วารสารวิจัย มทร.ธัญบุรี ปีที่ 15 ฉบับที่ 2 (กรกฎาคม - ธันวาคม 2559)

วารสารมหาวิทยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลธญั บรุ ี ปที ่ี 15 ฉบบั ท่ี 2 กรกฎาคม-ธันวาคม 2559 วตั ถปุ ระสงค์ วารสารวจิ ยั ของมหาวทิ ยาเทคโนโลยีราชมงคลธญั บรุ ี (RJ-RMUTT) เป็นวารสารที่เผยแพรอ่ งคค์ วามรู้ และ ประสบการณ์ทางดา้ นวชิ าการและวิจัยทางดา้ นวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยมจี ุดหมายและวัตปุ ระสงค์ของวารสาร วิจยั ดงั น้ี 1. เพ่อื เผยแพรแ่ นวความคิด งานวิจัย การพัฒนาและประเดน็ สาคญั ในดา้ นวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2. เพื่อกระตุ้นให้เกิดการอภปิ รายทางดา้ นวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโลยที กุ สาขาวิชา ซ่งึ เปน็ ทง้ั งานวิจยั พน้ื ฐาน และงานวิจัยประยกุ ต์ ทัง้ นวี้ ารสารวิจยั ของมหาวยิ าลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรอี ย่ใู นฐานขอ้ มูลดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย (Thai Journal Citation Index Centre, TCI Centre) โดยผ่านการรบั รองคณุ ภาพจาก TCI และจะมงุ้ เนน้ พฒั นาคณุ ภาพ เพ่ือเข้าสูฐ่ านขอ้ มลู สากลตอ่ ไป รองศาสตราจารย์ ดร.ประเสรฐิ ทป่ี รึกษา ผชู้ ่วยศาตราจารย์ ดร. สมหมาย ปน่ิ ปฐมรัฐ อธกิ ารบดี นายพงศพ์ ชิ ญ์ ผิวสอาด รองอธกิ ารบดี ผชู้ ่วยศาตราจารย์ ดร. สิริแข ตว่ นภูษา รองอธิการบดี Prof.Dr. Sean พงษส์ วัสดิ์ รองอธิการบดี Prof.Dr. Hee Young Danaher Northumbria University (UK) Prof.Dr. Hiroyuki Lee Yeungnam University (Korea) Prof. Dr. Seiichi Hamada Kyoto Institute of Technology (Japan) Kawahara Nagaoka University of Technology (Japan) ผู้ช่วยศาตราจารย์ ดร. วารุณี บรรณาธิการ อรยิ วริ ิยะนันท์ ผู้อานวยการสถาบนั วจิ ยั และพัฒนา ศาสตราจารย์ ดร. ผดงุ ศกั ดิ์ กองบรรณาธกิ ารภายนอก ศาสตราจารย์ ดร. พิเชษฐ รัตนเดโช มหาวทิ ยาลยั ธรรมศาสตร์ รองศาสตราจารย์ ดร. คมสนั ล้ิมสุวรรณ มหาวิทยาลยั เทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ศาสตราจารย์ ดร.สนอง มาลสี ี สถาบนั เทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจา้ คุณทหารลาดกระบัง ศาสตราจารย์ ดร.ชกู จิ เอกสทิ ธิ์ จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลยั รองศาสตราจารย์ ดร. วสกร ลมิ ปจิ านงค์ สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี บลั ลังกโ์ พธิ์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์

กองบรรณาธกิ ารภายใน รองศาสตราจารย์ ดร.บุญยงั ปล่งั กลาง คณะวศิ วกรรมศาสตร์ รองศาสตราจารย์ ดร. จตุรงค์ ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร. อมร ลงั กาพนิ ธ์ุ คณะวศิ วกรรมศาสตร์ ผู้ชว่ ยศาสตราจารย์ ดร.นรศิ ร์ ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร. จกั รี ไชยสัตย์ คณะวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี ผ้ชู ่วยศาสตราจารย์ ดร. สรพงษ์ บาลทิพย์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ศรีนนท์ฉตั ร คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภวสปุ รยี ์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จดั ทาโดย สถาบนั วิจยั และพฒั นา มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธัญบุรี เลขท่ี 39 หมูท่ ่ี 1 ตาบลคลองหก อาเภอธญั บรุ ี จังหวัดปทุมธานี 12110 โทรศพั ท์ 0 2549 4682 4 โทรสาร 0 2577 5038 และ 0 2549 4680 Website : http://www.ird .rmutt.ac.th นางสาวกชกร คณะผู้จัดทา สถาบนั วิจัยและพฒั นา นางสาวปุณณานนั ท์ ดาราพาณิชย์ สถาบันวิจัยและพฒั นา นางสาวฉัตรวดี พนั ธ์แกน่ สถาบนั วิจยั และพัฒนา นางสาวณฐั วรรณ สายใยทอง สถาบนั วจิ ยั และพัฒนา นางสาวพชั รี ธรรมวัชรากร สถาบันวจิ ัยและพฒั นา แซฉ่ ัว่ ออกแบบปก นางสาวเบญสิร์ยา ปานปณุ ญเดช สานกั วทิ ยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ นางสาวปณุ ณานันท์ พันธ์แก่น สถาบนั วิจัยและพฒั นา จดั ทารปู เลม่ นางสาวปณุ ณานันท์ พันธ์แก่น สถาบันวจิ ัยและพัฒนา

คานา วารสารวจิ ัยของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรี (RJ-RMUTT) เปน็ วารสารทสี่ ่งเรมิ งานด้านวจิ ัยและ ดาเนินงานวจิ ัยทางดา้ นวทิ ยาสาสตรแ์ ละเทคโลยซี ่งึ อยใู่ นฐานขอ้ มลู ของดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย (Thai Journal Citation Index, TCI Centre) รบั ตีพมิ พ์บทความวจิ ยั บทความวิชาการ เปดิ รับบทความทงั้ เปน็ ภาษาไทยและ ภาษาอังกฤษ โดยครอบคลุมในสาขาวชิ าต่างๆ ทีเ่ ก่ยี วข้องกบั วทิ ยาศาสตร์ และเทคโนโลยี โดยมีจุดมุง่ หมายเพอ่ื เผยแพร่และถา่ ยทอดผลงานวิจัย และวิชาการ รวมถึงแนวคดิ ในการพัฒนางานวิจัย เพ่ือกระต้นุ ใหเ้ กดิ เปน็ แนวทางการ อภิปรายทกุ สาขาซ่ึงเป็นท้ังงานวิจัยพื้นฐาน และวจิ ยั ประยกุ ต์ ท้งั ภายใน และภายนอกมหาวทิ ยาลัย สาหรบั วารสาร ท่ี 15 ฉบับที่ 2 กรกฎาคม-ธันวาคม 2559 ไดร้ วบรวมบทความทางวชิ าการจากผลการวิจยั ท้งั สนิ้ จานวน 7 บทความ ประกอบปดว้ ยบทความทางวิชาการและบทความจากผลงานวิจัย กองบรรณาธกิ าร

สารบญั 1 7 Development of Problem Solving Skills by Integration Learning Following STEM Education 14 ฐติ ยิ า เนตรวงษ์ 22 27 PV-Biodiesel Hybrid-DC Grid for Chiang Mai World Green City Community Model 38 Suchat Srikaew, Worajit Setthapun, Hathaithip Ninsonti 45 Development of Growing Media from Sugar Industrial Waste Pusit Asadathorn, Worajit Setthapun, Wattanapong Rakwichian, Thassanupan Kusolsatit Development of Multimedia for Learning Attitude Improvement of Biological Laboratory Techniques Subject for Grade 11 High School Students คีต์รามิลธ์ ปุรณะวทิ ย์, วสุ ปฐมอารีย์ Cellulase, mannanase and xylanase as novelty mixed enzyme RT-P3 powder through solid-state fermentation from copra meal residue for fed-batch ethanol fermentation Pongsri Siwarasak, Pradabrat Pajankate, Somporn Pleanjai Crude Cllulase Powder Production by Solid-State Fermentation Using Cassava Residue and Co-cultured Microorganisms Trichoderma reesei and Saccharomyces cerevisiae Pongsri Siwarasak, Sathaporn Thongwik Drought Monitoring by Composite Drought Index อภิรัฐ ปนิ่ ทอง, บัญชา ขวัญยนื

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 1 กำรพฒั นำทกั ษะกำรแก้ปญั หำดว้ ยกำรจดั กำรเรยี นรู้แบบบรู ณำกำร ตำมแนวทำงสะเตม็ ศึกษำ Development of Problem Solving Skills by Integration Learning Following STEM Education ฐิติยา เนตรวงษ1์ หลกั สตู รเทคโนโลยีสารสนเทศ หลักสตู รเทคโนโลยีสารสนเทศ คณะวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั สวนดสุ ติ หลกั สตู รเทคโนโลยีสารสนเทศ มหาวิทยาลยั สวนดสุ ติ ถ.นครราชสมี า เขตดสุ ติ กรงุ เทพฯ 10300 E-mail : [email protected] บทคดั ย่อ data obtained were analyzed by using mean, standard deviation and t- test dependent. The results of the study were as follows: 1) The problem การวิจัยครั้งนีม้ วี ัตถปุ ระสงค์เพื่อพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยการจัดการเรียนรู้ solving skills of experimental sample increased 13.03 %. The comparison แบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ of problem solving skills before and after undertaking integration learning นักศกึ ษาหลกั สูตรเทคโนโลยสี ารสนเทศ มหาวทิ ยาลยั สวนดสุ ติ ตอนเรยี น A1 จานวน following STEM education was different at 0.05 level. Over all problem 33 คน ซึ่งลงทะเบียนเรียนวิชาการจัดการสารสนเทศเชิงกลยุทธ์ ปีการศึกษา 2559 เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลคือ แบบวัดทักษะการแก้ปัญหา และ solving skills after undertaking teaching ( X = 8.47) was higher than before แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนด้านการแก้ปัญหา การวิเคราะห์ข้อมูลโดย teaching ( X = 3.91). 2) The learning achievement in problem solving of ค่าเฉล่ียเลขคณิต ( X ) ส่วนเบ่ียงเบนมาตรฐาน (S.D.) และ t-test dependent ซึ่ง experimental sample increased 17.92 %. The comparison of learning achievement in problem solving before and after undertaking integration ผลการศึกษาพบว่า 1) ทักษะการแก้ปัญหาของกลุ่มตัวอย่างทุกคนมีพัฒนาการทักษะ learning following STEM education was different at significant 0.05. Over การแก้ปัญหาสูงขึ้น โดยภาพรวมสูงขึ้นร้อยละ 13.03 ผลการวิเคราะห์เปรียบเทียบ all learning achievement in problem solving learning achievement in ทักษะการแก้ปัญหาก่อนและหลังเรียนของกลุ่มทดลอง ก่อนและหลังเรียนมีความ problem solving after undertaking teaching ( X = 13.85) was higher than แตกตา่ งกัน โดยทกั ษะการแกป้ ัญหาหลังเรยี น ( X = 8.47) สูงกว่ากอ่ นเรียน ( X = before teaching ( X = 7.58). 3) The correlation between problem solving 3.91) 2) ผลสมั ฤทธ์ิทางการเรียนในการแก้ปัญหาของกลุ่มตวั อย่างพบวา่ ผเู้ รยี นทุกคน skills and learning achievement in problem solving were rather medium มพี ัฒนาการทางการเรยี นในการแกป้ ญั หาสงู ขึ้นคิดเป็นรอ้ ยละ 17.92 ผลการวิเคราะห์ level (r = 0.41) at significant 0.05. เปรียบเทียบผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนในการแก้ปัญหาก่อนและหลังเรียนของกลุ่ม Keywords: problem solving skills, integration learning, STEM Education ทดลองมคี วามแตกต่างกนั โดยผลสมั ฤทธิ์ทางการเรียนด้านการแกป้ ญั หาหลงั เรยี น บทนำ ( X = 13.85) สูงกว่าก่อนเรียน ( X = 7.58) และ 3) ความสัมพันธ์ระหว่างทักษะ ในปจั จุบันการจัดการเรยี นรู้แบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา ไดร้ ับ การแก้ปัญหาและผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนด้านการแก้ปัญหาโดยหาค่าสัมประสิทธ์ิ ความสนใจในการจัดการศึกษาทุกภาคส่วน รวมถึงครูและบุคลากรทางการ สหสัมพันธ์ของเพียร์สัน พบว่าภาพรวมทักษะการแก้ปัญหาและผลสัมฤทธ์ิทางการ ศึกษา กอรปกับการจัดการเรียนรู้ด้านวิทยาศาสตร์ และทักษะท่ีจาเป็นใน เรียนด้านการแก้ปัญหามีความสัมพันธ์กัน โดยตัวแปรทั้งสองสัมพันธ์ตามกันในทิศ ศตวรรษที่ 21 จึงต้องมีการจัดการเรียนรู้ที่ช่วยให้ผู้เรียนได้เตรียมตัวเพื่อใช้ ทางบวกในระดบั ปานกลาง (r = 0.41) ทร่ี ะดับนยั สาคญั ทางสถิติ 0.05 ชีวิตในโลกที่เป็นจริง เน้นการศึกษาตลอดชีวิต ด้วยวิธีการที่มีความยืดหยุ่น มี การกระตุ้นจูงใจให้ผู้เรียนได้ฝึกคิดเชิงวิพากษ์และแก้ปัญหา และแสวงหา คำสำคัญ: ทกั ษะการแก้ปญั หา, การเรียนรแู้ บบบูรณาการ, สะเตม็ ศกึ ษา ความรู้ด้วยตนเองโดยอาศัยทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี การ จัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จึงเป็นแนวทางที่ส่งเสริมการเรียนร้ใู น Abstract ศตวรรษที่ 21 แกผ่ ู้เรียนได้ The objectives of this research were to development of problem สะเต็มศึกษา (STEM Education) มาจากคาว่า Science, Technology, solving skills by integration learning following STEM education. The Engineering และ Mathematics Education เป็นวธิ กี ารจัดการเรยี นการสอน sample used for experimental group consisted of 33 undergraduate ท่ีบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดย students in the Strategic Information Management course in the 2016 academic year, at Suan Dusit University. The research instruments was the problem solving skills evaluate and problem solving achievement. The

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 2 เน้นการสร้างองค์ความรู้เพ่ือใช้ในการแก้ปัญหา รวมทั้งเน้นการพัฒนา วธิ กี ำรศกึ ษำ กระบวนการหรือผลผลิตใหม่ ที่เป็นประโยชน์ต่อการดาเนินชีวิต และสร้าง นวัตกรรมในการเพม่ิ ขดี ความสามารถในการแขง่ ขัน ซึง่ แนวทางสะเต็มศกึ ษาได้ กลมุ่ ตวั อย่าง ให้ความสาคัญกับกระบวนการในการนาความรู้เหล่าน้ีมาใช้ประกอบการคิด นักศึกษาหลักสูตรเทคโนโลยสี ารสนเทศ ชั้นปีท่ี 3 มหาวิทยาลัยสวนดุสติ ค้นหา และคัดเลือกวิธีการท่ีเหมาะสมท่ีสุดในการแก้ปัญหาที่เก่ียวข้องกับการ ดาเนนิ ชวี ิตและการทางานอกี ด้วย [1], [2], [3], [4] ตอนเรียน A1 จานวน 33 คน ซึ่งลงทะเบียนเรียนในรายวิชา การจัดการ สารสนเทศเชิงกลยทุ ธ์ ภาคเรียนที่ 1 ปีการศกึ ษา 2559 แนวทางการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา จะเน้นการทาโครงการ ลักษณะเคร่อื งมือทใี่ ช้ในการวจิ ยั แก้ปัญหา หรือสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ โดยวิธีบูรณาการความรู้ดา้ นวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ก่อให้เกิดเทคโนโลยีท่ีใช้ประโยชน์ ส่วนวิศวกรรมในสะเต็ม 1. แผนการจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา ศึกษาหมายถึง การสร้าง การดัดแปลง การทาต้นแบบ รวมถึงการออกแบบ ประกอบด้วยกิจกรรม 7 ขั้นตอน โดยดาเนินการจัดการเรียนการสอน 12 กระบวนการผลิตหรือการบริการโดยการประยุกต์ความรู้วิทยาศาสตร์ สปั ดาห์ ดงั นี้ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ซ่ึงแตกต่างจากการจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการ ทว่ั ไปท่ีจะมุ่งเนน้ การเช่ือมโยงองคค์ วามร้ขู องศาสตร์ตา่ งๆ แตส่ ะเตม็ ศกึ ษาจะมี 1.1 ขั้นเตรียมการและสรา้ งความพรอ้ มของผ้เู รียน แบง่ กลุ่มผู้เรียน 4- จดุ เด่นทเี่ นน้ ใหม้ กี ารนาความรทู้ างวิศวกรรมศาสตรแ์ ละเทคโนโลยีมาใช้ แตใ่ น 5 คน ระบุเกณฑ์มาตรฐานการจัดทาโครงงานโดยใช้ปัญหาเป็นหลักและมี ประเทศไทยไม่ได้มีวิชาที่เรียนเก่ียวกับวิศวกรรมศาสตร์ในระดับการศึกษาข้ัน การบูรณาการเนื้อหาด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และ พื้นฐาน ดังน้ันจึงเป็นการนากระบวนการทางวิศวกรรมมาใช้ในการแก้ปัญหา คณติ ศาสตร์ มาแก้ปัญหาดว้ ย มีการกาหนดบทบาทหน้าท่ี กฎ กตกิ าเกณฑ์การ มากกว่าการเรียนแบบวิศวกรรมศาสตร์อย่างเต็มรูปแบบ [1], [2] เรียน แนะแหล่งสารสนเทศเพื่อสืบค้นข้อมูล รวมถึงกาหนดเว็บไซต์ประจา รายวิชาโดยใช้ WBSC-LMS ของมหาวิทยาลัยสวนดุสิต เป็นเว็บไซต์ประจา จึงกล่าวได้ว่าการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา จะช่วยให้ผู้เรียนได้พฒั นาทกั ษะ รายวิชาการจดั การสารสนเทศเชิงกลยทุ ธ์ เพือ่ เป็นช่องทางประกอบการดาเนิน การคดิ ทกั ษะการใช้เทคโนโลยสี ารสนเทศ ทักษะการแกป้ ัญหา และทกั ษะการ กิจกรรมการเรียนรูแ้ บบบรู ณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา ส่ือสาร ซึ่งทักษะดังกล่าวนี้เปน็ ทกั ษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ที่ผู้เรียนพงึ มี นอกจากนี้ผู้เรียนยังได้ความรู้แบบองค์รวมที่สามารถนาไปเช่ือมโยงหรือ 1.2 ขั้นการพิจารณาเลือกประเด็นปญั หา กระตุ้นผู้เรียนให้ตระหนกั รู้ ประยุกต์ใช้ในชีวิตประจาวันได้ ซึ่งทักษะการแก้ปัญหาจัดได้ว่าเป็นทักษะที่ ในประเดน็ ปัญหา ส่ิงทีเ่ ป็นปญั หาในชวี ติ ประจาวัน ปัญหาของสงั คมหรอื ชุมชน สาคัญที่สุดอย่างหนึ่งสาหรับมนุษย์ เพราะมนุษย์ต้องเจอกับปัญหาทุกวัน ใน สืบค้นข้อมูล ข้อเท็จจริงจากแหล่งเรียนรู้ท่ีได้นาเสนอตามขั้นตอนท่ี 1) โดย การคิดแก้ปัญหามิใช่เพยี งแต่การรู้จักคิดและรู้จักการใช้สมองหรือเป็นทักษะท่ี อาศยั เทคโนโลยกี ารสืบค้นขอ้ มูล สารสนเทศ เพอ่ื หาวธิ กี ารหรือสรา้ งนวัตกรรม มุ่งพัฒนาสติปัญญาเพียงอย่างเดียว แต่ยังเป็นทักษะท่ีสามารถพัฒนาทัศนคติ สิง่ ประดษิ ฐ์เพอ่ื แก้ปญั หา โดยอาศยั ศาสตรท์ างวศิ วกรรมในการค้นหาแนวคิดที่ วิธีคิด ค่านิยม ความรู้ ความเข้าใจในสภาพการณ์ของสังคมได้ดีอีกด้วย ซึ่งใน เกีย่ วข้องเพอื่ เป็นแนวทางการวางแผนและพัฒนานวตั กรรม ระบบการศึกษาจะต้องให้ความสาคัญในการพัฒนาทักษะการแก้ปัญ หาของ ผเู้ รียนให้มากข้นึ [6] 1.3 ข้ันการรวบรวมประมวลข้อมูล องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ค้นหาแนวคิดท่ีเก่ียวข้อง วางแนวทางการจัดทาโครงงานเพ่ือแก้ปัญหาเป็น ดังนั้นการจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา มี หลัก โดยผู้สอนกาหนดใหผ้ ู้เรียนเลือกประเดน็ ปัญหาที่สนใจ 2-3 ปัญหา แล้ว วัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยการจัดการเรียนรู้แบบบูรณา ให้ผู้เรียนเลือกประเด็นปัญหาท่ีสนใจและต้องการแก้ปัญหาเพียง 1 ประเด็น การตามแนวทางสะเต็มศึกษา จึงเป็นแนวทางที่สามารถนาไปใชก้ ับผู้เรียนใหม้ ี เพอ่ื ส่งเสริมการใชป้ ัญญาในการวิเคราะห์ปญั หา ความเป็นไปได้ในการวางแผน ความรู้และมที กั ษะในการแกป้ ัญหา อนั เป็นคณุ ลกั ษณะหนง่ึ ทีส่ าคัญของผู้เรียน และพัฒนานวัตกรรมเพื่อแก้ปัญหาอย่างแท้จริง ซึ่งผู้เรียนต้องตัดสินใจเลือก ในศตวรรษที่ 21 ทผี่ ้เู รยี นมโี อกาสที่จะร่วมเรียนรู้ดว้ ยกันในการจดั ทาโครงงาน ประเด็นปัญหาบนพื้นฐานการตีความข้อมูลและสารสนเทศ ทวนสอบข้อมูล เพื่อการแก้ปัญหาตามแนวทางของสะเต็มศึกษา สนับสนุนให้ผู้เรียนได้ รวมถึงประเมินความเป็นไปไดข้ องการดาเนนิ โครงงานเพือ่ แก้ปญั หา สร้างสรรค์ผลงานในลักษณะที่เป็นรูปธรรมบนพ้ืนฐานการแก้ปัญหาแก่สังคม หรือชุมชน ผลการวิจัยจะได้โครงงานเพ่ือแก้ปัญหาสังคมหรือชุมชนและ 1.4 ขั้นวางแผนโครงงานพัฒนานวัตกรรมหรือวิธีการแก้ปัญหา ส่งเสริมการประยุกต์ใช้แก้ปัญหาของผู้เรียน อันจะเป็นแนวทางสาหรับ ทบทวนความรู้ ตรวจสอบข้อมูล โดยอาศัยศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์ใน สถานศึกษาในการนารูปแบบการเรียนรู้ที่ได้ไปดาเนินการ ประยุกต์ใช้ และ กระบวนการแก้ปัญหา การใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ท่ีเกี่ยวข้อง การพัฒนา พัฒนาการเรียนรู้รวมถึงพัฒนาทักษะท่ีจาเป็นในศตวรรษท่ี 21 ของนักศึกษา นวตั กรรม การประเมินค่า ตอ่ ไป 1.5 ขั้นการดาเนินการโครงงาน ปฏิบัติจริงตามลาดับขั้นตอนและ วิธีการดาเนินงานท่ีวางไว้ รวมถึงทดสอบและตรวจสอบผล และประเมินผล ระหวา่ งดาเนินการด้วย 1.6 ข้ันสรุปประเมินผลลัพธ์ อภิปราย และเขียนรายงาน โดยอาศัย ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ การทดสอบและนาเสนอผลลัพธ์ตามศาสตร์ทาง วิศวกรรม และการประเมินค่าตีความการคานวณทางคณิตศาสตร์ รวมถึงการ ให้ขอ้ มูลสะท้อนกลับเพอื่ ทบทวน

