论文题目: 激光选育混合菌发酵苹果渣生产饲料蛋白的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 化学工程
作者: 徐抗震
导师: 宋纪蓉
关键词: 苹果渣,饲料蛋白,液固态发酵,固固态发酵,计量学,热力学效应,动力学,循环过程
文献来源: 西北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以当前亟需解决的陕西省二十多条苹果榨汁生产线排放的60多万吨苹果渣为主要原料,采用生物技术发酵生产饲料蛋白,解决困扰苹果榨汁企业发展的难题,充分利用资源,减少环境污染,同时为短缺的蛋白饲料来源开辟一条新途径。并以此进行相关的发酵技术研究,完善发酵理论,为其他果渣、酒糟及纤维素秸秆的研究开发提供借鉴。 利用自行设计的激光辐射诱变方案,获得了适合苹果渣发酵生产饲料蛋白的更优菌株,并通过实验得到了多菌种的最佳接种混合比。同时,确定了鲜苹果渣的较佳干燥方式,为工业规模化处理提供保障。通过单因素实验和正交实验研究了氮源的添加形式和较佳固态发酵培养基的组成,并分析和讨论了发酵过程的浓缩效应与功效评价。 在获得单独固态发酵适宜生产工艺条件的基础上,提出了液固态发酵和固固态发酵两种新的发酵工艺流程,通过对三种工艺形式的技术和经济可行分析,发现液固态发酵混合菌种共生与协同作用能力强、生长快,相对接种量大,发酵时间短,设备利用率高,且蛋白含量高,适合现代工业化规模生产。而固固态发酵生产工艺相对简单,且投资与生产费用低,更有利于推广应用,彻底解决苹果渣的处理难题。 通过元素分析、灰分测定和燃烧热测定,计算出假设为纯物质的发酵原料与产物的宏观分子式和生成焓,进而推导出发酵过程的计量学方程式和总的热效应。同时,利用数学软件对实验数据进行最优化拟合,获得了发酵过程的数学模型和动力学方程。根据得到的动力学方程和其导函数以及对应的极值和时间,分析了发酵过程的内部变化规律,确定了发酵过程,比较并优化了工艺过程和发酵参数。将红外光谱分析技术应用于发酵原料和产物的研究,解释了特征吸收峰和主要成分之间的变化规律,为建立红外技术监测固态发酵过程的方法奠定基础。 提出了符合可持续发展的苹果资源综合开发的绿色循环过程,并对下一步主要工作做了初步设想和构思,完成课题组提出的苹果资源综合开发技术战略,使陕西的苹果资源走上绿色循环发展之路。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 苹果资源及其加工现状
1．2 苹果渣的研究开发现状
1．2．1 发酵生产柠檬酸
1．2．2 制备膳食纤维
1．2．3 发酵生产酒精和苹果白酒
1．2．4 发酵生产果胶酶(纤维素酶)
1．2．5 发酵生产苹果醋
1．2．6 栽培蘑菇(食用菌)
1．2．7 发酵生产饲料蛋白
1．2．8 其他
1．3 苹果渣发酵生产饲料蛋白的意义
1．3．1 蛋白饲料资源现状
1．3．2 菌体蛋白的生产开发现状
1．3．3 菌体蛋白生产的主要原料
1．3．4 菌体蛋白生产的菌种
1．3．5 苹果渣发酵生产饲料蛋白的优势
1．4 本文研究目的及内容
1．5 本文主要创新点
第二章 菌种选育和最佳接种混合比的研究
2．1 引言
2．2 菌种的选育
2．2．1 实验材料与方法
2．2．2 诱变菌种的培养及筛选
2．2．3 主要成分的测定和分析
2．2．4 菌种的保藏
2．3 最佳接种混合比的选取
2．3．1 双菌种最佳接种混合比的选取
2．3．2 三菌种最佳接种混合比的选取
2．3．3 四菌种最佳接种混合比的选取
2．4 本章结论
第三章 鲜苹果渣干燥方式的选择和发酵培养基的研究
3．1 微生物生长的营养要素和培养基
3．1．1 营养要素
3．1．2 培养基
3．2 鲜苹果渣不同干燥方式所得干果渣的成分测定分析
3．2．1 苹果渣的组成分析
3．2．2 鲜苹果渣不同干燥方式所获干果渣的组成分析
3．3 培养基的优化研究
