Разработка технологии утилизации отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства методом биоконверсии

• Автор: Тактаров, Эдуард Александрович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕР АТУ РЫ

1.1. Торф как сырьевой источник биотехнологических производств

1.1.1. Общая характеристика торфа

1.1.2. Использование торфа в сельском хозяйстве

1.1.3. Компосты торфорганические отходы

1.1.4. Утилизация отходов животноводства с помощью метанового брожения

1.2. Микробиологические аспекты процесса биоконверсии

1.2.1. Биосинтез аминокислот

1.2.2. Влияние внешних факторов на биосинтез аминокислот

1.2.2.1. Влияние аэрации
1.2.2.2. Влияние температуры
1.2.2.3. Влияние влажности среды
1.2.2.4. Влияние кислотности среды
2. МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗОВ 3
2.1. Установка для проведения эксперимента но биоконверсии
2.2. Методика эксперимента
2.3. Количественное определение содержания аминокислот
с помощью автоматического аминокислотного анализатора
2.3.1. Подготовка образца аминокислот для анализа
2.3.2. Определение аминокислот на автоматическом
анализаторе
2.3.3. Расчет содержания отдельных аминокислот
2.3.4. Подготовка реактивов
2.3.4.1. Подготовка натрийлимоннокислых буферов и регенерирующего раствора
2.3.4.2. Приготовление раствора нннгидрина
2.3.4.3. Приготовление стандартных растворов аминокислот
2.4. Определение ферментативной активности
2.4.1. Колориметрический метод определения
активности уреазы
2.4.2. Колориметрический метод определения
активности дегидрогеназы
2.4.3. Газометрический метод определения
активности катал азы
2.5. Микробиологический анализ субстрата
2.5.1. Подготовка образца к микробиологическому анализу
2.5.2. Определение содержания микроорганизмов в субстрате
2.6. Использованные реактивы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БИОКОНВЕРСИИ ТОРФОНАВОЗНЫХ СУБСТРАТОВ
3.1. Исследование влияния физикохимических параметров биоконверсии на протекание биосинтетических процессов
3.1.1. Влияние аэрации на ход процесса
3.1.2. Влияние соотношения торфнавоз на ход
процесса бноконверсии
3.1.3. Варьирование температуры. Решение обратной задачи биохимической кинетики и расчет энергии активации
3.1.4. Влияние величины на ход биоконвсрсии
3.2. Исследование влияния добавок отходов пищевых производств
на биосинтез аминокислот
3.2.1. Влияние добавок отходов различных
пищевых производств
3.2.2. Варьирование количества отходов хлебопекарной промышленности
3.3. Оценка агрохимической и кормовой ценности продукта биоконверсии
3.4. Результаты жидкостной хроматографии. Аминокислотный состав продукта биоконвсрсии
4. КИНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА БИОСИНТЕЗА
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
4.1. Особенности моделирования биосинтетических процессов
4.1.1. Подходы к решению кинетических задач
4.1.2. Компьютерное моделирование кинетики синтеза продукта в микробиологических процессах
4.2. Математическое моделирование процесса синтеза аминокислот
в ходе биоконверсии
4.3. Результаты решения обратной задачи биохимической кинетики
с использованием явного интегрального метода
4.4. Индукционный период на кривых биосинтеза
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА КОМПОСТИРОВАНИЕМ
НА МОДУЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ
5.1. Обоснование выбора и расчета модульной установки по утилизации отходов животноводства твердофазной ферментацией торфонавозных ком постов
5.2. Расчет материальных и тепловых потоков
5.3. Расчет материального баланса производства
5.4. Описание предлагаемой технологической схемы
5.5. Техникоэкономическая оценка предлагаемой технологии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Научная новизна. Впервые исследован процесс биоконверсии торфонавозной смеси с отходами пищевой промышленности хлебопекарной, молокоперсрабатывающей, крахмалопаточной для получения эффективных органических удобрений ко. Установлено, что отходы хлебопекарной промышленности, содержащие углеводы, активируют микробный синтез свободных аминокислот при бноконверсии торфонавозной смеси. Показана эффективность использования аэробноанаэробных условий для активации биоконверсии. Математическая обработка экспериментальных данных позволила определить кинетические параметры процесса биоконверсии торфонавозных смесей с отходами хлебопекарной промышленности и предложить математические модели, описывающие эксперимент. Практическая ценность. ТУ 1 Компост многоцелевого назначения. В ходе работы разработана экологически чистая технология утилизации отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства методом биоконверсии, отличающаяся от существующих более низкой себестоимостью и небольшим сроком окупаемости около 2,5 лет разработан лабораторный регламент и выданы исходные данные для проектирования модульной установки мощностью тгод. Апробация работы. Представленные исследования проводились в рамках проекта Министерства Образования Российской Федерации Научные исследования высшей школы в области химии и химических продуктов Подпрограмма Биотехнология. По результатам работы опубликовано печатных работ, в том числе, в 2 изданиях центральной печати, получено 2 патента Российской Федерации. Известно, что торф представляет собой экологически чистый природный материал, обладающий ярко выраженной поглотительной способностью. В естественном виде его используют в качестве удобрения в сельском хозяйстве и животноводстве, т. В сельском хозяйстве для производства органических и органоминеральных удобрений используется верховой тип торфа со степенью разложения Я и низинный при I , ограниченный по зольности пределом . Для компостирования считается пригодным торф с зольностью до и II . В таком торфе содержится большое количество важных биологически активных веществ гуминовые кислоты, фульвокислоты, мнкро и макроэлементы. Эти вещества стимулируют рост и развитие растений и улучшают структуру почв . Питательная ценность торфа как сырья для производства удобрений определяется в первую очередь уровнем содержания в нем водорастворимых и легкогидролизуемых веществ, богатых углеводами . Например, для производства кормовых добавок используют верховой торф моховой и травяномоховой группы со степенью разложения не более , влажностью около , зольностью до 8 , содержание гидролизуемых редуцирующих веществ в котором должно быть не меньше на органическую массу торфа . Например, при производстве кормовых дрожжей в качестве гидролизного сырья обычно используют верховой торф со степенью разложения до , зольностью до 5 и суммарным выходом редуцирующих веществ с учетом трудногидролизуемых не менее выход веществ из легкогидролизуемой части не менее . Такой торф но содержанию углеводов несколько уступает растительным материалам, но имеет ряд преимуществ, так как содержит большое количество биологически активных веществ гумнновые и аминокислоты, различные легко и труднорастворимые полисахариды, которые в результате реакции гидролиза превращаются в моносахара, которые оказывающие положительное действие на рост дрожжей II, , . При применении верхового малоразложившегося торфа в производстве удобрений следует учитывать, что в его ботаническом составе наряду с остатками сфагновых мхов и других растенийторфообразователей присутствуют древесные включения и волокна пушицы, которые трудно подвергаются обработке и плохо усваиваются растениями. Для этих целей рекомендуется использовать только беспиистые и малопнистые залежи , . Одной из наиболее важных характеристик торфа является содержание в нем азота. Азот является постоянным элементом органического вещества торфа, между тем характер соединений азота до сих пор выяснен недостаточно. Представление о содержании азота в различных торфах показано в табл.