สืบค้นงานวิจัย
แนวทางการเพิ่มมูลค่าและใช้ประโยชน์ของเหลือทิ้งทางการเกษตรและวัสดุชีวมวล
สุคันธรส ธาดากิตติสาร - มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ชื่อเรื่อง: แนวทางการเพิ่มมูลค่าและใช้ประโยชน์ของเหลือทิ้งทางการเกษตรและวัสดุชีวมวล
ชื่อเรื่อง (EN): Value-adding and utilization of agricultural waste and biomass
บทคัดย่อ: ปัจจุบัน การเพิ่มมูลค่าลิกโนเซลลูโลสโดยการใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานเอธานอลกำลังได้รับความนิยมอย่างสูง โดยทั่วไป กระบวนการดังกล่าวประกอบด้วยขั้นตอนหลัก 3 ขั้นตอน ได้แก่ (1) การเตรียมวัตถุดิบเพื่อย่อยสลายลิกนินและเปิดโครงสร้างเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส (2) การไฮโดรไลซ์เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสด้วยเอนไซม์ให้ได้กลูโคสและไซโลส และ (3) การหมักกลูโคสและไซโลสให้ได้เอธานอล กระบวนการเตรียมวัตถุดิบเป็นขั้นตอนที่มีความสำคัญมากเพื่อเพิ่มความสามารถในการเข้าถึงเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสของเอนไซม์ วิธีการเตรียมวัตถุดิบที่เป็นที่รู้จักแล้วต้องการพลังงานสูงและถังปฏิกรณ์ที่มีความทนทานต่อความดันสูง เนื่องจากสภาวะที่ใช้ในการเตรียมเป็นการดำเนินการที่สภาวะรุนแรง เช่น การระเบิดด้วยไอน้ำ การใช้สารละลายกรดหรือด่างความเข้มข้นสูง หรือการออกซิเดชัน นอกจากนี้ กระบวนการดังกล่าวยังมีผลเสียต่อเอนไซม์และจุลินทรีย์ที่ใช้ในขั้นตอนการไฮโดรไลซ์และการหมักต่อไปด้วย ในการทดลองนี้ ได้คัดเลือกราเส้นใยสีขาวที่สามารถผลิตเอนไซม์ย่อยสลายลิกนินได้สูงในสภาวะที่มีทะลายปาล์มน้ำมัน ได้แก่ Lentinus strigosus ทำการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเอนไซม์ย่อยสลายลิกนินให้สูงขึ้นโดยการหาสูตรอาหารที่เหมาะสม ซึ่งประกอบด้วยเซลโลไบโอส 15 กรัม/ลิตร peptone 0.3125 กรัม/ลิตร L-asparagine 0.9375 กรัม/ลิตร และ CuSO4 0.002 กรัม/ลิตร โดยมีค่ากิจกรรมเอนไซม์แลคเคสเท่ากับ 33,955.83 ยูนิต/ลิตร จากนั้น เปรียบเทียบวิธีการเตรียมทะลายปาล์มน้ำมันโดยใช้เชื้อราและการระเบิดด้วยไอน้ำก่อนการนำไปหมักเอธานอลโดยยีสต์ S. cerevisiae TISTR 5339 พบว่าทะลายปาล์มน้ำมันที่เตรียมโดยวิธีเชื้อราสามารถผลิตเอธานอลได้เพียง 2.31 กรัม/ลิตร คิดเป็น 11.68% เมื่อเทียบกับค่าทางทฤษฎีที่ควรจะเป็นเท่านั้น ในขณะที่ทะลายปาล์มน้ำมันที่เตรียมโดยวิธีระเบิดด้วยไอน้ำให้ผลผลิตเอธานอลในปริมาณที่ค่อนข้างสูงถึง 12.39 กรัมต่อลิตร คิดเป็น 62.57% เมื่อเทียบกับค่าทางทฤษฎีที่ควรจะเป็น ทะลายปาล์มน้ำมันประกอบด้วยโฮโลเซลลูโลส 65.15% แอลฟาเซลลูโลส 39.56% เพนโตซาน 17.26% และลิกนิน 15.87% ปริมาณของแอลฟาเซลลูโลสและเพนโตซานดังกล่าวมีค่าสูงมากพอที่จะเปลี่ยนไปเป็นเอธานอลได้ ในการศึกษานี้ ได้ทำการเปรียบเทียบผลผลิตเอธานอลจากกลูโคสและไซโลสที่ได้จากทะลายปาล์มน้ำมันระเบิดด้วยไอน้ำ ในส่วนของเซลลูโลสจะถูกนำไปไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์ Celluclast 1.5L และ Novozyme 188 ทางการค้าให้ได้กลูโคส ในขณะที่เฮมิเซลลูโลสถูกไฮโดรไลซ์ด้วยกรดภายใต้สภาวะความดันให้ได้ไซโลส จากนั้น จึงผ่านกลูโคสและไซโลสเข้ากระบวนการหมักแบบสองขั้นตอน (SHF) ด้วยยีสต์ Saccharomyces cerevisiae TISTR5339 และ Pichia stipitis 10 ตามลำดับ ให้ได้เอธานอล โดยใช้สารละลายกลูโคสและไซโลสมาตรฐานเป็นสารตั้งต้นอ้างอิงเปรียบเทียบ ตามลำดับ พบว่าภายหลังการหมักเป็นเวลา 48 ชม.