ศึกษาค้นคว้า ทดลอง วิเคราะห์ อธิบายปฏิกิริยารีดอกซ์ การดุลสมการรีดอกซ์ เซลล์ไฟฟ้าเคมี ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเซลล์ไฟฟ้าเคมี อุตสาหกรรมแร่ การถลุงแร่ อุตสาหกรรมเซรามิกส์ ผลิตภัณฑ์เซรามิกส์  อุตสาหกรรมที่เกี่ยวของกับการผลิตโซเดียมคลอไรด์ โซเดียมไฮดรอกไซด์และแก๊สคลอรีน การผลิตโซดาแอช การผลิตสารฟอกขาว อุตสาหกรรมปุ๋ย โดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ สังเกต การสำรวจตรวจสอบ การสืบค้นข้อมูล การอภิปราย สรุป เพื่อให้เกิดความรู้ ความคิด ความเข้าใจ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้ มีความสามารถในการตัดสินใจ นำความรู้ไปใช้ในชีวิตประจำวัน มีจิตวิทยาศาสตร์ คุณธรรม จริยธรรมและค่านิยมที่เหมาะสม

ผลการเรียนรู้
     1.ทดลองและอธิยายความหมายของปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยารีดักชัน ปฏิกิริยารีดอกซ์ ตัวรีดิวซ์ และตัวออกซิไดด์ ในด้านการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและการเปลี่ยนแปลงเลข ออกซิเดชัน  และจัดลำดับความสามารถในการรับอิเล็กตรอนของธาตุหรือไอออน และเปรียบเทียบ ความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดด์ ดุลสมการรีดอกซ์ โดยใช้เลขออกซิเดชันและครึ่งปฏิกิริยาได้
     2.ทดลอง อธิบายการต่อเซลล์กัลวานิกจากครึ่งเซลล์ที่กำหนดให้ พร้อมทั้งบอกขั้วแอโนด ขั้วแคโทด เขียนแผนภาพเซลล์กัลวานิกและเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาได้
     3.อธิบายวิธีการหาค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานครึ่งเซลล์ (E₀) โดยเปรียบเทียบกับครึ่งเซลล์ไฮโดรเจนมาตรฐาน และใช้ค่า E₀ ของครึ่งเซลล์คำนวณหาค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ และทำนายการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์  และทดลอง อธิบายหลักการทำงานของเซลล์กัลวานิก เซลล์ปฐมภูมิ เซลล์ทุติยภูมิ และเซลล์อิเล็กโทรไลด์ได้
     4.ทดลอง อธิบายหลักการทำงานพร้อมทั้งเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์ปรอท เซลล์เงิน เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน- ออกซิเจน เซลล์เชื้อเพลิงโพรเพน- ออกซิเจน เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เซลล์นิกเกิล แคดเมียม และเซลล์โซเดียม- ซัลเฟอร์
     5.อธิบายหลักการของการแยกสารเคมีด้วยกระแสไฟฟ้า การชุบโลหะด้วยกระแสไฟฟ้า และการทำโลหะให้บริสุทธิ์ พร้อมทั้งเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นได้
     6.ทดลอง อธิบายสาเหตุหรือภาวะที่ทำให้โลหะเกิดการผุกร่อน เขียนสมการแสดงปฏิกิริยา และวิธีการป้องกันการผุกร่อนของโลหะโดยวิธีอะโนไดซ์ การรมดำ วิธีแคโทดิก การเคลือบผิวด้วยพลาสติก สีหรือน้ำมัน การชุบด้วยโลหะอธิบายหลักการทำงานของแบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์แข็งแบตเตอรี่อากาศ การทำอิเล็กโทรไดอะลิซิสน้ำทะเล ได้
     7.สืบค้นข้อมูล และอธิบายหลักการถลุงแร่หรือการสกัดแร่ พร้อมทั้งเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาเคมี บอกประโยชน์ของแร่ประกอบหิน พร้อมทั้งบอกผลกระทบที่เกิดจากกระบวนการถลุงแร่ชนิดต่าง ๆ ต่อสิ่งแวดล้อมและวิธีป้องกัน
     8.สืบค้นข้อมูล อธิบายสมบัติและประโยชน์ของแร่รัตนชาติ พร้อมทั้งอธิบายวิธีการพัฒนาคุณภาพของแร่รัตนชาติ  และสืบค้นข้อมูล อธิบายขั้นตอนของการทำผลิตภัณฑ์เซรามิกซ์  และบอกประโยชน์ของผลิตภัณฑ์เซรามิกซ์ พร้อมทั้งยกตัวอย่างประกอบได้
     9.สืบค้นข้อมูลและอธิบายขั้นตอนการผลิตแก้วและปูนซีเมนต์ พร้อมทั้งบอกประโยชน์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม  และสืบค้นข้อมูล อธิบายวิธีการผลิตเกลือสมุทรและเกลือสินเธาว์ บอกวิธีการปรับปรุงคุณภาพเกลือสมุทรและเกลือสินเธาว์ พร้อมทั้งบอกผลกระทบที่เกิดขึ้นกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการผลิตเกลือสินเธาว์
     10.ทดลอง และอธิบายการนำโซเดียมคลอไรด์มาใช้เตรียมโซเดียมไฮดรอกไซด์ แก๊สคลอรีนโซดาแอช การใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารฟอกขาว  และสืบค้นข้อมูล อธิบายและสรุปวิธีการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน ปุ๋ยฟอสเฟต และปุ๋ยโพแทส พร้อมทั้งระบุผลกระทบที่เกิดจากการใช้ปุ๋ยชนิดต่าง ๆ 

