สืบค้นงานวิจัย
การเพิ่มมูลค่าของชานอ้อยด้วยการผลิตพอลิแลคติกแอซิด: การขยายขนาดการผลิตและการใช้ประโยชน์ของเสียที่เกิดขึ้น
จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์ - สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)
ชื่อเรื่อง: การเพิ่มมูลค่าของชานอ้อยด้วยการผลิตพอลิแลคติกแอซิด: การขยายขนาดการผลิตและการใช้ประโยชน์ของเสียที่เกิดขึ้น
ชื่อเรื่อง (EN): The value addition of sugarcane baggase in the production of poly(lactic acid): scale up, waste utilization, and poly(lactic acid) application
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ: จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์
บทคัดย่อ: การวิจัยและพัฒนาเพื่อผลิตพอลิเมอร์กรดแลคติกจากชานอ้อยและน้ำตาลดิบสามารถแบ่งเป็น 5 ส่วนหลัก โดยในส่วนที่ 1) การปรับสภาพ ไฮโดรไลชิสและหมักกรดแลคติกจากชานอ้อยแบบคู่ควบ พบว่า การปรับสภาพที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้ปริมาณเซลลูโลสสูงสุดจากชานอ้อยคือการปรับสภาพสองขั้นตอน 6.125%w/V H2SO ./ alkali H.202 โดยเมื่อทำการหมักกรดแลคติกแบบคู่ควบด้วยระบบ Simultaneous Fed- batch Hydrolysis and Fermentation โดยการเติมชานอ้อยที่ปรับสภาพ 5% ทุก 48 ชั่วโมง ในระดับฟ ลาสก์ พบว่าสามารถผลิตกรดแลคติกได้สูงถึง 29.8 g/L ที่ 216 ชั่วโมง ด้วย Lactobacillus delbruecki และเมื่อขยายขนาดการผลิตในถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 20 ลิตร พบว่าสามารถผลิตกรดแลคติกได้ที่ความ เข้มข้น 18.88 g/L ที่ 192 ชั่วโมง ส่วนที่ 2) เป็นการผลิตกรดแลคติกจากน้ำตาลดิบในถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 10 ลิตรร่วมกับแยกกรด แลคติกด้วยเมมเบรน โดยพบว่า สามารถผลิตกรดแลคติกเข้มข้น 80 9/L ที่ระยะเวลา 96 ชั่วโมง เมื่อใช้ น้ำตาลดิบเริ่มต้น 100 g/L และจุลินทรีย์ . delbruecki ร่วมกับเอนไซม์อินเวอเตส 0.12 กรัมต่อกิโลกรัม น้ำตาลดิบ และเมื่อแยกกรดแลคติกออกจากน้ำหมักด้วยไมโครฟิลเตรชันที่ความดัน 4 bar และนาโนฟิลเตร ชันที่ความดัน 5 บาร์ จะได้แลคติกที่เข้มข้น 42.4 g/L โดยมีน้ำตาลกลูโคสและฟรุคโตสเจือปนที่ความเข้มข้น 6.3 และ 5.7 9/L ตามลำดับ ในส่วนที่ 3 เป็นผลการทำบริสุทธิ์กรดแลคติก โดยพบว่าเมื่อใช้โครมาโทกราฟีแลกเปลี่ยนประจุเพื่อ กำจัดไอออนที่เจือปน ตามด้วยวิธี Reactive distillation โดยทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันระหว่างกรดแล คติกและเมทานอลควบคู่กับการไฮโดรไลซิสเมธิลแลคเตทโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา amberlyst-15 ในเครื่อง ปฏิกรณ์ Reactive distillation สองคอลัมน์เป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด โดยเมื่อทำบริสุทธิ์กรดแลคติกจากการ หมักชานอ้อยจะได้ 41.229 recovery ที่ความบริสุทธิ์กรดแลคติก 96.24% และได้กรดแลคติกบริสุทธิ์จาก การหมักน้ำตาลดิบที่ 61.7896 recovery ความบริสุทธิ์กรดแลคติก 99.30%จากการศึกษาความเป็นไปได้และการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ในส่วนของการผลิตกรดแลคติก เข้มข้น (1 โมลาร์ หรือ 85*w/w) และมีความบริสุทธิ์สูง (>9886) จากชานอ้อยและน้ำตาลดิบ พบว่าการผลิต กรดแลคติกจากน้ำตาลดิบมีความคุ้มคำทางเศรษฐศาสตร์สูงกว่าจากชานอ้อยอย่างมีนัยสำคัญ โดยเมื่อใช้ อุปกรณ์ในขั้นตอนการหมักและทำบริสุทธิ์ชุดเดียวกัน พบว่าการผลิตกรดแลคติกจากน้ำตาลดิบที่ 0.4 ตันต่อ กะ สามารถผลิตกรดแลคติกเข้มข้นได้ 1825 ลิตรและมีระยะเวลาคืนทุนไม่เกิน 1 ปี ในขณะที่การผลิตกรดแล คติกจากชานอ้อย 1 ตันต่อกะ สามารถผลิตกรดแลคติกเข้มข้นได้เพียง 372 สิตรและมีระยะเวลาคืนทุน 9 ปี อย่างไรก็ตาม การจำลองกระบวนการข้างต้นไม่รวมการวิเคราะห์ผลได้จากการนำลิกนินและเฮมิเชลลูโลสจาก การปรับสภาพไปใช้ประโยชน์ และไม่มีการคิดการนำสารละลายที่ใช้ในการปรับสภาพกลับไปใช้ซ้ำ สำหรับส่วนที่ 4) เป็นการสังเคราะห์ PLA จากกรดแลคติก โดยพบว่าวิธีการที่เหมาะสมในการ สังเคราะห์เพื่อให้ได้ PLA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (55.4 Da) จากกรดแลคติกเชิงพาณิชย์ ได้แก่ การระเหยน้ำ ที่อุณหภูมิ 110C ตามด้วยการสังเคราะห์ PLA ที่ 180C ในสภาวะสูญญากาศร่วมกับการเติมตัวเร่งปฏิกิริยา SnClh2 และ p-toluenesulfonic acid monohydrate (TSA) ในช่วง melt-polymerization โดย PLA สังเคราะห์ได้สามารถรับค่าพลังงานจลน์ได้ที่ 14.0 J/mm อย่างไรก็ตาม การสังเคราะห์ด้วยกรดแลคติกที่ได้จากการหมักและผ่านระบบเยื่อเลือกผ่านระดับ nanofiltration เบื้องต้นยังพบว่ามีความเข้มข้นกรดแลคติกที่ ต่ำทำให้ต้องมีขั้นตอนการระเหยน้ำที่ใช้ระยะเวลานานและอุณหภูมิสูง ส่งผลให้มีการระเหยของกรดแลคติก จึงทำให้สังเคราะห์ได้เพียง oligomer ของ PLA โดยหากพัฒนากระบวนการทำบริสุทธิ์หรือเพิ่มความเข้มข้น กรดแลคติกที่เหมาะสม คาดว่าจะสามารถสังเคราะห์ PLA ที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน PLA ที่สังเคราะห์ได้จาก กรดแลคติกเชิงพาณิชย์ ในส่วนที่ 5) เป็นการผลิตถ่านชีวภาพและน้ำมันชีวภาพจากลิกนินที่เป็นของเสียของการผลิตพอลิแล คติกแอชิดจากชานอ้อยด้วยกระบวนการไพโรไลซิส จากการหาค่ที่เหมาะสมที่สุดด้วยการออกแบบการ ทดลองแบบ Central composite design (CCD) พบว่า สามารถผลิตน้ำมันชีวภาพจากลิกนินได้ที่ร้อยละ 30.3 เมื่อใช้อุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา 668.20C อัตราการไหลของไนโตรเจนเท่ากับ 468.2 m/min และ อัตราส่วนตัวเร่งปฏิกิริยาต่อลิกนินเป็น 1.5 ที่อัตราการให้ความร้อน 20*C/min
บทคัดย่อ (EN): Research and development on poly(lactic acid) or PLA production from sugarcane bagasse (SCB) and raw sugar (RS) was divided into 5 parts. The first part was pretreatment and simultaneous saccharification&fermentation (SSF) of lactic acid. It was found that pretreatment of SCB using two-step 6.125%H2SO./ alkali H2O2 gave the highest cellulose content in material. After SSF for lactic acid production with fed-batch system when 5% pretreated SCB was fed every 48 h in 250-mL Erlenmeyer flask, the highest lactic acid concentration of 29.8 g/L was obtained at 216 h. The scaled up process in a 20-L bioreactor gave 18.88 g/L lactic acid at 192 h when Lactobacillus delbrueckii was used as an inoculum. The second part was lactic acid fermentation from RS in a 10-L fermenter. The highest lactic acid concentration of 80 g/L was also obtained from L. delbrueckii at 96 h when 100 g/Linitial RS was used. After micro- (4 bar) and nano-filtration (5-bar), 42.4 g/L lactic acid was separated from fermentation broth with remaining 6.3 g/L glucose and 5.7 g/L fructose. For the purification of lactic acid (part 3), it required ion exchange chromatography and subsequent reactive distillation with coupled two reactions: 1) esterification of lactic acid and methanol, and 2) hydrolysis of methyl-lactate using Amberlyst-15 catalyst. Two-column distillation system was the most suitable configuration for reactive distillation. It was found that 41.2% recovery of lactic acid with 96.24% purity was obtained from SCB while 61.78% recovery of lactic acid with 99.30% purity was achieved from RS. In terms of fesibility study and economic analysis, production of high purity and high concentration lactic acid (1M or 85%w/w) from RS gave more profit than that from SCB. When using the same fermenter and purification system, 0.4 ton/batch of RS could produce 1825 L lactic acid with >98%purity while 372 L lactic acid was produced from 1 ton/batch of SCB. Thus, pay back period of the RS system was within 1 year while that of the SCB system was 9 years. However, these fesibility scenarios was not included the