ผลของกรดแลคติกต่อการเกิดก๊าซชีวภาพ

Effect of Lactic Acid on Biogas Production

Name: มาลินี จงเจริญใจ

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี. สาขาวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ

Name: Malinee Jongcharoenjai

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. School of Bioresources and Technology. Biotechnology

keyword: กระบวนการหมักแบบไม่ใช้อากาศ

; ก๊าซชีวภาพ

; กรดแลคติก

; กรดอินทรีย์ระเหยง่าย

; Anaerobic digestion

; Biogas

; Lactic Acid

; Volatile fatty acids

Abstract: ในกระบวนการหมักแบบไม่ใช้อากาศและผลิตก๊าซชีวภาพจากเปลือกสับปะรด กรด แลคติกเป็นสารตัวกลางตัวหนึ่งที่พบมากในระหว่างการย่อยสลายน้ำตาลและเซลลูโลสที่เป็น องค์ประกอลในเปลือกสับปะรดในกรหว่างที่มีภาระการเติมสารอนทรีย์(Organic loading) สูง การสะสมของกรดที่สูงทำให้เสี่ยงต่อภาวะการล้มเหลวของระบบบำบัด ดังนั้น จุดมุ่งหมายใน การวิจัยนี้ คือ ศึกษาผลของกรดแลคติกต่อการเกิดก๊าซชีวภาพ ซึ่งในงานวิจัยได้แบ่งการศึกษา ออกเป็น 3 ส่วน ส่วนแรก ศึกษาผลของความเข้มข้นของกรดแลคติกต่อการย่อยสลายกรด แลคติกโดยใช้จุลินทรีย์ผสม ส่วนที่สอง ศึกษาของความเข้มข้นของกรดอะซิติกต่อการ ย่อยสลายกรดแลคติกโดยจุลินทรีย์ผสมที่การเติม 2-bromoethane ยับยั้งการเกิดมีเธน และส่วน สุดท้ายศึกษาผลของความเข้มข้นของกรดแลคติกต่อการเกิดมีเธนจากกรดอะซิติก โดยใช้ จุลินทรีย์ที่ผ่านการ Enriched ด้ายกรดอะซิติก ผลของความเข้มข้นของกรดแลคติกต่อการย่อยสลายกรดแลคติก โดยใช้จุลินทรีย์ ผสม ที่ความเข้มข้นของกรดแลคติกเริ่มต้น 20-100 มิลลิโมลาร์ พบว่าในวันแรกอัตราการ ย่อยสลายกรดแลคติกไม่ได้ขึ้นกับความเข้มข้นของกรดแลคตจิก แต่ขึ้นกับจำนวนของ lactic acid utilizing bacteria แต่เมื่อเวลาผ่านไป lactic acid utilizing bacteria เพิ่มจำนวนมากขึ้น ทำให้การย่อยสลายกรดแลคติกเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของกรดแลคติกที่มีอยู่ในระบบ ที่ความ เข้มข้นของกรดแลคติก 20-50 มิลลิโมลาร์ กรดแลคติกถูกใช้ได้หมด แต่เมื่อเพิ่มความเข้นข้น เป็น 100 มิลลิโมลาร์ กรดแลคติกถูกใช้ได้เพียง 40 มิลลิโมลาร์ และมีการสะสมของกรด อะซิติกสูงกว่า 30 มิลลิโลาร์ มีผลทำให้การย่อยสลายกรดแลคช้าลง นอกจากนี้ในการเกิด ก๊าซมีเธนจากการย่อยสลายกรดแลคติก พบว่าที่ความเข้มข้นเริ่มรต้นของกรดแลคติกที่สูงกว่า สามารถผลิตก๊าซมีเธนได้เร็วกว่ากรดแลคติกที่มีความเข้นข้นเริ่มต้นต่ำกว่า อาจเนื่องมาจาก ระหว่าง Desulfoibrio (sulfate -reducing bacteria ;SRB)และ methane -producing bacteria (MPB) ในการใช้กรด อะซิติกที่เกิดจากการย่อยสลายกรดแลคติก นอกจากนี้ในการทดลองที่ใช้กรดอะซิติกผสมกับกรดแลคติก และมีการใข้สารยับยั้ง การเกิดมีเธนจากกรดอะซิติก เพื่อให้เห็นผลของความเข้มข้นกรดอะซิติกต่อการใข้กรดแลคติก นั้น พบว่า กรดอละซิติกที่ความเข้มข้นประมาณ 50 มิลลิโมลาร์ยับยั้งการย่อยสลายกรดแลคติก และถ้าความเข้มข้นของกรดรวมทัเงหมดไม่สูงเกินไป การย่อยสลายกรดแลคติกขึ้นอยู่กับ ความเข้มข้นของกรดอะซิติกในกรดผสม แต่ถ้าความเข้มข้นทั้งหมดของกรดสูงเกินไป (120 มิลลิโมลาร์) การย่อยสลายของกรดแลคติกขึ้นกับความเข้มข้นของกรดทั้งหมด รวมทั้งสัดส่วน ของกรดอะซิติกยิ่งสัดส่วนกรดอะซิติกสูงยิ่งมีผลการยับยั้งเพิ่มขึ้นมากกว่าเมื่อมีสัดส่วนของกรด แลคติกสูง ในการศึกษาผลของกรดแลคติกต่อการเกิดก๊าซมีเธนจากกรดอะซิติก โดยใช้ Enriched culture ของมีเธนแบคทีเรีย ในกรดผสมระหว่างกรดแลคจิกกับกรดอะซิติก ซึ่ง Enriched culture ที่ใช้นี้แทบไม่สามารถใช้กรดแลคติกได้ ทำให้มีกรดแลคติกอยู่ในระบบตลอด ช่วงการทดลอง การเติมกรดแลคจิกลงไปในกรดอะซิติกที่ความเข้มข้น 20 มิลลิโมลาร์ พบว่า เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของกรดแคลติกไปจนถึง 100 มิลลิโมลาร์ ไม่พบผลการยับยั้งการทำงาน ของมีเธนแบคทีเรีย แต่กลับมีผลทำให้ปริมาณของก๊าซมีเธนมากขึ้นซึ่งแสดงให้เห็นว่า เมื่อ มีกรดแลคติกปริมาณสูง ทำให้การใช้กรดอะซิติกโดย Acetoclastic methanogenเป็นไปอย่างมี ประสิทธิภาพมากขึ้น และกรดแลคจิกไม่ได้ไปยับยั้งการทำงานของ Acetoclastic methanogen แต่พบว่ากรดอะซิติกที่ความเข้มข้นสูงกว่า 40 มิลลิโมลาร์ มีผลยับยั้งกิจกรรมของมีเธน แบคทีเรียนั่นเอง