     ศึกษาค้นคว้า ทดลอง วิเคราะห์ อธิบายปฏิกิริยารีดอกซ์ การดุลสมการรีดอกซ์ เซลล์ไฟฟ้าเคมี ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเซลล์ไฟฟ้าเคมี อุตสาหกรรมแร่ การถลุงแร่ อุตสาหกรรมเซรามิกส์ ผลิตภัณฑ์เซรามิกส์ อุตสาหกรรมที่เกี่ยวของกับการผลิตโซเดียมคลอไรด์ โซเดียมไฮดรอกไซด์และแก๊สคลอรีน การผลิตโซดาแอช การผลิตสารฟอกขาว อุตสาหกรรมปุ๋ย โดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ สังเกต การสำรวจตรวจสอบ การสืบค้นข้อมูล การอภิปราย สรุป เพื่อให้เกิดความรู้ ความคิด ความเข้าใจ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้ มีความสามารถในการตัดสินใจ นำความรู้ไปใช้ในชีวิตประจำวัน มีจิตวิทยาศาสตร์ คุณธรรม จริยธรรมและค่านิยมที่เหมาะสม

ผลการเรียนรู้
     ทดลองและอธิยายความหมายของปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยารีดักชัน ปฏิกิริยารีดอกซ์ตัวรีดิวซ์ และตัวออกซิไดด์ ในด้านการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน และจัดลำดับความสามารถในการรับอิเล็กตรอนของธาตุหรือไอออน และเปรียบเทียบ ความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดด์ ดุลสมการรีดอกซ์ โดยใช้เลขออกซิเดชันและครึ่งปฏิกิริยาได้ 
     ทดลอง อธิบายการต่อเซลล์กัลวานิกจากครึ่งเซลล์ที่กำหนดให้ พร้อมทั้งบอกขั้วแอโนด ขั้วแคโทด เขียนแผนภาพเซลล์กัลวานิกและเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาได้
     อธิบายวิธีการหาค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานครึ่งเซลล์ (E₀) โดยเปรียบเทียบกับครึ่งเซลล์ไฮโดรเจนมาตรฐาน และใช้ค่า E₀ ของครึ่งเซลล์คำนวณหาค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ และทำนายการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ และทดลอง อธิบายหลักการทำงานของเซลล์กัลวานิก เซลล์ปฐมภูมิ เซลล์ทุติยภูมิ และเซลล์อิเล็กโทรไลด์ได้
     ทดลอง อธิบายหลักการทำงานพร้อมทั้งเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์ปรอท เซลล์เงิน เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน- ออกซิเจน เซลล์เชื้อเพลิงโพรเพน-ออกซิเจน เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เซลล์นิกเกิล แคดเมียม และเซลล์โซเดียม- ซัลเฟอร์
     อธิบายหลักการของการแยกสารเคมีด้วยกระแสไฟฟ้า การชุบโลหะด้วยกระแสไฟฟ้า และการทำโลหะให้บริสุทธิ์ พร้อมทั้งเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นได้
     ทดลอง อธิบายสาเหตุหรือภาวะที่ทำให้โลหะเกิดการผุกร่อน เขียนสมการแสดงปฏิกิริยา และวิธีการป้องกันการผุกร่อนของโลหะโดยวิธีอะโนไดซ์ การรมดำ วิธีแคโทดิก การเคลือบผิวด้วยพลาสติก สีหรือน้ำมัน การชุบด้วยโลหะอธิบายหลักการทำงานของแบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์แข็งแบตเตอรี่อากาศ การทำอิเล็กโทรไดอะลิซิสน้ำทะเล ได้
     สืบค้นข้อมูล และอธิบายหลักการถลุงแร่หรือการสกัดแร่ พร้อมทั้งเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาเคมี บอกประโยชน์ของแร่ประกอบหิน พร้อมทั้งบอกผลกระทบที่เกิดจากกระบวนการถลุงแร่ชนิดต่าง ๆ ต่อสิ่งแวดล้อมและวิธีป้องกัน
     สืบค้นข้อมูล อธิบายสมบัติและประโยชน์ของแร่รัตนชาติ พร้อมทั้งอธิบายวิธีการพัฒนาคุณภาพของแร่รัตนชาติ  และสืบค้นข้อมูล อธิบายขั้นตอนของการทำผลิตภัณฑ์เซรามิกซ์  และบอกประโยชน์ของผลิตภัณฑ์เซรามิกซ์ พร้อมทั้งยกตัวอย่างประกอบได้
     สืบค้นข้อมูลและอธิบายขั้นตอนการผลิตแก้วและปูนซีเมนต์ พร้อมทั้งบอกประโยชน์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และสืบค้นข้อมูล อธิบายวิธีการผลิตเกลือสมุทรและเกลือสินเธาว์ บอกวิธีการปรับปรุงคุณภาพเกลือสมุทรและเกลือสินเธาว์ พร้อมทั้งบอกผลกระทบที่เกิดขึ้นกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการผลิตเกลือสินเธาว์
     ทดลอง และอธิบายการนำโซเดียมคลอไรด์มาใช้เตรียมโซเดียมไฮดรอกไซด์ แก๊สคลอรีนโซดาแอช การใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารฟอกขาว  และสืบค้นข้อมูล อธิบายและสรุปวิธีการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน ปุ๋ยฟอสเฟต และปุ๋ยโพแทส พร้อมทั้งระบุผลกระทบที่เกิดจากการใช้ปุ๋ยชนิดต่าง ๆ

