Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตเอทานอลจากปลายข้าวโดย Zymomonas mobilis TISTR405 ในการหมักแบบกึ่งกะ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Ethanol production from broken rice-grains by Zymomonas mobilis TISTR405 in fed-batch fermentation

Year (A.D.)

2010

Document Type

Thesis

First Advisor

ชาญวิทย์ โฆษิตานนท์

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

จุลชีววิทยาทางอุตสาหกรรม

DOI

10.58837/CHULA.THE.2010.1045

Abstract

งานวิจัยนี้ ศึกษาการผลิตเอทานอลในกระบวนการหมักแบบกึ่งกะ โดยใช้น้ำต้อยที่ได้จากการย่อยปลายข้าวเป็นแหล่งคาร์บอน จุลินทรีย์ที่ใช้ในกระบวนการหมักเป็นเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์ Zymomonas mobilis TISTR 405 การทดลองเริ่มจากการคัดเลือกลูกแป้งข้าวหมากที่รวบรวบจากแหล่งต่างๆ มาศึกษาความสามารถในการเปลี่ยนปลายข้าวที่นึ่งจนสุก ให้กลายเป็นน้ำตาลที่มีความเข้มข้นสูงที่สุด โดยลูกแป้งที่มีความสามารถสูงสุดในการย่อยปลายข้าวให้เป็นน้ำต้อย คือ ลูกแป้งรหัสอุบลราชธานี 2 โดยสามารถผลิตน้ำต้อยที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลทั้งหมด 400-420 กรัมต่อลิตร จากนั้นหาภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเอทานอล โดยเชื้อ Z. mobilis ในอาหารเลี้ยงเชื้อสูตรอุดม ใช้น้ำตาลกลูโคส 20 เปอร์เซ็นต์เป็นแหล่งคาร์บอน จากการทดลองด้วยวิธีแฟคตอเรียล และน้ามาวิเคราะห์ผลโดยวิธี response surface methodology (RSM) พบว่า ภาวะที่เหมาะสมต่อการผลิตเอทานอล คือ ความเข้มข้นของน้ำตาลตั้งต้นที่ 150 กรัมต่อลิตร ความเป็นกรดเบสเริ่มต้นที่ 5.5 อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส และระยะเวลาในการผลิต 48 ชั่วโมง การทดลองกระบวนการหมักแบบกะในขวดทดลองขนาด 500 มิลลิลิตร ด้วยน้ำตาลเริ่มต้น 150 กรัมต่อลิตร พบว่า ได้ปริมาณเอทานอล และอัตราการผลิตเอทานอล เท่ากับ 49.72 กรัมต่อลิตร และ 1.03 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ตามลำดับเมื่อขยายขนาดการผลิตเอทานอลเป็นถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 2 ลิตร โดยมีปริมาตรท้าการ 1.0 ลิตร ภายใต้ภาวะที่เหมาะสมที่กล่าวมาแล้ว ได้ปริมาณเอทานอล และอัตราการผลิตเอทานอล เท่ากับ 59.73 กรัมต่อลิตร และ 2.13 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ตามลำดับ เมื่อผลิตเอทานอลด้วยกระบวนการหมักแบบกึ่งกะ โดยให้ความเข้มข้นเริ่มต้นของน้ำตาลเป็น 150 กรัมต่อลิตร เมื่อเข้าสู่ชั่วโมงที่ 24 ปริมาณน้ำตาลถูกใช้จนใกล้หมดจึงทำการเติมน้ำต้อยลงไปเพื่อให้ความเข้มข้นของน้ำตาลมีค่าเท่ากับ 150 กรัมต่อลิตรอีกครั้งหลังจากการเอาอาหารออกและเติมอาหารใหม่ดังที่กล่าวมาแล้ว การหมักเป็นไปคล้ายเดิมแต่ช้าลงเล็กน้อย อัตรา การใช้น้ำตาลเหลือ 4.83 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมงและอัตราการผลิตเอทานอล เท่ากับ 2.41 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The ethanol production in batch and fed-batch fermentations by Zymomonas mobilis TISTR 405 using broken rice grains as a C-source for fermentation were investigated in this research. The experiments firstly selected the best loog-pang for digest the broken rice grains and produce the highest total sugar. Look pang code Ubonratchathani 2 give a highest sugar concentration 400-420 gL-1, was used in investigation for optimal ethanol production by Z. moblis with 20% glucose in the rich culture medium. From factorial design experiments, and analysis by response surface methodology (RSM), the optimal conditions for ethanol production were 150 gL-1 glucose initial pH of 5.5, 30 0C and 48 h incubation. In 500 ml Erlenmeyer flask under the optimal conditions ethanol yield and productivity of 49.72 gL-1 and 1.03 gL-1h-1 were obtained. Scaling up to a 2 L bioreactor with the working volume of 1.0 L, the ethanol yield and productivity 59.73 gL-1 and 2.13 gL-1h-1,respectively. In fed-batch production, Initial sugar concentration of 150 gL-1. After the 24th h | sugar was almost depleted. Five hundred ml of the medium was taken out then one litre of the newly hydrolyzed broken rice grain was added to keep total sugar concentration close to 150 gL-1. The fermentation was a little bit slower than the previous experiments. The total sugar consumption rate and ethanol production rate were 4.83 gL-1h-1 and 2.41 gL-1h-1 respectively.

Link to Full Text

Share

COinS