การตรึงเซลล์ยีสต์ Saccharomyces cerevisiae ด้วยชานอ้อย เพื่อการผลิตเอทานอลเชื้อเพลิง

Abstract

การผลิตเอทานอลเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยยีสต์ Saccharomyces cerevisiae ST-541 ด้วยวิธีตรึงเซลล์และวิธี เซลล์อิสระในอาหารกากน้ำตาลที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลรีดิวซ์เริ่มต้น 160 กรัมต่อลิตร ที่ประกอบด้วยแอมโมเนียมซัลเฟต 0.5 กรัมต่อลิตร โพแทสเซียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต 0.5 กรัมต่อลิตร ยีสต์เอ็กแทรกซ์ 1.5 กรัมต่อลิตร ปรับพีเอชของอาหาร เริ่มต้นเท่ากับ 5.0 พบว่าการตรึงเซลล์ยีสต์ด้วยชานอ้อยให้ปริมาณเอทานอลสูงสุดเท่ากับ 72 กรัมต่อลิตร ที่เวลา 72 ชั่วโมง มีค่าอัตราการผลิตเอทานอลเท่ากับ 1.00 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และมีค่าผลผลิตการหมักเท่ากับ 88.04 เปอร์เซ็นต์ของค่าทางทฤษฎี ส่วนการหมักเอทานอลด้วยเซลล์อิสระให้ค่าเอทานอลใกล้เคียงกับวิธีตรึงเซลล์ด้วยชานอ้อย ให้ค่าเอทานอลเท่ากับ 71 กรัมต่อลิตร ที่เวลา 72 ชั่วโมง มีค่าอัตราการผลิตเอทานอลเท่ากับ 0.99 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และมีค่าผลผลิตการหมัก เท่ากับ 86.82 เปอร์เซ็นต์ของค่าทางทฤษฎีในขณะที่วิธีตรึงเซลล์ด้วยแคลเซียมอัลจิเนทให้ค่าเอทานอลน้อยกว่าสองวิธีข้างต้น คือให้เอทานอลเท่ากับ 67 กรัมต่อลิตร ที่เวลา 72 ชั่วโมง ให้ค่าอัตราการผลิตเอทานอลเท่ากับ 0.93 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และมีค่าผลผลิตการหมักเท่ากับ 81.93 เปอร์เซ็นต์ของค่าทางทฤษฎี เมื่อนำวิธีการตรึงเซลล์ยีสต์ด้วยชานอ้อยไปศึกษา การหมักแบบรีพิท-แบตช์ พบว่าการหมักรอบแรกให้เอทานอลสูงสุดโดยให้เอทานอลเท่ากับ 73 กรัมต่อลิตร การหมักรอบที่สอง ให้เอทานอล 67กรัมต่อลิตร และการหมักในรอบที่สามให้ปริมาณเอทานอล 63 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ เห็นได้ว่าการตรึงเซลล์ยีสต์ด้วยชานอ้อย นอกจากยีสต์หมักเอทานอลได้สูงแล้วยังสามารถนาเซลล์ยีสต์กลับมาใช้หมักได้ใหม่อันเป็นการลด ระยะเวลาการเตรียมเซลล์ยีสต์มีผลให้ต้นทุนการผลิตเอทานอลลดลงFuel ethanol production from Saccharomyces cerevisiae ST-541 in diluted sugarcane blackstrap molasses containing 160 gL-1 reducing sugar, 0.5 gL-1 (NH4 ) 2 SO4 , 0.5 gL-1 KH2 PO4 , 1.5 gL-1 yeast extract and adjusted an initial pH to 5.0 by using immobilized and free cell methods. The results revealedthat the yeast cells absorbed in sugarcane bagasse as immobilized support could produce higher ethanol concentration than other methods. It produced 72 gL-1 of ethanol after 72 h, with a productivity of 1.00 gL-1 h -1 and fermentation yield of 88.04% of the theoretical yield. In similar way, the ethanol fermentation by yeast free cells, it produced ethanol as sugarcane bagasse immobilized support, 71 gL-1 of ethanol after 72 h, a productivity of 0.99 gL-1 h -1 and a fermentation yield of 86.82% of the theoretical yield. In contrast, the ethanol fermentation by calcium alginateimmobilized S. cerevisiae, produced less ethanol than the methods mentioned above. It produced 67 gL-1 of ethanol after 72 h, with a productivity of 0.93 gL-1 h -1 and a fermentation yield of 81.93% of the theoretical yield. The yeast cells absorbed in sugarcane bagasse support were performed in repeat batches of fermentation. The results implied that the first fermentation cycle produced the highest amount at 73 gL-1 , followed by second and third fermentation cycles at 67 and 63 gL-1 , respectively. These results implied that sugarcane bagassesupported yeast cells not only produced high concentrations of ethanol, the yeast cells can also be reused for the next cycle of fermentation. Therefore, this method could save time and cost for fuel ethanol fermentation.