ผงชูรส / โมโนโซเดียมกลูตาเมต
     ผงชูรส หรือเรียกทางเคมี โมโนโซเดียมกลูตาเมต  (MSG) เป็นผลิตภัณฑ์เคมีสำหรับการปรุงรสอาหารที่มีใช้มากในครัวเรือนเพื่อช่วยให้อาหารมีรสชาติกลมกล่อมน่ารับประทานขึ้น ถือเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีใช้คู่กับครัวไทยมานานโมโนโซเดียมกลูตาเมต เป็นเกลือของกรดกลูตามิก (Glutamic Acid) มีสูตร C₅H₈NNaO₄ โดยกรดกลูตามิก และเกลือของกรดกลูตามิก เรียกรวมกันว่า กลูตาเมต (Glutamate) ที่เป็นกรดอะมิโนชนิดหนึ่ง พบได้ในองค์ประกอบโปรตีนทุกชนิด อาทิ เนื้อสัตว์ เนื้อปลา นม ไข่ รวมถึงพืชผักชนิดต่างๆ ทั้งนี้ ร่างกายเราสามารถผลิตกลูตาเมตได้เอง ซึ่งเป็นสาระสำคัญต่อระบบการเผาผลาญในร่างกาย

ประวัติผงชูรส
     ผงชูรสถูกค้นพบครั้งแรกในประเทศญี่ปุ่น ในปี พ.ศ. 2451 โดยศาสตราจารย์ ดร. คิคุนาเอะ อิเคดะ แห่งมหาลัยโตเกียวอิมพีเรียล ประเทศญี่ปุ่น โดยพบว่า กรดกลูตามิก ที่เป็นผลึกสีน้ำตาลที่สกัดได้จากสาหร่ายทะเล คอมบุ สามารถให้รสชาติเหมือนซุปสาหร่ายทะเลที่ชาวญี่ปุ่นนิยมบริโภคกัน จึงตั้งชื่อกรดกลูตามิกที่สกัดได้ว่า อูมามิ ต่อมาจึงจดสิทธิบัตร และผลิตจำนวนมากจนกลายเป็นอุตสาหกรรมในประเทศญี่ปุ่น
    ผงชูรส มีการนำเข้ามาในประเทศไทยในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่ 2 โดยมีการผลิตในประเทศไทยครั้งแรกเมื่อปี 2502 โดยบริษัท อายิโนะโมะโต๊ะ (ประเทศไทย) จำกัด

การใช้ประโยชน์
     การใช้ผงชูรสนิยมใช้ในการปรุงอาหารเกือบทุกประเภททั้งอาหารคาว อาหารหวาน ขนมขบเคี้ยว ทำให้มีรสชาติเหมือนน้ำต้มเนื้อ และกลมกล่อมมากขึ้น โดยเฉพาะอาหารที่ให้รสเค็ม และเปรี้ยว แต่จะให้เพิ่มรสชาติได้น้อยในอาหารประเภทรสหวาน และรสขม
     ผงชูรสที่ผลิตออกมาจำหน่ายจะอยู่ในรูปผงผลึกสีขาว ไม่มีกลิ่น เมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้โซเดียม และกลูตาเมตอิสระที่มีคุณสมบัติทำให้อาหารมีรสชาติกลมกล่อมขึ้น โดยทางเภสัชวิทยา พบว่า ผงชูรสสามารถกระตุ้น glutamate receptor ทำให้เกิดรสชาติเฉพาะที่เรียกว่า อูมามิ ซึ่งถือเป็นรสชาติที่ 5 ที่แตกต่างจากรสทั้ง 4 คือ รสหวาน รสเปรี้ยว รสขม และรสเค็ม
     การใช้ผงชูรสในอาหารควรใส่ในปริมาณที่เหมาะสม ซึ่งแนะนำที่ร้อยละ 0.1-1 โดยน้ำหนัก เช่น อาหาร 500 กรัม ควรใส่ประมาณ 0.5-5 กรัม หรือประมาณ 1 ช้อนชา ก็สามารถทำให้มีรสชาติอูมามิแล้ว การใส่ในปริมาณมากเกินควรจะทำให้อาหารมีรสชาติผิดแปลก ซึ่งผู้บริโภคจะสามารถรู้สึกถึงรสชาติที่ผิดไปได้ทันที

