การพัฒนาการแปรรูปเปลือกทุเรียนและเปลือกกล้วยน้ำว้าเป็นน้ำตาลสำหรับการผลิตเอทานอลโดยกระบวนการหมักทางชีวภาพ

Development of Saccharification of Durian Peels and Banana Peels for Ethanol Fermentation

Name: ณัตติยา จันทวงษา

Name: Nattiya Chanthawongsa

keyword: เปลือกทุเรียน

; Durain peel

Abstract: เปลือกทุเรียนและเปลือกกล้วยเป็นผลผลิตเหลือทิ้งจากผลิตผลทางการเกษตรดังนั้นจึงมีราคาถูก ได้ ทำการศึกษาการผลิตไบโอเอทานอลจากเปลือกทุเรียนโดยการทำให้เป็นน้ำตาลแยกจากการหมัก (SHF) และการทำให้เป็นน้ำตาลพร้อมการหมัก (SSF) ได้ศึกษาการปรับสภาพโดยวิธีต่างๆ เพื่อ สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำกลั่นความเข้มข้น 0.025 เปอร์เซ็นต์ (น้ำหนักต่อปริมาตร) และ สารละลายกรดซัลฟูริกความเข้มข้น 0.1 โมลาร์ ที่อุณหภูม 121 องศาเซลเซียส ภายใต้ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเป็นเวลา 20 นาที ผลการทดลองแสดงว่า การปรับสภาพโดยกรดซัลฟูริกเจือจาง สำหรับเปลือกทุเรียนความเข้มข้น 1.5 เปอร์เซ็นต์ได้ผลผลิตน้ำตาลรีดิวซ์สูงสุดและความเข้มข้นของ กรดซัลฟูริกที่เหมาะสมต่อการปรับสภาพเท่ากับ 1 โมลาร์ ซับสเตราทที่ปรับสภาพได้ถูกนำไปย่อย สลายด้วยเอนไซม์ผสมของอะไมเลส อะไมโลกลูโคซิเดส ไซลาเนส เซลลูเลสและเพกติเนส น้ำตาลที่ ได้จากการย่อยสลายได้ถูกนำไปใช้ในการหมักเอทานอลโดยวิธี SHF และ SSF โดยใช้เชื้อผสม Saccharomyces cervisiae 5221 และ Candida tropicalis 5048 ผลผลิตเอทานอลที่ได้จากเชื้อผสมใน อัตราส่วน 1:2 ความเข้มข้นของเปลือกทุเรียน 1.5, 5 และ 10 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ได้ผลผลิตเอทานอล เท่ากับ 0.34 0.26 และ 0.10 กรัมต่อกรัมเปลือกทุเรียนตามลำดับ ค่าสัมประสิทธิผลผลิตเอทานอลต่อ กรัมน้ำหนักน้ำตาลทั้งหมดโดยวิธี SHF เท่ากับ 0.40 ผลผลิตเอทานอลที่ได้จากเชื้อผสมในอัตราส่วน 1:2 ความเข้มข้นของเปลือกทุเรียน 1.5, 5 และ 10 เปอร์เซ็นต์ ทำให้เท่า 0.40 0.33 และ 0.11 กรัมต่อ กรัมเปลือกทุเรียนตามลำดับ ค่าสัมประสิทธิผลผลิตเอทานอลต่อกรัมน้ำหนักน้ำตาลทั้งหมดเท่ากับ 0.48 เมื่อเปรียบเทียบวิธี SHF และ SSF โดยใช้ความเข้มข้นเปลือกทุเรียนเท่ากับ 1.5 กรัมเปอร์เซ็นต์ วิธี SSF (16-20 ชั่วโมง) ใช้เวลาสั้นกว่า วิธี SHF (ประมาณ 48 ชั่วโมง) และให้ผลผลิตเอทานอลสูง กว่าเช่นกัน (5.27 กรัมต่อลิตร โดยวิธี SSF, 4.50 กรัมต่อลิต โดยวิธี SHF) การศึกษาการผลิตไบโอเอทานอลจากเปลือกกล้วยโดยการทำให้เป็นน้ำตาลแยกจากการหมัก (SHF) และ การทำให้เป็นน้ำตาลพร้อมการหมัก (SSF) ได้ศึกษาการปรับสภาพโดยวิธีต่างๆ เพื่อปรับปรุงการ ทำให้เป็นน้ำตาลสำหรับการผลิตเอทานอล การปรับสภาพเปลือกกล้วยโดยใช้ สารละลายโซเดียมไฮ ดรอกไซด์ความเข้มข้นในน้ำกลั่น 0.025 เปอร์เซ็นต์ (น้ำหนักต่อปริมาตร) และสารละลานกรดซัลฟู ริกความเข้มข้น 0.1 โมลาร์ ที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียสภายใต้ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเป็น