Физико-химические закономерности процесса аэробной твердофазной ферментации субстратов различной природы

• Автор: Рабинович, Роман Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04, 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

.1.1. Многообразие современных способов биоконверсии

органического сырья и отходов. Преимущества твердофазной

ферментации

1.2. Процесс аэробной твердофазной ферментации

1.2.1. Общая характеристика процесса

1.2.2. Аппаратурное оформление процесса.

1.2.3. Характеристика ферментируемых субстратов.

1.2.3.1. Сырье животноводства.

1.2.3.2. Углсродсодержащие материалы

растительного происхождения

1.2.4. Физикохимические и биохимические факторы, влияющие
на ход ферментации.
1.2.4.1. Углеродноазотное соотношение.
1.2.4.2. Содержание целлюлозолигниновых компонентов
1.2.4.3. Влажность
1.2.4.4. Кислотность
1.2.4.5. Размер частиц и скорость аэрации.
1.2.4.6. Температура
1.2.4.7. Использование биостимуляторов
1.3. Физикохимические подходы к моделированию аэробной твердофазной ферментации
1.3.1. Общие положения
1.3.2. Термодинамическое моделирование
1.3.3. Кинетическое моделирование.
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Устройство лабораторной установки
2.2. Устройство полупроизводственной установки
2.3. Схема экспериментов на полупроизводственной установке
2.4. Физикохимическое тестирование процесса
2.4.1. Наблюдение за режимом влажности.
2.4.2. Наблюдение за температурным режимом
2.4.3. Наблюдение за уровнем кислородообеспсчсния.
2.4.4. Кислотный режим процесса.
2.5. Биохимическое тестирование процесса
2.5.1. Определение каталазной активности
2.5.2. Определение дегидрогеназной активности.
2.5.3. Определение пероксидазной активности.
2.5.4. Определение полифенолоксидазной активности.
2.5.5. Определение содержания триптофана
2.5.6. Определение сырого протеина
2.5.7. Определение сырого жира
2.5.8. Определение сырой клетчатки
2.5.9. Определение органического углерода гуминовых и
фульвовых кислот
2.6. Химическое тестирование процесса.
2.6.1. Определение азота
2.6.2. Определение фосфора
2.6.3. Определение калия
2.6.4. Определение зольности
2.7. Микробиологическое тестирование процесса.
2.7.1. Общие требования к проведению микробиологических
анализов
2.7.2. Определение общей микробной обсемененности.
2.8. Статистическая обработка данных
3. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АЭРОБ1ЮЙ ТВЕРДОФАЗНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ
3.1. Исследование базового процесса ферментации.
3.1.1. Варьирование режимов аэрации и выбор оптимума
3.1.2. Оценка физикохимических показателей.
3.1.3. Оценка биохимических показателей
3.1.4. Оценка микробиологических показателей.
г 3.2. Исследование влияния различных органических
субстратов на ход процесса ферментации.
3.2.1. Оценка физикохимических показателей
3.2.2. Оценка биохимических показателей
3.3. Многокритериальная оценка удобрительного рейтинга продук
тов ферментации
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОБНОЙ ТВЕРДОФАЗНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ
4.1. Кинетика развития целлюлозолитических аэробов при
ц, использовании различных лигноцеллюлозных субстратов.
Ингибирующая способность лигнина.
4.2. Кинетическая модель биодеградации органической фракции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Их использование позволяет существенно увеличить выход глюкозы в конечных продуктах 6. В качестве сырья для приготовления удобрений особой популярностью пользуется торф. Доказана целесообразность его использования при переработке сточных вод предприятий пищевой промышленности и животноводческих комплексов на удобрения. Существуют неферментационные технологии, позволяющие использовать торф для производства кормовых добавок 7. При этом через слой сфагнового торфа со степенью разложения 5 и влажностью , служащий своего рода фильтром, пропускают сточные воды, что способствует насыщению конечного продукта белковожировыми веществами. Полученный продукт подвергают сушке, пока его влажность не достигнет 5. Гидролизаты древесины и торфа можно использовать в качестве питательной среды для кормовых дрожжей, что позволяет получать разнообразные белковые, каротиноидные и жировые препараты 8, 9. В последние десятилетия достаточной популярностью пользуется метод переработки органических отходов вермикультивированием. Характерной чертой этого способа биопереработки является возможность использования широкого спектра органического сырья и отходов красным калифорнийским червем навоза всех видов животных, помета птицы, осадков очистных сооружений, отходов сельскохозяйственного и перерабатывающих производств , . Методами анаэробного разложения органических отходов получают биогаз. В состав биогаза, который относится к возобновляемым источникам энергии, входит метана . Производство биогаза из возобновляемых источников отходов биомассы промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения осуществляется во многих странах. Пионером в этой области являются США . В достаточной степени эффективным признан процесс культивирования дрожжей на отходах животноводческих комплексов , заключающийся в разделении жидкой и твердой фракций с помощью центрифугирования исходного сырья с последующим гидролизом жидкой фракции серной кислотой и нейтрализации известковым молоком. Твердая фракция складируется и используется для получения компоста, жидкая используется для выращивания дрожжей. Для лучшей биотрансформации исходное сырье подвергается предобработке пастеризации, аэробной или анаэробной ферментации. Одновременно с ростом и размножением дрожжевых клеток гибнут патогенные микроорганизмы. Эти процессы не только позволяют получать дешевые кормовые добавки, но и способствуют облагораживанию животноводческих стоков . Наряду с этим, постоянно разрабатываются и совершенствуются способы очистки отходов животноводства с использованием микроводорослей ii и аэрирования субстрата. В ходе таких процессов биопереработки в большом количестве синтезируются аминокислоты и витамины, в том числе пантотсновая и никотиновая кислоты, рибофлавин и пирндоксин. Значительная часть современных процессов биоконверсии может быть отнесена к так называемым способам твердофазной ферментации , для которых характерен кометаболизм, то есть участие, как минимум, двух субстратов, один из которых используется для роста микроорганизмов, а другой превращается в ценный целевой продукт . При этом осуществляется культивирование микроорганизмов на увлажненных твердых субстратах. В отличие от способов ферментации жидких субстратов, для твердофазной ферментации характерны больший выход полезного продукта с улучшением его свойств, меньшие затраты и относительная простота. Для осуществления твердофазной ферментации используются природные гетерогенные материалы , содержащие сложные полимеры лигнин , пектин , , лигноцеллюлозу и т. Твердофазная ферментация направлена на получение продукции широкого спектра использования. Ниже представлены процессы твердофазной ферментации, нашедшие применение в разных отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства. В пищевой промышленности применение твердофазной ферментации обусловлено необходимостью производства ферментов, органических кислот, ароматизаторов и др. Так, культивированием i на смесях из пшеничных отрубей и соевых хлопьев производят протсиназы для получения соевых соусов .