การศึกษาเพื่อพัฒนาเครื่องต้นแบบการผลิตผงเอนไซม์ผสมจากต้นสดข้าวฟ่างหวานสำหรับอุตสาหกรรมเอทานอล

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตผงจุลินทรีย์ผสมจากกระบวนการหมักแข็งลำต้นสดข้าวฟ่างหวานด้วยจุลินทรีย์บริสุทธิ์ 2 สายพันธุ์ คือไตรโคเดอร์มา รีสิอีและแซคคาโรมายซิส สิรีวิซิอี เพื่อนำไปใช้สำหรับการหมักเอทานอลกึ่งเหลวจากลำต้นสดข้าวฟ่างหวานแบบกะและกึ่งกะ ศึกษาความเร็วการป้อนน้ำหมักเพื่อแยกเอทานอลและจุลินทรีย์ด้วยเยื่อแผ่นอัลตราและการรีไซเคิลจุลินทรีย์คืนถังหมักแบบกึ่งกะ ผลของงานวิจัยดังต่อไปนี้ การผลิตผงจุลินทรีย์ผสมใช้ลำต้นสดข้าวฟ่างหวานหนัก 100 กรัม หัวเชื้อจุลินทรีย์ผสมที่มีความเข้มข้นประมาณ 1?106 เซลล์ต่อมิลลิลิตรในอาหารเหลว 60 มิลลิลิตร พีเอชเท่ากับ 5 ใช้เวลาบ่มนาน 7 วันที่อุณหภูมิ 24?2oC จากนั้นจุลินทรีย์ผสมสดที่ได้ถูกนำไปอบแห้งที่อุณหภูมิ 60oC เพื่อให้มีความชื้นสุดท้ายประมาณร้อยละ 12 โดยน้ำหนัก เมื่อนำจุลินทรีย์ผสมแห้งไปผ่านเครื่องบดต้นแบบจะได้ผงจุลินทรีย์ผสมหรือเรียกว่าผงเอนไซม์ผสมที่มีความเข้มข้นประมาณ 2.0?108 เซลล์ต่อมิลลิลิตร สภาวะเหมาะสมของการหมักเอทานอลกึ่งเหลวแบบกะจากลำต้นสดข้าวฟ่างหวานด้วยผงจุลินทรีย์ผสมโดยใช้วิธีการทดลองออร์โธโกนอลที่อุณหภูมิห้อง (30oC) คือ ใช้ลำต้นสดข้าวฟ่างหวานหนัก 35 กรัม ผงจุลินทรีย์ผสมหนัก 4.5 กรัมในอาหารเหลว 100 มิลลิลิตร พีเอชเท่ากับ 5 และใช้เวลาหมักนาน 7 วัน การหมักเอทานอลกึ่งเหลวแบบกะที่สภาวะเหมาะสมในระดับเขย่าขวดรูปชมพู่ขนาด 5 ลิตร พบว่า เอทานอลที่ได้เท่ากับ 39.59 กรัมต่อลิตร เวลาหมักนาน 5 วัน เวลาที่จุลินทรีย์เติบโตเป็นสองเท่าคือ 2 วัน การหมักเอทานอลกึ่งเหลวแบบกะที่สภาวะเหมาะสมในถังหมักขนาด 15 ลิตร ใช้ความเร็วกวนผสมประมาณ 200 รอบต่อนาที เวลา 3 ชั่วโมงต่อวัน ใบกวนชนิด paddle blade และปรับพีเอชเท่ากับ 5 พบว่า เอทานอลที่ได้เท่ากับ 43.11 กรัมต่อลิตร ใช้เวลาหมักนาน 8 วัน และผลได้ของเอทานอลเท่ากับร้อยละ 69 การหมักแบบกึ่งกะในถังหมักขนาด 15 ลิตร การทดลองเหมือนแบบกะทุกประการ ยกเว้น เติมอาหารเหลวใหม่ 500 มิลลิลิตรทุกๆ 2 วัน และปรับพีเอชเท่ากับ 5 พบว่า เอทานอลที่ได้เท่ากับ 35.81 กรัมต่อลิตร ใช้เวลาหมักนาน 9 วัน และผลได้ของเอทานอลประมาณร้อยละ 240 การหมักแบบกึ่งกะในถังหมักขนาด 15 ลิตรร่วมกับการรีไซเคิลจุลินทรีย์ โดยเติมอาหารเหลวใหม่ 500 มิลลิลิตรทุกๆ 2 วัน ปรับพีเอชเท่ากับ 5 โดยที่ทุกๆ 4 วัน ทำการรีไซเคิลจุลินทรีย์ในรีเทนเทต 300 มิลลิลิตรและอาหารเหลวใหม่ 200 มิลลิลิตร พบว่า เอทานอลที่ได้เท่ากับ 58.2 กรัมต่อลิตรหรือ 494.8 กรัมเอทานอลในปริมาตรน้ำหมัก 9 ลิตร และผลได้ของเอทานอลประมาณร้อยละ 450 ที่เวลาหมักนาน 54 วัน การศึกษาความเร็วการป้อนน้ำหมักของการแยกด้วยเยื่อแผ่นอัลตราแบบไหลขวางเพื่อกรองเอทานอลและจุลินทรีย์ โดยแปรผันความเร็วการป้อนเท่ากับ 0.1, 0.2 และ 0.3 เมตรต่อวินาที พบว่า ความเร็วการป้อนคือ 0.1 เมตรต่อวินาทีหรือ 50 รอบต่อนาที ให้ผลการกักกันเอทานอลในเพอมิเอทและการเพิ่มจุลินทรีย์ในรีเทนเทตประมาณร้อยละ 16.8 และ 56.3 อย่างไรก็ตาม ที่ความเร็วการป้อนนี้ใช้เวลากรองน้ำหมัก 1 ลิตรนานประมาณ 100 นาที คำสำคัญ: เอทานอล การหมักแข็ง การหมักกึ่งเหลวแบบกะและกึ่งกะ การแยกด้วยเยื่อแผ่นแบบไหลขวาง ลำต้นสดข้าวฟ่างหวาน

คำสำคัญ