การพัฒนา Photobioreactor เพื่อใช้เลี้ยงแบคทีเรียสังเคราะห์แสง

The Development of Photobioreactor for Cultivation of Photosynthetic Bacteria

Name: วชิราภรณ์ วิจิตรจินดา

keyword: Photobioreactor

Abstract: เนื่องจากการพัฒนาถังปฏิกรณ์ที่ใช้แสง (photobioreactor) เพื่อใช้เลี้ยงจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงในปัจจุบันยังไม่ได้รับความสนใจกันมากนัก ในงานวิจัยนี้จึงได้ทำการออกแบบและสร้างถังปฏิกรณ์สำหรับเลี้ยงแบคทีเรียสังเคราะห์แสงขึ้นโดยมีลักษณะเป็นถังปฏิกรณ์แบบท่อ (tubular photobioreactor) เพื่อทดสอบการทำงานของถังปฏิกรณ์ที่สร้างขึ้นและความเหมาะสมในการใช้เลี้ยงจุลินทรีย์สังเคราะห์แสง การทดลองได้เลี้ยงแบคทีเรียสังเคราะห์แสงในกลุ่มของ Rhodopesudomonas sp. และ Rhodospirillum sp. โดยใช้น้ำทิ้งจากถังผลิตก๊าซชีวภาพที่มีการเติมกรดโพรพิโอนิคและแอมโมเนียมซัลเฟตเป็นสารอาหาร การเลี้ยงแบคทีเรียสังเคราะห์แสงในช่วงแรกเป็นการเลี้ยงแบบเป็นครั้งคราว พบว่าเมื่อใช้อัตราการไหลเวียนของน้ำทิ้งภายในถังปฏิกรณ์ 8 ลิตรต่อนาที จุลินทรีย์มีอัตราการเจริญสูงที่สุด ให้ผลผลิตชีวมวล 2.54 กรัมต่อลิตร อัตราการผลิตเซล 1.225 กรัมต่อลิตรต่อวัน และประสิทธิภาพของการใช้สารอาหารเพื่อสร้างเป็นเซล (yield coefficient) 0.94 กรัมเซลต่อกรัมสารอินทรีย์ที่ถูกจุลินทรีย์ใช้ไป นอกจากนี้ยังสามารถลดสารอินทรีย์ในน้ำทิ้งได้ถึงร้อยละ 78 - 84 โดยเซลที่ได้มีปริมาณโปรตีนร้อยละ 40 - 43 การศึกษาผลของการเกาะติดของเซลที่ผนังท่อแก้ว (wall growth) พบว่าเมื่อมีการเจริญของเซลที่ผนังท่อ อัตราการเจริญของจุลินทรีย์แขวนลอยลดลง ทำให้ใช้เวลานานขึ้นกว่าจะถึง stationary phase เมื่อทำการเลี้ยงแบคทีเรียสังเคราะห์แสงแบบต่อเนื่อง พบว่าถ้าใช้กรดโพรพิโอนิค ร้อยละ 0.45 แอมโมเนียซัลเฟตร้อยละ 0.1 สามารถทำการเลี้ยงที่ dilution rate 2.033 ต่อวันได้ โดยไม่เกิดการชะล้างของเซลออกไป ในขณะที่ความเข้มข้นของกรดโพรพิโอนิคร้อยละ 0.15 และ 0.6 เกิดการชะล้างของเซลที่ dilution rate ดังกล่าว ที่แต่ละ dlution rate ที่ไม่เกินกว่า critical dilution rate การเพิ่มความเข้มข้นของกรดโพรพิโอนิคในสารอาหารที่ป้อนทำให้เซลมากขึ้นแต่ผลผลิตเซลต่อปริมาณกรดที่เติมลดลง ในการเลี้ยงแบบต่อเนื่องให้ผลผลิตสูงสุด 1.36 กรัมต่อลิตร ต่อวัน เมื่อเลี้ยงที่ความเข้มข้นกรดโพรพิโอนิคร้อยละ 0.6 แอมโมเนียมซัลเฟตร้อยละ 0.1 ที่ dilution rate 1.35 ต่อวัน ปริมาณเซลต่อกรัมกรดโพรพิโอนิค 0.577 กรัม และปริมาณเซลต่อกรัมกรดโพรพิโอนิคสูงสุดเป็น 1.24 กรัม เมื่อเลี้ยงที่ความเข้มข้นกรดโพรพิโอนิคร้อยละ 0.15 ที่ dilution rate 0.678 ต่อวัน ให้ปริมาณเซล 0.476 กรัมต่อลิตรต่อวัน ที่ dilution rate 0.678 ต่อวัน เมื่อให้ปริมาณกรดโพรพิโอนิคคงที่ที่ร้อยละ 0.6 แต่เพิ่มแอมโมเนียมซัลเฟตจากร้อยละ 0.1 เป็น 0.15 ให้เซลมากขึ้น แต่ที่ dilution rate สูงขึ้น การเพิ่มความเข้มข้นของแหล่งไนโตรเจนทำให้ได้เซลลดลง

Abstract: There has been little development of photobioreactor used in cultivation of photosynthetic microorganisms. The purposes of this research were to designing and constructing the tubular photobioreactor and determine the efficiency of the reactor constructed in culturing of photosynthetic microorganisms. The microorganisms are bacteria of species Rhodopseudomonas sp. and Rhodospirillum sp. which isolated from the biogas reactor. The effluent of biogas reactor was used as substrate in all the experiments. The experiments in batch type culture showed that the appropiate recycle flow rate in tubular photobioreactor was 8 l/lmin which gave the highest growth rate. The cell mass produced was 2.54 g/l. The productivity of 1.225 g/l/day and the cell yield of 0.94 g cell/g substrate in term of COD were obtained. The COD reduction was 78 - 84% and the protein content of the culture was 40 - 43%. There was an effect of wall growth on the growth rate of photosynthetic bacteria in the culturing medium. In the presence of wall growth, the growth rate of suspended cell decreased thus more time was needed to reach the maximum biomass. In continuous culture, the highest dilution rate was 2.033 day-1 with the addition of 0.1% (NH4)2 SO4 and 0.45% propionic acid in the feed. The cell had been washed out at this dilution rate when using 0.15 or 0.6 % propionic acid. At each dilution rate, increase propionic acid concentration increased the biomass yield. However the yield per propionic acid added was low. The maximum productivity was 1.36 gram/litre/day at dilution rate 1.35 day-1 and the addition of 0.6% propionic acid and 0.1% (NH4)2SO4. The biomass yield was 0.577 gram cell/gram propionic acid. With 0.15% propiopic acid and 0.1% (NH4)2 SO4, the productivity was 0.476 at dilution rate 0.678 day-1 and the yield was as high as 1.24 gram cell/gram propionic acid. When propionic acid concentration was kept constant at 0.6%, increase in (NH4)2S04 from 0.1 to 0.15% increased the biomass yield. However, the yield reduced at higher dilution rate.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

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

Name: โสฬส สุวรรณยืน

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2531

Modified: 2554-10-30

Issued: 2553-06-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: BIT103

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวภาพ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BIT103.pdf	1.28 MB	168	2025-12-03 13:12:05
2	BIT103ab.pdf	67.16 KB	82	2024-03-03 16:56:49

ใช้เวลา

0.03534 วินาที