Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิต 1,3 ไดไฮดรอกซีอะซิโตน จากเชื้อจุลินทรีย์ Gluconobacter oxydans ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบอากาศยกโดยใช้แหล่งไนโตรเจนจากของเสียอุตสาหกรรมการเกษตร

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

PRODUCTION OF 1,3 DIHYDROXYACETONE FROM MICROBIAL GLUCONOBACTER OXYDANS IN AIRLIFT BIOREACTOR BY USING NITROGEN SOURCE FOR AGRO - INDUSTRIAL WASTE

Year (A.D.)

2015

Document Type

Thesis

First Advisor

กษิดิศ หนูทอง

Second Advisor

ชุติมณฑน์ สถิรพิพัฒน์กุล

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2015.1185

Abstract

การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ Gluconobacter oxydans แบบกะเพื่อผลิตสาร 1,3-ไดไฮดรอกซีอะซิโตน (ดีเฮชเอ)สามารถแบ่งได้เป็นสองส่วนหลัก ส่วนแรกทำงานได้มุ่งเน้นในการศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ของเสียจากอุตสาหกรรมเกษตร ซึ่งประกอบด้วยน้ำแช่ข้าวโพด น้ำกากผงชูรส และน้ำย่อยกากถั่วเหลือง เพื่อใช้เป็นแหล่งไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อ ผลการทดลองพบว่าความเข้มข้นเริ่มต้นของกลีเซอรอลที่เหมาะสมมีค่าเท่ากับ 80 กรัม/ลิตร โดยน้ำแช่ข้าวโพดเป็นของเสียจากอุตสาหกรรมเกษตรให้การเจริญเติบโตขเซลล์สูงสุดซึ่งตรวจวัดได้โดยใช้ความเข้มข้นของโปรตีนที่ 3.78 ± 0.58 กรัม/ลิตร และความเข้มข้นของดีเฮชเอสูงสุดที่ 50.81 ± 6.59 กรัม/ลิตร ขณะที่ความเข้มข้นของดีเฮชเอเมื่อใช้น้ำกากผงชูรสและน้ำย่อยกากถั่วเหลืองเป็นแหล่งไนโตรเจนทีค่าเท่ากับ 13.16 ± 0.36 และ 16.47 ± 1.39 กรัม/ลิตร ตามลำดับ นอกจากนี้ผลการทดลองยังระบุว่าความเข้มข้นของไนโตรเจนในน้ำแช่ข้าวโพดไว้ที่ 2.05 กรัม/ลิตร ให้การเจริญเติบโตและความเข้มข้นของดีเฮชเอสูงสุด ในส่วนที่สองได้ทำการเพาะเลี้ยง G. oxydans แบบกะในถังปฏิกรณ์ชีวภาพที่มีขนาดใหญ่ขึ้น (32 ลิตร ปริมาตรใช้งาน) เมื่อเทียบกับการใช้งานขวดรูปชมพู่ปริมาตร 250 มิลลิลิตร ในส่วนแรก ผลการทดลองพบว่าถังปฏิกรณ์ชีวภาพอากาศยกแบบหมุนเวียนภายใน (IAB) มีสมรรถนะสูงกว่าถังปฏิกรณ์ชีวภาพอากาศยกแบบแผ่นแบบ (FAB) และถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบฟองอากาศ (BC) ซึ่งยืนยันได้จากค่าความเข้มข้นของโปรตีนและดีเฮชเอจาก IAB ที่มากกว่า FAB และ BC อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < 0.05) สภาวะเหมาะสมในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ IAB​ พบว่าสามารถผลิตดีเฮชเอได้สูงสุด (40.89 ± 1.20 กรัม/ลิตร) เกิดขึ้นเมื่อใช้ความเร็วอากาศที่ 0.37 เซนติเมตร/วินาที และอัตราส่วนพื้นที่ Riser ต่อDowncomer ที่ 1:1

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Batch cultivation of microbial Gluconobacter oxydans to produce 1,3-dihydroxyacetone (DHA) was conducted in two parts. The first part focused on the feasibility of using agro-industrial wastes including corn steep liquor (CSL), glutamic mother liquor (GML) and soybean meal hydrolysate (SMH) as the substituted nitrogen source in the growth medium. The results indicated that the optimal initial glycerol concentrations obtained at 80 g/L. agro-industrial wastes chosen in this work were able to support cell growth and DHA formation with CSL yielded the maximum growth measured as protein concentrations at 3.78 ± 0.58 g/L and maximum DHA concentrations at 50.81 ± 6.59 g/L. DHA concentrations for GML and SMH were determined at 13.16 ± 0.36 and 16.47 ± 1.39 g/L, respectively. Moreover, maintaining nitrogen concentrations in CSL at 2.05 g/L, yielded the highest growth and DHA production as compared to other nitrogen concentrations. The second part involved the batch cultivation of G. oxydans in larger bioreactors (32 L working volume). The results indicated that the internal loop airlift bioreactor (IAB) outperformed the flat-panel airlift bioreactor (FAB) and bubble column bioreactor (BC) as suggested by the statistically (p < 0.05) higher protein and DHA concentrations Subsequent cultivation of G. oxydans in IAB revealed that the optimal condition that produced the highest DHA concentrations measured at 40.89 ± 1.20 g/L were corresponded to the superficial velocity of 0.37 cm/s and the areal ratio of riser to downcomer of 1:1.

Link to Full Text

Share

COinS