สืบค้นงานวิจัย
การวิจัยและพัฒนาเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลจากแก่นตะวัน
พรเทพ ถนนแก้ว - มหาวิทยาลัยขอนแก่น
ชื่อเรื่อง: การวิจัยและพัฒนาเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลจากแก่นตะวัน
ชื่อเรื่อง (EN): Research and development for fuel ethanol production from Jerusalem artichoke
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ: พรเทพ ถนนแก้ว
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ (EN): Pornthap Thanonkeo
บทคัดย่อ: งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการผลิตเอทานอลจากน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันโดยใช้ Zymomonas mobilis TISTR 548 ด้วยวิธีการหมักแบบกะ จากการศึกษาการเจริญของ Z. mobilis TISTR 548 ในอาหารสูตร YPG และน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันพร้อมหมักและติดตามผลการเจริญเติบโตด้วยวิธีการนับจำนวนเซลล์โดยตรงพบว่าอัตราการเจริญจำเพาะสูงสุด (?max) ของ Z. mobilis TISTR 548 ในอาหาร YPG มีค่าเท่ากับ 0.84 และในน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันมีค่าเท่ากับ 1.12 ซึ่งแสดงว่าแบคทีเรีย Z. mobilis TISTR 548 สามารถใช้น้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันเป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อการเจริญเติบโตได้ จากการศึกษาถึงองค์ประกอบในหัวแก่นตะวันพบว่ามีความชื้น 76.2 เปอร์เซ็นต์ และในส่วนของน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันพบว่ามีค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) อยู่ในช่วง 5.2-5.6 ซึ่งเป็นค่า pH ที่อยู่ในช่วงที่เหมาะสมสำหรับการเจริญของแบคทีเรีย Z. mobilis มีปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด 16.47 องศาบริกซ์ ปริมาณน้ำตาลทั้งหมด 186.21 กรัมต่อลิตร ปริมาณน้ำตาลฟรุคโตส 34.0 กรัมต่อลิตร น้ำตาลกลูโคส 4.4 กรัมต่อลิตร น้ำตาลซูโครส 5.2 กรัมต่อลิตร ปริมาณของอินูลิน 168 กรัมต่อลิตร ปริมาณของฟีนอลลิก 0.719 กรัมต่อลิตร มีแร่ธาตุ ได้แก่ ไนโตรเจน (N) ร้อยละ 0.238 น้ำหนักต่อปริมาตร ฟอสฟอรัส (P) ร้อยละ 0.018 น้ำหนักต่อปริมาตร โพแตสเซียม (K) ร้อยละ 0.262 น้ำหนักต่อปริมาตร แคลเซียม (Ca) ร้อยละ 0.007 น้ำหนักต่อปริมาตร แมกนีเซียม (Mg) ร้อยละ 0.034 น้ำหนักต่อปริมาตร ซัลเฟอร์ (S) ร้อยละ 0.01 น้ำหนักต่อปริมาตร โซเดียม (Na) ร้อยละ 0.026 น้ำหนักต่อปริมาตร เหล็ก (Fe) 14.4 ppm แมงกานีส (Mn) 1.284 ppm คอปเปอร์ (Cu) 0.584 ppm สังกะสี (Zn) 2.054 ppm ในการศึกษาปัจจัยบางประการที่มีผลต่อการผลิตเอทานอลจากน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันโดยใช้ Z. mobilis ด้วยวิธีการหมักแบบกะในระดับฟลาสก์ พบว่าน้ำสกัดที่ผ่านการย่อยด้วยกรด หรือเอนไซม์อินูลิเนสแล้วจะมีปริมาณของน้ำตาลรีดิวซ์เพิ่มขึ้น เมื่อนำวัตถุดิบนี้ไปทดสอบการหมักพบว่าน้ำสกัดจาหัวแก่นตะวันที่ผ่านการย่อยด้วยกรดที่อุณหภูมิ 80?C มีประสิทธิภาพในการผลิตเอทานอลดีที่สุดเมื่อเทียบกับน้ำสกัดที่ผ่านการย่อยด้วยเอนไซม์ หรือที่ผ่านการย่อยด้วยกรดที่อุณหภูมิ 60?C และ 100?C โดยให้ผลได้ของเอทานอลเท่ากับ 0.45 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลที่ถูกใช้ อัตราผลผลิตของเอทานอล 0.64 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และผลได้ของเอทานอลในทางทฤษฎีเท่ากับ 88.66 เปอร์เซ็นต์ จากการศึกษาหาค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) ของสูตรอาหารที่เหมาะสมในการหมักเอทานอล และปริมาณเชื้อเริ่มต้น (เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร) พบว่าน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันที่ปรับให้มีค่าความเป็นกรด-ด่างเริ่มต้นเท่ากับ 5.0 ร่วมกับปริมาณเชื้อเริ่มต้น 10 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร ให้ประสิทธิภาพในการผลิตเอทานอลสูงสุดโดยมีผลได้ของเอทานอลเท่ากับ 0.47 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลที่ถูกใช้ อัตราผลผลิตของเอทานอล 1.30 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และมีผลได้ของเอทานอลในทางทฤษฎีเท่ากับ 90.77 