3．3．1 实验条件及方法
3．3．2 单因素实验结果与讨论
3．3．3 正交实验结果与讨论
3．3．4 小结
3．4 固态发酵生产饲料蛋白的浓缩效应与功效评价
3．4．1 微生物对非蛋白氮的同化能力
3．4．2 发酵过程中氮素代谢的动态变化
3．4．3 小结
3．5 本章结论
第四章 单独固态发酵工艺的优化
4．1 引言
4．2 固态发酵的影响因素及主要设备
4．2．1 固态发酵的影响因素
4．2．2 固态发酵的主要设备
4．3 饲料蛋白生产的发酵原理
4．4 实验条件及主要设备
4．4．1 菌种及主要原料
4．4．2 实验所用培养基
4．4．3 分析测定采用的化学试剂
4．4．4 实验采用的分析测定方法
4．4．5 主要实验仪器设备
4．5 发酵工艺流程
4．6 实验结果与讨论
4．6．1 种子接种量对发酵结果的影响
4．6．2 初始pH值对发酵结果的影响
4．6．3 培养基含水量对发酵结果的影响
4．6．4 料层厚度对发酵结果的影响
4．6．5 发酵温度对发酵结果的影响
4．6．6 通气量对发酵结果的影响
4．6．7 发酵时间对发酵结果的影响
4．6．8 尿素与无机盐的加入形式对发酵结果的影响
4．6．9 灭菌条件对发酵结果的影响
4．6．10 主要成分测定和分析
4．7 本章结论
第五章 液固态发酵工艺的优化
5．1 引言
5．2 实验条件与工艺流程
5．2．1 菌种及主要原料
5．2．2 实验所用培养基
5．2．3 实验所用试剂、分析方法及设备
5．2．4 发酵工艺流程
5．3 实验结果与讨论
5．3．1 液态深层发酵苹果渣粒径的选择
5．3．2 液态深层发酵水分添加量的选择
5．3．3 蔗糖加入量的选择
5．3．4 种子接种量的选择
5．3．5 摇床转速的选择
5．3．6 转接时间的选择
5．3．7 转接量的选择
5．3．8 固态发酵时间的选择
5．4 主要成分测定和分析
5．5 本章结论
第六章 固固态发酵工艺的优化及三种发酵形式的可行性分析
6．1 引言
6．2 实验条件与工艺流程
6．2．1实验条件、设备及测定方法
6．2．2 发酵工艺流程
6．3 固固态发酵工艺的优化
6．3．1 固态发酵(1)培养基的确定
6．3．2 固态发酵(1)的发酵时间选择
6．3．3 固态发酵(1)产物的干燥
6．3．4 转接量的选择
6．3．5 固态发酵(2)的发酵时间选择
6．4 三种发酵形式的可行性分析
6．4．1 培养基和接种量的分析
6．4．2 必要生产设备的比较
6．4．3 发酵时间的比较
6．4．4 发酵产物成分的测定和分析
6．5 本章结论
第七章 发酵过程的计量学、热效应和动力学研究及红外光谱分析
7．1 引言
7．2 计量学方程
7．2．1 实验条件
7．2．2 实验结果与讨论
7．2．3 评价计算式推导
7．3 热力学效应研究
7．3．1 实验条件与仪器
7．3．2 实验结果与计算
7．3．3 小结
7．4 单独固态发酵数学模型和动力学方程
7．5 液固态发酵的数学模型和动力学方程
7．6 固固态发酵的数学模型和动力学方程
7．7 模型方程对工艺条件的优化
7．7．1 三种工艺形式固态发酵过程的比较
7．7．2 发酵温度的对比优化
7．8 发酵过程的红外光谱分析和表征
7．8．1 实验条件与结果
7．8．2 红外光谱谱带的归属解释
7．8．3 红外光谱分析与讨论
7．9 本章结论
第八章 苹果资源综合开发的技术战略和绿色循环过程
8．1 技术战略构想
8．2 下步研究主题
8．2．1 苹果渣饲料蛋白混合秸秆生产牛饲料
8．2．2 开发牛粪制氢技术，提供清洁能源
8．2．3 牛粪制氮的剩余物生产有机复合肥料
8．3 技术战略意义
第九章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的科研成果
发布时间: 2005-11-18
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