การเพิ่มศักยภาพของเศษของเสียจากผลไม้เป็นสับสเตรตคุณภาพสูงสำหรับใช้ประโยชน์ในกระบวนการทางชีววิทยาเพื่อผลิตเอทานอล

Abstract

การวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปริมาณเอทานอลที่ได้จากกระบวนการหมักเศษของเสียจากผลไม้แบบต่อเนื่องโดยใช้เชื้อจุลินทรีย์ร่วม ได้แก่ เชื้อรา Aspergillus niger สายพันธุ์ TISTR 3063 และเชื้อยีสต์ Saccharomyces cerevisiae สายพันธุ์ TISTR 5606 ชนิดละ 5% และ 10% รวมทั้งศึกษาผลของอุณหภูมิการหมักที่มีต่อปริมาณผลผลิตเอทานอลที่ได้จากกระบวนการหมักดังกล่าว โดยเศษของเสียฯ ที่ใช้ในการทดลองหมัก คือ เปลือกส้มโอและเปลือกกล้วย ซึ่งผ่านการเตรียมโดยการหั่นเป็นชิ้นสี่เหลี่ยมขนาดเล็ก ทำการหมักในขวดรูปชมพู่ ขนาด 250 มิลลิลิตร และปิดปากขวดด้วยสำลี ในแต่ละชุดทดลองใช้เศษของเสียฯ ปริมาณ 10 กรัม ใช้กลูโคสและเซลลูโลสเป็นชุดควบคุม ทำการวิเคราะห์ส่วนประกอบของเศษของเสียฯ ได้แก่ ค่าพีเอช ปริมาณของแข็งทั้งหมด ของแข็งระเหย เถ้า ความชื้น ซีโอดี ทีเคเอ็น และปริมาณน้ำตาล และเก็บข้อมูลปริมาณเอทานอลที่ได้จากการหมัก ภายใต้อุณหภูมิการหมัก 30 และ 40 องศาเซลเซียล จากผลการทดลอง พบว่า ได้ปริมาณเอทานอลสูงสุดเมื่อทำการหมักภายใต้อุณหภูมิการหมัก 40 องศาเซลเซียส โดยเมื่อทำการหมักโดยใช้เปลือกส้มโอ เป็นระยะเวลา 1 วัน ได้ปริมาณเอทานอลสูงสุด เท่ากับ 2.43 และ 2.72 กรัมต่อลิตร (เพิ่มขึ้นเป็น 2.79 กรัมต่อลิตร หลังจากหมักนาน 2 วัน) สำหรับชุดทดลองที่ใช้เชื้อราและเชื้อยีสต์ชนิดละ 5% และ 10% (w/w) และได้ปริมาณเอทานอลสูงสุด เท่ากับ 1.18 และ 1.49 กรัมต่อลิตร สำหรับการหมักโดยใช้เปลือกกล้วยและใช้เชื้อราและเชื้อยีสต์ชนิดละ 5% และ 10% (w/w) ตามลำดับ นอกจากนี้ ยังพบว่า อุณหภูมิการหมักมีผลต่อปริมาณผลผลิตสูงสุดของเอทานอลที่ได้ โดยเมื่อเพิ่มอุณหภูมิการหมักจาก 30 เป็น 40 องศาเซลเซียส พบว่า ปริมาณผลผลิตสูงสุดของเอทานอล มีค่าเพิ่มขึ้นจาก 74.70% เป็น 81.17% และจาก 73.86% เป็น 90.17% สำหรับการหมักเปลือกส้มโอ และมีค่าเพิ่มขึ้นจาก 32.88% เป็น 45.29% และจาก 83.43% เป็น 104.90% สำหรับการหมักเปลือกกล้วย โดยจากผลการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติ สรุปได้ว่า อุณหภูมิการหมัก มีผลต่อปริมาณผลผลิตสูงสุดของเอทานอลที่ได้ โดยปริมาณผลผลิตสูงสุดของเอทานอลที่ได้ ภายใต้อุณหภูมิการหมัก 30 องศาเซลเซียส มีค่าต่ำกว่าค่าที่ได้จากการหมักภายใต้อุณหภูมิการหมัก 40 องศาเซลเซียส อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ที่ระดับ 0.05 ซึ่งจากการศึกษาในครั้งนี้ ทำให้ได้แนวทางในการเพิ่มศักยภาพของเศษของเสียจากผลไม้ (เปลือกส้มโอ และเปลือกกล้วย) ให้เป็นสับสเตรตคุณภาพสูงสำหรับผลิตเอทานอล โดยพบว่า เปลือกส้มโอ มีศักยภาพสูงในการนำมาใช้หมักเอทานอล ภายใต้อุณหภูมิการหมัก 40 °C ระยะเวลาการหมัก 1 วัน และใช้เชื้อราและเชื้อยีสต์ ชนิดละ 10% (w/w) นอกจากนี้ ผลการศึกษายังสามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานสำหรับการผลิตเอทานอล เพื่อการนำไปใช้ประโยชน์ในภาคอุตสาหกรรมอย่างเป็นรูปธรรมต่อไป

The purpose of this research was to study the amount of ethanol from simulaneous fermentation of fruit waste with co-microorganisms of Aspergillus niger TISTR 3063 and Saccharomyces cerevisiae TISTR 5606 in 5% and 10% each. Moreover, the effect of fermented temperature to the amount of obtained ethanol from the fermentation process was also observed. The fruit wastes used for experimental fermentation were pomelo and banana peels, which were prepared by chopping in a small piece, rectangular shaped. The fermentation was carried out in an Erlenmeyer flask with the total volume of 250 mL and the cotton was plug-in on top. The amount of fruit waste of 10 g in each experimental set was designed. The glucose and the cellulose were used as a control. The analysis of fruit wastes composition was considered such as the pH, the amount of total solids, volatile solid, ash, moisture, COD, TKN, and the amount of sugar. Nevertheless, the amount of fermented ethanol data under the fermented temperature of 30 and 40°C was recorded.