เวลา 20 นาที ผลการทดลองแสดงว่าการปรับสภาพโดยกรดซัลฟูริกความเข้มข้น 0.1 โมลาร์ สำหรับ เปลือกทุเรียนความเข้มข้น 1.5 เปอร์เซ็นต์ให้ผลผลิตน้ำตาลรีดิวซ์สูงสุดจากการใช้เชื้อ S. cerevisiae 5221 โดยวิธี SSF การปรับสภาพโดยวิธีต่างๆ เพื่อปรับปรุงการทำให้เป็นน้ำตาลสำหรับการผลิตเอทา นอล การปรับสภาพเปลือกกล้วยได้ทำการศึกษาโดยใช้สารละลายกรดซัลฟูริกความเข้มข้น 0.1 โม ลาร์ที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียสและ 135 องศาเซลเซียสภายใต้ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเป็น เวลา 20-60 นาที ซับสเตรทที่ปรับสภาพ ได้ถูกนำไปย่อยสลายด้วยเอนไซม์ผสมของอะไมเลส อะไม โลกลูโคซิเดส ไซลาเนส เซลลูเลสและเพกติเนส น้ำตาลที่ได้จากการย่อยสลายได้ถูกนำไปใช้ในการ หมักเอทานอลโดยวิธี SHF และ SSF โดยใช้เชื้อผสม S.cerevisiae 5221 และ C. tropicalis 5048 ใน อัตราส่วน 1: 2 โดยวิธี SHF ค่าสัมประสิทธิผลผลิตเอทานอลต่อกรัมน้ำหนักน้ำตาลทั้งหมด เท่ากับ 0.52 และความเข้มข้นเอทานอลสูงสุดเท่ากับ 7.77 กรัมต่อลิตร เมื่อปรับสภาพเปลือกกล้วยโดยกรดซัล ฟูริกความเข้มข้น 1 โมลาร์ที่อุณหภูมิ 135 องศาเซลเซียสภายใต้ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเป็น เวลา 60 นาที และโดยวิธี SSF ค่าสัมประสิทธิผลผลิตเอทานอลต่อกรัมน้ำหนักน้ำตาลทั้งหมด เท่ากับ 0.61 และความเข้มข้นเอทานอลสูงสุดเท่ากับ 9.12 กรัมต่อลิตร เมื่อปรับสภาพเปลือกกล้วยโดยกรดซัล ฟูริกความเข้มข้น 1 โมลาร์ที่อุณหภูมิ 135 องศาเซลเซียสภายใต้ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเป็น เวลา 60 นาที เมื่อเปรียบเทียบวิธี SHF และ SSF โดยใช้ความเข้มข้นเปลือกทุเรียนเท่ากับ 1.5 กรัม เปอร์เซ็นตืเป็นซับสเตรทในการผลิตเอทานอลสูงสุดต่อหน่วยน้ำหนัก วิธี SSF (16-20 ชั่วโมง) ใช้ เวลาสั้นกว่า วิธี SHF (ประมาณ 48 ชั่วโมง) การหมักโดยวิธี SSF ให้ผลผลิตเอทานอลสูงกว่าวิธี SHF (9.12 กรัมต่อลิตร โดยวิธี SSF, 7.77 กรัมต่อลิตร โดยวิธี SHF) และวิธี SSF ให้อัตราการผลิตเอทา นอลสูงกว่าวิธี SHF (0.96 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง โดยวิธี SSF, 0.41 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมงโดยวิธี SHF) การใช้ผลกล้วยความเข้มข้น 0.75 กรัมเปอร์เซ็นต์ที่ปรับสภาพโดยกรดซัลฟูริกความเข้มข้น 1 โมลาร์ที่ อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียสภายใต้ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้วเป็นเวลา 20 นาที ให้ค่าสัมประสิทธ ผลผลิตเอทานอลต่อกรัมน้ำหนักน้ำตาลทั้งหมด เท่ากับ 0.35 และ 0.45 และความเข้มข้นเอทานอลสูง สุดเท่ากับ 5.23 และ 6.77 กรัมต่อลิตร สำหรับการหมักโดยวิธี SSF จากปริมาตรการหมัก 50 มิลลิลิตร และ 6 ลิตรตามลำดับ ผลการศึกษาแสดงว่าผลกล้วยเป็นซับสเตรทที่ให้ผลผลิตเอทานอลได้ในปริมาณ สูงจากกระบวนการหมักในการศึกษานี้