วีดิทัศน์ โรงงานผลิตผงชูรสอายิโนะโมะโต๊ะ

วิธีการดูผงชูรสปลอม มีวิธีสังเกตว่าเป็นผงชูรสปลอม
     1.ผงชูรสปลอมโดยการใส่วัตถุดิบอื่นลงไปในผงชูรส เช่น เกลือ หรือ น้ำตาล เพราะว่าวัตถุดิบอื่นจะถูกกว่า วิธีสังเกตก็ดูจากผลึกของสาร ถ้าเป็นผงชูรสจริง ผลึกจะเป็นรูปแท่งเข็ม แต่ถ้าเป็นเกลือ ผลึกจะเป็น สี่เหลี่ยม หรือ ถ้าเป็นน้ำตาล ผลึกจะเป็น หกเหลี่ยม
     2.ปลอมฉลาก คือ บริษัทหนึ่งผลิตแล้วมาตีฉลากเป็นของอีกบริษัทหนึ่งที่สามารถขายได้ดีกว่า

หมายเหตุ ในอดีตผงชูรสปลอมจะใช้สารบอแรกซ์ หรือ สารโซเดียมเมตตาฟอสเฟต ซึ่งเป็นสารอันตราย วิธีตรวจสอบผงชูรสปลอมที่มีสารประเภทบอแรกซ์

การทดสอบผงชูรสปลอม
1.ตรวจดูสารโซเดียมบอเรต
     ผงชูรสปลอมมักมีส่วนผสมของสารโซเดียมโบเรต (Sodium borate: Na₂B₄O₇.10H₂O) หรือน้ำประสานทอง  การเตรียมอุปกรณ์ทดสอบอย่างง่าย คือ กระดาษขมิ้นหรือผ้าชุบขมิ้น ด้วยการบดขมิ้นเหลืองให้ละเอียดละลายในน้ำหรือแอลกอฮอล์เพียงเล็กน้อย แล้วกรองให้เหลือเฉพาะน้ำขมิ้น จากนั้น นำกระดาษหรือผ้าขาวจุ่มแช่ 5-10 นาที แล้วนำขึ้นมาตากให้แห้ง จะได้ชุดทดสอบอย่างง่ายที่มีสีเหลืองของขมิ้น
     วิธีทดสอบ ด้วยการนำผงชูรสประมาณ 1 ช้อน ละลายในน้ำเพียงเล็กน้อยจนผงชูรสละลายหมดเป็นสารละลายตัวอย่าง จากนั้น นำกระดาษขมิ้นหรือผ้าขมิ้นจุ่มสารละลายตัวอย่าง ทิ้งไว้ประมาณ 2-3 นาที พร้อมสังเกตการเปลี่ยนสี
     หากเป็นผงชูรสปลอมที่มีส่วนผสมของโซเดียมบอเรต ชุดทดลองจะเปลี่ยนจากสีเหลืองของขมิ้นกลายเป็นสีแดงตามแถบที่สารละลายเคลื่อนตัว และหากมีการผสมในปริมาณมากจะเปลี่ยนสีออกสีม่วงแก่หรือสีน้ำเงิน แต่หากไม่เปลี่ยนสีถือว่าเป็นผงชูรสที่ไม่มีการใส่สารโซเดียมบอเรต

รูปที่ 1 การทดสอบบอแรกซ์ โดยใช้การดาษขมิ้น (ก) พบสารบอแรกซ์  (ข) ไม่พบสารบอแรกซ์ 
(ที่มา : https://sites.google.com/a/asianmedic.com/g9-test-kit/g9-test-kit/boraxinfoodchudthdsxbsarbxraeksphngkrxbnixahar)

2.ตรวจดูว่ามีโซเดียมเมตาฟอสเฟต
     ผงชูรสปลอมมักมีส่วนผสมของสารโซเดียมเมตาฟอสเฟต (Sodium Metaphosphate) ทดสอบโดยการละลายผงชูรส 1 ช้อนชา ในน้ำสะอาดครึ่งถ้วย แล้วเทน้ำปูนขาว (CaO) ที่ผสมกับกรดน้ำส้ม (กรดแอซิติก) 1 ช้อนชา ถ้าเป็นผงชูรสแท้จะไม่มีการตกตะกอน แต่ถ้ามีการตกตะกอนขุ่นขาวแสดงว่ามีสารโซเดียมเมตาฟอสเฟตเจือปนอยู่