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 3 1.7 ขั้นออกแบบวิธีการนาเสนอและนาเสนอโครงงานโดยใช้ปัญหา เป็นไปไดด้ ้านวิทยาศาสตร์ เป็นหลักเพื่อให้ข้อมูลที่เข้าใจง่าย น่าสนใจ และเข้าถึงได้ง่าย โดยอาศัย สปั ดำหท์ ี่ 4-5 ขน้ั การรวบรวมประมวลขอ้ มูล องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีการออกแบบสอื่ และนาเสนอผลลัพธด์ ้วยเทคโนโลยี ค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้อง วางแนวทางการจัดทาโครงงานเพ่ือแก้ปัญหาเป็น 2. แบบวัดทักษะการแก้ปัญหา มีลักษณะเขียนตอบจากการกาหนด หลัก โดยผู้สอนกาหนดให้ผู้เรียนลงพื้นท่ีชุมชนองค์กรเพื่อเลือกประเด็น/ สถานการณ์เพ่ือแก้ปัญหา จานวน 4 ข้อ โดยแต่ละข้อ ให้ผู้เรียนตอบคาถาม ปัญหาที่สนใจ2-3 ปัญหา แล้วให้ผู้เรียนเลือกประเด็นปัญหาที่สนใจและ เพ่อื วัดความร้คู วามสามารถดงั นี้ ต้องการแก้ปัญหาเพียง 1 ประเด็นให้กับชุมชนองค์กร ซ่ึง/ผู้เรียนต้องตัดสินใจ เลือกประเด็นปัญหาบนพื้นฐานการตีความข้อมูลและสารสนเทศ ทวนสอบ 2.1 สามารถระบุปญั หา ขอ้ มูลรวมถงึ ประเมนิ ความเปน็ ไปได้ของการดาเนนิ โครงงานเพอ่ื แกป้ ญั หา 2.2 สามารถกาหนดแนวทางการแกป้ ัญหาทเ่ี ป็นไปได้ 2.3 สามารถเสนอวิธีการแสวงหาความรู้เพ่ือนาไปแก้ปัญหาท่ี สัปดำห์ที่ 6 ขั้นวางแผนโครงงานพัฒนานวัตกรรมหรือวิธีการแก้ปัญหา เหมาะสม แล้วเลอื กวิธีการทด่ี ีที่สุด ทบทวนความรู้ ตรวจสอบข้อมูล โดยอาศัยศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์ใน 2.4 สามารถบอกประโยชน์ที่ได้รบั จากการแก้ปัญหา กระบวนการแก้ปัญหา การใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่เก่ียวข้อง การพัฒนา 2.5 สามารถนาเสนอในการนาเสนอนวัตกรรมแก้ปัญหาการ / นวัตกรรม การประเมินค่า ผู้เรียนดาเนินการร่างตัวแบบนวัตกรรมท่ีใช้ในการ ประยกุ ต์ใชว้ ธิ ีการแกป้ ญั หาในสถานการณอ์ น่ื ๆ โครงงาน 3. แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในการแก้ปัญหา เป็น แบบทดสอบแบบอตั นัย 5 ตวั เลือก จานวน 35 ข้อ จาก 4 หน่วยการเรยี นคอื สัปดำห์ท่ี 7-8 ขั้นการดาเนินการโครงงาน ปฏิบัติจริงตามลาดับขั้นตอน 3.1 การประยุกตร์ ะบบสารสนเทศเชิงกลยุทธ์ และวธิ กี ารดาเนนิ งานทวี่ างไว้ รวมถงึ ทดสอบและตรวจสอบผล และประเมินผล 3.2 เทคโนโลยแี ละระบบสนบั สนนุ สารสนเทศเชิงกลยุทธ์ ระหว่างดาเนินการด้วย โดยมีการดาเนนิ กิจกรรมโครงงานพัฒนานวัตกรรมเพ่ือ 3.3 การควบคุมและการประเมนิ การจัดการสารสนเทศเชงิ กลยทุ ธ์ แกป้ ัญหาองคก์ รด้วยเทคโนโลยีสารสนเทศ 8 โครงงานดงั น้ี 3.4 ความรับผิดชอบต่อสงั คมและคุณธรรมจริยธรรมบุคลากรสถาบนั บริการสารสนเทศ 1) e-Commerce ร้าน Manita Bikini การเกบ็ รวบรวมข้อมลู 2) ฐานข้อมลู สต็อกสนิ ค้ารา้ น Hoshi Japanese Bakery 3) เวบ็ ไซตแ์ ละฐานข้อมลู โรงเรียนทวีวัฒนา 1. ผวู้ ิจัยดาเนนิ การกากับการจัดการเรียนรแู้ บบบูรณาการตามแนวทางสะ 4) ระบบสารสนเทศลกู ค้าสมั พันธ์ร้านโฮร๋ าเบเกอรี่ เต็มศึกษา และใช้แบบแผนการวิจัยแบบ One – Group Pretest Posttest 5) VTR รู้เท่าทันส่ือโซเชียลมีเดียสาหรับศูนย์พระพุทธศาสนาวันอาทิตย์ Design โดยผู้วิจัยดาเนินการจัดการเรียนการสอน ในรายวิชาการจัดการ (วดั ราชาธวิ าส( สารสนเทศเชิงกลยุทธ์ เป็นระยะเวลา 12 สัปดาห์ โดยกาหนดกลุ่มตัวอย่างที่ 6) เว็บไซตร์ ้านมนตรี ไบค์ ชอ็ ป เป็นกลมุ่ ทดลองดาเนินตามกาหนดการเรียนดงั นี้ 7) แฟนเพจเฟสบุ๊คและเว็บไซตร์ ้าน Morning Milk 8) VTR ประชาสัมพนั ธร์ ้านตัง้ เต้า สัปดำห์ที่ 1 ขั้นเตรียมการและสร้างความพร้อมของผู้เรียน โดยผู้เรียนจะ สัปดำห์ท่ี 9-10 ขั้นสรุปประเมินผลลัพธ์ อภิปราย และเขียนรายงาน โดย ทาแบบวัดทักษะการแก้ปัญหา และแบบทดสอบผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนด้าน อาศัยข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ การทดสอบและนาเสนอผลลัพธ์ตามศาสตร์ การแก้ปัญหาก่อนดาเนินกิจกรรมการเรียนการสอน แล้วแบ่งกลุ่มผู้เรียน 4-5 ทางวิศวกรรม และการประเมินค่าตีความการคานวณทางคณิตศาสตร์ รวมถึง คน ระบุเกณฑ์มาตรฐานการจัดทาโครงงานโดยใช้ปัญหาเป็นหลัก กาหนด การให้ข้อมูลสะท้อนกลับเพื่อทบทวน จากการประเมินความพึงพอใจของ บทบาทหนา้ ท่ี กฎ กตกิ าเกณฑก์ ารเรยี น แนะแหลง่ สารสนเทศเพอ่ื สบื คน้ ขอ้ มูล ชุมชนองค์กร/ ระบุเว็บไซต์ประจารายวิชาการจัดการสารสนเทศเชิงกลยุทธ์ โดยใช้ WBSC- สปั ดำห์ที่ 11-12 ขั้นออกแบบวธิ กี ารนาเสนอและนาเสนอโครงงานโดยใช้ LMS ของมหาวิทยาลัยสวนดุสิต เพื่อประกอบการดาเนินกิจกรรมการเรียนรู้ ปัญหาเป็นหลักเพื่อให้ข้อมูลทเี่ ข้าใจง่าย น่าสนใจ และเข้าถึงได้ง่าย โดยอาศยั แบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา รวมถึงช่องทางการติดต่อส่ือสาร เทคโนโลยกี ารออกแบบสื่อ และนาเสนอผลลพั ธ์ด้วยเทคโนโลยี ระหวา่ งผู้เรยี นและผสู้ อน สาธิตการใช้สอื่ เทคโนโลยเี พอ่ื การดาเนนิ กิจกรรม 2. เมื่อเสร็จส้ินกิจกรรมการเรียนการสอน แล้วผู้เรียนจะทาแบบวัดทักษะ การแกป้ ัญหา และแบบทดสอบผลสมั ฤทธ์ิทางการเรียนด้านการแกป้ ญั หา สัปดำห์ที่ 2-3 ข้ันการพิจารณาเลือกประเด็นปัญหา กระตุ้นผู้เรียนให้ การวเิ คราะห์ขอ้ มูล ตระหนักรู้ในประเด็นปัญหา ส่ิงที่เป็นปัญหาในชีวิตประจาวัน ปัญหาของสังคม หรือชุมชน สืบค้นข้อมูล ข้อเท็จจริงจากแหล่งเรียนรู้ท่ีได้สาธิตแล้ว โดยอาศัย 1. วิเคราะห์ทักษะการแก้ปัญหาโดยวเิ คราะห์ค่าเฉลี่ย วิเคราะห์ค่า t-test เทคโนโลยีการสืบค้นข้อมูล สารสนเทศ เพื่อหาวิธีการหรือสร้างนวัตกรรม dependent ก่อนเรียนและหลังเรียน และค่าร้อยละพัฒนาการการแก้ปัญหา สงิ่ ประดษิ ฐเ์ พ่ือแก้ปัญหา โดยอาศยั ศาสตร์ทางวศิ วกรรมในการคน้ หาแนวคิดท่ี ของกลมุ่ ตวั อย่าง เกี่ยวข้องเพื่อเป็นแนวทางการวางแผนและพัฒนานวตั กรรม บนพ้ืนฐานความ

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 4 2. วิเคราะห์ผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนด้านการแก้ปัญหาโดยวิเคราะห์ ตารางท่ี 1 ผลการวเิ คราะหเ์ ปรียบเทียบทักษะการแกป้ ัญหากอ่ นและหลงั ค่าเฉลี่ย วเิ คราะหค์ ่า t-test dependent กอ่ นเรยี นและหลงั เรียน และค่ารอ้ ย เรียนของกลุ่มทดลอง โดยใช้สถิติทดสอบค่าที (t-test dependent) ใช้ระดับ ละพฒั นาการผลสัมฤทธิท์ างการเรยี นดา้ นการแกป้ ญั หาของกล่มุ ตวั อยา่ ง ความเชื่อมั่น 95 % ผลการทดสอบกลุ่มทดลองพบว่ามีค่า Sig. น้อยกว่า .05 (Sig. = 0.00) แสดงว่า ทักษะการแกป้ ญั หาของกลมุ่ ทดลองกอ่ นและหลงั เรยี น 3. วิเคราะห์ความสัมพันธ์ของทักษะการแก้ปัญหาและผลสัมฤทธ์ิทางการ มีความแตกต่างกัน โดยทกั ษะการแกป้ ญั หาหลงั เรียน ( x = 8.47) สูงกวา่ ก่อน เรียนด้านการแก้ปัญหาโดยใช้สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สันซึ่งมีเกณฑ์ เรียน ( x = 3.91) แสดงว่าทักษะการแก้ปัญหาของผู้เรียนหลังจากเรียนโดย ดังน้ี การจดั การเรยี นการสอนแบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศกึ ษาสงู ขน้ึ 0.81 ข้ึนไป ความสัมพนั ธส์ งู การวิเคราะหท์ กั ษะการแกป้ ัญหา 0.61 – 0.80 ความสมั พนั ธ์คอ่ นข้างสงู การวิเคราะห์ผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนด้านการแก้ปัญหาของกลุ่มตัวอย่าง 0.41 – 0.60 ความสัมพันธป์ านกลาง 0.21 – 0.40 ความสัมพันธค์ ่อนข้างตา่ เป็นรายบคุ คล มีรายละเอยี ดดงั รปู ที่ 2 และตารางที่ 2 ตา่ กวา่ 0.21 ความสมั พันธ์ต่า ผลกำรทดลอง คะแนนผลสัมฤทธ์ทิ างการเรยี นด้านการแก้ปัญหา คะแนนเต็ม(35 ) การวเิ คราะหท์ กั ษะการแกป้ ญั หา 30 คะแนน( ทดสอบก่อนเรยี น การวเิ คราะห์ทกั ษะการแกป้ ัญหาของกลมุ่ ตวั อย่างเปน็ รายบุคคล มี 25 ทดสอบหลังเรยี น รายละเอียดดงั รปู ท่ี 1 และตารางที่ 1 20 25 คะแนนทกั ษะการแกป้ ัญหา คะแนนเต็ม(20) 15 พัฒนาการทักษะการ คะแนน( แกป้ ัญหา ร้อยละ ทดสอบก่อนเรยี น ทดสอบหลังเรยี น 10 17.92 20 พฒั นาการทกั ษะ 5 x หลงั เรยี น = 13.85 การแกป้ ัญหา 15 ร้อยละ 13.03 0 x ก่อนเรียน = 7.58 10 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 5 ผู้เรยี นรายบุคคล 0 x หลังเรยี น = 8.47 รูปที่ 2 ผลสมั ฤทธท์ิ ำงกำรเรียนในกำรแกป้ ญั หำของกลมุ่ ตัวอยำ่ งรำยบุคคล 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 x กอ่ นเรยี น = 3.91 ผู้เรยี นรายบุคคล จากรูปที่ 2 เปรียบเทยี บผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนดา้ นการแกป้ ัญหาของกลุ่ม ตัวอย่างเป็นรายบุคคลพบว่าผู้เรียนทุกคนมีพัฒนาการทางการเรียน ด้านการ รูปท่ี 1 ทกั ษะกำรแก้ปญั หำของกลุ่มตวั อย่ำงรำยบคุ คล แก้ปัญหาสูงขึ้น โดยภาพรวมพัฒนาการทางการเรียนด้านการแก้ปัญหาสูงข้ึน ร้อยละ 17.92 จากรูปท่ี 1 เปรียบเทียบทักษะการแก้ปัญหาของกลุ่มตัวอย่างเป็น ตำรำงที่ 2 เปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนด้านการแก้ปัญหาก่อนและ รายบุคคลพบว่าผู้เรียนทุกคนมีพัฒนาการทักษะการแก้ปัญหาสูงข้ึน โดย ภาพรวมพัฒนาการทกั ษะการแกป้ ัญหาสูงขึ้นร้อยละ 13.03 หลังเรยี นของกลมุ่ ตัวอยา่ ง ตำรำงที่ 1 เปรียบเทียบทักษะกำรแก้ปัญหำก่อนและหลังเรียนของกลุ่ม กำรทดลอง x S.D. t df Sig. ก่อนเรียน 7.58 3.34 10.134 32 0.00* ตัวอยำ่ ง หลงั เรียน 13.85 3.99 กำรทดลอง x S.D. t df Sig. *p< .05 ก่อนเรียน 3.91 2.26 11.13 32 0.00* ตารางท่ี 2 ผลการวิเคราะห์เปรียบเทียบผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนในการ หลงั เรยี น 8.47 3.37 แก้ปัญหาก่อนและหลังเรียนของกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้สถิติทดสอบค่าที (t-test dependent) ใชร้ ะดับความเชื่อม่นั 95 % ผลการทดสอบกลมุ่ ตัวอยา่ งพบว่ามี *p< .05

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 5 ค่า Sig. น้อยกว่า .05 (Sig. = 0.00) แสดงว่า ผลสัมฤทธ์ิทางการเรียนด้านการ ชุมชนหรอื องคก์ รเพ่ือเข้าใจปญั หา หาวิธกี ารทถี่ กู ตอ้ งและตรงกับความตอ้ งการ แก้ปัญหาของกลุ่มตัวอย่างก่อนและหลังเรียนมีความแตกต่างกัน โดย ของชุมชนหรือองค์กรน้ันๆ จึงกล่าวได้ว่าเป็นการบูรณาการศาสตร์ทั้ง ผลสัมฤทธทิ์ างการเรยี นดา้ นการแกป้ ัญหาหลงั เรียน ( x = 13.85) สงู กวา่ ก่อน วิทยาศาสตร์ด้วยกระบวนการแก้ปัญหา เทคโนโลยีด้วยการสืบค้นข้อมูลจาก เรียน ( x = 7.58) แสดงว่าทักษะการแก้ปัญหาของผู้เรียนหลังจากเรียนโดย แหล่งสารสนเทศ คณิตศาสตร์ด้วยการประเมินค่า การตีความ และ การจดั การเรยี นการสอนแบบบูรณาการตามแนวทางสะเตม็ ศกึ ษาสูงขึน้ วศิ วกรรมศาสตรด์ ว้ ยการระบปุ ัญหาคน้ หาแนวคดิ ที่ถูกต้องแลว้ นาเสนอผลลพั ธ์ ดังนั้นการเรยี นร้แู บบสะเต็มจะชว่ ยให้ผู้เรียนได้พัฒนาทกั ษะการคิด ทกั ษะการ การวเิ คราะห์ความสัมพันธ์ระหวา่ งทกั ษะการแก้ปญั หาและผลสมั ฤทธทิ์ างการ ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ ทักษะการแกป้ ัญหา และทักษะการสื่อสาร ซึ่งทักษะ เรียนดา้ นการแก้ปญั หา ดงั กล่าวน้เี ป็นทักษะการเรียนรใู้ นศตวรรษที่ 21 ท่ีผู้เรยี นพึงมี นอกจากน้ผี เู้ รียน ยังได้ความรู้แบบองค์รวมที่สามารถนาไปเชื่อมโยงหรือประยุกต์ใช้ใน การวิเคราะห์ความพันธ์ระหว่างทักษะการแก้ปัญหาและผลสัมฤทธิ์ ชีวิตประจาวันได้ นอกจากนี้ขณะท่ีผู้เรียนดาเนินโครงงานจนดาเนินโครงงาน ทางการเรียนดา้ นการแกป้ ัญหา โดยหาคา่ สัมประสทิ ธ์สิ หสัมพันธข์ องเพยี รส์ ันมี แล้วเสร็จ ผู้สอนต้องมีบทบาทเป็นที่ปรึกษา คอยอานวยความสะดวก และ รายละเอยี ดดงั ตารางท่ี 3 ติดตามการดาเนินโครงงานของผู้เรียนอย่างสม่าเสมอ ท้ังนี้มีการใช้เทคโนโลยี สารสนเทศในการติดต่อสื่อสาร และการนาเสนองาน จะทาให้ผูเ้ รียนติดต่อกบั ตำรำงที่ 3 ควำมสัมพันธ์ระหว่ำงทักษะกำรแก้ปัญหำและผลสัมฤทธ์ิ ผู้สอนได้รวดเร็วขึ้น จะเป็นการส่งเสริมทักษะทางเทคโนโลยีสารสนเทศของ ผเู้ รยี นไดอ้ ีกทางหนงึ่ สอดคล้องกับงานวจิ ัยของจารัส อนิ ทลาภาพร และคณะ ทำงกำรเรยี นด้ำนกำรแกป้ ัญหำ [8] ได้ทาการศึกษาแนวทางการจดั การเรยี นรตู้ ามแนวสะเตม็ ศกึ ษา ที่ไดร้ ะบวุ ่า ผู้สอนควรจัดการเรียนรู้ท่ีเน้นปัญหาเป็นฐาน (Problem-based Learning) ทกั ษะกำรแกป้ ญั หำ ผลสัมฤทธิท์ ำงกำร Sig. r การจัดการเรียนรู้แบบโครงงานเป็นฐาน (Project-based Learning) การจัด กิจกรรมการเรียนรู้ท่ีเน้นให้ผู้เรียนทางานร่วมกันเป็นกลุ่ม มีการแลกเปลี่ยน เรยี น เรียนรู้และให้ข้อมูลย้อนกลับแก่ผู้เรียน เพ่ือตรวจสอบความรู้ความเข้าใจของ ผเู้ รยี นอยา่ งสมา่ เสมอ และสอดคลอ้ งกบั แนวคิดของวิจารณ์ พานิช [7] ทีก่ ล่าว x S.D. x S.D. วา่ การเอาใจใส่การเรยี นของเด็กเปน็ หนา้ ทขี่ องครู การเรยี นร้จู ึงต้องเนน้ วิธีการ 3.89 0.45 11.24 2.43 0.022 0.41* ดึงความเอาใจใส่ของผู้เรียน (Student Engagement) ซึ่งเป็นหน้าทีข่ องผู้สอน โดยการออกแบบการเรียนรู้ให้ผู้เรียนได้ร่วมมือกันค้นคว้าหาความรู้เอามาใช้ *p< 0.05 และรว่ มกนั ไตรต่ รอง สะทอ้ นคดิ หาเหตผุ ลวา่ ทาไม จะเกดิ ผลดีย่งิ ข้นึ ไดอ้ ยา่ งไร ตารางที่ 3 พบวา่ ความสมั พนั ธ์ระหว่างทักษะการแก้ปัญหาและผลสัมฤทธิ์ จะทาใหก้ ารเรียนร้เู ปน็ สิง่ ทีท่ ้าทาย ทางการเรียนโดยหาค่าสัมประสิทธ์ิสหสัมพันธ์ของเพียร์สัน ใช้ระดับความ 2. ทักษะการแก้ปัญหาพบว่า ทักษะการแก้ปัญหาของผู้เรียนสูงขึ้น เชื่อม่ัน 95 % ผลการวิเคราะห์ความสัมพันธพ์ บวา่ ภาพรวมทกั ษะการแกป้ ัญหา หลังจากเรยี นรูแ้ บบบูรณาการตามแนวทางสะเตม็ ศกึ ษา สอดคล้องกับงานวิจัย และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนมีความสัมพนั ธก์ ัน โดยตัวแปรทั้งสองสัมพนั ธต์ าม ของวรรณภา เหล่าไพศาลพงษ์ [6] ที่ได้ทาการศึกษาความสามารถในการคิด กันในทิศทางบวกในระดับปานกลาง( r = 0.41) ที่ระดับนัยสาคัญทางสถิติ แก้ปัญหา ท่ีจัดการเรียนรู้แบบกระบวนการแกป้ ัญหาก่อนและหลังการทดลอง 0.05 แตกต่างกันอย่างมีนัยสาคัญทางสถิติที่ระดับ .01 โดยหลังการเรียน ความสามารถในการคิดแก้ปัญหาสูงขน้ึ ซึ่งสะทอ้ นได้วา่ หากผู้เรียนมีทกั ษะการ สรปุ ผล แก้ปัญหาสงู จะสามารถแก้ปัญหาในชีวติ และการประกอบอาชีพในอนาคตได้ ดี สอดคล้องกับแนวคิดการจดั การเรยี นรู้แบบสะเต็มศึกษาของสนิ ีนาฏ ทาบึง 1. การจัดการเรียนการสอนแบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา กาฬ [4] ที่กล่าวว่า การจัดการศึกษาแบบสะเต็มศึกษาเป็นการบูรณาการ สามารถพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาของผู้เรียนได้ โดยในข้ันแรกผู้เรียนได้ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนา แบ่งกลุ่มไปดาเนินโครงงานโดยใช้ปัญหาเป็นหลัก ภายใต้โครงการการดาเนิน ความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้งเน้นการพัฒนากระบวนการหรือ โครงงานพัฒนานวัตกรรมเพื่อแกป้ ัญหาองค์กรด้วยเทคโนโลยีสารสนเทศ จึงมี ผลผลติ ใหม่ ท่ีเปน็ ประโยชน์ต่อการดาเนนิ ชีวติ และเปน็ การต่อยอดความรู้ให้มี ลักษณะการทางานเป็นทีมเพ่ือเลือกประเด็นปัญหาร่วมกัน สมาชิกในกลุ่มจะ การบูรณาการการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี กระบวนการทาง เขา้ ใจปญั หาและมีเปา้ หมายร่วมกนั เพอ่ื แกป้ ัญหา ขณะดาเนนิ กจิ กรรมดังกล่าว วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ในการแก้ปัญหาในชีวิต และการประกอบ ผู้เรียนได้แสดงความคิดเห็นตามความต้องการอย่างเป็นอิสระ จึงเป็นการ อาชีพในอนาคต และสอดคล้องกับแนวคิดของกวิน เชื่อมกลาง และสุทธิดา ส่งเสริมวัฒนธรรมการเรียนรู้ สอดคล้องกับแนวคิดของวิจารณ์ พานิช [7] ที่ บุญทวี [3] ท่ีระบุว่า การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาเป็นกิจกรรมท่ี กล่าวว่า วัฒนธรรมการเรียนรู้แบบใหม่ในศตวรรษที่ 21 ต้องเรียนโดยการ ออกแบบมาเพอ่ื เติมเตม็ การเรียนรูว้ ทิ ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยใี ห้ ปฏิบัติโดยอาศัยโจทย์ หรือทางานโครงงาน และเรียนเป็นทีม เป้าหมายของ/ ( การเรียนคือ พัฒนาการรอบด้านอย่างบูรณาการIntegration Learning) ได้ ฝึกทักษะสังคมและทักษะอื่นๆ อย่างซับซ้อน ในการเรียนตามแนวสะเต็มน้ัน ตอ้ งมกี ารรวบรวมข้อมูล คน้ หาแนวคดิ ที่เกี่ยวขอ้ งในการแกป้ ญั หาและประเมิน ความเป็นไปได้ โดยผู้เรียนได้ใช้เทคโนโลยีเพ่ือการสืบค้นข้อมูล การลงพื้นที่

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 6 มีความสมบรู ณ์มากย่งิ ข้ึน โดยการบรู ณาการท้ังสามวิชาผ่าน กระบวนการการ ปรญิ ญานิพนธก์ ารศึกษามหาบัณฑิต สาขาวิชาการมธั ยมศกึ ษา มหาวทิ ยาลยั ออกแบบวิศวกรรมศาสตร์ (Engineering Design Process) เพ่ือส่งเสริมการ ศรีนครินทรวโิ รฒ. เรียนร้แู ละสรา้ งทกั ษะโดยเน้นการสร้างองค์ความรู้เพ่อื ใช้ในการแก้ปัญหา เป็น การเรยี นร้จู ากประสบการณ์จรงิ ทเี่ นน้ ความสนุกและ ทา้ ทาย ซ่ึงสะเต็มศกึ ษา [7] วิจารณ์ พานชิ ( .2559). วฒั นธรรมการเรียนรูใ้ หม่ .[ออนไลน]์ . เข้าถงึ ได้ ไม่ได้มุ่งเนน้ เพียงเนื้อหาสาระ ทกั ษะ และกระบวนการที่จาเป็นในการทาความ จาก https://www.gotoknow.org. (2559, ธันวาคม 31). เข้าใจและแสวงหาองค์ความรู้ แต่สะเต็มศึกษาได้ให้ความสาคัญกับ กระบวนการในการนาความรู้เหล่าน้มี าใช้ประกอบการคิด ค้นหา และคัดเลือก [8] จารัส อนิ ทลาภาพร และคณะ( .2558). “การศึกษาแนวทางการจดั การ วิธีการที่เหมาะสมที่สุดในการแก้ปัญหาท่ีเก่ียวข้องกับการดาเนินชีวิตและการ เรยี นรตู้ ามแนวสะเตม็ ศึกษาสาหรบั ผเู้ รียนระดบั ประถมศกึ ษา”. Veridian E- ทางานอีกด้วย นอกจากนี้วิจารณ์ พานิช [7] ได้ระบุว่าในการส่งเสริม Journal. 8,1: 62-74. วัฒนธรรมการเรียนรู้ในยุคศตวรรษท่ี 21 ผู้เรียนต้องลงมือปฏิบัติให้ทันต่อ กระแสการเปล่ียนแปลงของโลก สังคมท่ีเปลี่ยนแปลง ให้เท่าทันการ ผ้เู ขียนบทควำมคนที่ 1 เปลี่ยนแปลงของวิถีชีวติ วิถีการทางานที่เปล่ียนไป ท้ังน้ีวัฒนธรรมการเรียนรู้ที่ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ฐิติยา เนตรวงษ์ อาจารย์ พึงประสงค์จะต้องมีองค์ประกอบท่ีสาคัญคือ วัฒนธรรมของการกล้าคิด กล้า ประจาหลักสูตรเทคโนโลยีสารสนเทศ คณะ ริเริ่ม กล้าทดลอง วัฒนธรรมของการแบง่ ปันความรู้ วัฒนธรรมของการทางาน วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สาเร็จการศึกษา เปน็ ทมี วฒั นธรรมท่เี ป็นมติ รกับความรู้ วัฒนธรรมทดี่ ีในการบรหิ ารทีมคนเก่ง วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สถาบนั เทคโนโลยีพระจอม ผเู้ ปน็ แรงงานความรู้ และการสร้างชุมชนนักปฏบิ ตั ิ ผ้เู ขียนบทความคนท่ี 1 เกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบังเมื่อปีพ .ศ.2538 ส า เ ร็ จ ก า ร ศึ ก ษ า ศึ ก ษ า ศ า ส ต ร ม ห า บั ณฑิต กิตตกิ รรมประกำศ มหาวิทยาลัยของแก่น เมื่อปี พ .ศ.2544 สาเร็จการศึกษาวิศวกรรมศาตรมหา บัณฑิต มหาวิทยาลัยขอนแก่น เมื่อปี พ .ศ.2546 และสาเร็จการศึกษาครุศา ขอขอบคุณสถาบันวจิ ยั และพัฒนามหาวทิ ยาลยั สวนดสุ ติ ทส่ี นบั สนุนทุน สตรดษุ ฎบี ณั ฑิต จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เม่ือปี พ .ศ.2553 วจิ ยั และทนุ การตพี ิมพ์เผยแพร่งานวจิ ยั เอกสำรอำ้ งอิง [1] มนตรี จุฬาวัฒนทล( .2556). “สะเต็มศกึ ษาประเทศไทยและทตู สะ เตม็ ”, นิตยสาร สสวท .42,185: 14-18. [2] สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี( .2557). สะเต็ม ศึกษากรุงเทพฯ .: สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี .(.สสวท( [3] กวนิ เช่อื มกลาง และสุทธดิ า บุญทวี( .2559). “นาวาฝ่าวกิ ฤต: ตวั อยา่ ง การเพ่ิมระดบั ความเขม้ ข้นทางวิชาการในการออกแบบและพฒั นากิจกรรมการ เรียนรู้แบบบูรณาการตามแนวทางสะเต็มศึกษา”, นิตยสาร สสวท .44,200: 17-22. [4] สินนี าฏ ทาบึงกาฬ( .2559). “ดรกลา้ ศกั ด์ิ จิตต์สงวน โรงเรยี นบดินทร. กับบทบาทของศนู ย์สะเตม็ ศึกษาภาค กรุงเทพมหานคร (สิงห์ สงิ หเสนี( เดชา”, นิตยสาร สสวท .44,200: 3-5. [5] ฤทยั เพลงวฒั นา( .2556). “สะเตม็ ศกึ ษากับการจัดการเรยี นรวู้ ชิ าโลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ”. นติ ยสาร สสวท .42,185: 19-22. [6] วรรณภา เหลา่ ไพศาลพงษ์( .2554). การศกึ ษาความสามารถในการคิด แกป้ ญั หาและความสนใจในการเรียนภาษาไทย ของนกั เรยี นชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 ที่จดั การเรยี นร้แู บบกระบวนการแกป้ ญั หากบั การจดั การเรียนรตู้ ามค่มู ือครู.

