文档介绍：餐厨垃圾同步糖化发酵产乳酸与双水相分离摘要餐厨垃圾含水率与挥发性有机质含量高,极易腐败,成为恶臭的主要来源,并且其含有大量的致病菌,容易造成疾病的传播。另一方面,餐厨垃圾富含碳水化合物及丰富的营养,包括脂肪、蛋白质和多种糖类,可作为生物质能源,具有广阔的利用前景。目前厌氧产甲烷技术是餐厨垃圾资源化的主流技术,但其存在发酵时间长,沼气产率低等问题。本课题组以往研究表明餐厨垃圾厌氧消化过程中大量产生的乳酸容易抑制产甲烷菌的活性,并造成餐厨垃圾利用率低等问题。而乳酸作为一种工业原料广泛运用于食品、医药、化工等领域;并且由乳酸还可合成生物可降解性塑料,成为石油化工生产通用塑料的替代品。相比于厌氧产甲烷,生物发酵产乳酸具有成本低,生物质利用率高,副产物少,工艺简单,对环境污染小等特点。因此,开发高效的餐厨垃圾厌氧发酵产乳酸技术可望成为一种有效实现餐厨垃圾减量化、无害化和资源化的新途径。为提高餐厨垃圾中生物质的降解率、最大程度地实现餐厨垃圾减量化与资源化,本论文对餐厨垃圾同步糖化发酵产乳酸和双水相技术提取乳酸进行了研究,着重对影响这两种过程的限制因素及其改善措施进行系统研究:针对餐厨垃圾极易腐化,容易在运输过程中产生恶臭,滋生腐败菌的问题,本文研究了添加同型乳杆菌快速保存餐厨垃圾的方法;针对传统乳酸发酵工艺流程长,操作复杂,乳酸产率低的问题,本文将同步糖化发酵技术运用到餐厨垃圾发酵中,分析矸⑽露燃癈对餐厨垃圾同步糖化发酵的影响规律,并提出提高餐厨垃圾发酵速率的措施;针对传统的乳酸提取工艺流程长,消耗化工原料多,且最终产品收率低的问题,本文首次将双水相技术运用到餐厨垃圾发酵中提取乳酸,探究了乳酸菌在双水相体系中的分配规律,确定影响分配的主要因素,分析了聚合物浓度、分子量及乳酸菌接种率对双水相体系发酵的影响,并考查了餐厨垃圾多批次连续发酵提取乳酸的效果。主要研究结果如下:酶、蛋白酶、摘要●■
硬统蟹掷肷秆〕鋈舾扇樗峋辏砩匝槌跎傅玫揭恢同型乳杆菌。进一步经系统及分子生物学技术鉴定,鉴定为同型乳杆菌,并命名为长曲线与产酸能力表明该菌株生长周期短,经た纱锏轿榷ㄆ冢揖哂良好的产酸能力,可达到芯苛送都覮快速保存餐厨垃圾的方法。实验结果表明接种有利于在保存前期加速乳酸的生成,快速降低发酵液值,达到抑制肠道菌等病原菌与腐败菌的滋生。提高接种率,有利于控制等异型乳酸菌的生长,加速发酵类型由异型向同型转化。乳酸是餐厨垃圾保存过程中最主要的有机酸,其变化趋势反应了不同菌属的细菌在保存过程中的相互作用规律。擞枚紫煊η娣ǚ治鯽一淀粉酶、蛋白酶、⑽露燃癈对餐厨垃圾同步糖化发酵的影响规律。响应曲面法回归模型表明一次项中蛋白酶、温度及匀樗岵坑邢灾跋欤鴆【一淀粉酶与显著;蛋白酶与温度的交互项对乳酸产量有高度显著的负作用。餐厨垃圾同步糖化发酵产乳酸的优化条件为:矸勖痝,蛋白酶痝,,,垃圾利用率为.%。提高乳酸菌接种率有利于加速餐厨垃圾中可溶性碳水化合物的降解,提高矸勖的水解效率;增加都恿坑兄诩铀倩乖墙到猓⒋偈顾庥敕⒔推衡向水解阶段转变。擞肞瓸胂煊η娣ㄗ楹仙杓品治鯨乳酸菌在双水相体系中的分配行为。实验结果表明在疍体系中为单相分配,绝大部分分配于下相与两相界面,其分配系数皇艹上嗑酆衔锓肿恿俊⑴ǘ取⒌,而细胞浓度、电解质、静置时间及值无显著影响。响应曲面法结果表明聚合物浓度变化对体积比有高度显著影响,其中为孪咝韵喙兀珼负的二次函数关系,而与无相互影响。响应曲面法所得优化条件为:.%,对应体积比最小值为。。生与跋觳上海交通大学博宦畚℃,ァ疞。.●
芯苛瞬统⒔褪盤/嗵逑堤崛∪樗岬那榭觥J笛榻峁显示疍体系具有良好的生物相容性,能有效从餐厨垃圾发酵体系中提取生长影响不大;而乳酸平均生成速率在甴笥遥陀常规发酵体系的明显。疍体系在发酵过程中,体积比稳定,不受产物与基质浓度变化的乳酸生成速率相应由∥·降至∥L岣呓又致士伤醵倘樗峋耐V推冢⒓铀偃樗嵘桑苯又致饰%、⒔徒峁砻鳎挥于嗪芎玫馗患樗峋颗畏⒔褪比樗峋鼙3指吲ǘ龋樗峋不经历停滞期、对数期,相比于传统发酵极大缩短发酵时间;在不投加缓冲剂的情况下,餐厨垃圾发酵单批次乳酸产率大于关键词:餐厨垃圾;乳酸;;同步糖化发酵;保存;双水相;响应曲面法乳酸。相比于常规发酵体系,/訪.。上下相聚合物浓度的变化对餐厨垃圾发酵影响不影响。肿恿吭黾佣苑⒔陀跋觳淮螅欢鳧分子量从黾拥,甴樗岵恳灿蜭降至ズ%时,,累积产率大于摘要痝。
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