3.วิธีตรวจโดยการเผาไหม้ นำผงชูรสประมาณครึ่งช้อนกาแฟใส่ลงในช้อนโลหะ เผาบนเปลวไฟให้ไหม้ จะทราบผลดังนี้
     3.1 ถ้าเป็นผงชูรสแท้ สารนั้นจะไหม้ไฟเป็นถ่านสีดำที่ช้อน
     3.2 ถ้าเป็นผงชูรสผสมกับสารอื่น เช่น โซเดียมบอเรต (Sodium Borate) หรือ บอแรกซ์ (Borax) หรือ โซเดียมเมตาฟอสเฟต (Sodium Metaphosphate) จะปรากฏว่าส่วนหนึ่ง จะเผาไหม้เป็นถ่านดำ และมีอีกส่วนหนึ่งเพียงแต่หลอมตัวเป็นสารสีขาวอยู่ด้วย
     3.3 ถ้าเป็นโซเดียมบอเรต หรือ บอแรกซ์ หรือ โซเดียมเมตาฟอสเฟต อย่างเดียวจะเพียงแต่หลอมตัวเป็นสารสีขาวอยู่บนช้อน

วีดิทัศน์เรื่อง ผงชูรสปลอมดูอย่างไร

วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตผงชูรสที่ใช้ปัจจุบันคือ แป้งมันสำปะหลังหรือจากกากน้ำตาล จากการนำหัวมันสำปะหลังจากเกษตรกรที่นำมาขายให้แก่โรงงาน จากนั้นโรงงานจะนำหัวมันสำปะหลังมาผ่านกระบวนการกำจัดดินและหินที่ติดมากับหัวมันสำปะหลัง โดยการนำหัวมันสำปะหลัง มาร่อนในตะแกรง นำหัวมันสำปะหลังไปล้างให้สะอาดอีกครั้ง และนำไปเข้าเครื่องโม่ให้มันสำปะหลังมีความละเอียด และเข้าเครื่องแยกกากออกจากน้ำแป้งมันสำปะหลัง  ฟอกน้ำแป้งที่ได้ด้วยน้ำกำมะถัน เพื่อทำให้น้ำแป้งมีความบริสุทธิ์จากนั้นแยกน้ำออกจากแป้งด้วยเครื่องสลัดแห้งระบบแรงเหวี่ยง นำมาอบให้แห้งแล้วตีให้แตกออกเป็นผง นำมาเข้าเครื่องร่อนเอาส่วนที่หยาบออกไป แล้วนำมาบรรจุถุง และนำไปเป็นวัตถุดิบในกระบวนการเปลี่ยนแป้งมันสำปะหลังให้กลายเป็นน้ำตาลต่อไป

หัวมันสำปะหลัง

แป้งมันสำปะหลัง

วีดิทัศน์เรื่อง วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตผงชูรส

เริ่มจากนำแป้งมันสำปะหลัง (Tapioca starch) มาละลายน้ำจนได้น้ำแป้งที่ผสมเข้ากันดี พร้อมผ่านน้ำแป้งเข้าสู่หอไอน้ำ เพื่อย่อยสลายแป้งมันด้วยเอนไซม์อะไมเลส (amylase) และอะไมโลกลูโคซิเดส (amyloglucosidase)  ให้เป็นน้ำตาลกลูโคส ที่ 60 องศาเซลเซียส จากนั้นสารละลายน้ำตาลกลูโคสจะผ่านเข้าสู่กระบวนการหมักด้วยจุลินทรีย์ (Corynebacterium glutanicum ปัจจุบันใช้ Brevibacterium lactofermentum) และเติมยูเรีย เพื่อเป็นแหล่งไนโตรเจนของเชื้อจุลินทรีย์ จนได้แอมโมเนียมกลูตาเมต และส่งเข้าสู่กระบวนการทางเคมีโดยใช้กรดไฮโดรลิก (HCl) จนได้สารละลายกรดกลูตามิก ดังสมการ

วีดิทัศน์เรื่อง การหมักวัตถุดิบ

การตกผลึกกรดกลูตามิก (precipitation) ภายหลังการหมักสิ้นสุด จะปรับค่า pH ของสารละลายกรดกลูตามิก ด้วยกรดไฮโดรคลอริก (HCl) เพื่อให้กรดกลูตามิกตกผลึก จากนั้นทำให้เป็นกลาง (neutralization) โดยการเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อเปลี่ยน กรดกลูตามิกเป็นสารละลายโมโนโซเดียมกลูตาเมต ดังสมการ

โครงสร้างของกรดกลูตามิก
(ที่มา : http://www.wikiwand.com/th/สารชูรส)