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันที่มีค่าความเป็นกรดด่างเริ่มต้น 6.0 และ 7.0 และการใช้ปริมาณเชื้อเริ่มต้น 10 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร ให้ประสิทธิภาพในการผลิตเอทานอลดีกว่าเมื่อเทียบกับการใช้ปริมาณเชื้อเริ่มต้น 1 และ 5 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ จากการศึกษาหาปริมาณน้ำตาลเริ่มต้นที่เหมาะสมของน้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันพบว่าที่ปริมาณน้ำตาลเริ่มต้น 250 กรัมต่อลิตร สามารถผลิตเอทานอลได้สูงที่สุด มีค่าผลได้ของเอทานอลเท่ากับ 0.41 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลที่ถูกใช้ มีอัตราผลผลิตเอทานอล 0.95 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และผลได้ของเอทานอลเทียบกับทฤษฎีเท่ากับ 80.06 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังพบว่าการเติมแหล่งไนโตรเจนเสริม คือ ไดแอมโมเนียมฟอสเฟต หรือแอมโมเนียมไนเตรท ช่วยให้การผลิตเอทานอลโดย Z. mobilis เพิ่มสูงขึ้นเมื่อเทียบกับชุดการทดลองควบคุมที่ไม่มีการเสริมแหล่งไนโตรเจน โดยความเข้มข้นของเอทานอลสูงสุดที่ผลิตได้เมื่อใช้ไดแอมโมเนียมฟอสเฟตหรือแอมโมเนียมไนเตรทเป็นแหล่งไนโตรเจนในความเข้มข้น 0.50 กรัมต่อลิตร คือ 95.6-95.9 กรัมต่อลิตร เมื่อนำสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเอทานอลที่ได้จากการศึกษาในระดับฟลาสก์ไปทดสอบการผลิตเอทานอลในระดับถังปฎิกรณ์ชีวภาพขนาด 5 ลิตร โดยเลือกใช้น้ำสกัดจากหัวแก่นตะวันที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ปรับปริมาณน้ำตาลเริ่มต้นเป็น 250 กรัมต่อลิตร ปรับค่าความเป็นกรดด่างเริ่มต้นเป็น 5.0 และเลือกใช้กล้าเชื้อ 10 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร และทำการหมักโดยมีปริมาตรทำงาน (working volume) เท่ากับ 4 ลิตร และกำหนดอัตราการกวนที่ 100 รอบต่อนาที ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส พบว่าให้ผลได้ของเอทานอลเท่ากับ 0.39 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลที่ถูกใช้ อัตราผลผลิตของเอทานอล 1.31 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และผลได้ของเอทานอลในทางทฤษฎีมีค่าเท่ากับ 75.07 เปอร์เซ็นต์
บทคัดย่อ (EN): The aim of this research was to study the possibility of producing ethanol from Jerusalem artichoke tubers extracted by Zymomonas mobilis TISTR548 using batch fermentation. Growth of Z. mobilis TISTR 548 in YPG medium and Jerusalem artichoke tubers extracted was investigated by direct plate count technique and the results found that this bacterium gave the maximum specific growth rate of 0.84 and 1.12 in YPG medium and Jerusalem artichoke tubers extracted, respectively. These results suggested that the Z. mobilis TISTR548 can utilized the Jerusalem artichoke tubers extracted as a carbon source for its growth. Jerusalem artichoke tubers contained 76.2% moisture. Composition analysis of the juice extracted from Jerusalem artichoke tubers revealed that its composed of 16.47 oBrix total soluble solid, 186.21 g/l total sugars, 34.0 g/l fructose, 4.4 g/l glucose, 5.2 g/l sucrose, 168 g/l inulin, 0.719 g/l phenolic compound, and some minerals such as nitrogen (0.238 % w/v), phosphorus (0.018 % w/v) potassium (0.262 % w/v) calcium (0.007% w/v), magnesium (0.034% w/v), sulfer (0.01% w/v), sodium (0.026% w/v), ferrous (14.4 ppm), manganese (1.284 ppm), copper (0.584 ppm) and zine (2.054 ppm). A pH of the juice extracted from tubers was 5.2-5.6 which is in the optimal pH range for growth of Z. mobilis. Factors that affect the ethanol production from juice extracted from Jerusalem artichoke tubers by Z. mobilis TISTR548 using batch fermentation was investigated in flask scale and the results showed that the juice that has been treated with concentrate sulfuric acid or inulinase enzyme had higher reducing sugars content