Original Title: Kinetic study of ethanol production from different sizes of two-step pretreated oil palm trunk by fed-batch simultaneous saccharification and fermentation
Source: doi.org/10.34044/j.anres.2022.56.2.07
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការសិក្សាពីគីនេទិចនៃការផលិតអេតាណុលពីទំហំខុសៗគ្នានៃធាងដូងប្រេងដែលបានកែច្នៃជាមុនពីរដំណាក់កាល ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ fed-batch simultaneous saccharification and fermentation

ចំណងជើងដើម៖ Kinetic study of ethanol production from different sizes of two-step pretreated oil palm trunk by fed-batch simultaneous saccharification and fermentation

អ្នកនិពន្ធ៖ Imrana Niaz Sultana (Kasetsart University), Nongruk Khienpanya (Kasetsart University), Afrasiab Khan Tareen (BUITEMS), Nicom Laemsak (Kasetsart University), Sarote Sirisansaneeyakul (Kasetsart University), Wirat Vanichsriratana (Kasetsart University), Pramuk Parakulsuksatid (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2022 (Agriculture and Natural Resources)

វិស័យសិក្សា៖ Biotechnology

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការកែលម្អប្រសិទ្ធភាពនៃការបំប្លែងជីវម៉ាស់ពីសរសៃធាងដូងប្រេងទៅជាអេតាណុល (Bioethanol) ដោយសិក្សាពីឥទ្ធិពលនៃទំហំភាគល្អិត និងយុទ្ធសាស្ត្រនៃការបន្ថែមអង់ស៊ីម។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រធ្វើសក្ការកម្មនិងរំលាយមេនក្នុងពេលតែមួយ (SSF) ដោយប្រើមេដំបែ Saccharomyces cerevisiae SC90 លើសរសៃធាងដូងប្រេងដែលបានកែច្នៃជាមុនរួចរាល់។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
SSF with 40 mesh particle size
ការធ្វើសក្ការកម្មនិងរំលាយមេនក្នុងពេលតែមួយដោយប្រើភាគល្អិតទំហំ 40 mesh
ផ្តល់នូវផ្ទៃអន្តរកម្មធំទូលាយរវាងអង់ស៊ីមនិងសែលុយឡូស ដែលជួយបង្កើនអត្រាបំប្លែងជាតិស្ករបានល្អបំផុត។ ទាមទារការចំណាយថាមពលបន្ថែមសម្រាប់ការកិនបំបែកជីវម៉ាស់ឱ្យដល់កម្រិត 40 mesh។ ទទួលបានកំហាប់អេតាណុលអតិបរមា 43.07 g/L និងទិន្នផលទ្រឹស្តី 90.26%។
SSF with 60 mesh particle size
ការធ្វើសក្ការកម្មនិងរំលាយមេនក្នុងពេលតែមួយដោយប្រើភាគល្អិតទំហំ 60 mesh
ភាគល្អិតមានទំហំតូចខ្លាំង ដែលងាយស្រួលក្នុងការជ្រាបចូលនៃសូលុយស្យុង។ បង្កើនភាពខាប់អន្ធិល (Viscosity) ខ្ពស់ រារាំងការផ្ទេរម៉ាស និងបង្កើតសារធាតុរារាំង (Inhibitors) ដែលបន្ថយទិន្នផល។ ទទួលបានកំហាប់អេតាណុលត្រឹមតែ 32.35 g/L និងទិន្នផលទ្រឹស្តី 66.88% ប៉ុណ្ណោះ។
Fed-batch SSF (Batch 1 Strategy)
ការផលិតអេតាណុលតាមបែប Fed-batch ដោយបន្ថែមអង់ស៊ីមទាំងអស់នៅដើមដំបូង
មានអត្រាផលិតភាពខ្ពស់ (Productivity) និងអាចដោះស្រាយបញ្ហាភាពខាប់អន្ធិលនៅពេលមានកំហាប់សំណល់រឹងច្រើន។ ទាមទារការត្រួតពិនិត្យច្បាស់លាស់ក្នុងការបន្ថែមជីវម៉ាស់តាមម៉ោងនីមួយៗ (ម៉ោងទី 12, 24 និង 36)។ ទទួលបានកំហាប់អេតាណុល 41.65 g/L និងផលិតភាពខ្ពស់ដល់ទៅ 0.55 g/L/hr។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារការវិនិយោគច្រើនលើឧបករណ៍កែច្នៃជីវម៉ាស់ខ្នាតមន្ទីរពិសោធន៍ អង់ស៊ីមពាណិជ្ជកម្ម និងប្រព័ន្ធវិភាគកម្រិតខ្ពស់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយប្រើប្រាស់សំណាកធាងដូងប្រេងមកពីតំបន់ Krabi ប្រទេសថៃ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា លក្ខណៈរូប និងគីមីនៃពូជដូងប្រេង លក្ខខណ្ឌដី និងអាកាសធាតុអាចមានភាពខុសគ្នាបន្តិចបន្តួច ដែលទាមទារឱ្យមានការធ្វើការវិភាគសមាសធាតុ (Compositional analysis) ឡើងវិញមុននឹងអនុវត្ត។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់កម្ពុជា ក្នុងការកែច្នៃកាកសំណល់កសិកម្មឱ្យទៅជាជីវឥន្ធនៈដែលមានតម្លៃសេដ្ឋកិច្ចខ្ពស់។