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 7 PV-Biodiesel Hybrid-DC Grid for Chiang Mai World Green City Community Model Suchat Srikaew, Worajit Setthapun, and Hathaithip Ninsonti * Asian Development College for Community Economy and Technology, Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, Thailand *e-mail: [email protected] Abstract—The main objective of this research is to design a stable, power. The power produced by renewable energy could economic efficient and affordable stand-alone DC community grid system distribute to the community grid directly [8, 11-17]. Moreover, many with 264-297 VDC from hybrid biodiesel-PV power generation. The main appliances such as computers, mobile phone charger, LED lighting components of the system were 25.5 kW PV panels, 40 kW biodiesel and electric vehicles run on DC power while world’s electricity generator, a solar charger, 44 central batteries, 4 booster batteries produces AC power. Conversion of AC to DC power also causes (installed in each building), and underground DC cables. The community energy loss [9, 10, 18]. Therefore, using the DC appliances is one consisted of 4 residential housing, 1 office, 1 coffee shop, 1 minimart, and way to reduce the use of the inverter and also reduced power loss 1 restaurant. The results showed that, the integration of batteries, PV and because they could use power supplied from renewable energy biodiesel power generation as power supply was sufficient for load power such as PV directly [15, 16, 19, 20]. of stand-alone DC community grid. Moreover, stand-alone DC grid system with modified DC appliances is more cost-effective in economics than However, there is no clear information about the power system stand-alone AC grid system. That would be practical for rural community. supplying the direct current (DC) for the community in Thailand. The authors decided to develop the low-voltage DC grid system for Keywords - DC grid, community power, stand-alone PV, DC appliances communities in remote areas with the aim to achieve the sustainable use and the stability of electricity and to be the I. INTRODUCTION innovation for communities in remote areas without access to electricity in the future. Consequently, Chiang Mai World Green City The stand-alone power system is the off-grid system which is not community model was developed with the goal to be the model connected with the distribution system of the electricity authority community to integrate between biodiesel and PV energy [1-7]. The system could be used in both of the areas where the generations with DC grid. distribution system can be accessed or in the remote areas without the access to electricity [2, 6]. The stand-alone system is basically Figure 1. Chiang Mai World Green City community model a system that uses with the electrical load of alternating current (AC) [2-6]. The main equipment includes photovoltaic (PV), charge controller, inverter and batteries [1, 2, 5]. However, using this system, there are problems with charge controller and inverter due to many factors, including deterioration of the devices, inappropriate uses, hot and humid weather and insects making nest in the devices. These cause damage to the equipment and the change of new devices is expensive. In addition, DC-AC conversion could also produce power loss generated by the inverters [8-10]. DC grid is considered as excellent alternative for solving these problems because it does not require inverter to convert DC to AC H. Ninsonti *Asian Development College for Community Economy and Technology, Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, Thailand

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 8 PV Array DC, 323 V Charge DC, 323 V Diesel 25.5 kWp 80 A (Max) Controller Generator 80 A (Max) 40 kWh DC, 323 V 80 A (Max) Battery DC DC 105.6kWh 264 - 297 V Community Figure 4. DC power storage and a DC power supply Figure 2. Coffee shop (a), minimart (b), restaurant (c), II. RESEARCH METHODOLOGY New house (d), office (e), A-Frame house (f), Green cottage (g), Box house (h) and Diamond house (i) in Chiang Mai World Green A. Characteristic Loads City community model In this work, stand-alone DC grid was studied in Chiang Mai World Green City (CWGC) community model, as shown in Fig. 1, that is Figure 3. DC grid system concept design located in Asian Development College for Community Economy and Technology (adiCET), Chiang Mai Rajabhat University, Mae Rim District, Chiang Mai. From Fig. 2, there are 9 units building including 5 houses, 1 office, 1 minimart, 1 restaurant and 1 coffee shop. DC appliances consisted of air conditioners, refrigerators, televisions, microwaves, rice cookers, water heaters, cell phone chargers, computers, Compact fluorescent light bulbs, Halogen light bulbs, Incandescent light bulbs, LED light bulbs and DC plugs. All the electrical devices was modified as DC appliances and set for 264- 297 VDC usage. B. DC Grid System Design DC grid system concept design is represented in Fig. 3. The main components of the grid system are PV generator, biodiesel generator, control system, power grid, and the characteristic loads. There is not an inverter in this design. The system has DC power storage and a DC power supply, as shown in Fig. 4, which is composed of 25 kWp PV panels (KANEKA, LEC5048, thin film silicon), 40 kWh biodiesel generator (BOLING CHAIYOUJI, BLR4105ZD), battery charger (LEONICS, SCP240120) and 105.6 kWh central batteries and 2.4 kWh booster batteries (BSB, DB 12-200, 12 V, 200 Ah). The 25.5 kWp PV module produces 323 VDC. Therefore, the 40 kWh biodiesel generator also was set up to produce 323 VDC to the DC grid. The PV generator comprises of 510 amorphous PV modules 25.5 kWp. The module specification is Pmax = 50 W, Voc = 85.7 V, Isc = 1.15 A, VPM = 64.6 V, and IPM= 0.784 A. The amorphous panels

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 9 were chosen due to the affordability and the PV could produce TABLE II MODIFIED DC APPLIANCES OPERATION TEST electricity at a broader spectrum than the crystallize type [21-23]. The PV panels were installed facing south integrating with the DC Appliances Evaluation parameters surrounding landscape. Part of the PV modules was installed on the rooftop of the car park. The ground mounted PV yielded 24 kW Air conditioners Operation Short-circuit via 6 combine modules of 4 kW each. For each combine module, Refrigerators 5 panels were connected in series and 16 modules were connected Televisions  x in parallel to which the voltage would be 323 V and current 12.55 Water heaters  x A. The rooftop PV of the car park had 5 panels connected in series Cell phone chargers  x and 6 modules connected in parallel – 1.5 kW in total. Thus, the Computers x combination of 7 combiner modules yielded 25.5 kWp. Compact fluorescent light bulbs  x Halogen light bulbs  x The storage system, central batteries, has 22 batteries in series Incandescent light bulbs  x to achieve 264 VDC and 2 parallel to obtain the capacity of 105.6 LED light bulbs  x kWh. The system was designed to charge the batteries using power  x from PV panels and control the level of DC voltage for charging the  x batteries automatically. This will prevent damages to the batteries  that caused by over voltage and over current charging. In addition booster batteries were also installed in each building which C. System Operation Mode consisting of 4 batteries in series to achieve 54 VDC-2.4 kWh in total. Booster batteries could improve building stability when voltage The system operation mode was designed to control the power drop occur. Therefore, all electric devices could be operated supplied from PV, biodiesel generator, AC utility grid and batteries. smoothly. For the software design concept, the load profile was mainly using DC power from renewable. The PV was mainly used for batteries System monitoring units (SMU) were also installed and used to charging during the daytime according to the solar radiation curve. monitor and record parameters of the system e.g. the amount of If more power is needed, the biodiesel generator would be used. charging energy, the amount of discharging energy, solar irradiance, The power from biodiesel was used to maintain power availability PV module temperature, ambient temperature, etc. The recorded and stability of the load profile. During nighttime, batteries data can be retrieved later and used for analyzing the system discharge would provide power while the biodiesel generator will performance. be used minimally. However, in the case of insufficient DC power from renewable, AC power from university utility grid would be TABLE I SYSTEM OPERATION MODE used as the backup. The order of system operation was designed according to the voltage of central batteries as shown in Table 1. Central Mode System operation When the voltage of central batteries was in the range of 297-260 batteries VDC, DC would be used directly from central batteries bank. After voltage the system was operated, central batteries voltage decrease continuously. Batteries boosting mode would be started when (VDC) central batteries voltage drops below 260 VDC. In this mode, DC from central batteries (260 VDC) and booster batteries (54 VDC) 297 – 260 Full DC use directly from central batteries bank would be used. If central batteries voltage drops below 250 VDC, 260 – 250 Batteries boosting DC from batteries bank (260 VDC) & booster biodiesel generator would be operated for batteries charging. 250 – 242 batteries (54 VDC) Lastly, when central batteries voltage drops below 242 VDC, the Biodiesel Biodiesel generator start system would be automatically switched to utility AC mode. Below 242 generator start - Charge batteries bank - Charge booster batteries Batteries dead Automatically switch to AC

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 10 310 Diamond House other part of the DC grid. The short circuit test was performed in each building. The over load testing was performed by creating load Building Volltage (V) Minimart demand greater than the power supply to determine the system 300 and DC appliances operation and efficiency. The test was performed in each building. From Table 2, the result shows that all Coffee Shop DC appliances could be operated well and there was no arc or short-circuiting in the DC power line or DC appliances. Box House 290 Green Cottage 280 A-Frame House Office 270 Restaurant New House 260 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 Time (hr) Figure 5. DC voltage supply to the buildings of the community B. System Operation Evaluation Power (W) 20,000 PV 1200 Irradiation (kWh/m2) Fig. 5 shows the DC voltage supply to the building of the 18,000 Generator 1000 community. In the period from 7.00 a.m. until 5.00 p.m., there was 16,000 Total Load 800 solar radiation that let PV generated power and charged central 14,000 Irradiation batteries. These resulted in the increasing of central batteries 12,000 voltage. Therefore, DC voltage supply to the building of the community also increased significantly from 278 to 297 VDC. 10,000 600 Although DC voltage supply to the buildings increased up to 13% during day time, DC appliances could be operated smoothly due 8,000 400 to the voltage of 278–297 VDC are in the appropriate range for DC 6,000 appliances operation. Furthermore, DC voltage supply to buildings from 5.00 p.m. until 7.00 a.m. of the next day gradually decreased 4,000 200 from 278–270 VDC. During this range, DC appliances also could be 2,000 operated smoothly. It could be noticed that DC voltage supply to all the buildings of the community were found to be higher than 00 270 VDC. For the reason that there were booster batteries (2.4 kWh– 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 54 VDC) installed in each building, booster batteries could increase voltage supply to the building in order to stabilize the system Time (hr) operation. Figure 6. Relationship between solar radiation, total load, and electric power generated from PV and biodiesel generator for 1 day D. Economic evaluation TABLE III ECONOMIC EVALUATION Stand-alone Stand-alone DC grid AC grid Economic evaluation was focused on the feasibility in Project Indicator 25.5 kW 25.5 kW implementing the DC power grid to the local community. The analysis determine the financial and economic index for this the Present value of costs (PVC) with modified DC with inverter study such as net present value, benefit-cost ratio, internal rate of Present value of Benefits (PVB) appliances return, payback period and cost of energy. The conditions for the Net Present Value (NPV) 4,857,030.62 Baht economic analysis were as follows: Benefit-Cost Ratio (BCR) 3,905,395.73 Baht 3,039,081.41 Baht Internal Rate of Return (IRR) 3,376,709.97 Baht -1,817,949.20 Baht - Discount Rate = 8.5% Payback period (PB) -528,685.76 Baht - Project period = 20 years Cost of Energy (COE) 0.63 - Total power generation decrease 1% each year 0.86 3.85% In this research, DC power was used to reduce energy losses and 6.19% > 20 years electricity cost of the community. Therefore, 2 systems were 16 years 9.31 Baht/unit compared including 1) Stand-alone DC grid 25.5 kW system with 6.74 Baht/unit modified DC appliances and 2) Stand-alone AC grid 25.5 kW system with inverter. III. RESULTS AND DISCUSSION Fig. 6 shows the relationship between solar radiation, total load, and electric power generated from PV and biodiesel generator for A. Modified DC Appliances Operation Test 1 day. It was found that, after 7 a.m., PV and biodiesel power In this work, modified DC appliances operation test was performed. This tested the safety of the DC system by short- circuiting 264VDC system to determine the fail-safe of the system and if the short circuit can cause damage to the DC appliances and

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 11 generation started to charge central batteries. From 9.00 a.m., when IV. CONCLUSION AND SUGGESTIONS central batteries voltage increased more than 250 VDC, biodiesel generator stopped. During the day, PV power generation increased This work proposed an innovative concept of generating continuously corresponding to load power consumption and electricity from PV and biodiesel generator and distributing to the batteries charging. Due to low demand of load power, power community as 264-297 VDC without having to convert to AC. There generation reduced after 10 a.m. After 6 p.m., without solar were central batteries used as power storage. Additionally, booster radiation, PV power could not generate. Therefore, central batteries batteries were also installed in each building to stabilize the were discharged to supply load power. During 7.40 - 8.05 p.m., operation of appliances. This prototype is called Chiang Mai World biodiesel power generation started to charge central batteries. After Green City (CWGC) community model DC grid. that, DC grid system provides power from central batteries discharging until morning. The results showed that, the integration All the buildings of the CWGC community were modified to be of batteries, PV and biodiesel power generation as power supply able to operate on the 264 – 297 VDC. In addition, the biodiesel was sufficient for load power of stand-alone DC community grid. generator was also integrated to the community power system making the Smart Community a true test-bed for hybrid community C. Economic evaluation DC microgrid system. Operating with DC power, the load profiles for the appliances are quite stable representing the DC power quality. For the economic evaluation, stand-alone DC grid 25.5 kW The modified appliances could be used efficiently with community system with modified DC appliances and stand-alone AC grid 25.5 decentralized PV-biodiesel hybrid systems with direct-DC kW system with inverter were compared. The benefit analysis was distribution. based on the comparison of the electricity production from diesel fuel (12 Baht/unit). From Table 3, present value of costs (PVC) for The electricity distribution with 264-297 VDC would eliminate DC grid and AC grid were 3,905,395.75 and 4,855,030.62 Baht, issues with high cost of inverters, the loss of energy during the respectively. The result showed that AC grid required higher cost conversion steps and in the large distribution cables. DC systems for building up the project more than DC grid. AC grid also obtained also create less electromagnetic interference than AC systems. lower present value of benefits (PVB) of 3,039,081.41 Baht Moreover, from economic evaluation, stand-alone DC grid system compared to DC grid of 3,376,709.97 Baht. Moreover, benefit cost with modified DC appliances is more cost-effective in economics ratio (BCR) of DC grid was 0.86 which was higher than AC grid of than stand-alone AC grid system. The low cost system is suitable 0.63. While payback period (PB) for DC grid system was 16 years, AC for the small community with restricted income. grid system was over 20 years. In the case of the comparison between using DC grid, AC grid and biodiesel generator as power From this work, the small community will have a guideline of supply, cost of energy (COE) could be found to be 6.74, 9.31 and how to transition from an AC based community into a DC based 12 Baht/unit respectively. community. The outcome of this research can be applicable to the From the economic evaluation, it could be concluded that stand- rural community with simple household appliances. It is with high alone DC grid 25.5 kW system with modified DC appliances is hoped that through creating changes that meet the fundamental more cost-effective in economics than stand-alone AC grid 25.5 needs of people’s everyday life can then encourage community kW system with inverter. When compared to conventional development and improve the overall quality of life and technology that using biodiesel generator as power supply, stand- sustainability of the community. In conclusion, we strongly believe alone DC grid with modified DC appliances could be considered that DC grid with DC appliances is the innovation which is as appropriate way for the remote areas because they could appropriate for rural communities in the future. reduce cost of energy from 12 to 6.74 Baht/unit. Therefore, it could enhance the quality of life in the community. ACKNOWLEDGMENT The authors gratefully acknowledge the support provided by the NICOP Grant from the Office of Naval Research, USA for the development of the Community PV DC Micro-grid System in the Smart Community; Mr. Taweesak Tanaram for the power analysis

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 12 and problem solving support; Mr. Wasin Luangpraditkul and Mr. Photovoltaic Applications,\" Ingeniería, Investigación y Sarawut Jangmuk from Uttaradit Rajabhat University for the data Tecnología, vol. 16, no. 2, pp. 173-184, Apr.–June 2015. collection support. [10] J. Good and J. X. Johnson, \"Impact of inverter loading ratio REFERENCES on solar photovoltaic system performance,” Appl. Energy, vol. 177, pp. 475-486, Sept. 2016. [1] J. Bhatt, V. Shah and O. Jani, \"An instrumentation engineer’s review on smart grid: Critical applications and [11] A. Bracale, P. Caramia, G. Carpinelli, E. Mancini and F. parameters,\" Renew. Sustainable Energy Rev., vol. 40, pp. Mottola, \"Optimal control strategy of a DC micro grid,\" 1217-1239, Dec. 2014. JEPE, vol. 67, pp. 25-38, May 2015. [2] M. M. H. Bhuiyan and M. Ali Asgar, \"Sizing of a stand-alone [12] S. Mishra, G. Pandey, S. N. Singh, B. S. Rajpurohit and F. M. photovoltaic power system at Dhaka,\" Renew. Energy, vol. Gonzalez-Longatt, \"9th IFAC Symposium on Control of 28, no. 6, pp. 929-938, May 2003. Power and Energy Systems CPES 2015Smart DC Grid for Autonomous Zero Net Electric Energy of Cluster of [3] A. Maleki and F. Pourfayaz, \"Sizing of stand-alone Buildings,\" IFAC-PapersOnLine, vol. 48, no. 30, pp. 108-113, photovoltaic/wind/diesel system with battery and fuel Dec. 2015. cell storage devices by harmony search algorithm,\" J. Energy Storage, vol. 2, pp. 30-42, Aug. 2015. [13] S. Mishra, P. Sanjeev, N. P. Padhy and P. Agarwal, \"9th IFAC Symposium on Control of Power and Energy Systems CPES [4] S. Mandelli, J. Barbieri, R. Mereu and E. Colombo, \"Off-grid 2015DC grid initiative in India,\" IFAC-PapersOnLine, vol. 48, systems for rural electrification in developing countries: no. 30, pp. 114-119, Dec. 2015. Definitions, classification and a comprehensive literature review,\" Renew. Sustainable Energy Rev., vol. 58, pp. 1621- [14] S. Sanchez, M. Molinas, M. Degano and P. Zanchetta, 1646, May 2016. \"Stability evaluation of a DC micro-grid and future interconnection to an AC system,\" Renew. Energy, vol. 62, [5] P. P. Groumpos and G. Papageorgiou, \"An optimal sizing pp. 649-656, Feb. 2014. method for stand-alone photovoltaic power systems,\" Sol. Energy, vol. 38, no. 5, pp. 341-351, Aug. 1987. [15] A. T. Elsayed, A. A. Mohamed and O. A. Mohammed, \"DC microgrids and distribution systems: An overview,\" Electr. [6] R. K. Akikur, R. Saidur, H. W. Ping and K. P. Ullah, Pow. Syst. Res., vol. 119, pp. 407-417, Feb. 2015. \"Comparative study of stand-alone and hybrid solar energy systems suitable for off-grid rural electrification: A [16] E. Planas, J. Andreu, J. I. Gárate, I. Martínez de Alegría and review,\" Renew. Sustainable Energy Rev., vol. 27, pp. 738-752, E. Ibarra, \"AC and DC technology in microgrids: A review,\" Nov. 2013. Renew. Sustainable Energy Rev., vol. 43, pp. 726-749, Mar. 2015. [7] S. Tucker and M. Negnevitsky, \"Renewable energy micro- grid power system for isolated communities,\" in AUPEC, [17] A. H. Fathima and K. Palanisamy, \"Optimization in Australasian, 2011, pp. 1-7. microgrids with hybrid energy systems – A review,\" Renew. Sustainable Energy Rev., vol. 45, pp. 431-446, May 2015. [8] W. Deng, Z. Liu and M. Li, \"2nd AASRI Conference on Power and Energy Systems (PES2013) Research on Energy [18] S.-r. Ge, J.-t. Liu, C.-w. Guo, A. Marinov and V. Valchev, Efficiency of DC Distribution System,\" AASRI Procedia, vol. \"special issue title: Proceedings of the International 7, pp. 68-74, May 2014. Conference on Mining Science and Technology (ICMST2009) Power loss reduction in electronic inverters [9] V.-G. Gerardo, M.-R. P. Raymundo and S.-Z. J. Miguel, \"High trough IGBT-MOSFET combination,\" Procedia Earth Planet. Efficiency Single-Phase Transformer-less Inverter for Sci., vol. 1, no. 1, pp. 1539-1543, Sept. 2009.

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 13 [19] S. Rauf, A. Wahab, M. Rizwan, S. Rasool and N. Khan, Hathaithip Ninsonti \"Application of Dc-grid for Efficient use of solar PV System Lecturer at Asian Development College for in Smart Grid,\" Procedia Comput. Sci., vol. 83, pp. 902-906, Community Economy and Technology, May 2016. Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, Thailand. [20] N. Sasidharan, M. N. Madhu, J. G. Singh and W. Ongsakul, \"An approach for an efficient hybrid AC/DC solar powered Homegrid system based on the load characteristics of home appliances,\" Energy Build., vol. 108, pp. 23-35, Dec. 2015. [21] D. E. Carlson, \"Overview of amorphous silicon photovoltaic module development,\" Solar Cells, vol. 30, no. 1-4, pp. 277-283, May 1991. [22] C. Radue and E. E. van Dyk, \"A comparison of degradation in three amorphous silicon PV module technologies,\" Sol. Energ. Mat. Sol. Cells, vol. 94, no. 3, pp. 617-622, Mar. 2010. [23] M. J. M. Pathak, J. M. Pearce and S. J. Harrison, \"Effects on amorphous silicon photovoltaic performance from high- temperature annealing pulses in photovoltaic thermal hybrid devices,\" Sol. Energ. Mat. Sol. Cells, vol. 100, pp. 199-203, May 2012. FIRST Suchat Srikaew AUTHOR Ph.D Student at Asian Development PHOTO College for Community Economy and Technology, Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, Thailand. Worajit Setthapun Lecturer at Asian Development College for Community Economy and Technology, Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, Thailand.

