Potential study on bioethanol production from low grade and damaged longans

ศึกษาศักยภาพการผลิตไบโอเอทานอลจากลำไยตกเกรดและลำไยเน่าเสีย

Name: Nguyen Thuy Vy Tu

keyword: ไบโอเอทานอล

; ลำไยตกเกรดและลำไยเน่าเสีย

; เอนไซม์จากสาหร่าย

; โปรแกรมวิธีการพื้นผิวตอบสนอง

; Bioethanol

; Low grade and damaged longan fruits

Abstract: One of the significant fruits in the economy and industry is longan fruits. The longan (Dimocarpus longan Lour.) is a subtropical enduring tree belonging to the family Sapindaceae whose name is a well-known subtropical fruit in many countries, particularly in China, Thailand, Vietnam, India, Australia, and some tropical and subtropical regions in the USA. On the other hand, the status of fruit waste, which becomes stuck prior to landfills, has concerned researchers over the years. Low-grade and waste longan fruits are also no exceptions; they are feedstock material for bioethanol production. In this study, physical pretreatment has been carried out which includes boiling (30 min) and autoclave (15, 30, 45 minutes and 0 min for control). Afterward, samples were scanned by scanning electron microscope (SEM) to recognize differences between raw materials, boiled samples, and autoclaved samples. Hydrolysis process has been done with three varied hydrolysis methods which were utilized in samples: 2% commercial cellulase, 20% algal enzyme, and a combination of 1% commercial cellulase and 10% algal enzyme (C+A). Response Surface Methodology (RSM) was utilized to determine and optimize conditions leading to the best pretreated and hydrolyzed outcomes. For fresh longan, the optimum condition produced a high amount of sugar by using 2% commercial cellulase in hydrolysis and 30 min autoclave, leading to the highest bioethanol production (9.25 ± 0.25 g/L) after 24 hours of fermentation. For dried longan, the optimum condition produced a high amount of sugar by using 2% commercial cellulase in hydrolysis and 15 min autoclave, leading to the highest bioethanol production (16.74 ± 0.62 g/L) after 24 hours of fermentation. As a result, dried longan has been chosen for large-scale production. Results showed that after pretreatment, the total and reducing sugar were 157.19 and 36.43 g/L, respectively; the total and reducing sugar increased in hydrolysis to 271.07 and 48.21 g/L, respectively. Fermentation with 1% Saccharomyces cerevisiae for 24 hours resulted in bioethanol production reaching 1.4%; alcohol concentration increased to 9% in distillation. The High Heating Value (HHV) was 4.55 MJ/kg. In this experiment, mass balance, energy, and economic analysis were analyzed to consider investment as a project.

Abstract: หนึ่งในผลไม้ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมคือลำไย ลำไย (Dimocarpus longan Lour.) เป็นไม้ยืนต้นกึ่งเขตร้อนที่อยู่ในวงศ์ Sapindaceae ซึ่งเป็นผลไม้กึ่งเขตร้อนที่รู้จักกันทั่วไปในหลายประเทศ โดยเฉพาะในประเทศจีน ไทย เวียดนาม อินเดีย ออสเตรเลีย และบางบริเวณในพื้นที่เขตร้อนและกึ่งเขตร้อนของสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ของขยะผลไม้ที่ใช้ในการฝังกลบนั้น ทำให้เป็นเรื่องน่ากังวลของนักวิจัยเป็นเวลาหลายปีที่ผ่านมา ลำไยตกเกรดและของเสียจากผลลำไยไม่มีข้อยกเว้นสำหรับใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเอทานอลชีวภาพ ในการศึกษานี้ได้ทำการปรับสภาพทางกายภาพโดยการต้ม (30 นาที) และการนึ่งฆ่าเชื้อ (15, 30, 45 นาที และ 0 นาทีสำหรับชุดควบคุม) หลังจากนั้นนำตัวอย่างมาส่องภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เพื่อสังเกตความแตกต่างระหว่างวัตถุดิบ ตัวอย่างที่ผ่านการต้ม และตัวอย่างที่นึ่งฆ่าเชื้อ ในกระบวนการไฮโดรไลซิสนั้น มีการไฮโดรไลซิสอยู่สามรูปแบบที่ใช้ในตัวอย่าง ได้แก่ เอนไซม์เซลลูเลสทางการค้าที่ความเข้มข้น 2% เอนไซม์จากสาหร่าย 20% รวมทั้งส่วนผสมของเอนไซม์เซลลูเลสทางการค้าที่ความเข้มข้น 1% และเอนไซม์จากสาหร่าย 10% (C + A) โปรแกรมวิธีการพื้นผิวตอบสนอง (RSM) นำมาใช้เพื่อกำหนดและหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการปรับสภาพและการไฮโดรไลซิสตัวอย่าง ในส่วนของลำไยสด สภาวะที่เหมาะสมที่ผลิตน้ำตาลในปริมาณสูงนั้น ใช้เอนไซม์เซลลูเลสทางการค้าที่ความเข้มข้น 2% ในการไฮโดรไลซิส และนึ่งฆ่าเชื้อเป็นเวลา 30 นาที ส่งผลให้เกิดการผลิตเอทานอลสูงสุด (9.25 ± 0.25 กรัมต่อลิตร) หลังจากหมักเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ส่วนลำไยอบแห้ง สภาวะที่เหมาะสมที่ผลิตน้ำตาลในปริมาณสูงนั้น ใช้เอนไซม์เซลลูเลสทางการค้าที่ความเข้มข้น 2% ในการไฮโดรไลซิส และนึ่งฆ่าเชื้อเป็นเวลา 15 นาที ทำให้ผลิตเอทานอลได้สูงสุด (16.74 ± 0.62 กรัมต่อลิตร) หลังจากหมักเป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากผลการทดลองข้างต้น ลำไยอบแห้งถูกเลือกใช้ในการผลิตขนาดใหญ่ ผลการศึกษาหลังการปรับสภาพตัวอย่างดังกล่าว พบว่ามีปริมาณน้ำตาลทั้งหมดและน้ำตาลรีดิวซ์เท่ากับ 157.19 และ 36.43 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ ส่วนหลังจากการไฮโดรไลซิส พบว่ามีปริมาณน้ำตาลทั้งหมดและน้ำตาลรีดิวซ์เท่ากับ 271.07 และ 48.21 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ หลังจากนั้นนำตัวอย่างที่ได้มาหมักด้วยยีสต์ Saccharomyces cerevisiae ที่ความเข้มข้น 1% เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ทำให้ได้ผลผลิตเอทานอลชีวภาพถึง 1.4% และหลังจากการกลั่นจะได้ไบโอเอทานอลเข้มข้นสูงถึง 9% มีค่าความร้อนสูง (HHV) เท่ากับ 4.55 MJ/kg นอกจากนี้ในการทดลองนี้ได้วิเคราะห์สมดุลของมวล พลังงาน และการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์เพื่อพิจารณาการลงทุนเพื่อดำเนินการในโครงการ

มหาวิทยาลัยแม่โจ้. สำนักหอสมุด

Address: เชียงใหม่

Email: mjudc@mju.ac.th

Name: Rameshprabu Ramaraj

Role: Chair

Name: Yuwalee Unpaprom

Role: Committee

Name: Nigran Homdoung

Role: Committee

Created: 2021

Modified: 2568-10-05

Issued: 2568-09-19

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

Th

tha

DegreeName: Master of Engineering (Master of Engineering (Renewable Energy Engineering))

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Grantor: Maejo University

©copyrights มหาวิทยาลัยแม่โจ้

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	fulltext.pdf	11.64 MB

ใช้เวลา

0.03627 วินาที