การพัฒนากระบวนการผลิตเอทานอลจากเปลือกสับปะรด (Ananas comosus) และผักตบชวา (Eichhornia crassipes) และศึกษาความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ในการลงทุน

Development of ethanol production process from pineapple peels (Ananas comosus) and water hyacinth (Eichhornia crassipes) and economic feasibility study of investment.

Name: อดุลย์สมาน สุขแก้ว

keyword: เศรษฐศาสตร์การลงทุน

ThaSH: เอทานอล -- การผลิต

ThaSH: สับปะรด -- วัสดุเหลือใช้ -- การอบแห้ง

ThaSH: ผักตบชวา -- การอบแห้ง

ThaSH: การลงทุน -- การศึกษาความเป็นไปได้

Abstract: เปลือกสับปะรดและผักตบชวาจัดเป็นวัสดุลิกโนเซลลูโลสที่หาง่ายในประเทศไทยและมีราคาถูก ซึ่งวัสดุทั้งสองนี้สามารถนำมาผลิตเป็นพลังงานทดแทนด้วยวิธีการแปรสภาพให้เป็นสารละลายน้ำตาลที่ใช้ในการผลิตเอทานอล ในวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อผลิตเอทานอลโดยศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของการอบแห้งเปลือกสับปะรดและผักตบชวาแล้วจึงนำมาศึกษาองค์ประกอบลิกโนเซลลูโลส ซึ่งผลการทดลองพบว่าสภาวะที่ดีที่สุด ในการอบแห้งของเปลือกสับปะรดและผักตบชวาคือ อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ที่เวลา 11 และ 8 ชั่วโมง ตามลำดับ โดยมีปริมาณน้ำหนักแห้งคงเหลือ 17.94±0.85 และ 5.75±1.24 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ซึ่งเปลือกสับปะรดมีปริมาณเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และ ลิกนิน เท่ากับ 23.03±2.14, 59.27±0.63 และ 4.19±0.57 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ในขณะที่ผักตบชวามีปริมาณเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน เท่ากับ 22.09±0.51, 43.65±0.59 และ 6.40±0.47 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ นอกจากนั้นกระบวนการที่เหมาะสมในการแปรสภาพพืชทั้งสองชนิดพบว่าการใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 5 เปอร์เซ็นต์ น้ำหนักโดยปริมาตร ที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ในอัตราส่วน 0.05 กรัมต่อมิลลิลิตร ที่เวลาการแปรสภาพที่ 60 และ 30 นาที ตามลำดับ เป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุด เปลือกสับปะรดและผักตบชวาที่ถูก แปรสภาพด้วยสภาวะที่ได้คัดเลือกมีปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด เท่ากับ 9.47±0.06 และ 10.37±0.15 เปอร์เซ็นต์ บริกซ์ ปริมาณน้ำตาลทั้งหมดเท่ากับ 31.34±0.25 และ 31.90±0.65 กรัมต่อลิตร ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ เท่ากับ 29.22±0.34 และ 30.68±0.41กรัมต่อลิตร และ กากคงเหลือ เท่ากับ 40.93±0.11 และ 50.37±0.29 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เมื่อนำสารละลายน้ำตาลที่ได้จากการแปรสภาพเปลือกสับปะรดและผักตบชวานำมาหมักแบบเบ็ดเสร็จด้วยเชื้อยีสต์ Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 พบว่าที่เวลา 72 ชั่วโมงของการหมักเปลือกสับปะรด และ 84 ชั่วโมงของการหมักผักตบชวา มีค่าพีเอช เท่ากับ 3.23±0.05 และ 3.29±0.03 ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด เท่ากับ 2.60±0.14 และ 1.85±0.07 เปอร์เซ็นต์ บริกซ์ ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ 4.62±0.57 และ 4.60±0.25 กรัมต่อลิตร ความเข้มข้นของเซลล์ 5.71±0.10 และ 6.25±0.18 กรัมต่อลิตร จำนวนยีสต์ S. cerevisiae 9.15±0.05 และ 8.35±0.07 log CFU/มิลลิลิตร ปริมาณเอทานอลสูงสุด 82.09±1.12 และ 99.85±0.56 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ ในน้ำหมักของสารละลายที่ได้จากการแปรสภาพเปลือกสับปะรดและผักตบชวาให้ปริมาณเอทานอลสูงสุด หลังจากการกลั่นเท่ากับ 76.34 และ 81.28 เปอร์เซ็นต์ จากปริมาณเอทานอลสูงสุดก่อนการกลั่นที่ได้จากกระบวนการหมักแบบเบ็ดเสร็จเท่ากับ 7.46 และ 11.52 เปอร์เซ็นต์ จากสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการคัดเลือกเปลือกสับปะรดและผักตบชวาที่ผ่านการแปรสภาพสู่การผลิตเอทานอล นำมาศึกษาความเป็นไปได้ในการลงทุนทางด้านเศรษฐศาสตร์พบว่า ผลของมูลค่าปัจจุบันสุทธิ (Net Present Value, NPV) จากการผลิตเอทานอลจากสารละลายเปลือกสับปะรดและผักตบชวาที่ผ่านการแปรสภาพ เท่ากับ 153,473 และ 8,074 บาทต่อปี และมีระยะการคืนทุน (Pay Back Period, PB) เท่ากับ 4 ปี และ 1 ปี 4 เดือน ตามลำดับ