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 14 DEVELOPMENT OF GROWING MEDIA FROM SUGAR INDUSTRIAL WASTE Pusit Asadathorn1, Worajit Setthapun1*, Wattanapong Rakwichian2, and Thassanupan Kusolsatit3 1 Asian Development Institute for Community Economy and Technology,Chiang Mai Rajabhat University, Muang, Chiang Mai, 50300, Thailand 2 School of Energy and Environment, University of Phayao, Muang, Phayao, 56000, Thailand 3 Faculty of Agricultural, Nakhon Sawan Rajabhat University, Muang, Nakhon Sawan, 60000, Thailand *E-mail address: [email protected] Abstract— The main waste from sugar production in Thailand sugar production around 10,200 million tons in 2014 [2]. Sugar were filter cake, and bagasse ash. These wastes were still increased and was produced from sugarcane, sugar beets, and cassava [3]. The generally managed by dumping in landfill. The utilization of these sugarcanes were the main raw materials in sugar production wastes was applied to improve of soil properties as soil conditioner. because the residues from sugar production can be recycled as This research aimed to develop of growing media from sugar industrial alternative raw materials in ethanol production and alternative waste for sustainable waste management. The scopes of study were to fuel in biomass power plant [1, 4]. The volume of key sugar analyze chemical properties of sugar industrial waste for identification of industrial wastes such as bagasse, filter cake, and bagasse ash hazardous properties following Thailand’s regulation, to determine the depended on the increasing of sugar consumption, however; their optimal mixing condition and size of diameter of developed growing conventional waste management were dumping into landfill [5]. media from sugar industrial waste by stability, bulk density, total The limitation of landfill in Thailand have permitted by porosity, air-filled porosity, water containing capacity, and to explore the Department of Industrial Works (DIW), but the increasing volume optimal mixing condition of developed growing media from sugar of industrial wastes from sugar manufacturing have required the industrial waste by the growth condition of Chinese Cabbage (Brassica dumping waste site, especially, filter cake, and bagasse ash [6]. rapa L.). The results revealed the chemical properties of filter cake, and Many studies were interesting on utilization of filter cake, and bagasse ash as non-hazardous waste. These wastes were safe for bagasse ash as the recycling materials [7, 8] such as the cultivation utilization. There was no significant difference in bulk density pozzolanic materials in construction [5, 9], the low-cost adsorbent between a mixing ratio and diameter size of growing media, 0.22- 0.33 or zeolite for the removal of organic compounds [10], soil g/cm3. However, there was correlation between other parameters (total amendment or fertilizer [11-15]. In addition, the study of filter porosity, air-filled porosity, and water containing capacity) and the cake, and bagasse ash as fertilizer were found that their wastes mixing ratio and diameter size of growing media. Finally, the growth of composed of nutrient for improvement of soil structure, aeration Chinese cabbage in developed growing media form sugar industrial capacity and micro fauna activities [16-19]. waste were found the optimal ratio at 4:1 at 4 mm. In conclusion, the utilization of filter cake and bagasse ash in development of growing There are four main physical properties of growing media media can influenced on stability, total porosity, air-filled porosity, and which impact of plant growth including bulk density, moisture, dry water containing capacity. This research was shown the alternative waste matter ash, organic matter, water, air volume porosity, volume management for Thailand’s sugar industry. collapse [20]. The important of growing media on soil system were their physical properties to provide simultaneously sufficient Keywords - Sugar industrial waste, Filter cake, Bagasse ash, Growing amount of oxygen and water to the roots [21]. The filter cake of media, Waste utilization bagasse ash cannot directly develop to growing media, because growing media must be consistent quality in the stability or a I. INTRODUCTION consistent structure for the growth of plants [22]. Therefore, the mixing of filter and bagasse in optimal condition were applied to Thailand was in the top five countries of sugar production in compact them as aggregate or pellet for increasing of stability and the world [1], and Thailand’s sugar industry was manufactured of oxygen content in the media [23]. W. Setthapun *Asian Development College for Community Economy and Technology, Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, Thailand

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 15 This research was considered on the development of growing B. Determination of hazardous properties in filter cake and media as innovative agriculture product from filter cake, and bagasse ash bagasse ash. Therefore, the research objectives were concerned on the analysis of chemical properties of sugar industrial waste for This experiment aimed to investigate of hazardous properties identification of hazardous properties following Thailand’s in filter cake and bagasse ash from sugar industry by analysis of regulation before utilization of growing media as agricultural heavy metal content in the filter cake and bagasse ash [24]. Both product, the determination of optimal mixing condition and size of sugar industrial waste were digested by HNO3 in Microwave of diameter of developed growing media from sugar industrial Digester and were measured the concentration of heavy metals waste by aggregate stability, bulk density, total porosity, air-filled such as Ag, As, B, Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Tl, and Zn by Inductively porosity, water containing capacity, and the determination of coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). optimal mixing condition of developed growing media from sugar industrial waste by the growth condition of Chinese Cabbage C. Preparation of developed growing media in the different size (Brassica rapa L.). Finally, the findings of this thesis could be used and diameter from filter cake and bagasse ash to reduce the sugar industrial waste into landfill by utilization of these wastes to new innovative agricultural product. The developed growing media were prepared by mixing between filter cake and bagasse ash at various ratios and each II. MATERIALS AND METHODS ratio was produced to many diameters at 4 mm, 8mm, and 12mm, respectively. The ratios of the mixtures were show in A. Filter cake and bagasse ash Table I. For the mixing processes of each developed growing media, the filter cake and bagasse ash were mixed, pressed at Both of filter cake (Fig. 1) and bagasse ash (Fig. 2) were 47.8 MPa, shaped to 4, 8, 12 mm and dried the developed collected around 100 kilograms by random method from local growing media aggregate at 105±5 °C and 24 hours in oven [16]. sugar industry in Phitsanulok Province, they were used for all The samples of developed growing media aggregate were showed experiments in this research. They were air dried at room in Fig. 3. temperature and were applied for all preparations of growing media sample. Figure 3 The aggregate sample of growing media from filter cake and bagasse ash Figure 1 Filter cake TABLE I Mixing Ratios of Filter Cake and Bagasse Ash for Developed Growing Media Figure 2 Bagasse ash Ratios Filter Cake (kg) Bagasse Ash (kg) 5:1 5 1 4:1 4 1 3:1 3 1 2:1 2 1 1:1 1 1 1:2 1 2 1:3 1 3 1:4 1 4 1:5 1 5

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 16 TABLE II HEAVY METALS IN FILTER CAKE AND BAGASSE ASH FROM SUGAR INDUSTRY D. Determination of optimal mixing condition of developed growing media from filter cake and bagasse ash by physical Heavy Metals DIW Standard* Filter Cake Bagasse Ash properties (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) All samples of growing media were tested the stability Silver (Ag) 500 0.01 ND** property [20, 25] for selection of three optimal ratios, after that, Arsenic (As) 500 20.36 10.94 three optimal ratios were determined on bulk density [25, 26] air- Boron (B) 10,000 0.51 0.10 filled porosity [26], water containing capacity [27], and total Barium (Ba) 75 1.385 0.10 porosity [21]. The objective of the physical property testing of Cadmium (Cd) 100 ND** ND** developed growing media were to study the relationship of the Chromium (Cr) 2500 0.05 0.02 different diameter size of growing media and effect of waste Copper (Cu) 2500 0.05 0.01 characteristic on diameter size of growing media. Each ratios were Nickel (Ni) 2000 0.57 0.01 tested in triplicate and analyzed by the Pearson Product Moment Lead (Pb) 1000 0.95 0.01 Correlation Coefficient with SPSS [16]. Thallium (Tl) 700 0.03 ND** Zinc (Zn) 5000 30.85 10.06 E. Determination of optimal mixing condition of developed growing media from sugar industrial waste by the growth * Notification of Department of Industrial Works, Ministry of Industry condition of Chinese cabbage (Brassica rapa L.) **Non-Detected (ND) The Chinese cabbage seeds and plants soil were obtained TABLE III THE PERCENTAGE OF STABILITY OF GROWING MEDIA UNDER DIFFERENT MIXING from the local agricultural shop in Phitsanulok Province, Thailand. The selected seeds were soaked in deionized water for 2 hours RATIO AND DIAMETER SIZE and sown in plastic pots, which were filled with three optimal mixing conditions and three sizes at 4, 8, 12 mm. of developed Mixing Ratio % of Stability of growing media growing media from filter cake and bagasse ash. Plant soil were taken as the control. Nine experimental plastic pots and three 5:1 4 mm 8 mm 12 mm control plastic pots were prepared and three Chinese cabbage 4:1 seeds were sown and watered with deionized water during 3:1 95.26 ab 98.23 ab 97.11 a experimental time. All Chinese cabbage samples at 45 days were 2:1 shown in Fig. 4. 1:1 93.16 ab 94.35 ab 95.74 a 1:2 1:3 92.83 ab 94.20 ab 94.26 a 1:4 1:5 91.86 a 93.99 a 92.22 a 90.44 a 89.48 b 87.89 b 68.56 b 75.55 c 56.45 c 40.08 c 19.77 d 32.71 19.63 d 3.16 e 2.48 e 0.84 e 0.00 e 0.00 e Means with different letters indicate significant differences among columns for each sample (p < 0.01). They were measured on the length of shoot and root, and were weighted on fresh weight and dry weight after oven at 105±5 °C and 24 hours. The study of growth condition of Chinese cabbage by using of the developed growing media considered on impact of three mixing ratios, linked to the size of growing medium. The relationship of growing medium mixing ratios and diameter size were determined the effect on the length of Chinese cabbage’s shoots and roots. The yield production results were estimated from wet weight and dry weight of Chinese cabbage. Figure 4 Chinese cabbage at 45 day in the different optimal mixing conditions and diameter shapes

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 17 TABLE V EFFECT OF MIXING RATIO AND DIAMETER SIZE OF GROWING MEDIA AGGREGATE The results of the stability of the developed growing ON GROWTH OF CHINESE CABBAGE (45 DAY) media were found over than 90% in 4 mm, 8 mm and 12 mm when the amount of filter cake were higher than the amount of Mixing Diameter Fresh weight (g/plant) Dry weight (g/plant) bagasse ash. The increasing of bagasse ash had the direct impact ratio size(mm) Shoot Root Total on the stability of developed growing media aggregate. Table III Shoot Root Total were explained that the developed growing media cannot form to aggregate at the mixing ratio of 1:2, 1:2, 1:3, 1: 4, and 1:5. The 5:1 4 54.96 ab 2.51 b 57.47 ab 3.41ab 0.32 ab 3.73ab percentage of stability was dropped when the amount of bagasse 8 31.79 d 2.00 b 33.79 d 2.08b 0.28 ab 2.36 b ash decreased. They were found that the stability of growing 12 23.18 e 0.33 b 23.51 e 1.76c 0.15 c 1.90 c media aggregate from mixing ratio (filter cake and bagasse ash) and diameter size was significant difference. The high amount of 4:1 4 68.50 a 4.89 a 73.39 a 4.95a 0.48 a 5.44a filter cake in mixing conditions was better than the high amount 3.58c ab of bagasse ash. It possibility that a filter cake may be has lignin, 8 44.28 cd 1.72 b 46.00 c 3.34ab 0.24 b 2.38d b the thermal softening of lignin and the subsequent flow and 3.60 ab polymer interpenetration with adjacent biomass particle in a 12 33.67 d 1.58 b 35.35 cd 2.11b 0.27 ab 4.47ab pellet result in the formation of bonds and strong inter particle 2.95 b adhesion [28]. The interesting ratios were considered on 5:1, 4:1, 3:1 4 50.64 b 1.78 b 52.42 b 3.34ab 0.26 ab and 3:1 with a significant difference. It concluded that three ** selected mixing ratios of growing media aggregate were 5:1, 4:1, 8 64.21 ab 1.76 b 65.97 ab 4.16ab 0.31 ab and 3:1 in all diameter (4 mm, 8 mm, and 12 mm). Growing media must be consistent quality in the meat of the plant material, 12 38.17 cdef 1.83 b 40.00 cdef 2.60 b 0.35 ab stability or a slight change or less with the collapse of the plant material or a life long enough to crops for the first time a F-test ** ** ** ** ** consistent structure for the growth of plants [22]. ns meannone of these differences were statistically significant at P<0.01 2) Effect of mixing condition of developed growing media from filter cake and bagasse ash on bulk density, total porosity, * mean these differences were statistically significant at P<0.05 air filled porosity, and water containing capacity ** mean these differences were statistically significant at P<0.01or Means in the same column followed by a common letter are not significantly different at P<0.01 III. RESULTS AND DISCISSION TABLE IV Effect of The Selected Mixing Condition of Developed Growing Media on Bulk A. Heavy metals analysis of sugar industrial wastes Density, Total Porosity, Air-Filled Porosity and Water Containing Capacity The filter cake and Bagasse ash were collected from Mixing Diameter Physical properties of growing media Phitsanulok Sugar Industry Limited Company, Phitsanulok Province, Thailand. The chemical compositions of these wastes ratio size Bulk density Total Air-Filled Water were given in Table II. The objective of this testing was to (mm) (g/cm3) porosity Porosity containing classify type of hazardous waste by the Department of Industrial Works (DIW), Thailand. Department of Industrial Works set the (%Vol) (%Vol) capacity contents of heavy metals in these wastes as the important parameters for identification of hazardous waste (DIW, 2005). (%Vol) Heavy metal contents of filter cake and bagasse ash were low concentrations and they were lower than DIW standard. The 5:1 4 0.33 42.24 c 24.97 a 17.26b Arsenic contents were maximum concentrations in both filter 8 cake and bagasse ash at 20.36 mg/kg and 10.94 mg/kg, 0.26 45.24 c 25.39 a 19.84b sequentially. Cadmium was non-detected in filter cake; while, Silver, Cadmium, and Thallium was non-detected in Bagasse 12 0.26 41.17 c 23.73 a 17.45b ash. The results of Zinc content in filter cake and Baggase ash were similar to Meunchang et al. [17]. These results can have 4:1 4 0.29 52.96 b 25.10 a 27.87a concluded that the filter cake and Bagasse ash were classified as non-hazardous waste, they were being potential for 8 0.27 50.74 b 19.36 b 31.24a developing to product which relevant to the agricultural production such as fertilizer, soil conditioner, and growing media 12 0.24 59.96 a 24.90 a 35.06a [17]. 3:1 4 0.30 42.80 c 25.64 a 17.16b B. Optimal mixing condition of developed growing media from filter cake and bagasse ash by physical properties 8 0.27 32.08 d 14.26 c 17.82b 1) Effect of mixing condition of developed growing media 12 0.22 44.26 c 24.67 a 19.65b from filter cake and bagasse ash on stability F-test ns ** ** ** ns meannone of these differences were statistically significant at P<0.01 ** mean these differences were statistically significant at P<0.01 or Means with different letters indicate significant differences among columns for each sample (p < 0.01).

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 18 According to stability test of the developed growing media, mixing ratio 4:1 and diameter size 4 mm (Table V). The lowest three ratios (5:1, 4:1, and 3:1) were analyzed physical properties fresh and dry weight was, when plant was grown in the growing including bulk density, total porosity, air-filled porosity (AFP) and media at the mixing ratio 5:1 and diameter size 12 mm. It was water containing capacity (WCC). All results were reported in revealed that the different materials used as medium by Table VI. It found that the physical properties vary on a mixing hydroponics vegetable affected on root fresh weight, root length ratio and diameter size of growing media aggregate. There was no and trunk fresh weight [32]. Plant bioassay for substrates is significant difference in bulk density between a mixing ratio and suitable for routine testing. The growth of Chinese cabbage diameter size of growing media, 0.22- 0.33 g/cm3. However, there (Brassica rapa L.) are more responsive to poor-quality peat media was correlation between other parameters (total porosity, air- [33]. The influence of mixing ratio and diameter size of growing filled porosity, and water containing capacity) and the mixing ratio media on the plant growth is connected with their physical and diameter size of growing media. properties. The growing media aggregate of mixing ratio 4:1 and diameter size 4 mm was nearly level of the air-filled porosity The specification of “ideal growing media” were indicated (25.10 % by Volume) and the water containing capacity (27.87 % on 80-85% of porosity, 20-30% of air-filled porosity, and 4-10% of by Volume), which optimum of plant growth. The most effect can water containing capacity by De Boodt and Verdonck in 1972. see in case of root weight. A generally acceptable air-filled None of ideal growing media developed in this research but the porosity level for is >13%. However, the high percentage of air- developed growing media that approaches inside that ideal filled porosity can optimize air supply to the root, it can growing media was in the selected mixing ratio at 4:1 with 4 mm compromise the percentage of water holding capacity and of growing media’s diameter. therefore the ability of growing media to retain sufficient available water to plant growth. [34]. Gas relative diffusivity was shown to It can determine the volume % of air-filled porosity and reach maximum value with the 2-4 mm sizes and to rapidly volume of water containing capacity of the different growing diminish as fragment sizes were increased from 4 to 20 mm or media aggregate. Gas relative diffusivity was shown to reach decreased to 1-2 mm. root growth parameters were significantly maximum value with the 2-4 mm sizes and to rapidly diminish as and positively correlated to gas relative diffusivity but showed no fragment sizes were increased from 4 to 20 mm or decreased to correlation with air filled porosity [35]. The main advantage of 1-2 mm. [29]. The main advantage of growing media over soil- growing media over soil-cultivation is, however, its physical cultivations, however, its physical characteristics and specifically, characteristics and specifically, its ability to provide its ability to provide simultaneously sufficient levels of both simultaneously sufficient levels of both oxygen and water to the oxygen and water to the roots [30]. The different plant need the roots [30]. different air-filled porosity requirements and that frequent irrigation can override any benefits of good air-filled porosity [27]. IV. CONCLUSION It can conclude that, there is a difference in physical properties of mixing ratio and diameter size of all developed growing media. From these findings, they were found to be feasible to There are increase air-filled porosity and which decrease water development of growing media form sugar industrial waste. Sugar containing capacity. The composition of a growing media depends industrial waste, filter cake and bagasse ash can be develop into on the culture technique, kind of plant and other factors but they growing media. can make a standardized mixing ratio and diameter size of growing media aggregate [31]. - The mixing ration and diameter size of growing media aggregate influence on aggregate stability. The optimal C. Optimal mixing condition of developed growing media from mixing ratio was 5:1, 4:1, and 3:1, diameter size was 4, 8, sugar industrial waste by the growth condition of Chinese and 12 mm. cabbage (Brassica rapa L.) - There was a difference in physical properties of mixing ratio All growing media in experiment proved to be good enough and diameter size of growing media aggregate. The to give satisfying final plant product. Plants were most fresh and composition of a growing media depends on the culture dry weight, when they were grown in the growing media at the

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 19 technique, kind of plant and other factors but they can [7] B. Buddadee , W. Wirojanagud , D. J. Watts and R Pitakaso, make a standardized mixing ratio and diameter size of “The development of multi-objective optimization model for growing media aggregate. excess bagasse utilization: A case study for Thailand,” Environ. - The growing media form mixing ratio 4:1 and diameter size 4 Impact. Assess., vol. 28, no. 6, pp. 380-391, Aug. 2008. mm. was suitable for plant growth. [8] M. Balakrishnan and V. S. Batra, “Valorization of solid waste in In summary, Sugar industrial waste, filter cake and bagasse ash sugar factories with possible applications in India: A review,” J. had a good potential of being used as a plant growth substrate. It Environ. Manage., vol. 92, no. 11, pp. 2886-2891, Nov. 2011. can be application for development of plant growth substrates or growing media as growing media aggregate products. [9] M. Frías , E. Villar and H. Savastano, “Brazilian sugar cane bagasse ashes from the cogeneration industry as active ACKNOWLEDGMENT pozzolans for cement manufacture,” Cement. Concrete. Comp., vol. 33, no. 4, pp. 490-496, Apri. 2011. The authors express gratitude to Department of Agricultural Technology, Faculty of Agricultural Technology and Industrial [10]N. Gupta, S. Tripathi and C. Balomajumder, “Characterization Technology, Nakhon Sawan Rajabhat University for testing and of pressmud: A sugar industry waste,” Fuel, vol. 90, no. 1, pp. laboratory support. 389-394, Jan. 2011. REFERENCES [11]S. Jala and D. Goyal, “Fly ash as a soil ameliorant for improving crop production -a review,” Bioresource. Technol., [1] M. K. Chauhan, Varun, S. Chaudhary, S. Kumar and Samar, vol. 97, no. 9, pp. 1136-1147, 2006. “Life cycle assessment of sugar industry: A review,” Renew. Sust. Energ. Rev., vol. 15, no. 7, pp. 3445-3453, Sept. 2011. [12]V. C. Pandey and N. Singh, “Impact of fly ash incorporation in soil systems,” Agric. Ecosyst. Environ., vol. 136, no. 1-2, pp. 16- [2] United States Department of Agriculture (USDA). (2014). Soil 27, Feb. 2010. Survey Field and Laboratory Methods Manual [online]. Available:http://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS [13]H.S. Thind, Y.-Singh, B.-Singh, V.-Singh, S. Sharma, M. Vashistha /stelprdb1244466.pdf and G. Singh, “Land application of rice husk ash, bagasse ash and coal fly ash: Effects on crop productivity and nutrient [3] A. M. Contreras, E. Rosa, M. Pérez, H. V. Langenhove and J. uptake in rice–wheat system on an alkaline loamy sand,” Dewulf, “Comparative Life Cycle Assessment of four Field. Crop Res., vol. 135, pp. 137-144, Aug. 2012. alternatives for using by-products of cane sugar production,” J. Clean. Prod., vol. 17, no. 8, pp. 772-779, May 2009. [14]J. S. Singh and V. C. Pandey, “Fly ash application in nutrient poor agriculture soils: Impact on methanotrophs population [4] T. Ramjeawon, “Life cycle assessment of electricity generation dynamics and paddy yields,” Ecotox. Environ. Safe., vol. 89, from bagasse in Mauritius,” J. Clean. Prod., vol. 16, no. 16, pp. pp. 43-51, Mar. 2013. 1727-1734, Nov. 2008. [15]N. L. Ukwattage, P.G. Ranjith and M. Bouazza, “The use of coal [5] K. Montakarntiwong, N. Chusilp, W. Tangchirapat and C. combustion fly ash as a soil amendment in agricultural lands Jaturapitakkul, “Strength and heat evolution of concretes (with comments on its potential to improve food security and containing bagasse ash from thermal power plants in sugar sequester carbon),” Fuel, vol. 109, pp. 400-408, July 2013. industry,” Mater. Design, vol. 49, pp. 414-420, Aug. 2013. [16]M. Benito, A. Masaguer, R. D. Antonio and A. Moliner, “Use of [6] W. Kiatkittipong, P. Wongsuchoto and P. Pavasant, “Life cycle pruning waste compost as a component in soilless growing assessment of bagasse waste management options,” Waste. media,” Bio. Tech., vol. 96, no. 5, pp. 597-603, Mar. 2004. Manage., vol. 29, pp. 1628–33, May 2009. [17]S. Meunchang, S. Panichsakpatana and R. W. Weaver, “Co- composting of filter cake and bagasse; by-products from a

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 20 sugar mill,” Bioresource. Technol., vol. 96, no. 4, pp. 437-442, [28]P. Kishor, A.K. Ghosh and D. Kummer, “Use of Fly Ash in Mar. 2005. Agriculture: A Way to Improve Soil Fertility and Its Productivity,” J. Agric. Res., vol. 4, no. 1, pp. 1-14, 2010. [18]Moldes, A., Y. Cendón and M.T. Barral, “Evaluation of municipal solid waste compost as a plant growing media [29]T. O. Wilson, “Factor Affecting Wood Pellet Durability,” Thesis component, by applying mixture design,” Bioresource. of the Pennsylvania State University, USA, 2010, pp. 78. Technol., vol. 98, no. 16, pp.[30]69-3075, Nov. 2007. M. Raviv, R. Wallach, T. J. Blom, “The Effect of Physical Properties of Soilless Media on Plant Performance- a Review,” [19]E. Medina, C. Paredes, M. D. Pérez-Murcia, M. A. Bustamante Acta Hortic., vol. 548, pp. 251-260, 2001. and R. Moral, “Spent mushroom substrates as component of growing media for germination and growth of horticultural [31]O. Verdonck and P. Demeyer, “The Influence of the Particle plants,” Bioresource. Technol., vol. 100, no. 18, pp. 4227-4232, Sizes on the physical Properties of Growing Media,” Acta Sept. 2009. Hortic., vol. 548, pp. 99-102, 2004. [20]R. Gabriels, V. W. Keirbuick and H. Engels, “A rapid method for [32]M. Chaitayakul, “Development Expended Clay for Substrate determination of physical properties of growing media,” Acta. Culture in Vegetable Hydroponics,” Agricultural Sci. J., vol. 42, Hortic., vol. 342, pp. 243 – 247, 1993. pp. 143-141, 2001. [21]M. Raviv, R. Wallach and T.J. Blom, “The Effect of Physical [33]R. Kemppainen, H. Avikainen, M. Herranen, O. Reinikainen and Properties of Soilless Media on Plant Performance- a Review,” R. Tahvonen, “Plant Bioassay for Substrates,” Acta Hortic., vol. Acta Hortic., vol. 644, pp. 251-259, 2004. 548, pp. 211-216, Mar. 2004. [22]O. Reinikamen, “Choice of growing media for pot plants,” Acta [34]J. Gipps, “Will any growing media suffice to grow the best Hortic., vol. 342, pp. 357-360, 1993. plants possible,” Nursery papers, no. 8, Sept. 2012. [23]D. B. Dresbøll, “Effect of growing media composition, [35]J. Caron, P. Morel and L.-M. Riviere, “Aeration in growing compaction and periods of anoxia on the quality and keeping media containing large particle size,” Acta Hortic., vol. 548, pp. quality of potted roses (Rosa sp.),” Sci. Hortic. Amsterdam, 229-234, Mar. 2001. vol. 126, no. 1, pp. 56-63, 2010. FIRST Pusit Asadathorn [24]Department of Industrial work (DIW). (2005). The Notification of AUTHOR Ph.D Student at Asian Development College the Ministry of Industry B.E. 2548. Annex 2. PHOTO for Community Economy and Technology, Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, [25]United States Department of Agriculture (USDA). (2001). Soil Thailand quality test kit guide [online]. Available: http://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb1 Worajit Setthapun 044790.pdf Dean at Asian Development College for Community Economy and Technology, [26]Standard Test Mathods for Saturated Hydraulic Conductivity, Chiang Mai Rajabhat University, Chiang Mai, Water Retention, Porosity, and Bulk Density of Athletic Field Thailand Rootzones, ASTM F1815-11, ASTM International, West Conshohocker, PA, 2011. [27]K. A. Handreck and N.D. Black, “Growing Media for Ornamental Plant and Turf,” University of New South Wales Press, NSW, Australia, 1994, pp. 448.