ជារួម បច្ចេកទេសបំប្លែងជីវម៉ាស់នេះផ្តល់នូវផែនទីបង្ហាញផ្លូវដ៏ល្អមួយសម្រាប់ការចាប់ផ្តើមអភិវឌ្ឍរោងចក្រផលិតអេតាណុលសរីរាង្គ (Bioethanol) ដើម្បីរួមចំណែកកាត់បន្ថយការនាំចូលប្រេងឥន្ធនៈនៅកម្ពុជា។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃជីវបច្ចេកវិទ្យា: និស្សិតគប្បីចាប់ផ្តើមសិក្សាពីទ្រឹស្តីនៃការរំលាយមេន និងអង់ស៊ីម តាមរយៈវេទិកាអនឡាញដូចជា Coursera ឬអានសៀវភៅ Bioprocess Engineering: Basic Concepts
  2. អនុវត្តការវិភាគសមាសធាតុជីវម៉ាស់: រៀនពីរបៀបវាស់វែងបរិមាណ Cellulose, Hemicellulose, និង Lignin ដោយអនុវត្តតាមស្តង់ដាររបស់ NREL (National Renewable Energy Laboratory) លើកាកសំណល់កសិកម្មក្នុងស្រុក។
  3. សាកល្បងបច្ចេកទេសកែច្នៃជាមុន (Pretreatment): រៀបចំការពិសោធន៍ខ្នាតតូចដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ Alkaline Pretreatment (ប្រើប្រាស់សូលុយស្យុង NaOH) ដើម្បីបំបាត់ជាតិ Lignin ចេញពីជីវម៉ាស់នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍។
  4. អនុវត្តការផលិតដោយវិធីសាស្ត្រ SSF: ចាប់ផ្តើមអនុវត្តការធ្វើសក្ការកម្មនិងរំលាយមេនក្នុងពេលតែមួយដោយប្រើមេដំបែ Saccharomyces cerevisiae និងបន្ថែមអង់ស៊ីម Celluclast 1.5 L តាមវិធីសាស្ត្រ Batch និង Fed-batch
  5. វិភាគលទ្ធផលផលិតផល: សិក្សាពីការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) ដើម្បីវាស់វែងកំហាប់ជាតិស្ករ (Glucose/Cellobiose) និងបរិមាណអេតាណុលដែលផលិតបាន។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Simultaneous saccharification and fermentation (ការធ្វើសក្ការកម្មនិងរំលាយមេនក្នុងពេលតែមួយ) ជាដំណើរការជីវវិស្វកម្មដែលការបំប្លែងកាបូអ៊ីដ្រាតស្មុគស្មាញ (សែលុយឡូស) ទៅជាស្ករសាមញ្ញដោយអង់ស៊ីម និងការបំប្លែងស្ករនោះទៅជាអេតាណុលដោយមេដំបែ ត្រូវបានធ្វើឡើងក្នុងពេលតែមួយ និងនៅក្នុងធុងប្រតិកម្មតែមួយ។ ដូចជាការបកសំបកផ្លែឈើបណ្តើរ និងញ៉ាំបណ្តើរក្នុងពេលតែមួយ ជាជាងបកទុកឱ្យអស់ទើបញ៉ាំតាមក្រោយ។