โครงสร้างของโมโนโซเดียมกลูตาเมต

วีดิทัศน์เรื่อง การคัดแยกกรดกลูตามิก

กระบวนการกำจัดสีและสิ่งเจือปน (Decolorization) : โดยการผ่านสารละลายไปในถังถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon)  เพื่อให้ดูดซับสี กลิ่น สารอินทรีย์ และสิ่งปนเปื้อนต่างๆ ก่อนที่จะเข้าสู่กระบวนการกรองอย่างละเอียดอีกขั้นจนได้สารละลายผงชูรสที่บริสุทธิ์

เพิ่มเติม การผลิตผงถ่านกัมมันต์
     ถ่านกัมมันต์ เป็นถ่านที่ต้องนำไปผ่านกระบวนการกระตุ้นด้วยสารเคมี หรือกระตุ้นด้วยวิธีทางกายภาพก่อน เพื่อทำให้โครงสร้างทางกายภาพของถ่านเกิดรูพรุนหรือรอยแตกขนาดเล็กในระดับนาโนเมตรจำนวนมหาศาล ซึ่งพื้นที่ผิวภายในผนังรูพรุนหรือรอยแตกเหล่านั้นทำให้เกิดพื้นที่ว่างขนาดใหญ่ที่อนุภาคสาร และโมเลกุลแก๊สจำนวนมากสามารถเกิดปฏิกิริยาหรือถูกกักอยู่ในถ่าน (ถ่านกัมมันต์น้ำหนักเพียง 1 กรัมจะมีพื้นที่ผิวภายในโดยรวมระหว่าง 500 - 1500 ตารางเมตรขึ้นอยู่กับเกรดของถ่าน ชนิดวัตถุดิบ และกระบวนการผลิต) โดยทั่วไปคนส่วนใหญ่จะรู้จักและคุ้นเคยกับการใช้ถ่านนี้ในการกรองน้ำ แต่นอกเหนือจากการกรองน้ำแล้ว ถ่านชนิดนี้ยังนิยมใช้กรองสาร และเป็นวัสดุดูดซับในหลายอุตสาหกรรมด้วย
     การดูดจับอนุภาคหรือโมเลกุลแก๊สของถ่านกัมมันต์เป็นปฏิกิริยาทางกายภาพโดยแรงแวนเดอร์วาลส์ (van der Waals force) ซึ่งเมื่อใช้งานไประยะหนึ่งประสิทธิภาพในการกรองหรือดูดซับสารจะต่ำลง เนื่องจากที่ว่างภายในโครงสร้างถ่านมีน้อยลง ผู้ใช้งานจึงต้องทำการเปลี่ยนถ่ายถ่านเก่าออกและใส่ถ่านใหม่เข้าไปทดแทน โดยถ่านที่ถูกใช้งานแล้วสามารถนำกลับมาใช้งานใหม่ได้ด้วยการนำไปผ่านกระบวนการกระตุ้นซ้ำ(re-activated) เพื่อกำจัดสารต่างๆ ที่ถ่านดูดซับไว้ออกหมดก่อน

การผลิตถ่านกัมมันต์
     ในกระบวนการผลิตถ่านกัมมันต์สามารถใช้วัสดุใดๆ ก็ได้ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักไม่ว่าจะเป็นไม้ ถ่านหิน กะลามะพร้าว ขี้เลื่อย ฯลฯ ซึ่งกระบวนการผลิตถ่านกัมมันต์มี 2 วิธีด้วยกัน ได้แก่
          1.การกระตุ้นทางกายภาพ (Physical Reactivation) วัตถุดิบจะถูกเปลี่ยนสภาพให้กลายเป็นถ่านคาร์บอน โดยใช้ความร้อนอุณหภูมิ 700 - 800 องศาเซลเซียส ในสภาวะไม่มีออกซิเจนเพื่อไม่ให้วัตถุดิบเกิดการลุกไหม้และเพื่อกำจัดสารอื่นๆ ออกไปด้วย จากนั้นนำถ่านคาร์บอนที่ได้ไปกระตุ้นด้วยความร้อนอุณหภูมิประมาณ 900 - 1,100 องศาเซลเซียส ในสภาวะที่มีไอน้ำหรือแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และบดให้เป็นผงหรือเกล็ดที่มีขนาดตามต้องการ
          2.การกระตุ้นด้วยสารเคมี (Chemical Activation) เป็นการเปลี่ยนวัตถุดิบโดยใช้สารเคมีบางชนิด เช่น ซิงค์คลอไรด์ กรดฟอสฟอริก โปตัสเซียมไฮดรอกไซด์ ร่วมกับการใช้ความร้อนอุณหภูมิประมาณ 400 - 600 องศาเซลเซียส ในภาคอุตสาหกรรมนิยมผลิตถ่านด้วยวิธีนี้มากกว่าวิธีกระตุ้นทางกายภาพ เนื่องจากใช้ความร้อน และเวลาในการผลิตน้อยกว่า 

ผงถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon) 
(ที่มา : http://static.weloveshopping.com/shop/plantmedia/C1000.jpg)

โครงสร้างรูพรุนหรือรอยแตกขนาดเล็กในระดับนาโนเมตรของถ่านกัมมันต์
(ที่มา : http://www.thai-explore.net/search_detail/result/1480)

วีดิทัศน์เรื่อง การทำสารละลายโมโนโซเดียมกลูตาเมตให้บริสุทธิ์

  หลังจากได้สารละลาย โมโนโซเดียมกลูตาเมต หรือสารละลายผงชูรสบริสุทธิ์แล้ว  ทำการตกผลึก (Crystalization) ได้ผลึกโมโนโซเดียมบริสุทธิ์  จากนั้นเป่าผลึกโมโนโซเดียมบริสุทธิ์ด้วยลมร้อน (ที่กรองละอองฝุ่นออกแล้ว) จนกระทั่งผลึกแห้ง
     ผลึกผงชูรสแท้จะเป็นผลึกสีขาวค่อนข้างใส ไม่มีความวาว เป็นแท่งสี่เหลี่ยม ไม่เรียบ ปลายข้างใดข้างหนึ่งเล็กคล้ายรูปกระบอง หรือปลายทั้งสองข้างใหญ่คอดตรงกลางคล้ายรูปกระดูก

ผลึกโมโนโซเดียมบริสุทธิ์  

วีดิทัศน์เรื่อง การทำสารละลายให้ตกผลึก ทำให้แห้ง และการบรรจุ

 ในกระบวนการผลิตกรดกลูตามิกจะเหลือน้ำเลี้ยงผลึกเป็นจำนวนมาก ซึ่งมีความเข้มข้นสูงไม่สามารถปล่อยทิ้งนอกโรงงานได้ จนกว่าจะทำการบำบัด ซึ่งการบำบัดจะมีค่าใช้จ่ายที่สูง ทางโรงงานผงชูรสจึงคิดที่จะนำน้ำที่ได้จากกระบวนการผลิตผงชูรส ที่มีแร่ธาตุหรือสารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชมาทำการวิจัย และออกมาเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับการเกษตร ได้แก่
          1.วัสดุปรับปรุงดินชนิดน้ำ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในกลุ่มเกษตรกร ซึ่งพัฒนามาจากกรดอะมิโนหลายชนิดที่เป็นประโยชน์ มีอินทรีย์วัตถุที่ช่วยปรับปรุงคุณภาพของดินให้ดีขึ้น มีธาตุอาหาร ที่จำเป็นสำหรับดิน พืช และแพลงก์ตอนในน้ำ ใช้ได้ผลดีกับพืชสวนนานาชนิด รวมทั้งเหมาะสำหรับการประมง เช่น การเพาะเลี้ยงไรแดง ปลา และกุ้งอีกด้วย
          2.ปุ๋ยอินทรีย์เคมี ที่พัฒนาขึ้นตามความต้องการของลูกค้า ซึ่งมีปริมาณธาตุอาหาร ในปริมาณที่พอเหมาะกับความต้องการของพืช มีหลายสูตรให้เลือกใช้ ตามระยะเวลาการเจริญเติบโต ของพืช เช่น สูตร 8-3-4 ช่วยบำรุงต้น ใบ และผล และสูตร 3-8-8 ช่วยสะสมแป้ง สะสมน้ำตาล และเพิ่มผลผลิต เป็นต้น นอกจากนั้นปุ๋ยอินทรีย์เคมี ทุกสูตรยังมีอินทรีย์วัตถุไม่น้อยกว่า 10%
          3.ปุ๋ยเคมีสำหรับฉีดพ่นทางใบ เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูง เหมาะสำหรับพืชทุกชนิด
          4.ยังสามารถนำแร่ธาตุไนโตรเจนที่ได้จากวัตถุดิบ ได้แก่ ยูเรีย กลับมาใช้ประโยชน์ในรูปของปุ๋ยเคมี คือ แอมโมเนียมซัลเฟต และแอมโมเนียมคลอไรด์ ได้อีกด้วย
          5.ด้วยการพัฒนาผลิตภัณฑ์ข้างเคียง (co-product) บางชนิดยังสามารถนำไปใช้เป็นอาหารสัตว์ โดยมีสารอาหารที่เหมาะสม เช่น กรดอะมิโน คาร์โบไฮเดรต เกลือและแร่ธาตุอื่น ๆ

ปุ๋ยอินทรีย์ที่เป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียง (co-product) จากการผลิตผงชูรส
(ที่มา : http://www.ajinomoto.co.th/products_brand.php?cid=8)

ปุ๋ยน้ำที่เป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียง (co-product) จากการผลิตผงชูรส
(ที่มา : http://www.ajinomoto.co.th/products_brand.php?cid=8)