Abstract: Pineapple peels and water hyacinths are lignocellulosic low-cost materials which easily found in Thailand. Both of these materials can be produced as the renewable energy with pretreatment in a term of fermentable sugars for ethanol production. The objectives of this research were to investigate ethanol production by studying of the optimum conditions for pineapple peels and water hyacinths drying process, and their lignocellulose compositions. The results showed that the best conditions for drying of pineapple peels and water hyacinths were 100°C with the duration time 11 and 8 hours consequently. The remaining dry matter contents for pineapple peels and water hyacinths were 7.9±0.85% and 5.75±1.24%. The percentages of cellulose, hemicellulose and lignin contents were 23.03±2.14, 59.27±0.63 and 4.19±0.57 for pineapple peels and 22.09±0.51, 43.65±0.59 and 6.40±0.47 for water hyacinths. Moreover, using of 5% w/v sodium hydroxide at 100°C in the ratio 0.05 g/ml of the basic solvent including with bioconversion time at 60 and 30 mins were found as the optimum processes for pineapple peels and water hyacinth pretreatment. The pretreated pineapple peels and water hyacinths from the selected conditions had the total soluble solid were 9.47±0.06 and 10.37±0.15%Brix, the total sugar were 31.34±0.25 and 31.90±0.65 g/L, the reducing sugar were 29.22±0.34 and 30.68±0.41 g/L, and the residual waste were 40.93±0.11 and 50.37±0.29% respectively. The sugar solution receiving from the pretreatment process would be fermented by using Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339. The outcomes of fermentation at 72 hours for pineapple peels and 84 hours for water hyacinth were found that pH were 3.23±0.05 and 3.29±0.0, the total soluble solid were 2.60±0.14 and 1.85±0.07%Brix, the reducing sugar were 4.62±0.57 and 4.60±0.25 g/L, the cell concentrations were 5.71±0.10 and 6.25±0.18 g/L, the S. cerevisiae contents were 9.15±0.05 and 8.35±0.07 log CFU/ml and the maximum ethanol contents were 82.09±1.12 and 99.85±0.56 g/L, subsequently. The fermented solution from pineapple peels and water hyacinth pretreatment provided the highest ethanol contents were 7.46 and 11.52% before distillation and 76.34 and 81.25% after distillation. Furthermore, the study of economic feasibility investment in ethanol production showed that the net present value (NPV) and payback period (PB) were 153,473 Baht/year with 4 years payback for pineapple peels, and 8,074 Baht/year with 1 year 4 months payback for water hyacinths.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: ปานทิพย์ บุญส่ง

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Name: จันทนา กุญชรรัตน์

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Created: 2558

Modified: 2561-03-02

Issued: 2560-09-07

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีวิศวกรรมพลังงาน

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B16055603.pdf	12.98 MB	46	2024-08-27 19:23:55

ใช้เวลา

0.028995 วินาที