猪粪干发酵物料流动性指标研究

干式沼气发酵工艺的研究中,影响干发酵工艺的最大问题是出料困难.出料的方法及设备的研究开发都涉及物料流动性.目前,还没有表征干发酵物料流动性的指标.针对该问题,本研究考察了塌落度、休止角和静摩擦系数3种参数表征猪粪干发酵物料流动性的可行性.通过3种指标对流速的曲线拟合,发现塌落度与流速的关联性最好,灵敏度系数曲线显示塌落度的灵敏度较休止角和静摩擦系数高.塌落度的测定上限和测定下限分别为253和279 mm,对应的流速分别为0.01和0.29 m/s;休止角和静摩擦系数的准确度均超出了要求的范围,所以无测定限.塌落度的最大相对误差、相对平均偏差和相对标准偏差分别为12.79％、23.62％和30.68％,远低于休止角和静摩擦系数,因此,塌落度测量结果的准确度和精密度高于休止角和静摩擦系数.从参数的准确度和精密度以及测量方法的灵敏性和测定限几方面综合考虑,塌落度适合作为表征猪粪干发酵物料流动性的指标.     

热处理时间对餐厨垃圾高温干式厌氧发酵的影响

餐厨垃圾中有机物大部分以大分子的形式存在,对其进行热处理,破坏大分子有机物的存在形式,将会影响其干式厌氧发酵的过程。实验对餐厨垃圾进行了热处理(100℃),处理后将其在含固率(TS)20%、接种率25%的条件下进行高温55℃厌氧发酵。实验结果表明,热处理后,餐厨垃圾的理化性质发生显著变化,累计产气量、TS和VS的去除率均增大。当热处理时间为15 min时,餐厨垃圾的SCOD值最高,为59.49 g/L,比未处理时提高了3.3倍。同样该条件下,累计产气量也最高,为2 782.8 m L,与未处理相比累积产气量提高58.30%,第二产气高峰比未处理提前3天。各发酵瓶发酵前后TS、VS去除率的变化趋势与累计产气量的变化基本一致,累计产气量越大,TS、VS的去除率越大。     

腐植酸强化苯酚厌氧发酵降解

在无外加电子受体的条件下,首次研究了腐植酸对活性污泥厌氧降解苯酚的影响。研究结果表明,腐植酸Suwannee River Humic Acid Standard(SR-HA)、Leonardite Humic Acid Standard(L-HA)和Pahokee Peat Humic Acid(PP-HA)作为氧化还原介体能够提高苯酚的厌氧发酵降解效率。其中腐植酸PP-HA对苯酚的厌氧降解表现出了最为明显的强化效果,反应进行36 h后,苯酚去除率提高了18.5%。当单独投加的PP-HA浓度在0至100 mg/L范围内,苯酚的厌氧降解效率随着腐植酸浓度增加而逐渐提高,而浓度大于100 mg/L后,腐植酸对苯酚降解效率的促进作用随着PP-HA浓度的增加逐渐减缓。除此之外,当低浓度的蒽醌-2-磺酸钠(AQS)(0.02 m M)和PP-HA(20 mg/L)在反应体系中共存时,相比于无介体存在的对照组,苯酚厌氧降解效率提高了约1.4倍。产物分析结果表明,乙酸和CH4作为苯酚发酵降解的重要产物被检测出来。最后,在氧化还原介体腐植酸的存在下,初步探讨了苯酚厌氧发酵降解的代谢途径。     

调节细胞通透性促进天蓝色链霉菌蓝色素生物合成

在天蓝色链霉菌分批发酵中，36h时一次加入20mg/L的青霉素，色素浓度和分泌率分别提高了26．2％和39．2％；与一次性添加青霉素相比，分多次添加可使色素浓度再提高9％，但分泌率没有明显变化。DMSO浓度为6g/L时，色素浓工和分泌率较对照分别提高了20．5％和50％；2－50g/L的DMSO对菌体生长没有影响。36h时lg/L的吐温80，色素浓度和分泌率分别提高了16．9％和37．5％，60h时加入0.2g/L浓度的SDS，色素浓度较对照基本相当，但分泌率却提高了16．1％。图4表1参7     

