การปรับสภาพเบื้องต้นแบบต่อเนื่องของฟางข้าวโดยออโตไฮโดรไลซิส

CONTINUOUS PRETREATMENT OF RICE STRAW BY AUTOHYDROLYSIS

Name: ปุณณวิทย์ หาญไพบูลย์

ThaSH: ชีวมวล

Abstract: ชีวมวลประเภทลิกโนเซลลูโลสเป็นแหล่งของวัตถุดิบที่น่าสนใจสำหรับการผลิตเอทานอล เนื่องจากหาง่ายและเกิดทดแทนใหม่ได้ แต่ปัจจัยทางด้านองค์ประกอบและลักษณะโครงสร้างทางกายภาพและเคมีเป็นตัวขัดขวางการเปลี่ยนเป็นน้ำตาลของเซลลูโลสในชีวมวลประเภทลิกโนเซลลูโลส ดังนั้นชีวมวลประเภทนี้จึงต้องผ่านการปรับสภาพเบื้องต้นเพื่อเพิ่มความสามารถในการเปลี่ยนเซลลูโลสเป็นน้ำตาลด้วยเอนไซม์ ในงานวิจัยนี้ทำการศึกษาการปรับสภาพเบื้องต้นของชีวมวลโดยออโตไฮโดรไลซิสในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์และแบบต่อเนื่อง ชีวมวลหลักที่ใช้ในงานวิจัยคือฟางข้าวแต่เพื่อให้สารป้อนสามารถไหลผ่านเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างต่อเนื่องจึงต้องเติมกากมันสำปะหลังลงไปในสารป้อนด้วย ตัวแปรที่ศึกษาในการปรับสภาพเบื้องต้นแบบต่อเนื่อง ได้แก่ อุณหภูมิการปรับสภาพเบื้องต้น (120 และ 140 องศาเซลเซียส) และความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่ให้กับมอเตอร์ของปั๊ม (5 และ 10 เฮิร์ต) ซึ่งสัมพันธ์กับอัตราการไหลของสารป้อน ภายหลังการปรับสภาพเบื้องต้นตัวอย่างที่ผ่านการปรับสภาพทั้งหมดจะนำไปเปลี่ยนเป็นน้ำตาลด้วยเอนไซม์เซลลูเลส หาภาวะการเปลี่ยนเป็นน้ำตาลที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากระยะเวลาการเปลี่ยนเป็นน้ำตาล (0 – 144 ชั่วโมง) และปริมาณเอนไซม์ที่ใช้ (0 – 1,200 ไมโครลิตรต่อ 1.2 กรัมชีวมวลแห้ง) พบว่าการเปลี่ยนเป็นน้ำตาลสามารถเกิดได้สมบูรณ์ที่ระยะเวลาการเปลี่ยนเป็นน้ำตาลเท่ากับ 24 ชั่วโมงและปริมาณเอนไซม์ 1,000 ไมโครลิตรต่อ 1.2 กรัมชีวมวลแห้ง ผลการปรับสภาพเบื้องต้นในเครื่องปฏิกรณ์แบบต่อเนื่องแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดต่อประสิทธิภาพของการปรับสภาพเบื้องต้น ร้อยละผลได้ของกลูโคสทั้งหมดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อนำชีวมวลที่ผ่านการปรับสภาพที่อุณหภูมิสูงมาเปลี่ยนเป็นน้ำตาล การย่อยชีวมวลที่ผ่านการปรับสภาพที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส และความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่ป้อนให้มอเตอร์ของปั๊ม 10 เฮิร์ต ค่าร้อยละผลได้ของกลูโคสทั้งหมดสูงกว่าการย่อยฟางข้าวที่ไม่ผ่านการปรับสภาพและการย่อยชีวมวลผสมระหว่างฟางข้าวและกากมันสำปะหลังที่ไม่ผ่านการปรับสภาพประมาณ 2.5 และ 1.5 เท่า ตามลำดับ ในอีกทางหนึ่งการศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิการปรับสภาพ (120 - 200 องศาเซลเซียส) เพิ่มเติมในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ สรุปได้ว่าเมื่อพิจารณาจากร้อยละผลได้ของกลูโคสทั้งหมดและปริมาณตัวยับยั้งที่เกิดขึ้นร่วมกัน อุณหภูมิการปรับสภาพชีวมวลผสมระหว่างฟางข้าวและกากมันสำปะหลังที่เหมาะสม คือ 160 องศาเซลเซียส ซึ่งให้ร้อยละผลได้กลูโคสทั้งหมดเป็น 39.64

Abstract: Lignocellulosic biomasses are interesting feedstocks for ethanol production due to their abundance and renewability. But physico-chemical structural and compositional factors of them hinder the saccharification of cellulose in the lignocellulosic biomasses. Thus, the biomasses must be pretreated to enhance the enzymatic saccharification of cellulose. This research studied the pretreatment of lignocellulosic biomasses by autohydrolysis in batch and continuous plug-flow reactors. Feed in this work was rice straw mixed with cassava waste to make the slurry be continuously fed into the continuous reactor. In continuous pretreatment step, the effects of pretreatment temperatures (120 and 140 ˚C) and motor utility frequencies (5 and 10 Hz), relating to feed rate, were experimentally investigated. After the pretreatment, the entire pretreated sample was subjected to enzymatic saccharification by cellulase. The suitable conditions for enzymatic saccharification were also examined within the saccharification time of 0 – 144 hr and enzyme loading of 0 – 1,200 ul/1.2 g dry solid. It was found that the enzymatic saccharification is complete at 24 hr of saccharification time and 1,000 ul of enzyme loading/1.2 g dry solid. The results from continuous pretreatment revealed that the temperature is the most important factor on pretreatment efficiency. The overall glucose yield was increased when saccharified biomass pretreated at high temperature. When pretreatment temperature was 140 ˚C and motor utility frequency was 10 Hz, the overall glucose yield was increased approximately 2.5-fold and 1.5-fold over untreated rice straw and untreated slurry, respectively. On the other hand, further study about the effects of temperatures (120 - 200 ˚C) on pretreatment process in a batch reactor was performed. It was concluded that when considering both overall glucose yield and inhibitor formation, the optimum temperature to pretreat rice straw mixed with cassava waste was 160 ˚C, providing the overall glucose yield of 39.64%

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: สมเกียรติ งามประเสริฐสิทธิ์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2556

Modified: 2559-10-25

Issued: 2559-09-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/42672

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เคมีเทคนิค

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5472256023.pdf	10.63 MB

ใช้เวลา

0.028943 วินาที