低温沼气菌粉制备工艺的研究

【摘要】：沼气发酵是以废弃物(动物粪便、秸秆等)作为原料，产生可再生的能源，能够有效解决农村能源短缺问题。通过真空冷冻干燥技术将耐低温产甲烷菌制成冻干菌剂，不仅可以解决北方由于冬季气温低而引起的产气不足的问题；又可以实现长期储存，是目前农村户用沼气池推广急待解决的问题。 本论文研究了菌体的冷冻干燥的工艺条件与离心分离的条件；选择出了耐低温产甲烷菌冻干复合保护剂并确定了合适的储存方式；最后以牛粪为底物培养基，验证产甲烷冻干菌粉的产气能力。 研究结果显示：产甲烷菌细胞浓缩分离的最佳离心条件为：离心时间10min，离心转速5000rpm。产甲烷菌在此条件下离心，离心收得率为73.53％。产甲烷菌的最适冻干复合保护剂配方为5％蔗糖、10％脱脂奶粉和15％可溶性淀粉。在干燥温度（-55℃）和真空度（5-10mTorr）下，确定最佳的冻干工艺：冻干厚度为50mm物料在冷冻干燥22h后可获得冻干存活率为79.62％和含水量为2．4％的菌粉。并在4℃和真空下储存，产甲烷菌活菌数和含水量在4个月以后变化很小，细胞活菌数仍在1×10~(10)cfu/g以上。将最终制得的耐低温产甲烷菌菌粉进行模拟发酵，与未经冻干的菌液的模拟发酵进行对比，在气体的甲烷含量与产甲烷量上均没有明显的差别。 【关键词】：耐低温 产甲烷菌 真空冷冻 保护剂 存活率
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：Q93;S216.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-14
• 1.1 概述8-9
• 1.1.1 沼气发酵及影响沼气发酵的主要因素8
• 1.1.2 低温微生物8
• 1.1.3 真空冷冻干燥技术的历史8-9
• 1.2 真空冷冻干燥的基本过程9-11
• 1.2.1 水和水溶液的性质9-11
• 1.2.2 冻结过程11
• 1.2.3 升华干燥过程11
• 1.2.4 解析干燥过程11
• 1.2.5 冻干药品的储存11
• 1.3 药品冷冻干燥保护剂和添加剂11-12
• 1.4 冷冻干燥设备12-13
• 1.5 真空冷冻干燥的国内外研究进展13-14
• 1.5.1 真空冷冻干燥的国外研究进展13
• 1.5.2 真空冷冻干燥的国内研究进展13-14
• 1.6 本课题的立题依据和研究意义14
• 2 材料与方法14-19
• 2.1 材料14-15
• 2.2 低温产甲烷菌菌群的富集15-17
• 2.2.1 富集培养基15
• 2.2.2 CH_4的测定15
• 2.2.3 产甲烷体积的测定15-16
• 2.2.4 测活菌数16-17
• 2.3 冻干工艺17-18
• 2.3.1 离心条件的选择17-18
• 2.3.2 冷冻干燥工艺18
• 2.3.3 冻干菌粉残余水分含量的测定18
• 2.4 冻干保护剂实验18
• 2.5 菌剂常温、低温保存性实验18
• 2.6 模拟发酵实验18-19
• 3 结果与分析19-29
• 3.1 离心条件选择结果19-20
• 3.2 冷冻干燥工艺的确定20-21
• 3.3 单因素保护剂实验结果21-24
• 3.4 冻干保护剂复配结果24-26
• 3.5 菌剂保存性实验结果26-27
• 3.6 模拟发酵实验结果27-29
• 4 结论与讨论29-30
• 4.1 结论29
• 4.2 讨论29-30
• 致谢30-31
• 参考文献31-34
• 作者简介34-35
• 附表35

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