Fed-batch process (ដំណើរការផ្តល់ចំណីតាមបែបបន្តបន្ទាប់) ជាបច្ចេកទេសនៃការរំលាយមេនដែលវត្ថុធាតុដើម (ដូចជាជីវម៉ាស់ ឬអង់ស៊ីម) ត្រូវបានបន្ថែមបន្តិចម្តងៗតាមពេលវេលាដែលបានកំណត់ ជាជាងការចាក់បញ្ចូលអ្វីៗទាំងអស់ក្នុងពេលតែមួយនៅដើមដំបូង ដើម្បីបញ្ចៀសភាពខាប់ខ្លាំងពេក។ ដូចជាការចាក់ទឹកចូលក្នុងម៉ាស៊ីនកិនទឹកក្រឡុកបន្តិចម្តងៗ ដើម្បីកុំឱ្យវាគាំង ជាជាងចាក់អ្វីៗទាំងអស់ចូលក្នុងពេលតែមួយ។
Lignocellulosic material (សម្ភារៈលីញ៉ូសែលុយឡូស) ជារចនាសម្ព័ន្ធរូបធាតុស្ងួតរបស់រុក្ខជាតិ ដែលផ្សំឡើងពីសែលុយឡូស ហ៊ីមីសែលុយឡូស និងលីញីន មានភាពស្វិត រឹងមាំ និងពិបាកក្នុងការបំបែកដោយធម្មជាតិ ដែលទាមទារការកែច្នៃជាមុនទើបអាចទាញយកជាតិស្ករបាន។ ដូចជាជញ្ជាំងបេតុងប្រដាប់ដោយដែកថែប ដែលពិបាកវាយបំបែក និងត្រូវការម៉ាស៊ីនខួងពិសេសដើម្បីបំបែកវាឱ្យទៅជាបំណែកតូចៗ។
Enzyme hydrolysis (ការបំបែកដោយអង់ស៊ីម) ជាប្រតិកម្មគីមីជីវៈដែលប្រូតេអ៊ីនពិសេស (អង់ស៊ីម) ដើរតួជាកាតាលីករក្នុងការកាត់ផ្តាច់ម៉ូលេគុលធំៗ (ដូចជាសែលុយឡូសរបស់រុក្ខជាតិ) ឱ្យទៅជាម៉ូលេគុលស្ករតូចៗ និងសាមញ្ញ។ ដូចជាកន្ត្រៃដ៏តូចល្អិតមួយ ដែលកាត់ខ្សែបូរវែងៗឱ្យទៅជាកង់ៗតូចៗ ដើម្បីងាយស្រួលយកទៅប្រើប្រាស់បន្ត។
Steam explosion pretreatment (ការកែច្នៃជាមុនដោយការបន្ទុះចំហាយទឹក) ជាវិធីសាស្ត្រប្រើប្រាស់ចំហាយទឹកដែលមានកម្ដៅ និងសម្ពាធខ្ពស់ រួចបញ្ចេញសម្ពាធនោះមកវិញយ៉ាងទាន់ហន់ ដើម្បីធ្វើឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធសរសៃរុក្ខជាតិផ្ទុះបែកចេញពីគ្នា ជួយសម្រួលដល់ការជ្រាបចូលនៃអង់ស៊ីម។ ដូចជាការលីងពោត (Popcorn) ដែលកម្ដៅនិងសម្ពាធធ្វើឱ្យគ្រាប់ពោតរឹងផ្ទុះរីកធំ និងទន់ជាងមុន។
Saccharomyces cerevisiae (មេដំបែ Saccharomyces cerevisiae) ជាប្រភេទមេដំបែ (Yeast) ដ៏ពេញនិយមបំផុតដែលប្រើក្នុងការធ្វើនំប៉័ង និងស្រាបៀរ ហើយមានសមត្ថភាពខ្ពស់ក្នុងការស៊ីជាតិស្ករដើម្បីផលិតចេញជាអេតាណុល (អាល់កុល) និងឧស្ម័នកាបូនិក។ ដូចជាកម្មករដ៏ជំនាញម្នាក់ ដែលមានតួនាទីតែមួយគត់គឺយកស្ករមកបំប្លែងឱ្យទៅជាស្រា (អេតាណុល)។
Cellulase (អង់ស៊ីមសែលុយឡាស) ជាបណ្តុំអង់ស៊ីមពិសេសដែលផលិតដោយផ្សិត ឬបាក់តេរី មានតួនាទីក្នុងការកាត់ផ្តាច់ចំណងគីមីរបស់សែលុយឡូស ដើម្បីទាញយកស្ករគ្លុយកូស។ ដូចជាកូនសោរពិសេសមួយ ដែលអាចដោះសោរបំបែកឥដ្ឋនីមួយៗចេញពីជញ្ជាំងផ្ទះបានយ៉ាងងាយស្រួល។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