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 21 Wattanapong Rakwichian Assoc. Prof. Dr. at School of Energy and Environment, University of Phayao, Phayao, Thailand Thassanupan Kusolsatit Assistant Prof. Dr. at Faculty of Agricultural, Nakhon Sawan Rajabhat University, Nakhon Sawan, Thailand

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 22 การพัฒนาสื่อประสมเพ่อื ปรบั เจตคติทางการเรียน วิชาเทคนิคปฏิบตั ิการชีววทิ ยา ของนักเรียนช้ันมธั ยมศกึ ษาปที ่ี 5 Development of Multimedia for Learning Attitude Improvement of Biological Laboratory Techniques Subject for Grade 11 High School Students คีตร์ ามลิ ธ์ ปุรณะวิทย์1 และ วสุ ปฐมอารยี ์1* 1 ภาควิชาชีววิทยา คณะวทิ ยาศาสตร์ มหาวิทยาลยั เชียงใหม่ อา้ เภอเมอื ง จังหวดั เชยี งใหม่ รหัสไปรษณยี ์ 58000 *E-mail: [email protected] บทคัดย่อ Abstract การวิจัยคร้ังนี้มีวัตถุประสงค์ คือ 1) เพ่ือสร้างส่ือประสมเร่ือง This research objectives are 1) to construct a multimedia กระบวนการทางปฏิบตั ิการทางจุลชีววิทยาในการตรวจคุณภาพนา้ เพอื่ on microbiological procedure for determination of water การบริโภค และ 2) เพ่ือศึกษาเจตคติทางการเรียนในวิชาเทคนิค quality for consumption and 2) to study learning attitude of ปฏิบัติการชีววิทยา ของนักเรียนเม่ือใช้สื่อประสมจัดการเรียนรู้ โดย students on the prepared multimedia in the classroom. The กลุ่มเป้าหมายคือนักเรียนช้ันมัธยมศึกษาปีที่ 5 จ้านวน 73 คน ของ target group is 73 grade 11 high school students from โรงเรียนห้องสอนศกึ ษา ในพระอุปถมั ภฯ์ เครอ่ื งมือท่ใี ช้ในการวจิ ัยไดแ้ ก่ Hongsonsuksa School in academic year 2016. Research tools 1) แผนการจัดการเรียนรู้ 1 หน่วยการเรียนรู้ จ้านวน 3 คาบ 2) แบบ are as follow 1) A unit lesson plan of 3 periods on สังเกตพฤติกรรมนกั เรยี นในชนั้ เรยี น 3) แบบสังเกตการปฏิบตั ิงานเป็น microbiological laboratory techniques for water quality กลุ่ม และ 4) แบบส้ารวจความพึงพอใจ ในการเรียนรู้พร้อมกับสื่อ examination 2) Students’ behavior observation record 3) ประสม และ 5) แบบบันทึกการสัมภาษณ์อย่างไม่เป็นทางการ Students’ team work record 4) Attitude test questionnaire of ด้าเนินการทดลองโดยผู้วิจัยสังเกตพฤติกรรมและการปฏิบัติงานของ students and 5) students’ informal interviewing record. The นักเรียนเมื่อเรียนโดยไม่ใช้สื่อประสม ควบคู่กับการสัมภาษณ์อย่างไม่ research process started with observation of students’ เปน็ ทางการ ก่อนสร้างและพัฒนาส่ือประสม จากนั้น น้าสอ่ื ไปใชใ้ นการ behavior in classroom with old teaching style, then จัดการเรียนรู้ กับนักเรียนกลุ่มเดิม สังเกตพฤติกรรม และส้ารวจความ construction of the multimedia and used in the classroom พงึ พอใจ again with the same group of students, observed their behaviors when study in class using the multimedia and ผลการวิจัย พบว่า 1) คุณภาพส่ือประสมเรื่องกระบวนการทาง collected the attitude test questionnaire. The result showed ปฏิบัติการทางจลุ ชวี วิทยาในการตรวจคุณภาพน้าเพ่อื การบรโิ ภคอยูใ่ น that 1) the multimedia’s quality is good (̅X= 4.42, S.D. = 0.24) ระดับมาก (̅X= 4.20, S.D. = 0.24) 2) นักเรียนมีความพึงพอใจในการ 2) Students were satisfied learning with the multimedia used จัดการเรียนรู้โดยเห็นว่าการใช้สื่อประสมโดยส่ือช่วยให้นักเรียนเกิด in the classroom. They agreed that the media helped them ความเข้าใจมากขนึ้ ในระดับมากท่สี ุด (̅X= 4.78, S.D. = 0.42) เห็นวา่ understand the lesson more at most agreed level (̅X= 4. 78, การใช้ส่ือประสมท้าให้เน้ือหาที่เรียนน่าสนใจ นักเรียนมีความ S.D. = 0.42). Students agreed that the multimedia attracted กระตือรือร้นในการเรียนมากข้ึนอยู่ในระดับมากท่ีสุด (̅X= 4.95, S.D. their interest in the lesson and promote their enthusiasm at = 0.23) และเห็นว่าการใช้ส่ือประสมท้าให้รู้สึกอยากมีส่วนร่วมในชั้น most agreed level (X̅= 4 . 95, S.D. = 0 . 23) . They also agreed เรยี นมากขน้ึ อยูใ่ นระดับมาก (̅X= 4.42, S.D. = 0.50) that the multimedia made them feel more likely to join the team and participate in class activities at very agreed level คำสำคัญ: สอ่ื ประสม, เจตคติ, ปฏิบตั ิการชวี วิทยา, ม.5 (̅X = 4.42, S.D. = 0.50). Keywords: multimedia, learning attitude, biological laboratory technique, grade 11 high school students

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 23 บทนา 1.2 กลุม่ เป้าหมาย กลุ่มเป้าหมายคือนักเรียนช้ันมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 จ้านวน 29 เน่ืองจากจังหวัดแม่ฮ่องสอนนั้น เป็นจังหวัดท่ีไม่มีมหาวิทยาลัย หรอื แหลง่ เรยี นรู้ทีม่ ีห้องปฏบิ ัตกิ ารทางจลุ ชีววิทยาท่ไี ดม้ าตรฐานให้ คน และ นักเรียนช้ันมัธยมศึกษาปีท่ี 5/2 จ้านวน 44 คน รวมเป็น นักเรียนได้เข้าไปศึกษาหรือสัมผัส แม้ว่าจะมีเขตติดต่อกับจังหวัด จ้านวน 73 คน ของโรงเรียนห้องสอนศึกษา ในพระอุปถัมภ์ฯ เชียงใหม่ แต่การเดินทางไปมาน้ันต้องผ่านทางโค้งลาดชันตามภูมิ จงั หวดั แม่ฮ่องสอน ภาคเรยี นท่ี 1 ปกี ารศึกษา 2559 ประเทศที่เป็นภูเขาสูงสลับซับซ้อน [1] ท้าให้ใช้เวลานานหลาย ชั่วโมง และเป็นการยากที่จะจัดให้นักเรียนได้เข้าไปเรียนรู้ หรือฝึก วิธกี ารทดลอง ใ ช้ อุ ป ก ร ณ์ ห้ อ ง ป ฏิ บั ติ ก า ร ท า ง จุ ล ชี ว วิ ท ย า ท่ี ค ร บ ค รั น ใ น มหาวิทยาลัยได้เช่นนักเรยี นในจงั หวดั เชยี งใหม่ หรือใกล้เคียง 2.1 เครอ่ื งมือทใ่ี ชใ้ นการวจิ ัย ในการวิจัยมเี ครอื่ งมือที่ใช้ในการด้าเนินการเกบ็ ขอ้ มลู เพอ่ื น้ามา การจัดการเรียนรู้ในรายวิชาเทคนิคปฏิบัติการพ้ืนฐานทาง วิทยาศาสตร์ ซ่ึงเป็นรายวิชาเพ่ิมเติมส้าหรับนักเรียนห้องเรียน วเิ คราะห์และสรุปผลดังตอ่ ไปนี้ พิเศษวิทยาศาสตร์ ของโรงเรียนห้องสอนศึกษา ในพระอุปถัมภ์ฯ 1. แผนการจัดการเรียนรู้ 1 หน่วยการเรียนรู้ จ้านวน 3 คาบ นั้น จึงมีข้อจ้ากัด การจัดการเรียนการสอนแบบเดิมนั้น จัดให้ นักเรียนได้ลงมือปฏิบัติ ฝึกการใช้เคร่ืองมือ อุปกรณ์ และเทคนิค เรื่องการตรวจคุณภาพน้าด่ืม เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชาเทคนิค ปฏิบัติการบางอย่างเท่าที่เครื่องมืออุปกรณ์ท่ีมีภายในโรงเรียนจะ ปฏิบัติการพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ นักเรียนห้องเรียนพิเศษ อ้านวย และใช้วิธีบรรยายแทนในส่วนของเนื้อหาที่ขาดแคลน วทิ ยาศาสตร์ กลุม่ สาระการเรียนรวู้ ทิ ยาศาสตร์ อุปกรณ์และเครื่องมือ ซึ่งค่อนข้างยากที่จะท้าให้นักเรียนมีความ สนใจ ต้ังใจเรียน ตั้งใจปฏิบัติงานท่ีได้รับมอบหมาย นกั เรยี นมักเกิด 2. แบบประเมนิ สอื่ ประสม ความเบื่อหน่าย และท้อถอยในการเรียน ไม่เห็นความส้าคัญ รู้สึก 3. แบบสังเกตและแบบบันทึกการสัมภาษณ์ แบ่งออกเป็น 2 ว่าเนื้อหายากและไม่อยากเข้าเรียน สื่อการสอนน้ันเปรียบเสมือน ช่วงการวิจัย คือ ระหว่างการจัดการเรียนการสอนแบบเดิม และ ทางลัดใหผ้ ้เู รยี นสามารถเขา้ ใจและบรรลุวตั ถุประสงค์ทางการเรียน การจัดการเรียนการสอนด้วยสอ่ื ประสม ได้เร็วข้ึน ผู้เรียนจะสามารถเข้าใจลึกซึ้งเป็นรูปธรรมได้ [2] และ ก า ร จั ด กิ จ ก ร ร ม ด้ ว ย สื่ อ ก า ร จั ด ก า ร เ รี ย น รู้ ท่ี ห ล า ก ห ล า ย ท้า ให้ 3.1 แบบสงั เกตพฤตกิ รรมนกั เรยี น นักเรียนมีความรู้ ความเข้าใจในเรื่องที่เรียนมากข้ึน สนุกกับการ 3.2 แบบสงั เกตการปฏบิ ัติงานเป็นกล่มุ เรยี น และเกดิ ความกระตือรือร้นในการเรียน [3] ดังนน้ั ผ้วู ิจัยจึงคิด 3.3 แบบบันทกึ การสมั ภาษณ์อย่างไม่เป็นทางการ สร้างสอื่ ประสมข้นึ เพ่ือให้นักเรยี นเกิดเจตคติทดี่ ีต่อการเรียนวชิ าน้ี 4. แบบส้ารวจความพึงพอใจในการเรียนรู้พร้อมกับสื่อประสม ส่ือประสมคือการอาศัยศักยภาพของคอมพิวเตอร์ในการ ให้นักเรียนกรอกแบบส้ารวจหลังการจัดการเรียนการสอนด้วยสื่อ น้าเสนอข้อความ กราฟิก ภาพน่ิง ภาพเคล่ือนไหว วีดีทัศน์และ ประสม เสียง [4] ส่ือประสมมีประสิทธิภาพในการใช้จัดการเรียนการสอน มาก เนื่องจากสามารถใช้กับการเรียนได้ทุกรูปแบบ ทุกภาวการณ์ 2.2 วิธกี ารวจิ ัย เนื่องจากสามารถใช้ได้หลายวิธีเพ่ือน้าไปจัดการเรียนการสอนที่ดี ท่ีสุดแก่ผู้เรียน [5] นอกจากนี้ ส่ือประสมยังสามารถน้าไปสนอง ด้าเนนิ การทดลองดงั ข้ันตอนตอ่ ไปน้ี ความต้องการได้หลายอย่าง เช่นสามารถใช้สนับสนุนการบรรยาย 2.2.1 ในวชิ าเทคนิคปฏบิ ัตกิ ารชวี วทิ ยาพ้ืนฐาน ของนกั เรียนชั้น ใหม้ ปี ระสทิ ธภิ าพมากข้ึน [6] มัธยมศึกษาปีท่ี 5 สังเกตพฤติกรรมในการเรียนของนักเรียน การ ปฏบิ ัติงานเปน็ กลุ่ม และสมั ภาษณ์อยา่ งไม่เปน็ ทางการเกีย่ วกับเจต 1.1 วตั ถปุ ระสงคข์ องการวิจยั คอื คตใิ นการเรียนของนักเรียน 1. เพ่ือสร้างส่ือประสมเรื่องกระบวนการทางปฏิบัติการทางจุล 2.2.2 รวบรวมข้อมูลท่ีเกี่ยวข้องและศึกษาเน้ือหาที่จะใช้สร้าง สื่อประสม นั่นคือหลักการวิธกี ารทางปฏิบัติการจุลชีววิทยาในการ ชีววิทยาในการตรวจคณุ ภาพน้าเพ่ือการบริโภค ตรวจคุณภาพน้าเพ่ือการบริโภค อุปกรณ์เคร่ืองมือท่ีเกี่ยวข้อง 2. เพื่อศึกษาเจตคติทางการเรียนในวิชาเทคนิคปฏิบัติการ รวมถึงวิธีการสร้างสือ่ ประสม ดว้ ยโปรแกรม Power Point 2.2.3 ออกแบบร่างส่ือประสมเร่ืองกระบวนการทางปฏิบัติการ ชวี วทิ ยาพนื้ ฐาน ของนักเรยี นเมอ่ื ใช้สอื่ ประสมจัดการเรยี นรู้ ทางจุลชีววิทยาในการตรวจคุณภาพน้าเพ่ือการบริโภค ก้าหนด รูปแบบ ระยะเวลาในใช้สื่อในการจัดการเรียนกา รสอน โดยประมาณ วางแผนการเก็บข้อมูลภาพน่ิง ภาพเคล่ือนไหว และ เสยี งประกอบ

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 24 2.2.4 สร้างส่ือประสมตามท่ีวางแผนไว้ ตรวจสอบและแก้ไข ขอ้ ท่ี 5 นกั เรยี นอยากใหค้ รูจัดทา้ ส่อื และใช้ในการจัดการเรยี นรู้ จุดบกพรอ่ งด้วยตนเองจนแน่ใจว่าเป็นไปตามทอ่ี อกแบบไว้ คร้ังต่อไป 2.2.5 น้าส่ือท่ีได้ไปทดลองใช้โดยนักเรียนกลุ่มท่ี 1 จ้านวน 20 หลงั จากน้นั นา้ ขอ้ มูลทไี่ ด้มาวิเคราะห์และสรุปผลการวจิ ัย คน (โดยคัดเลือกนักเรียนจากช้ันมัธยมศึกษาปีที่ 4/1) สังเกตข้อดี ข้อเสียด้วยตนเอง และผลสะทอ้ นจากนกั เรยี น ผลการทดลองและวิจารณผ์ ล 2.2.6 ปรับปรุงสื่อประสมให้มีความเหมาะสมมากข้ึน โดย 3.1 ผลการสรา้ งส่อื ประสมเรื่องกระบวนการทางปฏิบตั ิการทางจุล ปรึกษาครูผูเ้ ชยี่ วชาญดา้ นสือ่ และเทคโนโลยีในสถานศกึ ษา ชีววทิ ยาในการตรวจคณุ ภาพนา้ เพ่ือการบรโิ ภค 2.2.7 น้าไปทดลองใช้คร้ังที่ 2 กับนักเรียนกลุ่มที่ 2 จ้านวน 20 เม่ือด้าเนินการตามข้ันตอนจนสร้างและปรับปรุงแก้ไขสื่อ คน (โดยคัดเลือกนักเรียนจากช้ันมัธยมศึกษาปีที่ 4/2) พร้อมท้ัง ประสมสมบูรณ์ดีแล้ว สามารถสร้างและพัฒนาสื่อประสมเร่ือง เชญิ ผู้เช่ียวชาญร่วมสังเกตการณ์ และให้คา้ ชแ้ี นะเพมิ่ เติม กระบวนการทางปฏิบตั ิการทางจุลชีววทิ ยาในการตรวจคุณภาพน้า เพื่อการบริโภค โดยมีระยะเวลาในการใช้สื่อประสมประกอบ 2.2.8 เมื่อปรับปรุงส่ือประสมตามค้าแนะน้าเรียบร้อยแล้ว ให้ กิจกรรมการเรียนการสอนประมาณ 2-3 คาบเรียน โดย ผู้เชี่ยวชาญ 5 คน คือ ผู้เชี่ยวชาญด้านสื่อและเทคโนโลยีทางการ ประกอบด้วยส่ือตัวอักษร ภาพนิ่ง ภาพเคล่ือนไหว และเสียง ศึกษา 1 คน ผ้เู ชยี่ วชาญด้านการวดั ประเมินผลและวจิ ัยในชน้ั เรียน บรรยายประกอบ ได้ให้ผู้เช่ียวชาญประเมินคุณภาพส่ือได้ผลดัง 1 คน และผู้เช่ียวชาญด้านการสอนวชิ าชีววทิ ยา 3 คน ประเมินส่ือ ตารางท่ี 1 ประสม แบบมาตราส่วนประมาณค่า 5 ระดับ ทั้งหมด 5 ประเด็น ตามแนวทางการประเมนิ สือ่ ประสมเพือ่ การศึกษา [7] ดงั ตอ่ ไปน้ี ตารางที่ 1 การประเมินส่อื ประสมโดยผูเ้ ชยี่ วชาญ การใช้งาน : ส่ือประสมใชง้ านได้งา่ ย ไมซ่ บั ซ้อน ประเดน็ X̅ S.D. แปลผล เน้ือหา : สอื่ ประสมมเี นือ้ หาถูกต้อง ชัดเจน ทนั สมยั การประเมิน ความสอดคล้อง : เนื้อหาสอดคลอ้ งกบั ผลการเรยี นรทู้ คี่ าดหวงั ความยาวของส่ือ : ส่ือประสมมเี นือ้ หา ทเี่ หมาะสมกับระยะเวลา การใชง้ าน 4.40 0.55 มาก ที่ใชใ้ นการจดั การเรียนการสอน สื่อน่าสนใจ : ส่ือประสมน่าสนใจ ชัดเจน สวยงาม ส่งเสริมและ เน้ือหา 4.60 0.55 มากท่ีสดุ กระตุ้นการเรยี นรู้ 2.2.9 น้าสือ่ ประสมไปใช้จัดการเรยี นการสอนในรายวชิ าเทคนิค ความสอดคลอ้ ง 4.20 0.45 มาก ปฏิบัติการพ้ืนฐานทางวทิ ยาศาสตร์ให้กับนักเรียนช้ันมัธยมศกึ ษาปี ที่ 5/1 และ 5/2 ทีละห้อง ใช้เวลา 3 คาบต่อสัปดาห์ เป็นเวลา 1 ความยาวของสอื่ 3.60 0.55 มาก สัปดาห์ โดยสงั เกตพฤตกิ รรมระหว่างเรียน การปฏิบัตงิ านเป็นกลุ่ม และสัมภาษณ์อยา่ งไม่เป็นทางการควบคู่ไปดว้ ย สือ่ นา่ สนใจ 4.20 0.45 มาก 2.2.10 ให้นักเรียนตอบแบบส้ารวจความพึงพอใจในการใช้สื่อ ประสม แบบมาตราสว่ นประมาณค่า 5 ระดบั หลังการจัดการเรยี น รวม 4.20 0.24 มาก การสอนพร้อมกับการใชส้ ือ่ ประสม โดยมีประเดน็ การสา้ รวจเจตคติ ของผ้เู รียนดังตอ่ ไปน้ี 3.2 ผลทางเจตคติทางการเรียนในวิชาเทคนิคปฏิบัติการชีววิทยา ข้อที่ 1 นักเรียนรู้สึกสนใจและกระตือรือร้นทจ่ี ะเรียนรู้มากข้นึ พืนฐาน ของนักเรยี นเม่ือใชส้ ื่อประสมจัดการเรยี นรู้ เมอื่ ครูใช้ส่ือน้าเข้าสู่บทเรยี น ข้อที่ 2 นักเรียนรู้สึกอยากมีส่วนร่วมในการเรียนและการท้า จากการวเิ คราะหแ์ บบสา้ รวจความพงึ พอใจของนกั เรียนพบว่า ปฏิบตั กิ าร น่าสนกุ ไม่นา่ เบอื่ นกั เรยี นพงึ พอใจกบั การเรียนพรอ้ มกับการใชส้ อื่ ประสม ท่ีคะแนน ขอ้ ท่ี 3 ส่อื การจดั การเรียนรู้ นา่ สนใจ เขา้ ใจง่าย สบายตาและ ประเมินเฉลย่ี รวม 4.54 ส่วนเบีย่ งเบนมาตรฐานเทา่ กบั 0.25 คือมี ดึงดูดการเรียนรู้ เจตคติตอ่ การใช้ส่ือประสมท่ีระดบั มากท่ีสดุ มีรายละเอียดดังตาราง ขอ้ ท่ี 4 นักเรยี นมคี วามเขา้ ใจมากขนึ้ จากการเรียนโดยครูใช้สื่อ ที่ 2 โดยประเด็นการประเมนิ ขอ้ ที่ 1 นักเรยี นรู้สึกสนใจและ ประกอบ กระตือรอื รน้ ท่จี ะเรียนรู้มากข้นึ เมื่อครใู ช้ส่ือนา้ เข้าสบู่ ทเรยี น ขอ้ ท่ี 4 นักเรยี นมคี วามเข้าใจมากข้ึนจากการเรียนโดยครใู ช้ส่ือประกอบ และขอ้ ท่ี 5 นักเรียนอยากใหค้ รจู ัดทา้ สอื่ และใชใ้ นการจดั การเรยี นรู้ ครั้งต่อไป มีคา่ ความพงึ พอใจอยู่ในระดบั มากทส่ี ดุ สว่ นข้อท่ี 2 นกั เรยี นรูส้ กึ อยากมสี ่วนรว่ มในการเรยี นและการทา้ ปฏบิ ัตกิ าร นา่

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 25 สนุก ไม่น่าเบ่อื และขอ้ ที่ 3 สอ่ื การจดั การเรยี นรู้ นา่ สนใจ เข้าใจงา่ ย จากการวิเคราะห์ผลการตอบแบบส้ารวจความพึงพอใจในการ สบายตาและดงึ ดดู การเรียนรู้ มีค่าความพงึ พอใจอย่ใู นระดับมาก ใช้ส่ือประสมของนักเรียนนั้น ได้ค่าความพึงพอใจอยู่ในระดับมาก ท่ีสุด ถึง 3 ประเด็น คือเมื่อใช้น้าเข้าสู่บทเรียน นักเรียนก็มีความ ตารางที่ 2 การวิเคราะหเ์ จตคติของนกั เรียนต่อการใชส้ ่ือประสม สนใจ มีความกระตือรือร้นที่จะเรียนรู้ เม่ือจัดการเรียนการสอน พร้อมกับการใชส้ ่ือประสมนักเรียนมีความเข้าใจมากขน้ึ ในเนื้อหาท่ี ประเด็น ̅X S.D. แปลผล เรียน อยากให้ครูจัดท้าสื่อและใช้ในการจัดการเรียนรู้ครั้งต่อไปอีก การประเมิน ซ่ึงสอดคล้องกับผลการวิจัยของ เปรมจิตต์ ทะริยะ [8] ท่ีศึกษา พบว่าเมื่อใช้ส่ือประสมในการจัดการเรียนการสอน นักเรียนมีเจต ขอ้ ท่ี 1 4.95 0.23 มากที่สุด คติตอ่ การเรียน อยู่ในระดบั มาก ข้อท่ี 2 4.42 0.50 มาก เมอื่ สงั เกตพฤตกิ รรมในช้นั เรียนพบวา่ นักเรียนมสี มาธิจดจอ่ กับ การด้าเนินกจิ กรรมในชั้นเรียนมากขึน้ นกั เรยี นลดพฤตกิ รรมการ ข้อท่ี 3 3.89 0.68 มาก แอบทา้ กิจกรรมอน่ื ลง เนือ่ งจากส่ือประสมนน้ั ประกอบด้วย ภาพเคล่อื นไหวและเสียงประกอบทดี่ งึ ความสนใจของนกั เรยี นได้ ขอ้ ท่ี 4 4.78 0.42 มากที่สุด เมือ่ ประกอบกบั การใชค้ ้าถามน้าของครผู ู้สอน จึงทา้ ให้นกั เรียนเกดิ ความอยากรอู้ ยา่ งเหน็ และอยากตดิ ตาม สง่ ผลใหม้ ีการตอบโตก้ บั ขอ้ ที่ 5 4.67 0.47 มากทสี่ ดุ ผสู้ อนมากขน้ึ นกั เรยี นไดอ้ อกความเห็น และคน้ คดิ หาคา้ ตอบ ผิด จากการตอบส่งๆ เพอื่ ใหผ้ า่ นไป ดงั เช่นพฤตกิ รรมของนกั เรยี นท่ี รวม 4.54 0.25 มากทส่ี ุด สังเกตได้ในการจดั การเรยี นการสอนแบบเดิม ผลการสังเกตพฤติกรรมในชั้นเรียนเปรียบเทียบระหว่างการ จากการสังเกตการปฏิบัติงานเป็นกลุ่มของนักเรียน น้ันพบว่า จัดการเรียนการสอนแบบเดิมกบั การจดั การเรยี นการสอนพรอ้ มกบั การใช้ส่ือประสมร่วมกับการจัดการเรียนการสอนช่วยกระตุ้นให้ สื่อประสม พบว่า นักเรียนมีสมาธิจดจ่อกับการด้าเนินกิจกรรมใน นักเรียนมีการวางแผนก่อนการลงมือท้าปฏิบัติการ แทนที่จะใช้วิธี ช้ันเรียนมากขน้ึ นักเรียนลดพฤตกิ รรมการแอบท้ากจิ กรรมอื่นลง มี สุ่มท้าไปโดยไม่มีแผนทั้งน้ีเพราะเม่ือนักเรียนมีความสนใจ และ การตอบโต้กับผู้สอนมากข้ึน และค้าตอบที่ได้มีลักษณะผ่าน อยากรู้อยากปฏิบัติ ก็ท้าให้นักเรียนต้ังใจเรียน และสามารถแสดง กระบวนการคดิ มากกวา่ การตอบสง่ ๆ ความคิดเห็น แลกเปล่ียน ปรึกษาวางแผน และออกแบบการ ทา้ งานร่วมกบั ผู้อื่นในกล่มุ ได้ แต่ละคนจะต้องการเปน็ สว่ นหน่งึ ของ ผลการสังเกตการปฏิบัติงานเป็นกลุ่มเปรียบเทียบระหว่างการ กลุ่ม ของช้ันเรียน มีส่วนร่วมในกิจกรรมท่ีจัดในการเรียนการสอน จดั การเรยี นการสอนแบบเดมิ กับการจดั การเรยี นการสอนพร้อมกบั แต่ละคาบเรียน นอกจากนี้ ยังท้าให้นักเรียนสามารถท้า สื่อประสม พบว่านักเรียนมีการวางแผนและร่วมกันคิดก่อนลงมือ ปฏิบัติการได้ถูกต้องและส้าเร็จภายในเวลาท่ีก้าหนดให้ ซึ่ง ท้า นักเรียนแต่ละคนมีส่วนร่วมมากขึ้น นักเรียนอยากรู้อยากเห็น สอดคลอ้ งกับ [9] ที่กลา่ วว่า ส่อื ประสมนนั้ สามารถช่วยลดเวลาใน และกระตือรือร้นมากขนึ้ การจัดการเรียนการสอนได้ ผลการสุ่มสัมภาษณ์นักเรียนอย่างไม่เป็นทางการ เม่ือนักเรียน สรุปผล เรียนด้วยวิธเี ดิม พบวา่ นกั เรยี นบางคนไมม่ ีความสนใจในเน้อื หาวชิ า และคดิ วา่ เปน็ เรื่องไกลตวั บางคนกล่าวว่า เน้ือหาเข้าใจยากเกินไป 4.1 การสร้างส่ือประสมเร่ืองกระบวนการทางปฎิบัติการทางจุล และน่าเบื่อ ในขณะท่ีผลการสุ่มสัมภาษณ์นักเรียนหลังจากจัดการ ชวี วทิ ยาในการตรวจคุณภาพนา้ เพ่อื การบรโิ ภค เรียนการสอนพร้อมกับส่ือประสมพบวา่ นักเรียนมีความเขา้ ใจมาก ข้ึน สนุกท่ีจะเรียนรู้ และทดลองใช้อุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการมาก คุณภาพส่ือประสมเรื่องกระบวนการทางปฎิบัติการทางจุล ขึ้น มีความกล้าและม่ันใจในการร่วมทา้ ปฏิบัติการเปน็ กลุ่มมากข้นึ ชีววทิ ยาในการตรวจคุณภาพน้าเพ่ือการบรโิ ภคอยใู่ นระดับมาก (X̅ และอยากให้มกี ารใชส้ ่ือประสมแบบนี้ในบางรายวิชาอน่ื ด้วย = 4.20, S.D. = 0.24) 4.2 เพ่ือศึกษาเจตคติทางการเรียนในวิชาเทคนิกปฏิบัติการ 3.3 วิจารณผ์ ลการวิจยั ชวี วทิ ยา ของนกั เรียนเม่ือใชส้ ่ือประสมจัดการเรียนรู้ จากผลการสุ่มสัมภาษณ์นักเรียนหลังจากจัดการเรียนการสอน พร้อมกับสื่อประสมพบว่า นักเรียนมีความเข้าใจมาก ขึ้นนั้น สอดคล้องกับงานวิจัยของจันทร์ประภา เตจาค้า [3] ที่ใช้ส่ือ ประสมในการพัฒนาการเรียนการสอนคณิตศาสตร์ ในนักเรียนช้นั มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 1 กลา่ วว่าการใช้สือ่ ประสม ชว่ ยใหผ้ ู้เรียนทา้ ความ เข้าใจมโนทศั น์ต่างๆ ไดง้ า่ ยและเร็วข้ึน