Abstract: In the course of anaerobic digestion of pineapple peel to ~ethane gas, lactic acid is a major inteIT'";ediate compound accumulated during the degradation of cellulose and glucose at high organic loading rate. The high concentration of organic acids leads to the failure of anaerobic treatment process. The aim of this work was to study the effect of lactic acid concentration on biogas production. The experiment was categorized into 3 parts: 1) effect of lactic acid concentration on its acid utilization by using mixed culture ; 2) effect of acetic acid on lactic acid utilization by using mixed culture and supplementing with 2-bromoethane sulfonate; and 3) effect of lactic acid on acetoclastic methanogenesis by using enriched culture. In an experiment where initial lactic acid concentration was varied from 20-100 mM, the initial degradation rate of acid depends upon the initial amount of lactic acid utilizing bacteria. After that the increase in lactic acid utilizing bacteria leads to the increase of degradation rate followed upon the acid concentration. Lactic acid at 20-50 mM was completely utilized, whereas 100 mM of lactic acid can utilized only 40 mM and acetic acid was accumulated greater than 30 mM leading to an inhibition of lactic acid utilization. The higher concentration of lactic acid, the faster methane production was observed at the beginning period when compared with the lower concentration of lactic acid. It might due to the competition in the utilization of acetic acid degraded from lactic acid between Desulfovibrio (sulfate-reducing bacteria; SRB) and methane-producing bacteria (MPB). To study the effect of intermediate, acetic acid, on the conversion of lactic acid to methane gas, 2-bromoethane sulfonate was added into the mixture solution of lactic and acetic acids as an acetoclastic methanogenesis inhibitor. It was found that lactic acid utilization was inhibited at 50 roM of acetic acid where the total acid concentration was not high. If the concentration of total acid was higher than 120 roM, the degradation of lactic acid would depend on the total acid and the ratio of acetic acid to lactic acid in mixture solution. In an experiment where the effect of lactic acid on acetoclastic methanogenesis was studied, enriched culture of acetoclastic methanogen was used as an inoculum in the mixture of lactic acid and acetic acid. This enriched culture was mostly utilized only acetic acid therefore lactic acid was kept in the process. When acetic acid was fixed 20 mM and lactic acid was varied, it was found that no the inhibition of acetoclastic methanogenesis when the concentration of lactic acid was increased up to 100 mM. It was noted that, when lactic acid concentration was increased, it promoted acetoclastic methanogens to converse acetic acid to methane. These results suggested that the inhibition of acetoclastic methanogens was oot the result of high lactic acid concentration but it was acetic acid above 40 mM that caused the inhibitory effect.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: มรกต ตันติเจริญ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: ศักรินทร์ ภูมิรัตน

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: Morakot Tanticharoen

Role: Advisor

Name: Sakarindr Bhumiratana

Role: Advisor

Created: 2540

Modified: 2554-12-09

Issued: 2551-11-13

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9746241974

CallNumber: BIT222

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวภาพ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BIT222.pdf	1.06 MB	288	2021-02-17 14:10:27
2	BIT222ab.pdf	39.98 KB	121	2022-08-04 22:38:28
3	BIT222abth.txt	3.27 KB	96	2018-05-10 20:00:36
4	BIT222aben.txt	3.26 KB	46	2018-05-10 20:00:36

ใช้เวลา

0.055185 วินาที