วีดิทัศน์เรื่อง ผลิตภัณฑ์ร่วมจากการผลิตผงชูรส

เนื่องจากนํ้าเหลือทิ้งจากโรงงานผลิตผงชูรส ซึ่งเป็นสารละลายที่ได้แยกผลึกของสารประกอบที่จะนําไปทําผงชูรสออกไปแล้ว  โดยปกตินํ้าทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมจะต้องผ่านกรรมวิธีการบําบัดนํ้าเสียใหม่มีค่า BOD ไม่เกิน 20-60 มิลลิกรัมต่อลิตร จึงจะสามารถระบายลงสู่แม่นํ้าลําคลองได้ สําหรับประเทศไทยมีข้อมูลเกี่ยวการนําเอาวัสดุเหลือใช้จากโรงงานผลิตผงชูรส ซึ่งมีปริมาณไนโตรเจนค่อนข้างสูงมาใช้เพื่อเป็นแหล่งธาตุอาหารไนโตรเจนของกิจกรรมจุลินทรีย์ในกระบวนการผลิตปุ๋ยหมัก ประกอบกับในปัจจุบันการสังเคราะห์แอมโมเนียเพื่อผลิตปุ๋ยไนโตรเจนต้องใช้วัตถุดิบจากถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ  ซึ่งวัตถุดิบเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีราคาสูงขึ้นทุกปี จึงทําให้ปุ๋ยเคมีมีราคาแพงขึ้น ดังนั้นการนําเอาวัสดุเหลือใช้จากโรงงานผงชูรสมาใช้ในขบวนการผลิตปุ๋ยหมักก็เป็นแนวทางหนึ่งในการนําเอาวัสดุเหลือใช้จากโรงงานผลิตผงชูรสเป็นแหล่งไนโตรเจน
     ทางโรงงานยังมีการนำน้ำทิ้งที่ได้จากกระบวนการผลิตผงชูรส มาผลิตเป็นก๊าซชีวภาพ (Biogas) เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานเพื่อใช้ในโรงงาน ซึ่งสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้อีกกว่า 105,000 ตัน ต่อปี อีกแนวทางหนึ่งคือ หลัก 3 R ได้แก่ Reduce – Reuse – Recycle ที่ใช้ในโรงงาน คือการลดการใช้ทรัพยากรน้ำโดยใช้น้ำจากกระบวนการการผลิตมาบำบัดเองเพื่อนำไปใช้ต่อในกิจกรรมต่างๆ ของโรงงาน อาทิ การทำความสะอาดทั่วไป การหล่อเย็นเครื่องจักร การเพาะปลูก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพาะปลูกไม้ยูคาลิปตัสเพื่อจะได้นำเนื้อเยื่อไปใช้ทำกล่องกระดาษสำหรับอุตสาหกรรมต่อไป
     สุดท้ายคือ การอนุรักษ์แหล่งน้ำ ด้วยกระบวนการบำบัดน้ำทิ้งแบบตะกอนเร่ง ที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถลดค่า BOD ได้ในระดับ 4 ppm และ TN ได้ 3 ppm (กฎหมายกำหนดให้มี่ค่า BOD ให้มีค่าน้อยกว่า  20 ppm. และ TN ให้มีค่าน้อยกว่า  200 ppm) ก่อนที่จะระบายลงสูแม่น้ำลําคลองได้

วัฏจักรชีวมวล
(ที่มา : http://www.ajinomoto.co.th/images/p_csr_environment1_1.gif)

จากรูป วัฏจักรชีวมวลที่ 1 ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการหมักผลผลิตทางการเกษตร เช่น แป้งมันสำปะหลัง กากน้ำตาลจากอ้อย โดยผลิตภัณฑ์ร่วมที่ได้จากกระบวนการนี้ คือปุ๋ยอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยธาตุอาหาร ซึ่งจะนำไปใช้ในภาคเกษตรกรรม และผลผลิตทางการเกษตรที่ได้ จะถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในกระบวนการผลิตผงชูรสต่อไป

     จากรูป วัฏจักรชีวมวลที่ 2 ในภาคการผลิตผงชูรส ได้เริ่มใช้พลังงานชีวมวลจากวัตถุดิบ เช่น แกลบและชานอ้อยแทนการใช้พลังงานเชื้อเพลิงปกติ ไม่เพียงแต่เป็นการลดปริมาณของเหลือใช้เท่านั้นแต่ยังลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากหม้อต้มไอน้ำได้ถึง 4 เปอร์เซ็นต์ หรือประมาณ 100,000 ตันต่อปี นอกจากนี้เถ่าถ่านที่ได้จากการเผาไหม้ชีวมวลจะถูกนำกลับไปใช้ประโยชน์ในภาคเกษตรกรรมในรูปปุ๋ย

วีดิทัศน์เรื่อง การบำบัดน้ำเสีย