than those without treated. The treated juice with sulfuric acid at 80oC showed the best ethanol fermentation efficiency with 0.45 g ethanol/g sugar utilized ethanol yield, 0.64 g/l.h ethanol productivity and 88.66% theoretical ethanol yield, as compared to those treated with inulinase enzyme or acid at 60 or 100oC. An initial pH of ethanol production medium and inoculum size of 5.0 and 10% by vol, respectively, were found to give the maximum ethanol fermentation efficiency with 0.47 g ethanol/g sugar utilized ethanol yield, 1.30 g/l.h ethanol productivity and 90.77% theoretical ethanol yield, which is higher than those at the pH 6.0 and 7.0 or inoculum size of 1 or 5% by vol. Initial sugar concentration of 250 g/l gave highest ethanol fermentation efficiency with 0.41 g ethanol/g sugar utilized ethanol yield, 0.95 g/l.h and 80.06% theoretical ethanol yield. Supplementation of nitrogen source enhanced ethanol production by Z. mobilis. Diammonium phosphate and ammonium nitrate were found to be the best nitrogen source and the maximum ethanol concentration obtained when these nitrogen sources were used was 95.6-96.9 g/L. The ethanol production in 5-l bioreactor with the working volume of 4-l was evaluated using the optimum ethanol production conditions obtained in the flask scale, i.e., juice treated with acid at 80oC as a carbon source, initial sugar concentration of 250 g/l, initial pH of 5.0 and 10% inoculum size. An agitation speed of the reactor was set at 100 rpm and the temperature was controlled at 30oC. The maximum ethanol yield and ethanol productivity obtained in the bioreactor scale were 0.39 g ethanol/g sugar utilized and 1.31 g/l.h, respectively, with the theoretical ethanol yield of 75.07%.
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เผยแพร่โดย: มหาวิทยาลัยขอนแก่น
คำสำคัญ: การหมักแอลกอฮอล์
คำสำคัญ (EN): Alcohol fermentation
เจ้าของลิขสิทธิ์: ฐานข้อมูล NRMS
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

พรเทพ ถนนแก้ว. "การวิจัยและพัฒนาเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลจากแก่นตะวันResearch and development for fuel ethanol production from Jerusalem artichoke". มหาวิทยาลัยขอนแก่น. 2552

พรเทพ ถนนแก้ว. "การวิจัยและพัฒนาเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลจากแก่นตะวันResearch and development for fuel ethanol production from Jerusalem artichoke". มหาวิทยาลัยขอนแก่น. 2552. Print.



TARR Wordcloud:
การวิจัยและพัฒนาเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลจากแก่นตะวัน
พรเทพ ถนนแก้ว
มหาวิทยาลัยขอนแก่น
2552
การผลิตเอทานอลจากกากเนื้อในเมล็ดปาล์มน้ำมันโดยเชื้อผสมที่คัดเลือก การพัฒนาแก่นตะวันเป็นไม้ดอกกระถาง โครงการวิจัยและพัฒนาเตาเชื้อเพลิงชีวมวลเพื่อผลิตพลังงานทดแทน การวิจัยและพัฒนาการผลิตเอทานอลจากข้าวฟ่างหวาน การศึกษาศักยภาพการผลิตเอทานอลจากมันเทศ การวิจัยและพัฒนากั้งตั๊กแตนเพื่อเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจ การคัดเลือกแบคทีเรียจากแหล่งต่าง ๆ เพื่อผลิตเอทานอล การเพิ่มมูลค่าอ้อยโดยการใช้ประโยชน์จากการย่อยสลายเศษต้นและใบโดยเซลลูโลไลติกเอนไซม์จากเชื้อราเพื่อใช้ในการผลิตไบโอเอทานอลและไฟฟ้าเพื่อใช้เป็นพลังงานทดแทน การผลิต Inulin และ Oligofructose จากกล้วยเพื่อใช้เป็นสารเสริมอาหาร การผลิตและการใช้ผงแก่นตะวันในผลิตภัณฑ์อูด้งสด
คัดลอก URL
กระทู้ของฉัน
ผลการสืบค้นทั้งหมด โพสต์     เรียงลำดับจาก
พัฒนาระบบโดยศูนย์ความรู้เฉพาะด้านวิศวกรรมความรู้และวิศวกรรมภาษาDeveloped by Center of Excellence for Unified Knowledge and Language Engineering
สนับสนุนโดยสำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)Supported by the Agricultural Research Development Agency (Public Organization)
แบบสำรวจความพึงพอใจQuestionair