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 26 นักเรียนมีความพึงพอใจในการจัดการเรียนรู้โดยเห็นว่าการใช้ [8] เปรมจิตต์ ทะริยะ, 2557. ผลการใชส้ อื่ ประสม เรื่องมนต์เพลง ส่ือประสมโดยสื่อช่วยให้นักเรียนเกิดความเข้าใจมากข้ึน ในระดับ กลอ่ มเดก็ ล้านนาในวิชาภาษาไทยของนกั เรียนช้นั มธั ยมศึกษาปที ี่ 4 มากที่สุด (̅X = 4.78, S.D. = 0.42) เห็นว่าการใช้ส่ือประสมท้าให้ โรงเรียนห้วยสักวิทยาคม จังหวัดเชียงราย. วิทยานิพนธ์ศึกษา เน้ือหาท่ีเรียนน่าสนใจ นักเรียนมีความกระตือรือร้นในการเรียน ศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาหลักสูตรและการสอน. บัณฑิต มากขน้ึ อยูใ่ นระดับมากท่สี ุด (̅X = 4.95, S.D. = 0.23) และเห็นว่า วทิ ยาลยั . มหาวทิ ยาลยั เชยี งใหม.่ การใชส้ ่อื ประสมท้าใหร้ ้สู ึกอยากมีสว่ นร่วมในชั้นเรยี นมากขึน้ อยู่ใน ระดบั มาก (̅X = 4.42, S.D. = 0.50) [9] ช่อบุญ จิรานุภาพ, 2542. การพัฒนาบทเรียนคอมพิวเตอร์ มัลติมีเดีย เร่ืองการใช้บริการสารสนเทศห้องสมุดส้าหรับนิสิต กติ ตกิ รรมประกาศ ปริญญาตรีช้ันปีท่ี 1. ปรญิ ญานิพนธก์ ารศกึ ษา มหาบณั ฑติ . บัณฑิต วิทยาลัย. มหาวิทยาลยั ศรีนครินทรวโิ รฒ. งานวิจัยน้ี ได้รับทุนสนับสนุนจาก โครงการส่งเสริมการผลิตครู ที่มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ (ทุน สควค.) และขอขอบคุณภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลยั เชยี งใหม่ และโรงเรยี นหอ้ งสอนศึกษา ในพระอปุ ถมั ภ์ ฯ ที่ให้ความอนุเคราะห์สถานท่ีและอุปกรณ์เครื่องมือด้าเนินการ วจิ ยั เอกสารอา้ งองิ [1] กลุ่มงานข้อมูลสารสนเทศและการสื่อสาร ส้านักงานจังหวัด แม่ฮ่องสอน. 5.ทรัพยากรธรรมชาติ. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก : http://123.242.182.10/web2012/usrupl/Maehongson/doc ument/mhs_resource.pdf (12 มีนาคม 2558). [2] พิสณุ ฟองศรี, 2549. การประเมินทางการศึกษา : แนวคิดสู่ การปฏิบัติ. กรงุ เทพฯ : เทียมฝ่าการพิมพ์. [3] จันทร์ประภา เตจาค้า, 2554. การพัฒนาการเรียนการสอน เรอ่ื ง สมการเชงิ เส้นตัวแปรเดียว โดยใช้สือ่ ประสม สา้ หรบั นกั เรยี น ชั้นมัธยมศึกษาปีท่ี 1 โรงเรียนทาขุมเงินวิทยาคาร อ้าเภอแม่ทา จังหวัดล้าพูน. วิทยานิพนธ์ศึกษาศาสตรมหาบัณฑิต สาขา วิทยาศาสตร์ศกึ ษา. บัณฑติ วิทยาลัย. มหาวทิ ยาลัยเชยี งใหม่. [4] พรเทพ เมืองแมน, 2544. การออกแบบและพัฒนา CAI Multimedia ด้วย Authorware. กรุงเทพฯ : ซีเอด็ ยูเคช่ัน. [5] กิดานันท์ มลิทอง, 2548. เทคโนโลยีและการสื่อสารเพื่อ การศกึ ษา. กรุงเทพฯ: ห้างหุ่นสว่ นจา้ กดั อรณุ การพมิ พ์. [6] กฤษมันต์ วัฒนาณรงค์, 2549. เทคโนโลยีการศึกษาวิชาชีพ. กรุงเทพฯ: สนิ ทว.ี [7] กรมวิชาการ กระทรวงศึกษาธิการ, 2544. หลักสูตรการศึกษา ขั้นพ้ืนฐานพุทธศักราช 2544. กรุงเทพมหานคร: พัฒนาคุณภาพ วชิ าการ (พว).

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 27 Cellulase, mannanase and xylanase as novelty mixed enzyme RT-P3 powder through solid-state fermentation from copra meal residue for fed-batch ethanol fermentation Pongsri Siwarasak1*, Pradabrat Pajankate2 and Somporn Pleanjai2 1Department of Chemical and Materials Engineering, Faculty of Engineering, 2Department of Biology and cDepartment of Chemistry, Faculty of Science and Technology, 1,2Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumtani 12110, Thailand Abstract—The objective of this study is to investigation of ethanol production because of these can be converted to mixed enzyme RT-P3 such as mannanase, xylanase and cellulase glucose by several methods such as diluted and concentrated from solid-state fermentation from copra meal residue using co- acid hydrolysis, enzymatic hydrolysis, gamma-ray or electron- culture of Trichoderma reesei and Saccharomyces cerevisiae and beam irradiation and microwave [2]. the application of mixed enzyme RT-P3 powder in batch and fed- batch ethanol fermentation. The suitable condition of fresh mixed Copra meal residue (CMR) is a solid by-product from enzyme RT-P3 was 100 g copra meal residue and adjusted to 78 coconut milk or copra meal extracted oil. This is used for %w/w initial moisture content by 300 mL of 3% sugar in liquid animal feed or value added for enzyme production. Previous medium pH 5 with included initial co-culture microorganism of study used coconut oil cake or defatted copra as raw material for enhanced mannanase production by submerged culture 7.07×105 cell/mL and incubated at 242oC for 6 days. After that this fermentation of Aspergillus niger NCH-189. It was found that mixed enzyme was dried at 65oC in a dryer to obtain powder at 7% CMR is the best carbon source for mannanase production w/w moisture content before used for ethanol fermentation through which contain nitrogen and mannan component. The result consolidate bioprocessing. It was found that the maximum ethanol was 28 U/mL mannanase activity for 3 day fermentation at 30oC was 33.0 and 47.7 g/L of batch and fed-batch fermentation [3]. Beside Trichoderma harzianum strain T4 was used to respectively at 4 days incubation and room temperature (30oC). produce mannanase in liquid state fermentation with wheat bran as carbon source. The maximum mannanase activity was Keywords - cellulase, mannanase, xylanase, copra meal found at 6-8 day fermentation about 8.5 IU/mL [4]. residue, ethanol Another previous study of mannanase production using I. INTRODUCTION recombinant Aspergillus sojae ATCC11906 (AsT1). It was found Lignocellulosic materials is composed of cellulose, hemi- that the highest β-mannanase activity was 363U/ml on the cellulose, pectin, protein and lignin. The rigid outermost shell fourth day of cultivation at 30°C in the optimized medium of plant is lignin. The inside most compost of cellulose, hemi- consisting of 7% sugar beet molasses, 0.43% NH4NO3, 0.1% cellulose and pectin which has crystalline and, or amorphous K2HPO4 and 0.05% MgSO4 (w/v) at 207rpm. On the sixth day of region. Amorphus cellulose can be easily degraded more than cultivation under the optimized conditions, the highest β- crystalline cellulose. Due to cellulose is contained of glucose mannanase activity was achieved as 482U/ml which is 1.4-fold of 352U/ml activity found on glucose medium previously [5]. chain molecule with β-1,4-linkages between glucose and hydrogen bond in amorphous region. Hemi-cellulose has a Enzymatic hydrolysis can be used for degradation of polymer of xylan, mannan, galactan and arabinan. Xylan cellulose and hemi-cellulose in to glucose by using suitable polymer is the most major component in the nature which commercial enzymes and microorganisms such as Bacillus sp., bounded hydrogen bond with cellulose as layer and covalent Clostridium sp., Chaetomium sp. and Aspergillus sp. [6]. Then bond with lignin. Mannan is a major component of hemi- Saccharomyces cerevisiae can convert glucose to ethanol. cellulose as well which contained of mannose, galactose and Moreover commercial enzymes, such as cellulase (Spezyme glucose in structure molecule. Pectin is hydrophilic CP) derived from T. reesei, xylanase (Multifect Xylanse) derived polysaccharide which major composition is galacturonic acid [1]. Thus lignocellulosic materials has potential utilization for

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 28 from genetically modified strain of T. reesei, pectinase produced 20.4 g/L ethanol from 53.4 g/L cellobiose at 45oC. (Multifect Pectinase) derived from a selected strain of A. niger Although thermotolerant and ethanologenic strains were efficiently used for SSF of lignocellulosic biomass at high and β-glucosidase (Novozyme 188), were performed as temperature. However construction of recombinant strains has enzyme complexes for enzymatic hydrolysis of lignocellulose been limited to yeast species used such as K. maxianus and P. to enhance the conversion of cellulose and hemicellulose kudriavzevii due to lack of effective genetic tools. One of the from corncob pretreated by ammonia soking [7]. From the key factor of CBP are necessary to pretreat biomass and use previous literature, lignocellulosic materials must be recombinant strains or mixed enzymes which are suitable for pretreated by some method. Although conventional process of the advanced industrial technology’s countries. Therefore this ethanol production from lignocellulosic biomass includes four study will focus on solid-state and submerge fermentation main steps such as pretreatment, enzymatic hydrolysis, from copra meal residue with the native co-culture fermentation and distillation-rectification-dehydration. The microorganisms of Trichoderma reesei and Saccharomyces new improvements was reported [8]. However this study will cerevisiae which can provide mixed enzymes RT-P3 such as avoid of environmental impact from pretreatment process. mannanase, xylanase and cellulase for direct conversion of Therefore CMR was directly used for feasibility mixed enzyme lignocellulosic material to ethanol through CBP without RT-P3 powder production without pretreatment. biomass pretreatment Previous study of ethanol production has developed T. reesei and S. cerevisiae have been natural cultured in consolidated bioprocess (CBP) of lignocellulosic materials with the same potato dextrose agar plate to use for cellulase, thermotolerant yeast strains engineered where enzyme mannanase and xylanase production under solid state production, saccharification and fermentation are all fermentation in this study. CMR is used as substrate without performed in one unit operation compared with simultaneous saccharification and fermentation (SSF) in order to reduce the any pretreatment. From the review of fungal β-mannanases: investment of capital cost, substance and other raw materials mannan hydrolysis, heterologous production and and utilities. In this review reported that in SSF process, biotechnological applications of [10] had been reported the thermotolerant ethanologenic yeast strain such as Kluyveromyces maxianus, can convert steam explosion variety applications of β-mannanases in nutraceutical pretreated of lignocellulosic materials such as poplar, sweet production (production of mamo-oligosaccharide; sorghum, bagasse and wheat straw, to ethanol via SSF process pharmaceutical), food and feed (hydrolysis of mannan in spent at 42oC. Ethanol was 16-19 g/L and 50-72% yield after 72-72 h coffee ground; animal feed in monogastric animal) and fermentation. K. maxianus strain was used to produce 22.5 g/L commodity production (biofuel, oil and gas well stimulation; ethanol from 80 g/L cellulosic solid from hydrothermal paper and pulp and detergent formulation). Due to the pretreated of switchgrass in batch after 168 h at 45oC which requirement of cellulase, mannanase and xylanase in several was 86% yield. Moreover Pichia kudriavzevii (Issactachenkia fields then this study will focus on type of liquid medium that orientalis) IPE100 was applied to the fermentation of enzymatic suitable for enzymes production and also the application of hydrolysate of steam-exploded cornstalks at 42oC which these enzyme for CPB of ethanol production from CMR. ethanol yield was 93.8%. And also sugarcane juice containing of 140 g/L sucrose, 15 g/L glucose and 9 g/L fructose were II. RESEARCH METHODOLOGY fermented with P. kudriavzevii to produce 71.9 g/L ethanol at 40oC. Moreover newly isolated P. kudriavzevii was used to A. Biomass feedstock produce 35% more ethanol at 40oC from 150 g/L glucose and Copra meal residue (CMR) was obtained from the market more at 45oC than conventional S. cerevisiae [9]. near Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Klong Addition to the above review study of CBP reported that 6, Thanyaburi, Pathumtani 12110. Thailand. The dehydration using recombinant strain (K. maxianus NBRC1777, Aspergillus residue has moisture content less than 13%w/w after sun- niger and Thermoascu aurantiacus) can produce 43.4 g/L dried. Average particle size of 1.94 mm of CMR was dried. This ethanol from 100 g/L cellobiose. The recombinant K. maxianus dried substrate was chemical composition analyzed, measured strain was engineered with Trichoderma reesei and A. moisture content, sterilized in autoclave at 120oC and 14.7 psig aculeatus to enhance cellulose conversion efficiency which for 20 min, and then cooled at room temperature prior used for solid-state and submerge fermentation.

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 29 B. Types of Liquid medium 50 g fixed sterilized CMR, and then mixing a substrate with 50, 100, 150 and 200 mL of each type of liquid medium at pH 5. The types of liquid medium were LM (2g/L as N), LMY (3g/L Then each bowl was covered with perforated rape film before as N), LMP (7g/L as N), and LMYP (8g/L as N), which each compost of about 8 g/L urea, 8 g/L urea plus 10 g/L yeast incubated at 242oC for 7 days. The sample was collected extract, 8 g/L urea plus 30 g/L peptone, and 8 g/L urea plus 10 every day to measure cellulase, mannanase, xylanase activity, g/L yeast extract plus 30 g/L peptone as nitrogen source reducing sugar and cell concentration from initial to 7 days respectively. Additional ingredient of each liquid medium was incubation. All data was done in duplicates. Finally, once the composed of 15 g phosphate-potassium fertilizer; NPK-0-52-34, optimal type of liquid medium and the ratio of CMR to liquid 1 g calcium hydrogen phosphate 2 hydrate; CaHPO4·2H2O, 1 g medium volume (i.e. 1:3w/v of CMR:LM for 6 days incubation magnesium sulfate 7 hydrate; MgSO4·7H2O, 30 g sugar and 1 L pure water. These liquid medium was adjusted to pH 5 and at 242oC) was identified, the production of a larger-scale sterilized in autoclave at 14.7 psig and 120oC for 20 min. Then mixed enzymes RT-P3 powder was carried out in 10L cooled at room temperature before used. polypropylene (PP) containers under the optimal condition. C. Co-culture microorganism RT-P3 preparation E. Mixed enzyme RT-P3 powder production from CMR The co-culturing of T. reesei RT-P1 and S. cerevisiae RT-P2 The 250 g sterilized copra meal residue was investigated in was carried out by inoculating both strains onto potato 10 L clear PP box under solid-state fermentation at the optimal dextrose agar (PDA) in a same Petri dish. The process began condition of liquid medium type and the ratio of CMR to liquid with streaking S. cerevisiae RT-P2 on PDA using a loop needle. medium volume which contained initial microorganism T. reesei RT-P1 from a PDA slant was then transferred by concentration averaged of 7.22×105 cell/mL. Liquid medium, infecting a needle onto the center of the Petri dish, as shown LM at pH 5 was extended 2.5 times volume of shaking flask in Fig.1 (a). The incubation period was 7 days at room level in order to adjust moisture content. The product temperature (30°C). Fig.1 (b) illustrates the co-cultured obtained was defined as fresh mixed enzyme RT-P3. Then it microorganisms after the 7 day incubation period which is was dehydrated and pulverized to perform mixed enzyme RT- defined as co-culture microorganism RT-P3. P3 powder. (a) (b) Figure 2 (a) Dried CMR (b) CMR fermentation in glasses bowl Figure 1 Co-culture microorganism on PDA plate (a) Initial with co-culturing of T. reesei and S. cerevisiae (c) CMR incubation (b) 7 days incubation cultivation in 10 L PP boxes in the incubator D. CMR solid-state fermentation with co-culture F. Orthogonal experimental method for ethanol batch microorganism RT-P3 in various types of liquid medium fermentation The first step, co-culture microorganism RT-P3 from surface The ethanol submerged batch fermentation was of 2 PDA plates was inoculated into 1 L of each type of investigated in 250 mL shaking Erlenmeyer flask at 100 rpm for sterilized liquid medium i.e. LM, LMY, LMP and LMYP 24 hours per day. Total 25 runs was perform using orthogonal respectively. The initial microorganism concentration in each experimental method by varied 5 level of CMR weight (2, 4, 6, various LM after mixed by magnetic stirred for 30 minutes was 8, 10 g), mixed enzyme RT-P 3 powder weight (1, 2, 3, 4, 5 g), averaged of 7.22×105 cell/mL. The second step, solid-state sugar concentration in 100 mL of LM (0, 1, 2, 3, 4 g) and fermentation was performed in 1 L glass bowl to investigate incubation time (1, 3, 5, 7, 9 day). Ethanol concentration in the optimal condition of nitrogen source in various type of hydrolysate was analyzed in order to find the optimal condition liquid medium for CMR under solid-state fermentation by using of this batch submerged fermentation. G Ethanol batch and fed batch submerged fermentation

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 30 A ethanol batch fermentation was operated in 15 L Reducing sugar concentration was determined by DNS cylindrical glass tank and controlled volume of 3 L at the method. Ethanol concentration was analyzed by fresh optimal condition obtained from orthogonal experimental distillation method [18]. method (2.6). However the ethanol batch fermentation was extended to 30 times from shaking flask level. This process was III. RESULTS & DISCUSSION aerated and mixed with a paddle at 200 rpm for 6 hours per day. Ethanol, reducing sugar and cell concentration of A. Chemical composition of CMR hydrolysate were analyzed every day. A fed batch fermentation was investigated as same as batch fermentation except for The result of chemical composition of CMR was 48.7% feeding new liquid medium (3% sugar) of 500 mL into the cellulose, 0.4% hemi cellulose, 31.2% lignin, 19.3% oil and fermentation tank at the second day and every day until 7 days 0.4% ash by weight. Percent of lignin in CMR is very high due incubation. Ethanol, reducing sugar and cell concentration of to this raw materials has brown color of thin layer seed coat hydrolysate were analyzed every day. which is lignin mixed with white color coconut meal as shown in Fig. 2 (a). For Fig 2 (b) and (c) show the co-culture T. reesei H. Analytical method and S. cerevisiae can be grown on CMR in glasses bowl after 6 day fermentation and 10 L of PP boxes in the incubator, though The chemical composition analysis of CMR was investigated CMR has high lignin content. base on TAPPI 203 om-88 [11] for cellulose and hemi cellulose, TAPPI T211 om-02 [12] for ash and TAPPI 222 om-88 [13] for A few microorganisms are able to degrade lignin, including lignin and Soxhlet extraction for fat content at 6% moisture bacteria such as Steptomyces sp. and Nocardia sp. and content (dry basis). basidiomycetes (brown-rot and white-rot fungi, respectively). The natural microbial decay system are effective but slow [19]. The concentration of microorganism was analyzed from the Beside lignin, hemicellulose content and biomass structure i.e. initial and every day of fermentation. The sample was prepared particle size and porosity another factors affecting cellulose using 0.5 g mixed enzyme RT-P3 powder in 10 mL pure water. accessibility for enhancing ethanol production from Then the suspended solid was mixed with vortex mixer before lignocellulosic biomass are surface area of cellulose. This study determined using a haemacytometer (Boeco, Germany) with used native microorganism between T. reesie RT-P1 which can 40X microscope. degrade cellulose into monosaccharide and cellobiose and then S. cerevisiae RT-P2 converted sugar to ethanol Mannanase activity was assayed by mixing 0.5 mL of diluted simultaneously. There was some lignin mixed in CMR as enzyme solution with 0.5 mL of 0.5% locust bean gum in 50 depicted in Fig. 2 (a) but the co-culture microorganism could mM citric-citrate buffer (pH 4) at 60oC for 30 min [14]. The be grown on CMR as shown in Fig. 2 (b) and (c) respectively. reducing sugar released was determined by DNS method using Due to the previous study had reported that composition of mannose as standard [15]. One unit (IU) of enzyme activity is CMR which was analyzed using AOAC method contained defined as the amount of enzyme required producing 1 79.77% mannose, 12.80% glucose, 6.12% galactose and 1.31% micromole of mannose per minute under the assay condition. arabinose [20]. Xylanase activity was determined as reported elsewhere B. Effect of type and initial volume of liquid medium on using Birchwood xylan (Sigma) as a substrate [16]. The reducing mixed enzymes RT-P3 sugar after 10-min incubation at 50oC was measured by 3, 5- dinitrosalicylic acid (DNS) reagent. One unit (IU) of enzyme The 4 types of liquid medium were investigated for mixed activity is defined as the amount of enzyme required to liberate enzymes RT-P3 production from CMR under solid-state 1 micromole of glucose per minute at pH 5 and at 50oC. fermentation with co-culture microorganism of T. reesie and S. cerevisiae. It was found that LM provided microorganism Cellulase activity was determined with Whatman No. 1 concentration higher than LMY, LMP and LMYP at the ratio of filter paper [17]. The reducing sugar after 60-min incubation at CMR to liquid medium volume of 1:1, 1:2, 1:3 and 1:4 at 6 days 50oC was measured by 3, 5-dinitrosalicylic acid (DNS) reagent. incubation as shown in Fig. 3 (a) – (d) respectively. The One unit (IU) of enzyme activity is defined as the amount of maximum cell growth was 6.60E+8 cell/mL at 1:3 as shown in enzyme required to liberate 1 micromole of glucose per Fig. 3 (c). Even though LMYP was suitable liquid medium for minute at 50oC. cultivation yeast strain. However the co-culture microorganism

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 31 was mixed of two strains between fungi and yeast. Moreover 8.0E+08 (d) CPR:iquid medium = 1:4 (w/v) effect of initial liquid medium volume of LMY and LMP on cell growth was more than 3 day lag phase. Therefore the suitable 5.50E+08 of liquid medium type was LM which was 2 days lag phase. Due 6.0E+08 to this study similar the previous studied which has been reported the relation between xylanase activity and cell growth or biomass cell/mL 4.0E+08 production under solid-state fermentation of dried citrus peel employing A. niger F3. Enzyme activity was maximum at incubation 2.0E+08 time of the highest biomass obtained[6]. 0.0E+00 23 45 6 7 day (b) CMR:iquid medium = 1:2 (w/v) 01 LMY LMP LMYP 8.0E+08 LM 6.0E+08 4.75E+08 Figure 3. Cell growth profile with time of CMR under solid-state fermentation for various types of liquid medium cell/mL 4.0E+08 2.0E+08 Therefore 6 and 7 days incubation of solid-state fermentation were fixed in order to compare type of liquid 0.0E+00 123 45 6 7 day medium and the ratio of CMR to liquid medium volume which 0 LMY LMP LMYP provided the highest cellulase, mannanase and xylanase activity as shown in Fig. 4, 5 and 6 respectively. It was found LM that LM at 1:3 (w/v) CMR:LM was the optimal condition of mixed enzyme RT-P3 production which the maximum of (c) CMR:iquid medium = 1:3 (w/v) cellulase, mannanase and xylanase activity were 50.9, 16.1 and 8.0E+08 6.60E+08 10.9 IU/gds at 6 days incubation and 24±2oC, respectively. 6.0E+08 60.0 50.9 cell/mL 4.0E+08 50.0 2.0E+08 Cellulase activity (IU/gds) 40.0 0.0E+00 123 45 6 7 day 0 LMY LMP LMYP 30.0 LM 20.0 (a) CMR:iquid medium = 1:1 (w/v) 10.0 8.0E+08 0.0 1:1 (w/v) 1:2 (w/v) 1:3 (w/v) 1:4 (w/v) 6.0E+08 5.00E+08 LM LMY LMP LMYP cell/mL4.0E+08 Figure 4 Cellulase activity of solid-state fermentation from 2.0E+08 CMR with co-culture microorganism in various types of liquid medium at 6 and 7 days incubation using the ratio of 0.0E+00 CMR:liquid medium volume of 1:2 (w/v), 1:3 (w/v) and 1:1 (w/v) 0 1 2 3 4 5 6 7 day and 1:4 (w/v), respectively LM LMY LMP LMYP

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 32 20.0Mannanase activity (IU/gds) production, the first of the modified liquid medium was 16.1 investigated for enhanced mannanase production by Xylanase activity (IU/gds) recombinant A. sojae which were molasses and NH4NO3 [5]. 15.0 The second was investigated type of liquid medium to improve mannanase production by A. niger which was bacteriological 10.0 peptone [22]. Therefore type of suitable medium depended on microorganism strain. And also cellulase and xylanase were 5.0 found to be dependent upon the nature of carbon source and nutrients used in culture media [23]. 0.0 1:1 (w/v) 1:2 (w/v) 1:3 (w/v) 1:4 (w/v) For the ratio at 1:1 and 1:2 of 4 liquid medium types in this study were insufficient of initial moisture content due to poor LM LMY LMP LMYP accessibility of nutrients. And also at 1:4 was excess of initial moisture content causing low substrate porosity and thus Figure 5 Mannanase activity of solid-state fermentation reducing oxygen penetration [24-25]. Furthermore, lower from CMR with co-culture microorganism in various types of moisture content caused reduction in nutrient solubility, low liquid medium at 6 and 7 days incubation using the ratio of degree of swelling, and high water tension [26]. CMR:liquid medium volume of 1:2 (w/v), 1:3 (w/v) and 1:1 (w/v) and 1:4 (w/v), respectively The study of enzymes production can be produced from carbon and nitrogen source under solid-state fermentation by 12.0 10.9 suitable microorganism strain, liquid medium, initial moisture content, pH and temperature as this study [27-28]. Moreover a 10.0 novel fed batch strategy in the next should be applied for industrial fermentation by mixed enzyme RT-P3 powder study 8.0 for development. 6.0 C. Mixed enzyme RT-P3 powder production 4.0 The solid state fermentation was extended to 2.5 time of the optimal condition obtained from 3.2 for mixed enzyme RT- 2.0 P3 powder production. Then it was performed using 250g CMR in 750 mL LM which contained initial microorganism 0.0 concentration averaged of 7.22×105 cell/mL at pH 5 and 1:1 (w/v) 1:2 (w/v) 1:3 (w/v) 1:4 (w/v) 242oC for 6 days incubation. LM LMY LMP LMYP It was found that the average cellulase, mannanase and Figure 6 Xylanase activity of solid-state fermentation from CMR xylanase activity of fresh mixed enzyme RT-P3 were 82.7, 20.5 with co-culture microorganism in various types of and 14.8 IU/gds, respectively as shown in Fig. 7. Therefore liquid medium at 6 and 7 days incubation using the enzymes activity were 62.5, 27.3 and 35.8% increased from ratio of CMR:liquid medium volume of 1:2 (w/v), 1:3 laboratory scale. The powder of mixed enzyme RT-P3 was (w/v) and 1:1 (w/v) and 1:4 (w/v), respectively performed by dehydration fresh mixed enzyme RT-P3 at 65oC for 3 days in the oven and then pulverized. It was found that From the previous studied has been reported effect of cellulase, mannanase and xylanase activity of this powder was nitrogen addition on enzyme activity of individual fungi such as 27, 44 and 22% decreased. This indicated that some of two Penicillium, Aspergillus and Trichoderma. It was found that strains were died by high temperature. Enzyme activity of more nitrogen addition to Trichoderma less obtained enzyme mixed enzyme RT-P3 powder was less than the previous activity [21]. Cellulase, mannanase and xylanase activity might research due to S. cerevisiae RT-P2 could not efficiently be inhibited by excess nitrogen in liquid medium for this study. degrade cellobiose to glucose [29]. However the powder of Therefore mixed enzyme production should be carried on mixed enzyme RT-P3 was further used in ethanol batch and using LM which compost of 8 g/L urea as 2g/L-N source and 6 fed batch submerged fermentation [30]. days of incubation at 24±2oC and pH5. The application of LM for these fermentation can reduce cost of liquid medium due to it is not necessary to use expensive chemicals supplementary i.e. yeast extract and peptone. Although several previous studies of cellulas, mannanase and xylanase