ได้ผลผลิตเอธานอลใกล้เคียงกันที่ 16.37 และ 18.90 กรัม/ลิตร จากสารละลายกลูโคสมาตรฐานและกลูโคสจากทะลายปาล์มน้ำมัน ตามลำดับ คิดเป็น 46.77 และ 53.72% ของปริมาณกลูโคสเริ่มต้น หรือ 100.35 และ 91.71% เมื่อเทียบกับผลผลิตเอธานอลตามทฤษฎีที่ควรได้ ตามลำดับ เมื่อพิจารณาการผลิตเอธานอลจากไซโลส พบว่าสามารถผลิตเอธานอลได้ 16.23 กรัม/ลิตร จากสารละลายไซโลสมาตรฐาน คิดเป็น 46.37% ของปริมาณไซโลสเริ่มต้น หรือ 92.74% เมื่อเทียบกับผลผลิตเอธานอลตามทฤษีที่ควรได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ไซโลสจากทะลายปาล์มน้ำมันเป็นสารตั้งต้นในการผลิตเอธานอล พบว่าสามารถผลิตเอธานอลได้สูงสุดเพียง 4.87 กรัม/ลิตร เท่านั้น ที่ 72 ชม. คิดเป็น 14.13% ของปริมาณไซโลสเริ่มต้น และคิดเป็น 28.26% ของค่าเอธานอลทางทฤษฎีที่ได้จากการคำนวณเท่านั้นการศึกษานี้มีความประสงค์ในการผลิตเอนไซม์แทนเนสจากส่วนเหลือทิ้งของอุตสาหกรรมน้ำมันปาล์ม โดยกระบวนการหมักในสภาวะแห้ง (solid state fermentation, SSF) ผลการศึกษาพบว่าเชื้อรา Aspergillus niger SOI017 ในสภาวะอาหารเหลว ระยะเวลา 10 วัน มีค่ากิจกรรมของเอนไซม์แทนเนสสูงสุด เมื่อเปรียบเทียบสภาวะการหมักพบว่า เอนไซม์ที่ผลิตได้จากเชื้อราในสภาวะแห้งจะมีค่ากิจกรรมของเอนไซม์แทนเนสสูงกว่าสภาวะอาหารเหลว ดังนั้นจึงจะผลิตเอนไซม์แทนเนสในสภาวะแห้งโดยการหาสภาวะที่เหมาะ สมด้วยเทคนิคทากุชิ ใช้แผน L12(211) Orthogonal array แปรผันระดับของปัจจัยที่มีต่อผลผลิตเอนไซม์แทนเนสทั้งหมด 12 ปัจจัย ปัจจัยละ 2 ระดับ ได้สภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์แทนเนสสูงสุด 6.03 หน่วย/ ทะลายปาล์ม แห้ง 5 กรัม คือใช้เชื้อ Aspergillus niger SOI017 ในการเพาะเลี้ยงที่อุณหภูมิ 37?ซ pH 5.5 ความชื้น 1:1 แหล่งฟอสเฟต 0.15% กรดแทนนิค 1% สปอร์เริ่มต้น 33x109 สปอร์/สับสเทรต 5 กรัม ระยะเวลา 10 วัน และทดสอบสภาวะที่ได้ว่าสามารถผลิตเอนไซม์แทนเนสได้จริง เมื่อได้สภาวะที่เหมาะสมแล้วจึงขยายกำลังการผลิตในฟลาสก์ขนาด 2 ลิตร และในถุงเพาะเห็ด ผลที่ได้มีค่ากิจกรรมแทนเนสทั้งหมด 30.56 และ 55.72 หน่วย ตามลำดับ โดยมีผลผลิตเพิ่มขึ้น 7 และ 10 เท่า ตามลำดับ จากนั้นจึงนำเอนไซม์แทนเนสที่ผลิตได้ไปทำให้บริสุทธิ์โดยการตกตะกอนด้วยเกลือแอมโมเนียมซัลเฟตเข้มข้นอิ่มตัว 0-85% พบว่าที่ความเข้มข้นอิ่มตัว 40, 80 และ 85 % ทำให้เอนไซม์บริสุทธิ์ขึ้น 3.05, 7.31 และ 6.06 เท่า ตามลำดับ และนำไปทำให้บริสุทธิ์เพิ่มขึ้นโดยการแยกในคอลัมน์ DEAE–Sepharose A-50 แยกได้สองพีค (P1และ P2) ทำให้เอนไซม์บริสุทธิ์ขึ้น 11.07 และ 10.51 เท่า ตามลำดับ ตรวจสอบความบริสุทธิ์ด้วยเทคนิค SDS-PAGE โดยแทนเนสบริสุทธิ์บางส่วนที่ได้มีอุณหภูมิ และ pH เหมาะสมที่ 60?ซ pH 8 ตามลำดับ และ แทนเนสเสถียรที่อุณหภูมิ 50?ซ และ pH 7 ทั้ง P1 และ P2 จะเห็นได้ว่าสามารถนำทะลายปาล์มที่เป็นของเหลือทางการเกษตรมาใช้ผลิตเอนไซม์แทนเนสที่สร้างมูลค่าได้ สามารถพัฒนากระบวนการผลิตโดยการหมักแบบแห้งที่ใช้ต้นทุนต่ำผลผลิตเอนไซม์สูงจากวัตถุดิบที่เป็นของเหลือทางการเกษตรชนิดต่างๆ และศึกษาการนำแทนเนสที่ผลิตได้ไปใช้ประโยชน์ ทั้งในการลดความฝาดและการทำให้น้ำผลไม้ใส รวมทั้งการผลิตกรดแกลลิคด้วย
