การผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออลจากกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลโดย Clostridium butyricum DSM 5431 และการลดค่าใช้จ่ายในการผลิต โดยการปรับองค์ประกอบของอาหารเลี้ยงเชื้อ

จิรวรรณ แก้วรัตน์

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/28112

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	กษิดิศ หนูทอง	-
dc.contributor.author	จิรวรรณ แก้วรัตน์	-
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์	-
dc.date.accessioned	2012-12-25T04:42:15Z	-
dc.date.available	2012-12-25T04:42:15Z	-
dc.date.issued	2554	-
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/28112	-
dc.description	วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554	en
dc.description.abstract	1,3-โพรเพนไดออลเป็นสารที่มีมูลค่าสูงและนิยมใช้เป็นโมโนเมอร์ในการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้และในอีกหลายอุตสาหกรรม การผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออลโดยวิธีทางชีวภาพอาศัยการหมักกลีเซอรอลกับจุลินทรีย์ในสภาวะไร้อากาศ ในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาแนวทางการพัฒนากระบวนการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออล จากการหมักกลีเซอรอลรวมถึงแนวทางการลดต้นทุนในการผลิต ในส่วนแรกของงานวิจัยได้ทำการศึกษาการผลิตสาร 1,3 โพรเพนไดออลจากกลีเซอรอลบริสุทธิ์และกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลในระบบแบบต่อเนื่องในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดเคลื่อนที่โดยการตรึงเชื้อ C. butyricum DSM 5431 บนวัสดุตรึง BCN-009 ซึ่งพบว่าความเข้มข้นของสาร 1,3-โพรเพนไดออลสูงสุดเท่ากับ 35.86±0.19 และ 31.65±0.44 กรัมต่อลิตร อัตราการผลิตผลิตภัณฑ์เท่ากับ 10.76±0.06 และ 9.49±0.13 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และผลได้ของผลิตภัณฑ์เท่ากับ 0.76 และ 0.70 จากการหมักกลีเซอรอลบริสุทธิ์และกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลตามลำดับ เมื่อคงความเข้มข้นของกลีเซอรอลขาเข้าที่ 60 กรัมต่อลิตร และอัตราการเจือจางเท่ากับ 0.3 ชม-1 ในส่วนที่สองของงานวิจัยได้ศึกษาแนวทางการลดต้นทุนในการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออล โดยการเจือจางความเข้มข้นของสูตรอาหารลดลง 5 และ 10 เท่าของสูตรอาหารเลี้ยงเชื้อเดิม ปรับความบริสุทธิ์ของอาหารโดยเปลี่ยนมาใช้อาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้สารเคมีเกรดโรงงาน ปรับชนิดของแหล่งไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อโดยเปลี่ยนจากสารสกัดยีสต์เป็นยูเรีย แอลไลซีน กากผงชูรส และแอมโมเนียมซัลเฟต และปรับสัดส่วนของสารอนินทรีย์ไนโตรเจนต่อสารอินทรีย์ไนโตรเจนในสูตรอาหารเดิมโดยคงจำนวนไนโตรเจนทั้งหมดในอาหารให้คงที่ ผลการทดลองหมักกลีเซอรอลที่ความเข้มข้นเริ่มต้นเท่ากับ 40 กรัมต่อลิตร พบว่าความเข้มข้นของสาร 1,3-โพรเพนไดออล ที่สภาวะคงตัวมีค่าเท่ากับ 19.81±0.13, 11.32±0.26, 5.28±0.11, 13.88±0.05, 15.80±0.15 10.79±0.21, 9.68±0.08, 12.79±0.21, 7.03±0.42, 10.15±0.09 และ 5.67±0.62 กรัมต่อลิตร เมื่อใช้สูตรอาหารปกติ สูตรอาหารเจือจาง 5 และ10 เท่า สูตรอาหารเกรดโรงงาน ยูเรีย แอมโมเนียมซัลเฟต แอลไลซีน กากผงชูรส สัดส่วนสารสกัดยีสต์ต่อแอมโมเนียมซัลเฟตเป็น 1:11, 1:16 และ 1:34 ตามลำดับ โดยรวมแล้วงานวิจัยนี้สามารถสรุปได้ว่าการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออลโดยการหมักกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดเคลื่อนที่มีความเป็นไปได้ และสามารถควบคุมสภาวะความเป็นกรด-ด่างได้ดีกว่าถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดนิ่ง นอกจากนี้ชนิดและความบริสุทธิ์ของกลีเซอรอลมีผลต่อการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออล โดยแบคทีเรีย C. butyricum DSM 5431 ดังนั้นจึงควรกำจัดสิ่งเจือปนในกลีเซอรอลก่อนดำเนินการหมัก และผลการศึกษาการเจือจางจากสูตรอาหารปกติลง 5 และ 10 เท่าของสูตรอาหารเดิมและการปรับเปลี่ยนความบริสุทธิ์ของสารเคมีโดยใช้สารเคมีเกรดโรงงานพบว่าให้ปริมาณ 1,3-โพรเพนไดออล ลดลง ซึ่งคล้ายคลึงกับการปรับแหล่งไนโตรเจนและการปรับสัดส่วนปริมาณสารอินทรีย์ต่อสารอนินทรีย์ไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อ นอกจากนี้การปรับมาใช้งานอาหารเลี้ยงเชื้อจากสารเคมีเกรดโรงงานจะมีต้นทุนในการผลิตต่ำกว่าการใช้สูตรอาหารปกติและการใช้สารเคมีเกรดการวิเคราะห์มาก ซึ่งทำให้มีความเป็นไปได้ในการพัฒนาเพื่อใช้งานจริงในระดับอุตสาหกรรม	en