基于动力学分析提高黑木耳多糖产量的pH控制策略

为了实现黑木耳(Auriculariaauricula)深层发酵生产胞外多糖的高产量和高生产强度的统一,在7L发酵罐中研究不同pH对A.auricula分批发酵生产黑木耳多糖的影响.A.auricula细胞生长的最适pH为5.0,而黑木耳胞外多糖合成的最适pH为5.5.恒定pH有利于合成黑木耳多糖,但降低了黑木耳多糖的生产强度.发酵液中较高的pH不利于葡萄糖的消耗,使得发酵结束时的残余葡萄糖含量随pH的升高而升高.分析不同pH条件下A.auricula发酵生产黑木耳多糖动力学参数,发现较低pH有利于加快底物消耗,而较高的细胞生长速率则出现在pH5.0,pH5.5时细胞则具有较高的胞外多糖合成速率和对葡萄糖的得率.在此基础上提出了A.auricula发酵生产黑木耳多糖的两阶段pH控制策略:0~48h控制发酵液pH5.0,48h后控制pH5.5.实验结果表明,采用两阶段pH控制策略,A.auricula胞外多糖产量比控制pH5.5时提高了8.1%,残留葡萄糖含量降低了15.2%,产生最大胞外多糖的时间缩短至96h,且黑木耳多糖的生产强度比pH5.5时提高了35.1%.图4表1参21     

厌氧发酵过程pH对微生物多样性和产物分布的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了不同pH条件下蔬菜类有机垃圾厌氧发酵过程中的微生物多样性,探讨了微生物群落结构与发酵产物分布的关系.Shannon指数分析表明,pH=7和pH=8时的微生物多样性较高,随时间变化规律相似,而pH=5时的微生物多样性较低.UPGMA聚类分析和PCA分析结果也表明,pH=7和pH=8时的微生物群落结构相似,pH=5与之显著不同.在不同pH条件下的优势菌属都是乳酸细菌和梭菌。微生物多样性的变化与发酵产物分布具有一定相关性,pH通过影响微生物群落结构的变化最终影响发酵产物的分布.图4表2参27     

pH值与乙酸对易腐有机垃圾水解过程的抑制

通过外部添加水解酶比较和区分pH值和乙酸对水解的影响,结果表明:以固相挥发性固体和元素碳的减少以及液相有机碳的增加表征水解率,在pH=7时最大,144h的水解率可达66.9%;与pH=7相比,pH=8-9时,水解率降低8%-24%;pH=5-6,水解率降低40%-60%.20g·l-1乙酸的加入抑制了水解,在不同pH值条件下与不添加乙酸的水解相比,抑制程度为2%-35%,pH=7时乙酸的抑制最显著,可达35%.颗粒态物料的水解过程动力学符合Chen-Hashimoto公式.     

抗真菌多肽捷安肽素发酵条件的研究

对筛选出的一株芽孢杆菌ZK发酵产物抗真菌多肽捷安肽素的发酵培养基组分(碳源、氮源及无机盐)和工艺条件(发酵温度、起始pH,摇床转速,装液量)进行了摸索,通过单因素实验和正交优化实验,确定了ZK菌株发酵培养基最佳组成:生物氮素3.5％、葡萄糖3％、酵母膏0.08％、MgSO4·7H2O 0.5％、KH2PO4·3H2O 0.1％;最适温度为32℃;最适初始pH为8.0.在250 mL三角瓶中装50 mL培养基,于150 r min-1的旋转摇床上32℃振荡培养72 h,ZK菌株产捷安肽素的量达到最大.图8表5参14     

米曲霉产氨基酰化酶条件及部分酶学性质研究

通过单因子和多因子摇瓶正交优化试验,确定了米曲霉液态发酵产氨基酰化酶的最佳发酵条件.优化发酵培养基组成(ρ/gL-1):葡萄糖40,蔗糖10,可溶性淀粉20,蛋白胨2.5,马铃薯液1000mL,pH自然.培养基装量50mL/250mL三角瓶,接种量4%.培养温度30℃,转速100r/min,发酵时间42h.每50mL培养物的总酶活由优化前的2627u提高到7338u,是优化前的2.79倍.研究了米曲霉氨基酰化酶的部分酶学性质.该酶催化反应的最适pH为7.0,最适温度为40℃,低浓度的Co2 (5×10-4mol/L)对酶活激活作用显著.图5表2参8     

芽孢杆菌发酵产碱性果胶酶温度控制策略

采用自行筛选获得一株产碱性果胶酶芽孢杆菌WSH03-09,在小型发酵罐中研究了不同温度对碱性果胶酶分批发酵的影响,结果表明,在恒定39℃条件下,可获得最高酶活5．39u／mL,各温度条件下的菌体干重相差不多,最终均能达11．5g／L左右;在发酵前期,控制温度41℃时最有利于菌体的生长,而在产物合成期,控制37℃有利于获得较高的产物合成比速,在此基础上,提出分阶段温度控制策略,采用此温度控制策略进行碱性果胶酶的发酵,碱性果胶酶酶活达5．99u／mL,比采用单一温度下的最大值提高了11％,其它各项指标也有较大提高．图6表1参6