Search :
Project
Project Title :
การศึกษาการผลิตแอซิโตน-บิวทานอล- เอทานอล (เอบีอี) จากมันสำปะหลังโดยกระบวนการหมัก (Production of Acetone Butanol Ethanol (ABE) from cassava by fermentation process)
downloaded 75 times
Researcher Name :
สุนทร กาญจนทวี (Sunthorn Kanchanatawee)
Abstract :
บทคัดย่อ บทคัดย่อ (ภาษาไทย) การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้มันสำปะหลังเป็นแหล่งคาร์บอน ร่วมกับยีสต์ที่เหลือใช้จากโรงงานอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์เป็นแหล่งไนโตรเจน เพื่อผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ แอซิโตน บิวทานอลและเอทานอลด้วยกระบวนการหมักแบบกะ โดยใช้แบคทีเรียClostridium acetobutylicum TISTR 1462 การทดลองได้ทำการศึกษาผลของการควบคุมค่า pH ที่แตกต่างกันในช่วง pH 4.5-6.5 รวมทั้งทำการศึกษาผลของความเข้มข้นของแป้งมันสำปะหลังในช่วง 20-80 g/L ตลอดจนศึกษาผลของการใช้แหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนที่แตกต่างกันที่มีต่อการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ จากผลการทดลองพบว่า แบคทีเรีย Cl. acetobutylicum TISTR 1462 สามารถใช้แป้งมันสำปะหลังในการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทียบเท่ากับการใช้น้ำตาลกลูโคสเป็นแหล่งคาร์บอน โดยการทดลองแบบกะที่ไม่มีการควบคุม pH สามารถผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ทั้งหมด 14.33 g/L ซึ่งให้ผลใกล้เคียงกับการผลิตโดยใช้น้ำตาลกลูโคสที่ผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ทั้งหมด 15.39 g/L นอกจากนี้ ยังพบว่าการใช้เอนไซม์ย่อยแป้งมันสำปะหลังก่อนนำไปทำการหมัก ทำให้ได้น้ำตาลมอลโตสและน้ำตาลกลูโคสเกิดขึ้นนั้นไม่ได้มีผลช่วยให้การผลิตตัวทำละลายอินทรีย์เพิ่มขึ้น เมื่อเทียบกับการหมักที่ไม่ได้ย่อยด้วยเอนไซม์ ขณะที่การย่อยด้วยกรดก่อนนำไปทำการหมัก พบว่าให้ผลผลิตที่น้อยกว่าการย่อยด้วยเอนไซม์ 19.48% ส่วนการทดลองที่มีการควบคุมค่า pH ในช่วงที่มีการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ (Solventogenic phase) พบว่าที่ pH 5.5 มีการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์สูงสุด 20.08 g/L นอกจากนี้ยังพบว่าการควบคุมค่า pH ที่สูงกว่า 6.0 ขึ้นไปจะมีการผลิตกรดอินทรีย์เป็นส่วนใหญ่ และมีการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น และยังพบว่าการควบคุมค่า pH ที่ 5.25 มีการผลิตแอซิโตนสูงสุดถึง 6.78 g/L ทั้งนี้การทดลองที่มีการควบคุม pH ให้ความเข้มข้นสุดท้ายของตัวทำละลายอินทรีย์สูงกว่าที่ไม่มีการควบคุมค่า pH ประมาณ 1.5 เท่า จากผลของความเข้มข้นของแป้งมันสำปะหลังที่ใช้ในการทดลองในช่วง 20-80 g/L พบว่าความเข้มข้นของแป้งมันสำปะหลังที่ 60 g/L มีการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์สูงสุด คือ 14.33 g/L การใช้ความเข้มข้นเริ่มต้นของแป้งมันสำปะหลังที่ต่ำกว่า 30 g/L จะทำให้เกิดการผลิตกรดอินทรีย์มากกว่าการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ สำหรับผลของการใช้แหล่งไนโตรเจนที่ต่างกันที่มีผลต่อการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ พบว่าการใช้สารสกัดจากยีสต์ที่เหลือใช้จากโรงงานอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์เป็นแหล่งไนโตรเจน ทำให้มีการผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ 18.46 g/L ซึ่งใกล้เคียงกันกับการหมักที่ใช้ยีสต์สกัดทางการค้า ซึ่งผลิตตัวทำละลายอินทรีย์ได้ 20.86 g/L คำสำคัญ: กระบวนการหมักแอซิโตน-บิวทานอล-เอทานอล, มันสำปะหลัง, แบคทีเรีย Clostridium acetobutylicum, การผลิตตัวทำละลายอินทรีย์, กระบวนการหมักแบบกะ Abstract Abstract (ภาษาอังกฤษ) The main objective of this study was to demonstrate the feasibility of using cassava materials as carbon sources supplemented with spent brewers yeast extract as a nitrogen source for acetone, butanol and ethanol (ABE) fermentation by Clostridium acetobutylicum TISTR 1462 in batch culture. The solvents production was performed with different pH controlled strategies (pH 4.5-6.5). The effects of cassava starch concentrations on the solvents production were investigated in the range of 20~80 g/L as well as the effects of different types of carbon sources and nitrogen sources. The results showed that Cl. acetobutylicum TISTR 1462 was capable of producing solvents efficiently from cassava materials, comparable to when glucose was used. The batch experiment with uncontrolled pH of cassava starch resulted in 14.33 g/L of total solvents as compared with 15.39 g/L of total solvents when glucose was used. Moreover, it was found that enzymatic pretreatment of the gelatinized cassava starch yielding maltose and glucose prior to the fermentation did not improve solvents production as compared with direct fermentation of the gelatinized starch, while the lower solvents production (19.48%) was observed when cassava materials was hydrolyzed with acid prior to the fermentation. In the experiment with pH controlled during solventogenic phase, the highest total solvents production (20.08 g/L) was obtained with a controlled pH of 5.5. At controlled pH 6.0 or higher, the fermentation produced mainly organic acids with a small amount of solvents. It was also found that the highest acetone production (6.78 g/L) was obtained at controlled pH 5.25. Using the appropriated pH control strategy, the final solvents concentration obtained was almost 1.5 times higher than that obtained under fermentation with uncontrolled pH. Within the range of cassava starch concentration investigated (20-80 g/L), the highest total solvents production (14.33 g/L) was obtained at 60 g/L initial cassava starch concentration. The fermentation performance using initial cassava concentrations lower than 30 g/L was acidogenic rather than solventogenic. For the effect of various nitrogen sources, it revealed that the fermentation performance using spent brewers yeast extract as a nitrogen source resulted in 18.46 g/L solvents production, comparable to that obtained in fermentation using commercial yeast extract (20.86 g/L). Keyword: Acetone-Butanol-Ethanol fermentation, Cassava materials, Clostridium acetobutylicum, Solventogenesis, Batch fermentation
Publications :
No
View Publications
Detail
Award/Honor :
Name
Sponsor
Get Date
IRD SEARCH
|
IRD LOGIN