dc.description.abstractalternative	1,3-propanediol (PD) is a highly valued chemical, which is commonly used as a monomer for biodegradable plastics as well as in other industrial applications. PD production can be accomplished by glycerol fermentation with various bacteria strains under anaerobic condition. Therefore, this research aimed to study the improvement of PD production process and examined the feasibility of reducing the expense associated with the production. In the first part, the research examined the PD production by C. butyricum DSM 5431 with BCN-009 as cell carriers using pure and biodiesel based glycerol as the sole substrate. The highest PD concentrations were 35.86±0.19 g/L and 31.65±0.44 g/L with the yield of 0.76 and 0.7 for pure and biodiesel based glycerol, respectively when the bioreactor was maintained with inlet glycerol of 60 g/L and dilution rate of 0.3 hr-1. The steady state result also suggested the possibility of using biodiesel based glycerol as the substrate for this process but still recommended removing the purity before being used. In the second part, the research explored several options for reducing the PD production expense including dilution of media to 5 and 10 folds of the original formula, lowering the purity of media reagent to industrial grade, changing the nitrogen source from yeast extract to urea, L-lysine, ami-ami, and ammonium sulfate, and finally changing the mass ratio of inorganic to organic nitrogen in the original media formula to 1:11, 1:16, and 1:34, while maintaining the constant total nitrogen. The result indicated that, for the initial glycerol concentration of 40 g/L, the steady state PD concentrations were 19.81±0.13 g/L, 11.32±0.26 g/L, 5.28±0.11 g/L, 13.88±0.05 g/L, 15.80±0.15 g/L, 10.79±0.21 g/L, 9.68±0.08 g/L, 12.79±0.21 g/L, 7.03±0.42 g/L, 10.15±0.09 g/L, and 5.67±0.62 g/L for original media formula, 5-times dilution, 10-times-dilution, industrial grade reagents, urea, ammonium sulfate, L-lysine, ami-ami, 1:11 inorganic/organic nitrogen ratio, 1:16 inorganic/organic nitrogen ratio, and finally 1:34 inorganic/organic nitrogen ratio, respectively. The result also pointed out that dilution and lowering the purity of the reagents led to decreasing PD concentrations, a trend that is similar to those when changing the nitrogen source and changing the mass ratio of inorganic to organic nitrogen. In addition, using industrial grade reagents significantly reduced production cost in comparison to employing the original media formula or selecting analytical reagents, thereby suggesting the possibility of application in an actual industrial scale production.	en
dc.format.extent	4602740 bytes	-
dc.format.mimetype	application/pdf	-
dc.language.iso	th	es
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en
dc.relation.uri	http://doi.org/10.14457/CU.the.2011.1453	-
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en
dc.subject	เชื้อเพลิงไบโอดีเซล	en
dc.subject	โพรเพน -- การสังเคราะห์	en
dc.subject	กลีเซอรีน	en
dc.subject	คลอสตริเลียมบิวทีริคัม	en
dc.subject	อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงไบโอดีเซล -- การควบคุมต้นทุนการผลิต	en
dc.subject	วิทยาแบคทีเรีย -- การเพาะเลี้ยงเชื้อ	en
dc.title	การผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออลจากกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลโดย Clostridium butyricum DSM 5431 และการลดค่าใช้จ่ายในการผลิต โดยการปรับองค์ประกอบของอาหารเลี้ยงเชื้อ	en
dc.title.alternative	Production of 1,3-propanediol from biodiesel-based glycerol by clostridium butyricum DSM 5431 and reduction of production expense by modifying the composition of culture medium	en
dc.type	Thesis	es
dc.degree.name	วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต	es
dc.degree.level	ปริญญาโท	es
dc.degree.discipline	วิศวกรรมเคมี	es
dc.degree.grantor	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en
dc.email.advisor	[email protected]	-
dc.identifier.DOI	10.14457/CU.the.2011.1453	-
Appears in Collections:	Eng - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
chirawan_ka.pdf		4.49 MB	Adobe PDF	View/Open

Show simple item record