บทคัดย่อ (EN): The conversion of lignocellulosic biomass into valuable products such as ethanol is recently interested and has been widely researched. The process usually employs 3 major steps including (1) pretreatment to breakdown lignin and open cellulose and hemicellulose structures, (2) hydrolysis with a combination of enzymes to reduce cellulose to glucose and hemicellulose to xylose and (3) microbial fermentation of glucose and xylose to ethanol. The pretreatment of raw material is a very important step to increase the accessibility of cellulose or hemicellulose for subsequent hydrolysis and fermentation. Existing pretreatment methods require high-energy and high-pressure corrosive-resistant reactors due to their basis of physicochemical technologies such as steam explosion, concentrated acid or alkali and oxidation. These physicochemical pretreatment can also be detrimental to a subsequent enzymatic hydrolysis and microbial fermentation. In this research, the lignin-degrading white-rot fungus was selected under the condition with oil palm empty fruit bunch. The media composition for lignin-degrading enzymes production was optimized in order to increase the enzymes activity. The optimized media contained 15 g/L cellobiose, 0.3125 g/L peptone, 0.9375 g/L L-asparagine and 0.002 g/L CuSO4 to reach maximum Lac activity at 33,955.83 U/L. Furthermore, the preparation of oil palm empty fruit bunch by white-rot fungi and steam explosion prior to ethanol fermentation by yeast S. cerevisiae TISTR 5339 was compared. The results show higher ethanol yield from steam-exploded oil palm empty fruit bunch (12.39 g/L = 62.57% theorethical ethanol) than that from L. strigosus treated oil palm empty fruit bunch (2.31 g/L ethanol = 11.68% theorethical ethanol). The oil palm empty fruit bunch (EFB) contained 65.15, 39.56, 17.26, 15.87, 39.17 and 18.12% wt of holocellulose, alphacellulose, pentosan and lignin, respectively. Considering high amounts of cellulose and hemicellulose, it is of advantageous to investigate the possibility for conversion both cellulose and hemicellulose into ethanol. In this study, ethanol fermentation from glucose and xylose from steam-exploded oil palm EFB was compared in term of ethanol yield. The cellulose was saccharified by commercial Celluclast 1.5L and Novozyme 188, whereas the hemicellulose was hydrolyzed under pressure and acidic condition. The ethanol fermentation from glucose and xylose was conducted through Separate Hydrolysis and Fermentation (SHF) process by Saccharomyces cerevisiae TISTR5339 and Pichia stipitis 10, respectively. Standard glucose and xylose solutions were used as references for ethanol fermentation. Similar ethanol yields after 48 h fermentation were obtained from standard and oil palm glucose at 16.37 and 18.90 g/l, respectively, equivalent