Комплексная переработка кофейного шлама с получением белково-углеводной кормовой добавки и "сырого" экстракта кофейного масла

• Автор: Башашкина, Елена Валерьевна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика кофейного сырья и технологий производства растворимого кофе

1.1.1. Химический состав кофейных зерен

1.1.2. Обзор технологий получения растворимого кофе

1.2. Технологии переработки кофейного шлама

1.2.1. Физико-химические способы утилизации кофейного шлама

1.2.2. Биотехнологическая переработка кофейного шлама

1.3. Переработка растительных отходов биотехнологическими способами

1.3.1. Общая характеристика растительного сырья и отходов

1.3.2. Современные подходы к биоконверсии растительных отходов
1.3.3. Биологические основы переработки основных биополимеров растительных отходов
1.3.4. Требования к микроорганизмам, используемым для биоконверсии растительных отходов в продукты кормового назначения
1.4. Способы повышения эффективности переработки растительных отходов биотехнологическими способами
1.4.1. Повышение биодоступности субстрата его предварительной обработкой
1.4.2. Устранение токсического эффекта «антипитательных» веществ,
содержащихся в растительных отходах
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Микробные объекты
2.1.2. Кофейные отходы
2.2. Культивирование микроорганизмов

2.3. Определение микробиологических показателей отходов растворимого кофе и исследование свойств автохтонных культур микроорганизмов
2.4. Анализ состава кофейного шлама и микробной биомассы
2.5. Определение основных характеристик «сырого» экстракта кофейного масла
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 3. Характеристики кофейного шлама
3.1. Исследование химического состава кофейного шлама
3.2. Исследование микробиологических характеристик кофейного шлама
3.3. Основные характеристики автохтонных микроорганизмов кофейного шлама
3.4. Использование автохтонных микроорганизмов для биодеструкции
кофейного шлама
Глава 4. Исследование способов извлечения жировой составляющей кофейного
шлама («сырого» экстракта кофейного масла)
Глава 5. Выбор микроорганизмов-деструкторов кофейного шлама
5.1. Выбор микроорганизмов-деструкторов кофейного шлама при твердофазном культивировании
5.2. Выбор микроорганизмов-деструкторов кофейного шлама при глубинном культивировании
5.3. Исследование ростингибирующего эффекта «антипитательных» веществ
кофейного шлама
Глава 6. Интенсификация биодеструкции кофейного шлама предварительным гидролизом субстрата
6.1. Интенсификация биодеструкции кофейного шлама предварительным ферментативным гидролизом субстрата
6.2. Интенсификация биодеструкции кофейного шлама предварительным кислотным гидролизом субстрата
6.3. Исследование ростовых характеристик грибов и дрожжей на питательных средах, содержащих кофейный шлам, предварительно обработанный кислотным гидролизом

Глава 7. Снижение ростингибирующего эффекта «антипитательных» веществ кофейного шлама
7.1. Снижение ростингибирующего эффекта «антипитательных» веществ кофейного шлама введением в питательную среду специфических соединений
7.2. Снижение ростингибирующего эффекта «антипитательных» веществ кофейного шлама направленной адаптацией микроорганизмов к
компонентам субстрата
Глава 8. Оптимизация основных стадий биоконверсии кофейного шлама в кормовую биомассу
8.1. Исследование влияния режимов культивирования на эффективность процесса биоконверсии кофейного шлама и качество биомассы
8.2. Концентрирование биомассы
8.3. Технологическая схема комплексной переработки кофейного шлама в «сырой» экстракт кофейного масла и белково-углеводную кормовую
добавку
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Лабораторный регламент на получение дрожжевой биомассы
кормового назначения из кофейного шлама
Приложение 2. Лабораторный регламент на комплексную переработку отходов производства растворимого кофе в белковый кормовой продукт и
кофейное масло
Приложение 3. Основные исходные технологические данные на опытную
установку комплексной переработки кофейного шлама
Приложение 4. Расчет технико-экономических показателей цеха биоконверсии отходов производства растворимого кофе мощностью
т/год по объему перерабатываемого кофейного шлама
Приложение 5. Расчет эколого-экономического эффекта от внедрения разработанной технологии
популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности.
В процессе биодеградации под действием естественной микрофлоры окисляется до 60 % органического вещества, оставшийся субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием стабильного гумифицированного конечного продукта [79-81]. Кроме того, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ и при этом происходит многократное увеличение биомассы полезных почвенных микроорганизмов [82]. Таким образом, компост - это продукт, представляющий ценность для сельского хозяйства как богатое органическое удобрение, и средство, улучшающее структуру почвы.
В компостировании принимает участие более 2000 видов бактерий и не менее 50 видов грибов. Микроорганизмы, осуществляющие разложение органических субстратов, можно подразделить на группы по температурным интервалам, в которых каждая из них активна: для психро филов
предпочтительна температура ниже 20 °С, для мезофилов — от 20 до 40 °С и термофилов — свыше 40 °С [83].
Важными параметрами при компостировании являются соотношение углерода и азота и мультидисперсностъ субстрата, необходимая для нормальной аэрации. Соотношение углерода к азоту должно находиться в пределах 20:1 - 30:1. Поэтому для компостирования смешивают различные компоненты. Например, смешивают органические отходы с навозом или пометом [84]; навоз, птичий помет с торфом [85]. Разработана технология компостирования, предусматривающая послойное укладывание органических отходов, торфа и пивной дробины [86].
Для интенсификации компостирования, а именно увеличения скорости процесса, предлагается предварительно измельчать субстрат [87, 88], однако это требует дополнительных энергетических затрат.
Часто для ускорения компостирования в смесь добавляется готовый