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 33 62 4 9 2 54.20 2 35.32 100.0 82.7 74 0 1 2 65.57 2 98.37 Enzyme activity (IU/gds) 86 1 3 2 142.09 3 133.16 98 2 5 3 103.98 3 48.21 50.0 10 10 37 3 86.03 3 108.58 20.5 14.8 11 2 3 7 4 123.21 4 152.92 0.0 12 4 4 9 4 114.64 At 6 days incubation CMR:LM at 1:3 (250:750 4 74.19 13 6 0 1 4 111.37 Cellulase activity w/vM) annanase activity 5 115.92 14 8 1 3 5 113.93 Figure 7 Enzyme activity of fresh mixed enzyme RT-P3 for solid 5 148.15 state fermentation at the ratio CMR to LM of 1:3 w/v 15 10 2 5 5 96.86 at pH 5 and 242oC for 6 days incubation 5 71.34 16 2 2 5 17 4 3 7 18 6 4 9 19 8 0 1 20 10 13 D. Ethanol batch fermentation using mixed enzyme RT-P3 21 2 1 3 powder The result of using mixed enzyme RT-P3 powder to 22 4 2 5 produce ethanol batch fermentation from CMR in LM was as 23 6 3 7 following, 24 8 4 9 D.1 The result from orthogonal experimental method of batch fermentation 25 10 01 The orthogonal experimental method was applied to find TABLE 2 The effect of various parameter on obtained the optimal condition for ethanol batch fermentation which contained 25 runs in 250 mL Erlenmeyer flask. The result was ethanol concentration from calculation of Table 1 represented as Table 1. Data from each parameter was calculated to find obtained ethanol concentration as shown in Parameter Condition Ethanol Table 2. It was found that the maximum ethanol concentration was obtained when used 10g CMR, 3g sucrose, 5 days (g/L) incubation and 4 g mixed enzyme RT-P3 powder in submerged batch fermentation. CMR 2 g 75.62 4 g 73.21 6 g 77.59 8 g 74.22 10 g 86.85 Sucrose 0 g 28.18 1 g 77.90 2 g 77.54 TABLE 1 Ethanol concentration of 25 runs batch 3 g 90.97 fermentation result for variation of CMR, enzyme powder, 4 g 88.14 sucrose and fermentation time Time 1 d 28.18 Run CMR, Sucrose, Time, Mixed Ethanol, 3 d 77.90 gg d enzyme g/L 5 d 102.32 RT-P3 7 d 90.97 powder, g 9 d 88.14 12 0 1 1 16.26 Mixed enzyme RT- 1g 58.12 24 1 3 1 45.45 P3 powder 2 g 67.53 36 2 5 1 81.97 3 g 75.02 48 3 7 1 112.96 4 g 97.79 5 10 4 9 1 76.22 5 g 87.77

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 34 D.2 The result of ethanol batch and fed batch fed batch fermentation due to dilution of the addition volume fermentation in 15L reactor at the optimal condition of new LM into reactor every day. They were inhibited by lignin in CMR and ethanol concentration, as shown in Fig. 9 and Fig. The batch fermentation was investigated by extended 10 respectively. In this study there was 23g/L ethanol at initial volume of LM from 100 mL at pH5 in shaking flask to 3000 mL day for both fermentation due to this ethanol obtained from in 15L glass reactor with 6 hours aerated and paddle operated CMR solid state fermentation with mixed enzyme RT-P3 for mixing (120 rpm) at room temperature (30oC). The optimal powder in LM. Although the review reported that ethanol parameter of CMR, sucrose and mixed enzyme RT-P3 powder production by CBP at elevated temperature which employed were also extended to 300g, 90g and 120g, respectively. various pretreated lignocellulosic materials and specific However LM was adsorbed by CMR at this condition, this course thermotolerant or ethanogenic yeast or recombinant strain sample collection difficultly due to reduction of LM volume such as K. marxinanus [33-33, 9]. And also obtained ethanol occurred. Therefore LM volume was 50% increased to avoid from pretreated corncob using a mutant strain i.e. Penicillium this problem. Then used LM volume was 4500 mL. decumbens in fed-batch fermentation was 57.2g/L or 5.7% (w/v) at 142 hours [34]. However this study employed non- This experiment has also preliminary investigated for pretreated CMR and the novel mixed enzyme RT-P3 as the enhance ethanol concentration by using the strategy of fed native co-culture strains which could provide about 3% and 5% batch fermentation. Thus new LM of 500 mL was addition fed (w/v) ethanol in batch and fed-batch fermentation. into reactor at the second day and every day of fermentation. Ethanol, g/L 80 76 The maximum ethanol from mixed enzyme powder RT-P3 Reducing sugar, g/L in batch and fed batch fermentation was 33g/L and 48 g/L at 60 48 day 4 incubation. This result can be addressed that ethanol 33 production was performed without pretreatment to remove lignin. As ethanol concentration from two-step simultaneous 40 46 saccharification and co-fermentation using ammonia fiber expansion-treated switchgrass by commercial enzymes and S. 20 24 cerevisiae 424A (LNH-ST) was 36.4 g/L [31]. Addition previous study was ethanol production from pretreated corncob with 0 day acid and alkali to remove lignin and using fed-batch 012345 simultaneous saccharification and fermentation which the maximum ethanol concentration was 69.2 g/L. Although Ethanol-FB Reducing sugar-FB ethanol obtained from this study was less than the previous study. However the mixed enzyme RT-P3 application was eco- Ethanol-B Reducing sugar-B friendly due to non-pretreatment required thus no wastewater to be treatment. And also time used was less. Figure 8 Ethanol and reducing sugar concentration profile The maximum average reducing sugar was 76 g/L at day 1 with time in 15L glass reactor of batch (B) and fed incubation due to the hydrolysis result of mixed enzyme activity all both processes. However reducing sugar was batch (FB) fermentation reduced rapidly in fed batch more than in batch fermentation due to addition of new liquid medium which had 3% fresh Effect of the new liquid medium addition every day into sugar every day from day 2 until day 5 incubation. Then fed batch fermentation on cellulase, mannanase and xylanase ethanol obtained from fed batch was higher than batch activity was different insignificantly with respect to batch fermentation significantly, as shown in Fig. 8. fermentation. It was found that T. reesie could degrade cellulose to glucose within 1 day fermentation then activity CBP or consolidate bioprocessing was investigated in this rapidly reduced at the second day due to both strains study without pretreatment of CMR to remove lignin, microorganism were adsorbed thus these enzymes stay bound simultaneous saccharification and fermentation were to solid and desorb back to the liquid phase to reach performed to produce ethanol by co-culture microorganism equilibrium [35]. from mixed enzyme RT-P3 powder in LM. Cell growth of co- culture microorganism concentration in batch was higher than

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 35 5.0E+08 Microorganism-B 22% decreased due to co-culture microorganism died at 65oC of dehydration. 4.0E+08 Ethanol fed batch fermentation is performed in 15L reactor, Microorganism (cell/mL) 3.0E+08 fed a new LM in the second day and every day until 5 days incubation. Both batch and fed batch submerged fermentation 2.0E+08 is contained 300g CMR with 120g mixed enzyme RT-P3 powder in LM of 4500 mL, and 6 h/d for aeration and mixing with 1.0E+08 paddle at 100 rpm. Obtained ethanol is 48g/L which is 94% much more than batch fermentation. Mixed enzyme RT-P3 0.0E+00 powder from co-culture between T. reesei RT-P1 and S. 0 1 2 3 4 5 day cerevisiae RT-P2 of this study can provide cellulase, mannanase and xylanase activity compared with the previous Figure 9 Microorganism concentration with time in 15L glass study of [36] which used mixed cultures of T. reesei RUT-C30 reactor of batch (B) and fed batch (FB) fermentation and A. niger LMA for enhanced enzyme production in fed batch fermentation. 3 Cellulase activity-BEnzyme activity (IU/mL) Cellulase activity-FB This fed batch fermentation was preliminary studied to produce ethanol from CMR without pretreatment in fed batch 2.5 Mannanase activity-B fermentation through consolidate biological process. Therefore 2 Mannanase activity-FB 500 mL of new LM and the second day of fermentation had Xylanase activity-B been selected from batch fermentation by observation. The result of ethanol from fed batch fermentation was higher than 1.5 Xylanase activity-FB batch fermentation of about 45.5% (w/v). The advantage of this process is environmental friendly due to no wastewater 1 discharged and reduced energy from CMR pretreatment. The native microorganism such as T. reesei and S. cerevisiae can be 0.5 cultured on substrate as CMR to produce in the form of powder. This powder as mixed enzyme RT-P3 can be directly 0 used to produce ethanol with LM in fed batch fermentation. 0 1 2 3 4 5 day ACKNOWLEDGMENT Figure 10 Cellulase, mannanase and xylanase acitvity with time in 15L glass reactor of batch (B) and fed batch The authors would like to extend deep gratitude to fermentation (FB) Rajamangala University of Technology Thanyaburi for financial support. Sincere appreciation is extended to Asst. Dr. Nuttawan IV. CONCLUSION Kuppithayanant, Apiwat Lueklon , Ponllawat Wangsanam, and Patcharee Sookkho for their technical assistance. CMR is lignocellulosic materials which was high potential for mixed enzyme RT-P3 production. Mixed enzyme RT-P3 REFERENCES were cellulase, mannanase and xylanase which were produced under solid state fermentation. Liquid medium is LM that [1] van Dyk J.S., Sakka Makiko, Sakka Kazuo, Pletschke B.I. 2010. contained N source from commercial urea which is very cheap. Identification of endoglucanases, pectinases and The optimal condition of solid state fermentation from CMR mannanases in the multi-enzyme complex of Bacillus with co-culture microorganism of T. reesei RT-P1 and S. licheniformis SVD1. Enzyme and Microbial Technology. cerevisiae RT-P2 in LM is 250g CMR, 750mL LM at pH 5 and 47 (2010) 112-118. Doi: 242oC, 6 day incubation and initial microorganism 10.1016/j.enzymictec.2010.05.004. concentration averaged of 7.22×105 cell/mL. The average cellulase, mannanase and xylanase activity of fresh mixed [2] Balat Mustafa. 2011. Production of bioethanol from enzyme RT-P3 were 82.7, 20.5 and 14.8 IU/gds, respectively. lignocellulosic materials via biochemical pathway: A However the powder of mixed enzyme RT-P3 was 27, 44 and

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 36 review. Energy Conversion and Management. 52 (2011) Determination of Alpha-Beta-and Gamma-Cellulose in 858-875. Pulp. [3] Lin Tse-Chun, Chen Chinshuh. 2004. Enhanced [12] TAPPI T211 om-02. 1988. Technical Association of mannanase production by submerged culture of Pulp and Paper Industry. Test Method for Aspergillus niger NCH-189 using defatted copra based Determination of ash in wood, pulp, paper and media. Process Biochemistry. 39 (2004) 1103-1109. paperboard: combustion at 525°C. [4] Lin Tse-Chun, Chen Chinshuh. 2004. Enhanced [13] TAPPI 222 om-88. 1988. Technical Association of mannanase production by submerged culture of Pulp and Paper Industry. Test Method for Aspergillus niger NCH-189 using defatted copra based Determination of Acid-insoluble lignin in wood and media. Process Biochemistry. 39 (2004) 1103-1109. pulp. [5] Ozturk Bengu, Cekmecelioglu Deniz and Ogel Zumrut [14] Ratto N., Poutanen K. 1988. Production of mannan- Begum. 2010. Optimal condition for enhanced - degrading enzymes. Biotechnol Lett 1988;10(9) 661- mannanase production by recombinant Aspergillus 664. sojae. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 64 (2010) 135-139. [15] Miller, G.L. 1959. Use of dinitrosalicylic acid and reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 31; [6] Rodriguez-Fernandez D.E., Rodriguez-Leon J.A., de (3): 426-428. Carvalho J.C., Sturm W., Soccol C.R. 2011. The behavior of kinetic parameter in production of pectinase and [16] Botella C., de Ory I., Webb C., Cantero D. and Blandino xylanase by solid-state fermentation. Bioresource A. 2005. Hydrolytic enzyme production by Aspergillus Technology. 102 (2011) 10657–10662. awamori on grape pomace. Biochemical Engineering Journal. 26 (2005) 100-106. [7] Zhang Mingjia, Wang Fang, Su Rongxin, Qi Wei, He Zhimin. 2010. Ethanol production from high dry matter [17] Ghose, T.K. 1987. Measurement of cellulase activities. corncob using fed-batch simultaneous saccharification Pure Appl. Chem. 59: 257-268. and fermentation after conbine pretreatment. Bioresource Technology. 101 (2010) 4959–4964. [18] William, M.B. and Reese, D. 1950. Analytical Chemistry. 22:1556. doi: 10.1021/ac60048a025. [8] Margeot Antoine, Hahn-Hagerdal Barbel, Edlund Maria, Slade Raphael and Monot Frederic. 2009. New [19] Zeng Yining, Zhao Shuai, Yang Shihui, Ding Shi-You. improvements for lignocellulosic ethanol. Current 2014. Lignin plays a negative role in the biochemical Opinion in Biotechnology. 2009, 20: 372-380. process for producing lignocellulosic biofuels. Current Opinion in Biotechnology. 2014, 27: 38-45. [9] Hasunuma Tomohisa, Kondo Akihiko. 2012. Consolidated bioprocessing and simultaneous [20] Khuwijitjaru Pramote, Watsanit Kumutakan, Adachi saccharification and fermenentation of lignocellulose Shuji. 2012.carbohydrate content and composition of to ethanol with thermotolerant yeast strains. Process product from subcritical water treatment of coconut Biochemistry. 47 (2012) 1287-1294. meal. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 18 (2012) 225-229. [10] Van Zyl Willem H., Rose Shaunita H., Trollope Kim, Gorgens Johann F. 2010. Fungal -mannanases: [21] Jiang Xinyu, Cao Lixiang, Zhang Renduo, Yan Linjie, Mao Mannan hydrolysis, heterologous production and Yi, Yang Yunwei. 2014. Effect of nitrogen addition and biotechnological applications. Process Biochemistry. litter properties on litter decomposition and enzyme 45, 1203-1213. activities of individual fungi. Applied Soil Ecology. 80 (2014) 108-115. [25] Delabona Priscila da Silva, Pirota [11] TAPPI 203 om-88. 1988. Technical Association of Rosangela Donizete Perpetua Buzon, Codima Carla Pulp and Paper Industry. Test Method for Aloia, Tremacodi Celia Regina, Rodriguez Andre, Farinas Cristiane Sanchez. 2013. Effect of initial moisture content on two Amazon rainforest Aspergillus strains

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 37 cultivated on agro-industrial residues: Biomass- lower-cost cellulosic ethanol production from xylose- degrading enzymes production and characterization. extracted corncob residues by simultaneous Industrial Crops and Products. 42(2013) 236-242. saccharification and fermentation. Bioresource Technology. 104 (2012) 410–416. [22] Mohamad Siti Norita, Ramanan Ramakrishnan Nagasundara, Mohamad Rosfarizan, Ariff Arbakariya B. [30] Lever Mitchell, Ho Goen and Cord-Ruwisch. 2010. 2011. Improved mannan-degrading enzymes’ Ethanol from lignocellulose using unprocessed production by Aspergillus niger through medium cellulase from solid-state fermentation. Bioresource optimization. New Biotechnology. 28 (Number 2 – Technology. 101 (2010) 7083-7087. Febuary 2011) 146-152. [31] Jin Mingjie, Lau Ming W., Balan Venkatesh and Dale [23] Dhillon Gurpreet Singh, Oberoi Harinder Singh, Kaur Bruce E. 2010. Two-step SSCF to convert AFEX-treated Surinder, Bansal Sunil, Brar Sarinder Kaur. 2011. Value- switchgrass to ethanol using commercial enzyme and addition of agricultural waste for augmented cellulase Saccharomyces cerevisiae 424A(LNH-ST). Bioresource and xylanase production through solid-state trey Technology. 101 (2010) 8171–8178. employing mixed culture of fungi. Industrial Crops and Products. 34(2011) 1160-1167. [32] Xiong Hairong, von Weymarn Niklas, Turunen Ossi, Leisola Matti and Pastinen Ossi. 2005. Xylanase [24] Singhania Reeta Rani, Patel Anil Kumar, Soccol Carlos production by Trichoderma reesei RUT C-30 grown on R., Pandey Ashok. 2009. Review. Recent advances in L-arabinose-rich plant hydrolysate. Bioresource solid-state fermentation. Biochemical Engineering Technology. 96 (2005) 735–759. Journal. 44, 13-18. [33] Zhen Jia, Zhao Wei, Guo Ning, Lin Fulai, Tian Jian, Wu [25] Delabona Priscila da Silva, Pirota Rosangela Donizete Lishuang, Zhou Hongbo. 2012. Development of Perpetua Buzon, Codima Carla Aloia, Tremacodi Celia industrial medium and a novel fed-batch strategy for Regina, Rodriguez Andre, Farinas Cristiane Sanchez. high-level expression of recombinant β-mannanase by 2013. Effect of initial moisture content on two Amazon Pichia pastoris. Bioresource Technology. 118 (2012) rainforest Aspergillus strains cultivated on agro- 257–264. industrial residues: Biomass-degrading enzymes production and characterization. Industrial Crops and [34] Liu Kai, Lin Xiaohui, Yue Jun, Li xuezhi, Fang Xu, Zhu Products. 42(2013) 236-242. Mingtian, Lin Jianqiang, Qu /yinbo, Xiao Lin. 2010. High concentration ethanol production from corncob [26] Mamma D., Kourtoglou E., and Christakopoulos P. 2008. residues by fed-batch strategy. Bioresource Fungal multienzyme production on industrial by- Technology. 101 (2010) 4952–4958. products of the citrus-processing industry. Bioresource Technology. 99 (2008) 2373–2383. [35] Pribowo Amadeus, Arantes Valdeir, Saddler Jack N. 2012. The adsorption and enzyme activity profile of [27] Singhania Reeta Rani, Sukumaran Rajeev K., Patel Anil specific Trichoderma reesei cellulase/xylanase Kumar, Larroche Christian, Pandey Ashok. 2010. components when hydrolyzing steam pretreated corn Advancement and comparative profiles in the stover. Enzyme and Microbial Technology. 50 (2012) production technologies using solid-state and 195-203. submerged fermentation for microbial cellulose. Enzyme and Microbial Technology. 46, 541-549. [28] Pal Ajay, Khanum Farhath. 2010. Production and extraction optimization of xylanase from Aspergillus niger DFR-5 through solid-state fermentation. Bioresource Technology. 101 (2010) 7563–7569. [29] Liu Z. Lewis, Weber Scott A., Cotta Michael A., Li Shi- Zhong. 2013. A new β-glucosidase producing yeast for

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2 2016 38 Crude Cllulase Powder Production by Solid-State Fermentation Using Cassava Residue and Co-cultured Microorganisms Trichoderma reesei and Saccharomyces cerevisiae Pongsri Siwarasak1*, Sathaporn Thongwik2 1 Department of Chemical and Materials Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumtani 12110, Thailand 2 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumtani 12110, Thailand  We produced a cheap crude cellulase powder from industrial produce crude cellulase powder with 12% w/w. The powder was applied agriculture solid waste. to dried pineapple peels fermentation for ethanol production.  Two local strains, Trichoderma reesei and Saccharomyces Keywords - cellulase, solid-state fermentation, ethanol, cassava cerevisiae, were mixed in the same incubation. T. reesei residue, yeast, filamentous fungi were used for cellulase production and S. cerevisiae for ethanol conversion. I. INTRODUCTION  Crude cellulase powder can be used for digest lignocellulosic Cassava residue is a lignocellulosic solid waste from the production materials . of tapioca flour and is available in great quantity and low cost in Thailand. Therefore cassava residue is excellent substrate used for bioethanol  Crude cellulase powder production is reduced wastewater fermentation due to US$ 9.00/metric ton wet weight and US$ due to less chemicals used for pretreatment. 99.00/metric ton dry weight current prices of cassava residue in Thailand. Because of commercial enzyme is expensive thus for alternative biofuel Abstract— This research deals with the production of fresh crude production require noncommercial enzyme which can be used for cellulase by solid-state fermentation (SSF) using cassava residue and a bioethanol fermentation in Thailand. And also pretreatment step is skip co-culture of Trichoderma reesei and Saccharomyces cerevisiae under for reducing cost of bioethanol production. cassava residue weight, liquid medium volume. The fresh product from SSF was performed for moisture removal until crude cellulase obtained Lignocellulosic-based bioethanol can be produced by solid-state after grinding. Submerged fermentation was investigated using fermentation using cellulose as substrate cultivated with microorganisms lignocellulosic materials as a substrate suspended in cultivation medium to produce cellulase for glucose conversion and then subsequence by and then mixing with cellulase powder. In the production of fresh crude submerged fermentation to produce bioethanol. In order to obtain high cellulase, the experiment began of 100 g cassava residue, moisture yield bioethanol, it necessary to improve local microorganisms that can content 12% w/w and the co-cultured microorganisms in pH 5 liquid convert lignocellulosic materials into glucose and simultaneously ethanol medium (LM) of 107 cell/mL. To find the suitable moisture content for without any pretreatment. Due to pretreatment lignocellulosic materials SSF, 100 g cassava residue, moisture content 12% w/w to LM was tested required a lot quantity of energy, chemicals and water which concern to at ratios of 1:0.6, 1:0.8 and 1:1 w/v, initial sugar concentration in LM was environmental impact. Although many researches that study of varied between 0.8, 1.6, 2.4 and 3.2%w/w and initial cell concentration is pretreatment processes to increase efficiency of fermentation for constant. The solid-state fermentation was carried out at ������������ ± ������°C example, the pretreatment by biological conversion of feedstock [1], the for 7 days. The optimal condition of SSF are 3.2% w/w initial sugar pretreatment of corn fibers with mild alkali and steam [2], rice hulls with concentration in 100 mL LM, 100g cassava residue and 6 days of lime [3], maize straw with 2%NaOH at 80°C for 1 hr [4] and of rapeseed incubation at ������������ ± ������°C. The fresh crude cellulase with 55% w/w straw with H2SO4-catalyzed hydrothermal [5]. The novel microorganism is moisture content was subsequently dehydrated and pulverized to required to avoid pretreatment processes. The genetic engineering is used 1Corresponding author: Tel.: + 66(0) 86 033 2129; Fax: +66 (0) 2 5494609, 2 5494661 E-mail address: [email protected]

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2 2016 39 to find this solution for rich country. However in the developing country, 0-52-34), 1 g CaHPO4·2H2O, 1 g MgSO4·7H2O, 1 L reverse osmosis (RO) utilization of local microorganisms have to be cultivated for bioethanol water, and the sugarcane concentration of which was 10, 20, 30 or 40 g/L. production. The preparation produced four sets of pre-S-SF LM according to sugar concentrations. The four sets of LM were pH-adjusted to pH 5 and then Although commercial enzymes such as cellulase from T. reesei and sterilized in the autoclave at 120°C for 20 min prior to leaving to cool to room temperature (31°C). -glucosidase from Aspergillus niger were used for bioethanol production from cotton stalks [6]. However the pretreatment process is required C. Preparation of co-cultured microorganisms before fermentation. Therefore this contributed to the high cost of bioethanol production. The co-culturing of T. reesei and S. cerevisiae was carried out by inoculating both strains onto potato dextrose agar (PDA) in the same Petri A possible solution to lowering the production cost of bioethanol dish. The process began with streaking S. cerevisiae on PDA using an from agro-industrial lignocellulosic waste is to use low-cost enzymes that inoculating loop followed by transferred T. reesei from a PDA slant using was produced from solid-state fermentation (S-SF) for example, a review an inoculating needle onto the center of the Petri dish, as shown in Fig. of research studies in the production of cellulase using S-SF in basal 1(a). The incubation period was 5 days at room temperature (31°C). Fig. mineral salt liquid medium (LM) using the abundance and 1(b) illustrates the co-cultured microorganisms after the 5-day incubation inexpensiveness of cellulosic substrates and microorganisms, e.g. T. period. reesei, A. niger and Penicillium sp. and subsequent with submerged fermentation (SF) [7]. However the liquid medium in the research studied (a) (b) was used to adjust appropriate moisture content and for supplementary nutrients in S-SF which contained at 12 chemicals, e.g. Mary Mandels’ Figure 1 Co-cultured microorganisms on PDA dish: (a) initial incubation, mineral salts [8-10]. Therefore this liquid medium formula was increased (b) after five days of incubation cost and difficultly prepared. D. The optimal condition of fresh fermented cassava residue Thus in this research, cassava residue, local of two strains microorganism (T. reesei and S. cerevisiae) and liquid medium new The co-cultured microorganisms on the top surface of PDA plates formula (consists of five substances) were performed at pH 5 and were inoculated into the four sets of pH 5 LM individually before 24 ± 2°C [11-13]. The product of S-SF, fresh fermented cassava magnetically stirring for 30 min which were called inoculum starter of pH residue with 55% w/w moisture content for 6 day incubation, was then 5 LM. At the initially co-cultures in the inoculum starter of pH 5 LM was dehydrated to obtain crude cellulase powder (12% w/w moisture controlled of 107 cell/mL. Then, the optimal condition of fresh fermented content). The crude cellulase powder was collected in the seal plastic cassava residue was carried out in 1 L glass bowls. The ratio of sterilized bag after pulverized. Submerged fermentation was performed using cassava residue (100 g) to inoculum starter of pH 5 LM were varied as chopped dried pineapple peels and crude cellulase powder which were 1:0.6, 1:0.8 and 1:1 w/v respectively. Each bowl was covered with wrap suspended in liquid medium for bioethanol fermentation. film perforated with an inoculating needle. Then cultivated them in incubation cabinet at 24 ± 2°C for 7 days. The collection of samples II. RESEARCH METHODOLOGY and measurement of cell/mL were carried out daily in triplicate. Finally, once the optimal condition of fresh fermented cassava residue (i.e. 1:1 A. Biomass feedstock w/v for 6 days) was identified. The cassava residue was obtained from General Starch Co., Ltd., a E. Crude cellulase powder production food processing company located in Thailand’s northeastern province of Nakornratchasima, while Siam Winery Co. Ltd. contributed the fresh Once fresh fermented cassava residue was performed at the optimal pineapple peels. The residues were sun-dried to reduce the moisture condition of 1:1 w/v for 6 days. And then production of fresh fermented content to <13% w/w. The dehydrated substrates were subsequently cassava residue was carried out in a containers of 10 L Polypropylene (PP) hammer-milled to particle sizes of 0.5-1.0 mm prior to sterilization in an autoclave at 120°C for 20 min, after which the substrates were left to cool to room temperature (31°C). B. Liquid medium In this research, liquid medium (LM) was specially formulated and consists of 8 g urea ((NH4)2SO4), 15 g phosphate-potassium fertilizer (NPK-