valorization of lignin and hemicellulose by-products from SCB pretreatment and the recycling of pretreatment solution. The forth part was polymerization of lactic acid to produce PLA. It was found that high molecular weight PLA (55.4 kDa) could be synthesized from sequential water evaporation at 110C and PLA synthesis at 180C in a vacuum system using SnCl2 and p-toluenesulfonic acid monohydrate (TSA) as catalyst during melt-polymerization. The kinetic energy contribution of synthesized PLA was 14.0 J/mm. However, when purified lactic acids from fermentation of SCB and RS were tested, long duration and high temperature were required to get rid of water due to low concentration of lactic acid. Thus, only oligomers of lactic acid was formed. Therefore, the development of lactic acid purification and concentration processes was necessary to produce PLA having similar properties as commercial PLA. For the fifth part, biochar and bio-oil was produced from lignin by-product from SCB pretreatment through pyrolysis. From the central composite design (CCD) optimization, the highest bio-oil yield at 30.3% was achieved when the pyrolysis was performed at 668.2C, 468.2 mL/min nitrogen flow and catalyst-to-lignin ratio of 5 when heating rate was 20C/min.
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เอกสารแนบ: https://cmudc.library.cmu.ac.th/frontend/Info/item/dc:133054
เผยแพร่โดย: สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)
คำสำคัญ: พอลิแลคติกแอซิด
คำสำคัญ (EN): Graphene/Poly(lactic acid)
หมวดหมู่:
  1. TARR::พืช::พืชอาหาร::อ้อย
  2. 15
หมวดหมู่ AGRIS:
  1. A เกษตรทั่วไป (Agriculture)::A50 การวิจัยทางการเกษตร (Agricultural research)
  2. 3
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์. "การเพิ่มมูลค่าของชานอ้อยด้วยการผลิตพอลิแลคติกแอซิด: การขยายขนาดการผลิตและการใช้ประโยชน์ของเสียที่เกิดขึ้นThe value addition of sugarcane baggase in the production of poly(lactic acid): scale up, waste utilization, and poly(lactic acid) application". สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.). 2560

จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์. "การเพิ่มมูลค่าของชานอ้อยด้วยการผลิตพอลิแลคติกแอซิด: การขยายขนาดการผลิตและการใช้ประโยชน์ของเสียที่เกิดขึ้นThe value addition of sugarcane baggase in the production of poly(lactic acid): scale up, waste utilization, and poly(lactic acid) application". สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.). 2560. Print.



TARR Wordcloud:
การเพิ่มมูลค่าของชานอ้อยด้วยการผลิตพอลิแลคติกแอซิด: การขยายขนาดการผลิตและการใช้ประโยชน์ของเสียที่เกิดขึ้น
จุฬารัตน์ ศักดารณรงค์
สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)
2560
เปรียบเทียบการใช้ชนิดและปริมาณปุ๋ยอินทรีย์ในการปลูกอ้อยเพื่อเกษตรกรรายย่อยใน อำเภอศรีเทพ จังหวัดเพชรบูรณ์ การศึกษาการใช้ประโยชน์ไซโลโอลิโกแซคคาไรด์จากชานอ้อย เปรียบเทียบการใช้ผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีชีวภาพของกรมพัฒนาที่ดินชนิดต่างๆเพื่อ เพิ่มผลผลิตอ้อยอย่างยั่งยืน การใช้ประโยชน์จากน้ำมันสบู่ดำในการผลิตสินค้ามูลค่าเพิ่ม โครงการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตอ้อย การศึกษาการผลิตอาหารสุนัข การผลิต Inulin และ Oligofructose จากกล้วยเพื่อใช้เป็นสารเสริมอาหาร การพื้นฟูดินสันป่าตองด้วยหญ้าแฝกเพื่อเพิ่มผลิตมันสำปะหลัง การผลิตน้ำยาขนมจีนกึ่งสำเร็จรูป การสำรวจและติดตามข้อมูลด้านการผลิตของเกษตรกรต่อการใช้ประโยชน์เพื่อการประเมินผลผลิตล่วงหน้าของสับปะรดในจังหวัดลำปาง
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