to 46.77 and 53.72% of starting glucose, or 100.35 and 91.71% based on theoretical ethanol yield, respectively. The fermentation from standard xylose efficiently produced 16.23 g/l or 46.37% ethanol of starting xylose, equivalent to 92.74% based on theoretical ethanol yield. In contrast, only 4.87 g/L ethanol was detected from oil palm xylose fermentation at 72 h. This was equal to 14.13% of starting xylose or 28.26% based on theoretical ethanol yield.The objective of this study is to produce tannase from by product of oil palm industry under solid- state fermentation (SSF). The fungal culture produced high yield of tannase is Aspergillus niger SOI017 in submerges for 10 days. The comparison of crude enzyme from fungus was higher under solid- state fermentation than submerge. Taguchi orthogonal array (OA) method design of experiment (DOE) layout of L12(211) was constructed with 12 most influensive factors on solid- state fermentation of tannase optimization at two levels for the experimental design. The maximum yield of 6.03 U/5g of palm empty fruit bunch was obtained at the optimal factors combination of Aspergillus niger SOI017, temperature 37?C, pH 5.5, moisture 1:1, KH2PO4 0.15% tannic acid 1% starter 33x109 spores /5g substrate for 10 days. The production of tannase was 6.03 unit /5g dry substrate. After optimization then the upscale of tannase was produced in 2 liter flask. The total tannase activity of the upscale production was 30.56 U which was increased for 7 fold. The enzyme was then partially purified using ammonium sulfate precipitation (0-85%) followed by the use of DEAE-cellulose A-50. Fractional precipitation with ammonium sulfate at 40, 80 and 85% with 3.05, 7.31 and 6.06 folds, respectively. The DEAE-cellulose A-50 column showed 2 peaks (P1 and P2) with 11.07-folds and 10.51 folds, respectively. SDS-PAGE analysis indicated that the molecular weight of the protein to be 46.5 kDa. The enzyme was found to be active in a wide range of pH and temperature with an optimal activity at pH 8 and 60?C and stability at pH 7 and temperature at 50?C same for P1 and P2. Results from the study can conclude that palm empty fruit bunch, the agricultural residue can be utilize and make value addition for enzyme production. Results from the study can conclude that palm empty fruit bunch, the agricultural residue can be utilize and make value addition for tannase production. The economically feasible processes production of tannase should be develop from agro-industrial waste and by-products as the effective substrates for the process of depolymerizing enzyme production by solid-state fermentation. However the application of this enzyme as clarifying agent to reduce the bitterness and lower haze in some fruits juices and also gallic acid production should be study.