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2 2016 40 boxes for scaled up. Each PP box was filled with 625 g cassava residue, III. EXPERIMENT AND RESULTS 125 g fresh fermented cassava residue and 750 mL pH 5 LM which had coconut sugar 30 g/L. Totally 6 PP boxes were investigated by cultivated A. Effect of liquid medium volume and sugar concentration on starter in incubation cabinet at 24 ± 2°C for 6 days. The obtained mixture of inoculum 6 boxes after 6 days incubated had an initial moisture content of 55 % w/w and 6,525 g fresh fermented cassava residue. These was further dried The cell concentration profile of co-cultured microorganisms for SSF in a pilot scale oven until moisture content which was less than 12 % with incubation time using 100 g cassava residue mixed with 60, 80 and w/w. The cellulase powder was obtained after pulverization. 100mL of pH 5 LM individually containing 0.8, 1.6, 2.4 and 3.2 % w/w coconut sugar concentration are illustrated in Fig. 2-5, respectively, F. The application of crude cellulase powder to ethanol fermentation equivalent to a total of 12 conditions. The initially LM contains 107cell/mL co-cultured microorganisms and the incubation time is 7 days. Fig.6 The optimal condition for bioethanol in submerged fermentation was compares the cell concentration under the 2.4 % and 3.2 % w/w coconut based on a previous study by Siwarasak P et al. [12]. The submerged sugar concentration conditions. For 2.4 % w/w coconut sugar fermentation was thus carried out in a 250 mL Erlenmeyer shaker flask concentration and 100 mL of pH 5 LM, the maximum cell growth is filled with 8 g sterilized dried chopped pineapple peels and 6 g crude achieved on day 6 of incubation as 3.2 % w/w at day 5; however, it has cellulase powder in 100 mL pH 5 LM containing 30 g/L coconut sugar, a lag phase of 3 days prior to the cell concentration increasing rapidly. By incubated for 5 days at room temperature (31°C). The collection of comparison, with 3.2 % w/w coconut sugar concentration, the lag phase samples and measurements of ethanol, reducing sugar and cell is significantly reduced to 1 day. concentrations and cellulase activity were undertaken in triplicate daily. This phenomenon is attributable to the higher reducing sugar G. Analytical methods concentration. Thus, the condition with 100 mL of pH 5 LM, 3.2 % w/w or 30 g/L coconut sugar concentration and 6 days of incubation is The collections of samples of inoculum starter (1 g), fresh crude selected as the optimal condition for the preparation of fresh fermented cellulase (1 g) and submerged fermentation supernatant (10 mL) for cassava residue, which has the maximum cell concentration of 1.13×109 analysis were undertaken at the start of the experiment and every 24 h, cell/mL. The higher cell concentration is implied cell growth of co-culture while the powder sample (1 g) was collected only once after drying. microorganisms. However the cell growth is inhibited by ethanol in Approximately 10 mL RO water was added to the solid samples submerged fermentation [7, 17]. Therefore, to induce the increasing cell individually prior to vortex mixing. The resultant suspensions were concentration of co-culture microorganisms on day 2 of incubation, the analyzed for cell concentration (cell/mL) using a haemacytometer coconut sugar concentration in inoculum starter of pH 5 LM is 30 g/L. (Boeco, Germany) with microscope which had a 40X magnification of the objective. Cell/mL 700000000 600000000 In addition, the cellulase activities of fresh crude cellulase, its powder 500000000 1 234 5 6 7d and the supernatant were determined using filter paper [14]. After 400000000 80 mL-LM 100 mL-LM incubation at 50°Cfor 30 min, reducing sugar was determined with 3,5- 300000000 dinitrosalicylic acid (DNS) reagent. The calibration curve for reducing sugar 200000000 assay using glucose as a chemical standard [15]. Filter paper unit (FPU) is 100000000 expressed in IU/gds of dry substrate. One unit (IU) of cellulase activity is defined as the amount of enzyme required to liberate one micromole of 0 glucose per minute at 50°C. 0 Moreover, the supernatant was collected and tested for cell 60 mL-LM concentration, cellulase activity and reducing sugar, while the ethanol concentration was determined using the fresh distillation method [16]. All measurements were carried out in triplicate. Figure 2 Cell concentration profile relative to cultivation time for S-SF under 100 g cassava residue mixed with 60, 80 and 100 mL inoculum starter of pH 5 LM containing 0.8 % w/w coconut sugar (SD = 2 %)

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2 2016 41 1500000000.0 1200000000 1000000000 1000000000.0 800000000 600000000 Cell/mL500000000.0 Cell/mL 400000000 200000000 0.0 123 4 5 6 7d 0 60 mL-LM 80 mL-LM 0 0 123 4 5 6 7d Figure 3 Cell concentration profile relative to cultivation time for S-SF 2.4% sugar-LM 3.2% sugar-LM under 100 g cassava residue mixed with 60, 80 and 100 mL inoculum starter of pH 5 LM containing 1.6% w/w coconut sugar (SD = 2) Figure 6 Cell concentration profile relative to cultivation time for S-SF under 100 g cassava residue mixed with 100 mL inoculum 1500000000 starter of pH 5 LM containing 2.4% and 3.2%w/w coconut sugar (SD = 2%) 1000000000 Cell/mL B. Cell growth and cellulase activity of fresh fermented cassava residue The larger-scale production of fresh fermented cassava residue was 500000000 carried out in 10 L PP boxes filled with 625 g cassava residue, 125 g 0 160 mL-L2M 3 80 m4L-LM 5 1060 mL-L7M d inoculum starter and 750 mL pH 5 LM with 30 g/L coconut sugar 0 concentration prior to covering with perforated wrap film. The mixture had an initial moisture content of 55 % w/w and was incubated at Figure 4 Cell concentration profile relative to cultivation time for S-SF 24 ± 2°C for 6 days. In Fig.7, the maximum cell concentration of co- under 100 g cassava residue mixed with 60, 80 and 100 mL cultured microorganisms is 1.81×109 cell/mL on day 6 of incubation. It inoculum starter of pH 5 LM containing 2.4% w/w coconut was found that the moisture content of 55 % w/w is suitable to produce sugar (SD = 2%) fresh fermented cassava residue. If the moisture content higher than 55 % w/w (data was not show) could contribute to low substrate porosity Cell/mL 1200000000 and reduce oxygen penetration. Similarity, if the moisture content lower 1000000000 than 55 % w/w cell concentration is also reduced due to poor 800000000 accessibility to nutrients. [18, 19]. The effect of low moisture content in 600000000 S-SF on reduction in nutrients solubility, low degree of swelling and high 400000000 water tension had been reported [20]. 200000000 And also, Fig. 7 illustrates initially fresh fermented cassava residue 0 had cellulase activity of 3.35 IU/gds due to fresh fermented cassava 0 1 2 3 4 5 6 7d residue of 125 g was used. However the cellulase activity is 8.64 IU/gds on day 5 of incubation. The decline in activity during days 7 is possibly 60 mL-LM 80 mL-LM 100 mL-LM attributable to the reduction of substrate and nutrients [21]. Interestingly, utilization of 30 g/L coconut sugar in pH 5 LM, mycelia and spores could Figure 5 Cell concentration profile relative to cultivation time for S-SF be higher than the others. Therefore this could be shortens of 1 day lag under 100 g cassava residue mixed with 60, 80 and 100 mL phase [21, 22]. The cellulsae activity of crude cellulase powder increasing inoculum starter of pH 5 LM containing 3.2%w/w coconut from 8.6 to 27.7 IU/gds was found, as shown in Fig. 8. In Fig. 9 was shown sugar (SD = 2%) pictures of the fresh fermented cassava residue and crude cellulase powder of this research

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2 2016 42 2000000000 1810000000 8.64 10 1500000000 8 1000000000 3.35 6 500000000 4 cell/mL 2 IU/gds 0 0 (b) 0123 4 5 6 7d Figure 9 The product from S-SF: (a) fresh fermented cassava residue Cell concentration (cell/mL) Cellulase activity (IU/gds) (before drying) and (b) crude cellulase powder (after drying and pulverization) Figure 7 Cell concentration profile and cellulase activity relative to incubation time for S-SF under 625g cassava residue mixed C. Crude cellulase powder for ethanol fermentation with 125g fresh fermented cassava residue and 750mL of pH The batch production of ethanol was undertaken using submerged 5 LM containing 30g/L coconut sugar (SD = 3%) fermentation in a 250 mL Erlenmeyer shaker flask filled with 8 g chopped Cellulase activity (IU/gds) 30 27.7 dried pineapple peel, 6 g crude cellulase powder, and 100 mL of pH 5 LM which contained 30 g/L coconut sugar concentration at room 25 temperature 31°C. The flask was continuously shaken at 100 rpm for 5 days. The initial ethanol concentration was 7.7 g/L, due to this was 20 product in cellulase powder from S-SF. However the maximum ethanol was achieved of 42.1 g/L at day 4 incubation time as shown in Fig. 10. 15 Because of there was initially cellulase activity in cellulase powder of 27.7 10 8.6 IU/gds. Therefore cell concentration increasing rapidly corresponding to reduction of reducing sugar and the maximum ethanol concentration was 5 obtained, as illustrated in Fig. 10 and 11. 0 The co-cultured microorganism of T. reesei and S. cerevisiae Fresh fermented c1assava residue simultaneously hydrolyze cellulose of chopped dried pineapple peel into eyhanol due to cellulase activity is active from the initial. The reduction Figure 8 Cellulase activity of fresh fermented cassava residue (55 of cellulase activity was found less active in subsequent day because of % w/w moisture content) and crude cellulase powder the supernatant sample was collected and analyzed. This is limitation of (12 % w/w moisture content) (SD = 3%) the study that could not analyze cellulase activity from solid fermented. Therefore chopped dried pineapple peel was fermented directly without (a) pretreatment to remove lignin with cellulase powder via submerged fermentation. As such, the powder is convenient for use, particularly for ethanol fermentation, in addition to the inexpensiveness of the microorganisms and agro-industrial residues. This research study was found that crude cellulase powder can be produced from local microorganisms. Cellulase activity is higher than previous research as shown in Table 1. One reason is two strains of T. reesei and S. cerevisiae which can be cultivated in the same substrate. Then these can be hydrolyzed cellulose and simultaneously converted to ethanol. Even though incubation time for crude cellulase powder in this study is 144 hours. However the level of this fermentation is higher than the previous study. In addition the abundance of cassava residue and pineapple peel waste were used in Thailand.

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2 2016 43 50 46.7 42.1 production of fresh fermented cassava residue was subsequently 30.7 enlarged in scale and carried out in 10 L PP boxes filled with 625 g cassava 40 residue, 125 g inoculum fresh fermented cassava residue starter and 750 3 4 5d mL pH 5 LM of 30g/L coconut sugar concentration prior to covering with 30 Reducing sugar (g/L) perforated wrap film, incubated at 242oC for 6 days. The cell concentration and cellulase activity of the resultant fresh crude cellulase 20cell/mL g/L are 1.81×109 cell/mL and 8.64 IU/gds, respectively. IU/gds 10 2 The crude cellulase powder production is performed by drying and grinding fermented cassava residue after 6 days S-SF. Due to its ease of 7.7 use in bioethanol production [13], crude cellulase powder is therefore a 0 promising enzyme for ethanol production from agro-industrial wastes. However, to address the small-scale limitation, further optimization of 01 the fermentation condition to suit the larger-scale ethanol production is Ethanol (g/L) advisable. Figure 10 Profile of concentrations of reducing sugar and ethanol for ACKNOWLEDGMENT submerged fermentation using dried chopped pineapple peels and crude cellulase powder in pH 5 LM (SD = 3%) The authors would like to extend deep gratitude to Rajamangala University of Technology Thanyaburi for financial support. Sincere 400000000 27.7 30 appreciation is extended to Nusara Saramas, Thadapan Yodnoom, Jadsada Thongsiri, and Wassana Jaito for their technical assistance. 300000000 25 Moreover, special thanks go to Warapong Vorawareejit for cassava residues. 200000000 15.6 20 15 REFERENCES 100000000 10 [1] Sá nchez Ó scar J., Cardona Carlos A., 2008. Trend in 0 Biotechnological production of fuel ethanol from different 0123 5 feedstocks. Bioresource Technology 99, 5270-5295. Cell concentration (cell/mL) 0 [2] Shrestha Prachand, Khanal Samir Kumar, Pometto III Anthony L., 4 5d Leeuwen J. (Hans) van, 2010. Ethanol production via in situ fungal Cellulase activity (IU) saccharification and fermentation of mild alkali and steam pretreated corn fiber. Bioresource Technology 101, 8698-8705. Figure 11 Profile of cell concentrations and cellulase activity for submerged fermentation using dried chopped pineapple [3] Saha Badal C., Cotta Michael A., 2008. Lime pretreatment, peels and crude cellulase powder in pH 5 LM (SD = 3%) enzymatic saccharification and fermentation of rice hulls to ethanol. Biomass and Bioenergy 32, 971-977. IV. CONCLUSION [4] Chen Ming, Zhao Jing, Xia Liming., 2008. Enzymatic hydrolysis of This research is concerned with the production of fresh fermented maize straw polysaccharides for the production of reducing sugars. cassava residue by solid state fermentation (SSF) using the co-cultured Carbohydrate Polymers 71, 411-415. microorganisms of S. cerevisiae and T. reesie. The microorganisms were co-cultured at room temperature 31°C for 7-12 days. And then [5] Lu Xuebin, Zhang Yimin, Angelidaki., 2009. Optimization of H2SO4- inoculated on cassava residue and was incubated at 24 ± 2°C for 5 catalyzed hydrothermal pretreatment of rapeseed straw for days. The resultant fresh fermented cassava residue (55%w/w moisture bioconversion to ethanol: Focusing on pretreatment at high solid content) was then transformed into crude cellulase power (12%w/w) content. Bioresource Technology 100, 3048-3053. through the drying and grinding processes. [6] Shi Jian, Sharma-ShivappaRatna R., Chinn Mari, Howell Noura., 2009. The optimal preparation condition of inoculum starter in 1 L glass Effect of microbial pretreatment on enzymatic hydrolysis and bowl was 100 g cassava residue mixed with 100 mL pH 5 LM of 30 g/L coconut sugar concentration incubated at 242oC for 6 days. The

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2 2016 44 fermentation of cotton stalks for ethanol production. Biomass and Andre , Farinas Cristian Sanchez. 2012. Using Amazon forest fungi Bioenergy 33, 88-96. and agricultural residues as a strategy to produce cellulolytic enzymes. Biomass and Bioenergy. 37, 243-250. [7] Singhania Reeta Rani, Sukumaran Rajeev K., Patel Anil Kumar, Larroche Christian, Pandy Ashok., 2010. Review Advancement and [18] Singhania Reeta Rani, Patel Anil Kumar, Soccol Carlos R., Pandy comparative profiles in the production technologies using solid- Ashok., 2009. Review recent advances in SSF. Biochemical state and submerged fermentation for microbial cellulases. Engineering Journal 44, 13-18. Enzyme and Microbial Technology 46, 541-549. [19] Delabona Priscila da silva, Pirota Rosangela Donizete Perpetua [8] Mekala Naveen Kumar, Singhania Reeta Rani, Sukumaran Rajeev K., Buzon, Codima Carla Aloia, Tremacoldi Celia Regina, Rodrigues Pandy Ashok., 2008. Cellulase production under SSF by Andre , Farinas Cristian Sanchez. 2013. Effect of initial moisture Trichoderma reesei RUT C30: statistical optimization of process content on two Amazon rainforest Aspergillus strains cultivated on parameters. Appl Biochem Biotechnol 151, 122-131. agro-industrial residue: Biomass-degrading enzymes production and characterization. Industrial Crops and Products. 42, 236-242. [9] Sukumaran Rajeev K., Singhania Reeta Rani, Mathew Gincy Marina, Pandy Ashok., 2009. Cellulase production using biomass feed stock [20] Mamma Diomi, Kourtoglou, Christakopoulos Paul. 2008. Fungal and its application in lignocelluloses saccharification for bio- multienzyme production on industrial by-product of the citrus- ethanol production. Renewable Energy 34, 421-424. processing industry. Bioresource Technology. 99, 2373-2383. [10] Omojasola P. Folakemi, Jilani Omowumi Priscilla, Ibiyemi S.A., 2008. [21] Lever Mitchell, Ho Goen, Cord-Ruwisch Ralf. 2010. Ethanol from Cellulase Production by some fungi cultured on pineapple waste. lignocelluloses using crude unprocessed cellulase from solid-state Nature and Science 6(2), 64-78. fermentation. Bioresource Technology. 101, 7083-7087. [11] Siwarasak Pongsri and Prajanket Pradabrat. 2010. Cellulase [22] Sun Haiyan, Ge Xiangyang, Hao Zhikui, Peng Ming. 2010. Cellulase Production from Pineapple Peel in Submerge-State Fermentation production by Trichoderma sp. on apple pomace under solid state by Using Trichoderma reesei RT-P2 and Co-Culture of Trichoderma fermentation. African Journal of Biotechnology. Vol. 9 (2), 163-166. reesie RT-P1 and Saccharomyces cerevisiae RT-P2. RSCE 2010. November 22-23, 2010. Queen Sirikit National Convention Center. [23] Liu Jian, Yang Jichu. 2007. Cellulase Production by Trichoderma Bangkok. Thailand. koningii AS3.4262 in solid-state fermentation using lignocellulosic waste from the vinegar industry. Food Technol. Biotechnol. 45 (4), [12] Siwarasak Pongsri, Nuttawan Kuppithayanant, Churairat Duangduen, 420-425. Pradabrat Prajanket. 2010. Two Strains Co-culture of Trichoderma reesei RT-P1 and Saccharomyces cerevisiae RT-P2 and Its [24] Dhillon Gurpreet Singh, OberoiHarinder Singh, KaurSurinder, Bansal production of ethanol from pineapple peel waste. 2nd Rajamangala Sunil, Brar Satinder Kaur. 2011. Value-addition of agricultural University of Technology Thanyaburi International Conference, wastes for augmented cellulase and xylanase production through Bangkok, Thailand 24-26 November, 2010. solid-state trey fermentation employing mixed-culture of fungi. Industrial Crops and Products. 34, 1160-1167. [13] Siwarasak Pongsri, Pajantagate Pradatrat, Prasertlertrat Kanoktip. 2012. Use of Trichoderma reesei RT-P1 crude enzyme powder for ethanol fermentation of sweet sorghum fresh stalks. Bioresource Technology 107, 200-204. [14] Ghose, T.K. 1987. Measurement of cellulase activities. Pure Appl. Chem. 59, 257-268. [15] Miller, G.L., 1959. Use of dinitrosalicylic acid and reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 31, 426-427. [16] William, M.B., Reese, D., 1950. Analytical Chemistry. 22:1556. doi: 10.1021/ac60048a025. [17] Delabona Priscila da silva, Pirota Rosangela Donizete Perpetua Buzon, Codima Carla Aloia, Tremacoldi Celia Regina, Rodrigues

Research Journal-Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 15, Issue 2, 2016 45 กำรติดตำมควำมแหง้ แล้งด้วยดัชนีควำมแหง้ แล้งรวม Drought Monitoring by Composite Drought Index อภิรฐั ป่ินทอง1*, บญั ชา ขวัญยืน2 1ภาควชิ าวิศวกรรมเกษตร คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรี อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12110 2ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์ อ.กาแพงแสน จ.นครปฐม 73140 E-mail : [email protected] บทคดั ยอ่ เปล่ียนแปลงสภาพภูมิอากาศ ในรูปแบบของความรุนแรง (Intensity) ระยะเวลา (Duration) และขอบเขตเชิงพ้ืนที่ (Spatial extent) [1] การใช้ดัชนีความแห้งแล้งรวมท่ีมีการพัฒนาขึ้นในประเทศไทย สาหรับติดตาม ความแห้งแล้งแบบรายสัปดาห์ ท่ีใกล้เคียงระยะเวลาจริง ในพื้นท่ีศึกษา 3 ลุ่มน้า แนวทางติดตามความแห้งแล้ง ด้วยดัชนีความแห้งแล้ง มีอยู่ด้วยกัน 3 ประกอบด้วย ลุ่มน้าแม่กลอง ลุ่มน้ายม และลุ่มน้าชี ผลการศึกษาระหว่างดัชนีความ ประเภท ได้แก่ ดัชนีความแห้งแล้งประเภทเด่ียว (Single index) ดัชนีความ แห้งแล้งกับการตรวจสอบทางภาคสนาม พบว่าให้ความถูกต้องอยู่ระหว่างร้อยละ แห้งแล้งประเภทหลายตัว (Multiple indices) และดัชนีความแห้งแล้งรวม 60 – 80 เปอรเ์ ซน็ ต์ หรือคิดเฉล่ียเป็นร้อยละ 69 เปอร์เซ็นต์ ซ่งึ ใช้เปน็ แนวทางในการ (Composite indices) ตดิ ตามความแห้งแล้งสาหรับการแก้ไขปญั หาภัยแลง้ ที่เกิดขึน้ อย่างเหมาะสม ดัชนีความแห้งแล้งประเภทเด่ียว (Single index) ได้แก่ ดัชนี Palmer คำสำคญั : การติดตามความแหง้ แล้ง, ดชั นคี วามแห้งแลง้ รวม Drought Severity Index (PDSI) Standardized Precipitation Index (SPI) และMoisture Available Index (MAI) เป็นต้น ประเทศท่ีใช้ดัชนีความแห้ง Abstract แล้งประเภทเดี่ยว (Single index) ไดแ้ ก่ ประเทศออสเตรเลยี โดยใชด้ ัชนีความ แห้งแล้ง Rainfall Deciles ซึ่งพิจารณาฝนอยา่ งเดยี ว ในการติดตามความแหง้ Using composite drought index with developments in Thailand for แล้ง ดังแสดงในรปู ท่ี 1 monitoring drought weekly at near real time in the study area 3 basin Include Maeklong basin Yom basin and Chi basin. From experiment results between composite drought index to recheck ground truth, the accuracy percentage is between 60-80 percent or an average of 69 percent. Which used as a guideline for monitoring drought for troubleshooting drought occurred properly. Keywords: Drought Monitoring, Composite Drought Index บทนำ รูปท่ี 1 ดัชนคี วามแหง้ แล้ง Rainfall Deciles ในประเทศออสเตรเลยี [2] ความแหง้ แลง้ ในประเทศไทย ส่วนใหญ่เกิดจากฝนแลง้ ฝนทิง้ ชว่ ง และฝนที่ ประเทศอินเดีย ได้มีการใช้ดัชนีความแห้งแล้งประเภทเด่ียวหลายตัว ไม่ตกต้องตามฤดูกาล ความรุนแรงของความแห้งแล้ง (Drought) ขึ้นอยู่กับ (Multiple indices) ร่วมกันในกรอบเวลาที่แตกต่างกัน โดยใช้ ดัชนีความแห้ง ปริมาณฝน ปริมาณน้าที่เกบ็ กักท่ผี ิวดินและใต้ดิน ความชื้นในอากาศ ความชน้ื แล้ง Aridity Anomaly Index (AAI) ติดตามความแห้งแล้งในแบบรายสปั ดาห์ ของดิน ระยะเวลาและความกวา้ งใหญ่ของพ้นื ที่ที่เกิดความแห้งแล้ง ความแห้ง และดัชนีความแห้งแล้ง Standardized Precipitation Index (SPI) ติดตาม แล้งมีผลมาจากการที่ได้รับปริมาณฝนไม่เพยี งพอต่อความต้องการ ส่งผลทาให้ ความแห้งแลง้ แบบรายเดอื น ดังแสดงในรูปที่ 2 เกิดการขาดแคลนน้าเพ่ือการบริโภคและอุปโภค พืชและสัตว์ต่างๆ เกิดการ ขาดนา้ ส่งผลต่อการเจรญิ เติบโตทไี่ ม่เปน็ ไปตามปกติและทาใหผ้ ลผลิตลดต่าลง ใ น ปั จ จุ บั น ก า ร ติ ด ต า ม ค ว า ม แ ห้ ง แ ล้ ง ด้ ว ย ดั ช นี ค ว า ม แ ห้ ง แ ล้ ง ร ว ม (Composite Drought index) มีการพัฒนานามาใช้ในหลายประเทศเพ่ือทา การลดการสญู เสียจากภาวะความแห้งแล้งวิธกี ารอยา่ งหน่ึง คือ การติดตาม การติดตามความแห้งแล้งที่เกิดขึ้นในพ้ืนที่ อาจมีการติดตามท้ังแบบรายวัน และประเมินระดับความรุนแรงของความแห้งแล้งท่ีเกิดข้ึน เพื่อใช้เป็นแนวทาง รายเดอื น หรอื ฤดูกาล ในการวางแผนเพ่ือรบั มอื และบรรเทาความแห้งแล้งท่ีเกิดขึ้น โดยวิธกี ารที่นิยม ใช้ สาหรับการติดตามความแห้งแล้งคือ การใช้ดัชนีความแห้งแล้ง (Drought index) และเทคนิคสารวจระยะไกล (Remote sensing) ซ่ึงเป็นลักษณะทาง กายภาพท่ีสามารถทาการตรวจวัดและเก็บบนั ทึกข้อมูลใช้สาหรับวิเคราะห์หา ความสัมพันธ์ต่อการเกิดความแห้งแล้ง จากความผิดปกติของความ