Введение
Глава 1 Процессы биоконверсии как основное направление переработки растительного сырья и органических отходов 14
1.1 Применение торфа в качестве растительного сырья в биотехнологических процессах 14
1.1.1 Общая характеристика торфа 14
1.1.2 Использование торфа в сельском хозяйстве 19
1.1.3 Компосты "торф-органические отходы" 20
1.1.4 Утилизация отходов животноводства с помощью метанового брожения 21
1.2 Микробиологические аспекты процесса биоконверсии 24
1.2.1 Биосинтез аминокислот 25
1.2.2 Влияние внешних факторов на биосинтез аминокислот 28
1.2.2.1 Влияние аэрации 28
1.2.2.2 Влияние температуры 30
1.2.2.3 Влияние влажности среды 31
1.2.2.4 Влияние кислотности среды 32
1.2.2.5 Влияние ультразвуковых колебаний 35
1.3 Современные технологии биопереработки возобновляемых сырьевых ресурсов 37
Глава 2 Перспективы использования возобновляемого растительного сырья в промышленности и сельском хозяйстве 46
2.1 Краткие сведения о развитии торфяного дела в России 46
2.2 Основные сведения о торфе и его характеристиках 53
2.3 Основные направления использования торфяной продукции 59
2.4 Зарубежный опыт использования торфа 64
2.5 Использование торфа в сельском хозяйстве 72
Глава 3 Кинетическое моделирование и оптимизация процессов биоконверсии 79
3.1 Кинетическое описание биотехнологических процессов 79
3.2 Теоретические особенности биоконверсии 83
3.2.1 Практическая реализация микробиологических процессов 83
3.2.2 Сущность процесса биоконверсии 85
3.2.3 Характеристика органического сырья, используемого для проведения биоконверсии 85
3.2.4 Микробиологические особенности процесса биоконверсии органического сырья 92
3.2.5 Возможности применение конечного продукта биоконверсии 93
3.3 Синтез аминокислот в процессе биоконверсии 93
3.4 Способы интенсификации процессов биоконверсии 99
3.5 Кинетические закономерности протекания микробиологических процессов 101
3.6 Методы математического описания процесса биоконверсии 106
Глава 4 Методы и методики эксперименов и анализов 111
4.1 Экспериментальная установка для исследования процессов биоконверсии 111
4.2 Методика экспериментов по биоконверсии 114
4.3 Ультразвуковая пастеризация продукта биоконверсии 115
4.4 Качественное определение содержания аминокислот в субстрате 122
4.5 Количественное определение содержания аминокислот с помощью автоматического аминокислотного анализатора 124
4.5.1 Экстракция свободных аминокислот из смеси и их очистка 124
4.5.2 Сушка аминокислот 127
4.5.3 Определение аминокислот на автоматическом анализаторе 128
4.5.4 Расчет содержания отдельных аминокислот 131
4.5.5 Подготовка реактивов 133
4.5.5.1 Подготовка натрий-лимоннокислых буферов и регенерирующего раствора 133
4.5.5.2 Приготовление раствора нингидрина 135
4.5.5.3 Приготовление стандартных растворов аминокислот 136
4.6 Определение ферментативной активности 138
4.6.1 Колориметрический метод определения активности уреазы 138
4.6.2 Колориметрический метод определения активности дегидрогеназы 140
4.6.3 Газометрический метод определения активности каталазы 141
4.7 Микробиологический анализ субстрата 143
4.7.1 Подготовка образца к микробиологическому анализу 143
4.7.2 Предварительный отбор микроорганизмов, синтезирующих свободные аминокислоты методом Балицкой. 144
4.7.3 Определение содержания микроорганизмов в субстрате.. 144
Глава 5 Исследование влияния химических стимуляторов на процесс биоконверсии органического сырья 151
5.1 Определение оптимальных условий проведения процесса.. 151
5.1.1 Результаты экспериментов по определению оптимальной температуры 151
5.1.2 Определение оптимального соотношения навоза и торфа в исходной смеси 153
5.2 Изучение влияния солей аскорбиновой кислоты на образование свободных аминокислот в процессе биоконверсии 155
5.2.1 Результаты экспериментов по исследованию воздействия на процесс различных солей аскорбиновой кислоты 156
5.2.2 Определение количества аскорбинатов, оптимального для внесения в исходную смесь 158
5.2.3 Исследование кинетики накопления свободных аминокислот в ферментируемой смеси 161
5.3 Микробиологические исследования процесса биоконверсии 163
5.3.1 Влияние солей аскорбиновой кислоты на развитие микроорганизмов в процессе биоконверсии 164
5.3.2 Развитие аминокислотсинтезирующих микроорганизмов в процессе биоферментации органического сырья 167
5.3.3 Результаты экспериментов по определению ферментативной активности 175
5.4 Исследование ультразвукового воздействия на выход Сахаров в продуктах биоконверсии растительного сырья и органических отходов 179
Глава 6 Экспериментальное исследование перспектив использования процессов биоконверсии для утилизации отходов пищевой промышленности 182
6.1 Влияние добавок отходов различных пищевых производств на процесс биоконверсии 182
6.2 Варьирование количества отходов хлебопекарной промышленности 186
6.3 Анализ содержания биологически активных веществ в продуктах биоконверсии органического сырья 190
Глава 7 Кинетическое моделирование и обсуждение механизмов образования аминокислот в процессе биоконверсии 197
7.1 Математическая модель процесса накопления свободных аминокислот в ферментируемой смеси 197
7.1.1 Описание процесса биоконверсии при помощи аппарата формальной кинетики 198
7.1.2 Изменение кинетических параметров при варьировании температуры процесса 203
7.2 Кинетическая модель роста популяции микроорганизмов в ходе процесса биоконверсии 208
Глава 8 Рекомендации по использованию продукта биоконверсии в сельском хозяйстве 213
8.1 Определение кормовой ценности продуктов биоконверсии 213
8.2 Оценка возможности применения продукта биоконверсии в качестве кормовой добавки 244
8.3 Возможности применения технологии биоконверсии для утилизации органических отходов 249
8.4 Оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем 259
Глава 9 Разработка и апробация технологии биоконверсии растительного сырья и органических отходов с получением продукции сельскохозяйственного назначения 264
9.1 Обоснование выбора и расчета модульной установки 265
9.2 Расчет материальных и тепловых потоков 268
9.3 Расчет материального баланса производства 269
9.4 Описание технологической схемы 275
9.5 Оценка экономической эффективности внедрения предлагаемой технологии 279
Заключение 284
Список литературы 289
