การพัฒนาสูตรอาหารผลิตกล้าเชื้อเพื่อลดต้นทุนกระบวนการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรม

Abstract

การพัฒนาสูตรอาหารที่เหมาะสมสำหรับการเพาะเลี้ยงหัวเชื้อ S. cerevisiae SC90 เพื่อการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรม โดยทำการทดลองในระดับฟลาสก์พบว่าอาหาร BUU 2D ประกอบด้วย (กรัมต่อลิตร) กากน้ำตาล 40 ยีสต์สกัด 5, (NH4 )2 SO4 5, K2HPO4 3.6, KH2PO4 3 และ MgSO4 ∙7H2O 1 ตามลำดับ ความเข้มข้นหัวเชื้อ 1x107 เซลล์ต่อมิลลิลิตรเลี้ยงที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียสบนเครื่องเขย่าที่อัตราเร็ว 200 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 24 ชั่วโมงได้ความเข้มข้นเซลล์ 346 x 106 ± 2.89 เซลล์ต่อมิลลิลิตรมากกว่าสูตรอาหารดั้งเดิมขององค์การสุราฯ ถึง 4.7 เท่าจากนั้นจึงนำมาขยายขนาดในถังเพาะเลี้ยงขนาด 5 75 และ750 ลิตรของโรงงานต้นแบบ โดยใช้อาหารสูตร 2D ที่เพิ่มความเข้มข้นกากน้ำตาลเป็น 2 เท่า โดยเลี้ยงที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส ค่าความเป็นกรดด่าง 5.5 อัตรากวนผสม 550 รอบต่อนาทีอัตราการให้อากาศ 2 ปริมาตรอากาศต่อปริมาตรอาหารต่อนาทีผลการเลี้ยงในถังหมักขนาด 5 ลิตรเป็นเวลา 24 ชั่วโมงได้ความเข้มข้นเซลล์ถึง 330 x 106 ± 0.89 เซลล์ต่อมิลลิลิตรโดยพบว่าที่ระยะเวลา 15 ชั่วโมง เซลล์ยีสต์มีความสมบูรณ์แข็งแรงและเหมาะสมสำหรับเป็นหัวเชื้อเริ่มต้นที่ดีเพาะเลี้ยงในถังหมักขนาด 75 ลิตรเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 15 ชั่วโมง พบว่าให้ความเข้มข้นของจำนวน 410 x 106 ± 8.84 เซลล์ต่อมิลลิลิตรจากการน้ำหัวเชื้อจากถังหมักขนาด 75 ลิตร มาขยายขนาดต่อในถังหมักขนาด 750 ลิตรของโรงงานต้นแบบ พบว่า สามารถขยายกล้าเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยมีจำนวนเซลล์เพิ่มขึ้น 360 x 106 ± 10.61 เซลล์ต่อมิลลิลิตรผลการวิจัยนี้นำไปสู่การทดสอบในระดับอุตสาหกรรมที่องค์การสุราฯ โดยเพาะเลี้ยงกล้าเชื้อยีสต์ ด้วยอาหารสูตร2D ในถังหมักขนาด 6 ลิตรเพื่อนำใช้เป็นหัวเชื้อเริ่มต้น สำหรับถังหมัก Stater A ขนาด 500 ลิตร (300 ลิตร) เลี้ยงด้วยอาหารสูตรปรับปรุง ประกอบด้วยกากน้ำตาล 80 กรัมต่อลิตรและแอมโมเนียมซัลเฟต 10 กรัมต่อลิตรเพื่อปรับสูตรให้มีความเหมาะสมในระดับอุตสาหกรรมเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 16 ชั่วโมง สามารถได้ความเข้มข้นจำนวนเซลล์ 275x106 ± 7.07 เซลล์ต่อมิลลิลิตรเมื่อเทียบกับการเพาะเลี้ยงในถังหมัก Stater A แบบดั้งเดิมขนาด 500 ลิตร (300 ลิตร) ที่สามารถผลิตกล้าเชื้อได้เพียง 5.46 x106 เซลล์ต่อมิลลิลิตรจากนั้นนำหัวเชื้อที่ได้จากถังหมัก Stater A ถ่ายใส่ถังหมัก Stater B ขนาด 6,500 ลิตร (3,000 ลิตร) ที่ใช้อาหารสูตรเช่นเดียวกับถังหมัก Stater A เพาะเลี้ยงเป็นเวลา 16 ชั่วโมง สามารถวัดจำนวนเซลล์ได้เท่ากับ 433.33 x 106 ±40.72 เซลล์ต่อมิลลิลิตรจากการทดลองทำให้ได้ความเข้มข้นกล้าเชื้อสูงกว่าสูตรดั้งเดิมขององค์การสุราฯ ที่สามารถผลิตกล้าเชื้อได้เพียง 4.83 x106 เซลล์ต่อมิลลิลิตรจากการศึกษาต้นทุนการผลิต พบว่าการพัฒนาสูตรอาหาร BUU 2D ปรับปรุงและปรับปรุงปัจจัยทางกายภาพมีประสิทธิภาพดีกว่าถึง 50 เท่า ดังนั้นการปรับปรุงสูตรอาหารจึงช่วยลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรมได้เป็นอย่างดี