รายละเอียดวิทยานิพนธ์
ชื่อวิทยานิพนธ์ การสร้างแบบจำลองคณิตศาสตร์ สำหรับการหมักเอทานอลจากกากน้ำตาล โดย Saccharomycescerevisiae M30
MATHEMATICAL MODELING FOR ETHANOL FERMENTATION FROM MOLASSES BYSACCHAROMYCES CEREVISIAE M30
ชื่อนิสิต ณัฐพันธ์ ศรีรัตน์
Nuttapan Srirattana
ชื่ออาจารย์ที่ปรึกษา ดร. เหมือนเดือน พิศาลพงศ์
Muenduen Phisalaphong, Ph.D.
ชื่อสถาบัน จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. บัณฑิตวิทยาลัย
Chulalongkorn University. Bangkok. (Thailand). Graduate School.
ระดับปริญญาและรายละเอียดสาขาวิชา วิทยานิพนธ์มหาบัณฑิต. วิศวกรรมศาสตร์ (วิศวกรรมเคมี)
Master. Engineering (Chemical Engineering)
ปีที่จบการศึกษา 2546
บทคัดย่อ(ไทย) แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้อธิบายจลนพลศาสตร์ของการหมักเอทานอลจากกากน้ำตาล (Molasses) โดยใช้ยีสต์ Saccharomyces cerevisiae สายพันธุ์ M30 ซึ่งมีความสามารถในการตกตะกอนเร็ว กากน้ำตาลซึ่งเป็นวัตถุดิบตั้งต้นหลักในการหมักเอทานอลของประเทศไทย ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการทดลอง การทดลองที่ทำเป็นชนิดครั้งคราว (Batch)ในขวดเขย่า ในขั้นแรกการหมักถูกทำขึ้นในขวดเขย่าที่ควบคุมอุณหภูมิไว้ 33 องศาเซลติเกรดโดยปรับเปลี่ยนค่าน้ำตาลเริ่มต้นระหว่าง 3 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์มวลต่อปริมาตร จากการทดลองพบว่าความเข้มข้นเริ่มต้นของน้ำตาลที่เหมาะสมคือ 22 เปอร์เซ็นต์มวลต่อปริมาตร จากนั้นจึงทำการหมักโดยใช้ความเข้มข้นน้ำตาลเริ่มต้นที่ 22 เปอร์เซ็นต์มวลต่อปริมาตรที่อุณหภูมิต่างๆ ในช่วง 30 ถึง 42 องศาเซลติเกรด แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นนี้พัฒนาจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของโมนอด โดยมีปัจจัยหลักสามส่วนคือ ปัจจัยของความเข้มข้นน้ำตาลเริ่มต้น ปัจจัยของความเข้มข้นของน้ำตาลและเอทานอล และปัจจัยของอุณหภูมิในการหมัก และนอกจากนั้นยังเพิ่มพจน์ของอัตราการตายและการบำรุงรักษาเซลล์ในสมการสมดุลมวลของเซลล์ โดยสมการชนิดโพลิโนเมียลถูกใช้ในการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างค่าน้ำตาลเริ่มต้นกับค่าพารามิเตอร์ทางจลนพลศาสตร์ หลังจากนั้นสมการเอกซ์โปเนนเชียลถูกใช้เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับค่าพารามิเตอร์ทางจลนพลศาสตร์ต่างๆอาทิเช่น การเจริญเติบโตจำเพาะและการผลิตเอทานอลจำเพาะสูงสุด และความเข้มข้นสูงสุดของเซลล์ ค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมถูกคำนวณจากการวนรอบของชุดโปรแกรมคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่เขียนขึ้นโดยใช้ระเบียบวิธีกำลังสองน้อยที่สุด การจำลองการหมักด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นให้ผลในทางเดียวกันกับการทดลองของการหมักเอทานอล ค่าความเข้มข้นน้ำตาลที่เหมาะสมทั้งในด้านการเจริญเติบโตของยีสต์และความเข้มข้นของเอทานอลมีค่าเป็น 22% มวลต่อปริมาตร ที่อุณหภูมิการหมัก 33 องศาเซลติเกรด ผลที่ได้สามารถนำไปปรับปรุงและพัฒนาความสามารถของระบบการหมักเอทานอลในลำดับต่อไป
บทคัดย่อ(English) A mathematical model is developed to explain the process dynamics of ethanolproduction by flocculating yeast, Saccharomyces cerevisiae M30. Molasses, the mainfeedstock for ethanol production in Thailand, is used as the substrate source for allexperiments. Firstly, the experiments are carried out by the batch fermentation in shakingflasks with the initial sugar concentration ranging from 3 to 25%w/v and incubate at 33(+,ฐ)C.Subsequently, the optimal initial sugar concentration growth and production is found to be22%w/v. At the optimal initial sugar concentration (22%w/v), the fermentation areperformed with operating temperature ranging from 30 to 42(+,ฐ)C. The mathematical model isdeveloped from Monod kinetic model. It consists of three main factors; initial substrateconcentration, substrate and ethanol concentration, and operating temperature, and countswith death rate and cell maintenance for biomass equation. Polynomial equation is used todescribe the relationship between initial substrate concentration and kinetic parameters.Then, exponential relationships between operating temperature and kinetic parameters suchas both maximum specific growth rate and production rate and maximum productionconcentrations are determined. The parameters of model are converged by using least-squaremethod. The results reveal a good agreement between the simulation and the experimentdata. The optimum conditions of ethanol batch fermentation by using molasses as substrateare at 22%w/v initial reducing sugar and 33(+,ฐ)C of operating temperature. The results can befurther used to improve the ethanol fermentation process performance.
ภาษาที่ใช้เขียนวิทยานิพนธ์
จำนวนหน้าของวิทยานิพนธ์ 74 P.
ISBN 974-17-4516-8
สถานที่จัดเก็บวิทยานิพนธ์
คำสำคัญ ETHANOL FERMENTATION, SACCHAROMYCES CEREVISIAE, MATHEMATICAL MODEL, MOLASSES, SIMULATION
วิทยานิพนธ์ที่เกี่ยวข้อง



© 2009 ฝ่ายบริการความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ All Rights Reserved.