Abstract: Durian peel and banana peel are agricultural by-products and thus have low economic values. The production of bio-ethanol from durian peel was studied by using separate hydrolysis and fermentation (SHF) and simultaneous saccharification and fermentation (SSF). Different methods of pretreatment were investigated for improving the saccharification in ethanol fermentation, Durian peel pretreatment procedures included distillated water, diluted sodium hydroxide and diluted sulphuric acid at 121 C under pressure of 15 lb/inch2 for 20 min. The results showed that the diluted su'phuric acid pretreatment of durian peel at 1.5% water-insoluble solids (WIS) produced the highest reducing sugars yield and the optimum concentration of diluted sulphuric acid for the biomass pretreatment was 1 M. The pretreated substrates were hydrolysed with a blend of amylase, amyloglucosidase, xylanase, cellulase and pectinase. The fermentable sugars hydrolysate were bioconverted to ethanol with'SHF and SSF, using co-culture of Saccharomyces cerevisiae 5221 and Candida tropica/is 5048. The highest yield coefficient [g(g-total sugar)-1] in SHF (0.40) was obtained with co-culture of S. cerevisiae 5221 and C. tropica/is 5048 in the culture ratio of 1:2. The durian peel concentrations varied at 1.5g%, 5 g% and 10 g% (w/v) and ethanol yield per unit biomass (g(g-biomass)-1), were 0.34, 0.26 and 0.10, respectively. The highest product (ethanol) yield coefficient (g(g-total sugar)-1) in SSF (0.48) was obtained from co-culture of S. cerevisiae and C. tropicalis in the culture ratio of 1:2. The durian peel concentrations varied at 1.5g%, 5 g% and 10 g% (w/v) and ethanol yield per unit biomass (g(g-biomass)-1), were 0.40, 0.33 and 0.11, respectively. When comparison between SSF and SHF by using 1.5 g% durian peel as substrate on producing the highest ethanol yield per unit biomass, the SSF process time was shorter (16-20 h) than that for the SHF (~48 h), leading to significantly increased maximum ethanol concentration for the former process (5.27 g/l for SSF; 4.50 g/l for SHF). The production of bio-ethanol from banana peel was studied by using separate hydrolysis and fermentation (SHF) and simultaneous saccharification and fermentation (SSF). Different methods of pretreatment were investigated for improving the saccharification in ethanol fermentation. Banana peel pretreatment procedures included distillated water, 0.025% sodium hydroxide and 0.1 M sulphuric acid at 121 C under pressure of 15 lb/inch2 for 20 min. The results showed that 0.1 M sulphuric acid pretreatment of banana peel at 1.5% water-insoluble solids (WIS) produced the highest ethanol concentration by using monoculture of S. cerevisiae 5221 in SSF process. Different methods of pretreatment were investigated for improving the saccharification in ethanol fermentation. Banana peel pretreatment procedures included: 1.0 M sulphuric acid at 121 C and 135 C under pressure of 15 lb/inch2 for 20-60 min. The pretreated substrates were hydrolysed with a blend of amylase, amyloglucosidase, xylanase, cellulase and pectinase. The fermentable sugars hydrolysate were bioconverted to ethanol with SHF and SSF, using co-culture of S. cerevisiae and C. tropicalis in the ratio of 1:2. The highest product (ethanol) yield coefficient (g(g- total sugar)-1) (0.52) and ethanol concentration (7.77 g/l) in SHF were obtained from banana peel pretreatment procedures 1.0 M sulphuric acid at 135 C under pressure of 15 lb/inch2 for 60 min. The highest product (ethanol) yield coefficient (g(g- total sugar)-1 (0.61) and ethanol concentration (9.12 g/l) in SSF were obtained from banana peel pretreatment procedures 1.0 M sulphuric acid at 135 C under pressure of 15 lb/inch2 for 60 min. When comparison between SSF and SHF by using of 1.5 g% banana peel as substrate on producing the ethanol yield per unit biomass, the SSF process time was shorter (16-20 h) than that for the SHF (~48 h), leading to significantly increased maximum ethanol concentration (9.12 g/l for SSF; 7.77 g/l for SHF) and ethanol production rate for the former process (0.96 gll/hour for SSF; 0..41 g/l/hour for SHF). 0.75g% Banana pulp pretreated with 1.0 M sulphuric acid at 121 C under pressure of 15 lb/inch2 for 20 min produced the product (ethanol) yield coefficients (g(g-total sugar)-1) of 0.35 and 0.45 and maximum ethanol concentrations of 5.23 and 6.77 g/l, in SSF processes of batch volume of 50 ml and 60 l, respectively. The result showed that banana pulp could be used as substrate in the fermentation process with high ethanol yield production.

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library

Address: BANGKOK

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

Name: จิรศักดิ์ คงเกียรติขจร

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2553

Modified: 2555-01-02

Issued: 2555-01-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: BCT242

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวเคมี

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BCT242.pdf	1.4 MB	914	2025-04-14 13:03:53
2	BCT242ab.pdf	36.33 KB	354	2024-08-11 20:30:49

ใช้เวลา

0.029991 วินาที