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เผยแพร่โดย: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
คำสำคัญ: การใช้ประโยชน์
เจ้าของลิขสิทธิ์: สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

สุคันธรส ธาดากิตติสาร. "แนวทางการเพิ่มมูลค่าและใช้ประโยชน์ของเหลือทิ้งทางการเกษตรและวัสดุชีวมวลValue-adding and utilization of agricultural waste and biomass". มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. 2554

สุคันธรส ธาดากิตติสาร. "แนวทางการเพิ่มมูลค่าและใช้ประโยชน์ของเหลือทิ้งทางการเกษตรและวัสดุชีวมวลValue-adding and utilization of agricultural waste and biomass". มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. 2554. Print.



TARR Wordcloud:
แนวทางการเพิ่มมูลค่าและใช้ประโยชน์ของเหลือทิ้งทางการเกษตรและวัสดุชีวมวล
สุคันธรส ธาดากิตติสาร
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
30 กันยายน 2554
การจัดการวัสดุชีวมวลเหลือทิ้งจากการแปรรูปทุเรียนด้วยกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อการใช้ประโยชน์แบบครบวงจร พฤติกรรมแรงเค้น ความเครียดและการรับกำลังของขยะชีวมวลประเภทเถ้าปาล์มน้ำมันปรับปรุงคุณภาพด้วยทรายและซีเมนต์ เพื่อพัฒนาเป็นวัสดุมวลเบา การผลิตชีวมวลและการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานปาล์มน้ำมันด้วยสาหร่ายขนาดเล็ก พฤติกรรมแรงเค้น ความเครียดและการรับกำลังของขยะชีวมวลประเภทเถ้าปาล์มน้ำมันปรับปรุงคุณภาพด้วยหินฝุ่นและปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ประเภท 1 เพื่อพัฒนาเป็นวัสดุมวลเบา ศักยภาพด้านพลังงานของแท่งเชื้อเพลิงชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร การพัฒนาคาร์บอนไฟเบอร์และคาร์บอนมอร์ต้าคอมโพสิตจากชีวมวลเหลือทิ้งของกากปาล์ม การพัฒนาเครื่องมือสนับสนุนการบริหารเชิงกลยุทธ์สำหรับชีวมวลจากอุตสาหกรรมยางพาราและปาล์มน้ำมัน กระบวนการผลิตถ่านชีวมวลจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรตามวิถีชาวสวนยางพารา กรณีศึกษา กลุ่มเกษตรกรทวีผล อำเภอนาหม่อม จังหวัดสงขลา การพัฒนาศักยภาพสารเภสัชกรรมละลายในไขมัน และสารลดคลอเรสเตอรอลโพลิโคซานอลที่สกัดด้วยเทคนิคของไหลกึ่งวิกฤตยิ่งยวดจากของเหลือทิ้งของโรงงานน้ำมันรำข้าวและโรงงานน้ำตาลเพื่อการใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ด้านเพิ่ม การพัฒนาเครื่องสับย่อยและอัดแท่งใบปาล์มน้ำมันเพื่อผลิตเป็นเชื้อเพลิงชีวมวลโดยใช้ต้นกำลังจากเพลาอำนวยกำลังของรถแทรกเตอร์
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