Введение
1. Обзор литературы 11
1.1. Торф как сырьевой источник биотехнологических производств 11
1.1.1. Общая характеристика торфа 11
1.1.2. Использование торфа в сельском хозяйстве 16
1.1.3. Компосты торф-органические отходы 18
1.1.4. Утилизация отходов животноводства с помощью метанового брожения 19
1.2. Микробиологические аспекты процесса биоконверсии 23
1.2.1. Биосинтез аминокислот 24
1.2.2. Влияние внешних факторов на биосинтез аминокислот 26
1.2.2.1. Влияние аэрации 28
1.2.2.2. Влияние температуры 30
1.2.2.3. Влияние влажности среды 32
1.2.2.4. Влияние кислотности среды 33
2. Методы и методики экспериментов и анализов 37
2.1. Установка для проведения эксперимента по биоконверсии 37
2.2. Методика эксперимента 40
2.3. Количественное определение содержания аминокислот с помощью автоматического аминокислотного анализатора 41
2.3.1. Подготовка образца аминокислот для анализа 41
2.3.2. Определение аминокислот на автоматическом анализаторе 43
2.3.3. Расчет содержания отдельных аминокислот 46
2.3.4. Подготовка реактивов 49
2.3.4.1. Подготовка натрий-лимоннокислых буферов и регенерирующего раствора 49
2.3.4.2. Приготовление раствора нингидрина 50
2.3.4.3. Приготовление стандартных растворов аминокислот 52
2.4. Определение ферментативной активности 54
2.4.1. Колориметрический метод определения активности уреазы 54
2.4.2. Колориметрический метод определения активности дегидрогеназы 56
2.4.3. Газометрический метод определения активности каталазы 57
2.5. Микробиологический анализ субстрата 58
2.5.1. Подготовка образца к микробиологическому анализу 58
2.5.2. Определение содержания микроорганизмов в субстрате 59
2.6. Использованные реактивы 63
3. Исследование процесса биоконверсии торфонавозных субстратов 66
3.1. Исследование влияния физико-химических параметров биоконверсии на протекание биосинтетических процессов 66
3.1.1. Влияние аэрации на ход процесса 66
3.1.2. Влияние соотношения торф-навоз на ход процесса биоконверсии 68
3.1.3. Варьирование температуры. Решение обратной задачи биохимической кинетики и расчет энергии активации 70
3.1.4. Влияние величины рН на ход биоконверсии 75
3.2. Исследование влияния добавок отходов пищевых производств на биосинтез аминокислот 77
3.2.1. Влияние добавок отходов различных пищевых производств 77
3.2.2. Варьирование количества отходов хлебопекарной промышленности 81
3.3. Оценка агрохимической и кормовой ценности продукта биоконверсии 85
3.4. Результаты жидкостной хроматографии. Аминокислотный состав продукта биоконверсии 88
4. Кинетические модели процесса биосинтеза и их обсуждение 96
4.1. Особенности моделирования биосинтетических процессов 96
4.1.1. Подходы к решению кинетических задач 96
4.1.2. Компьютерное моделирование кинетики синтеза продукта в микробиологических процессах 97
4.2. Математическое моделирование процесса синтеза аминокислот в ходе биоконверсии 98
4.3. Результаты решения обратной задачи биохимической кинетики с использованием явного интегрального метода 103
4.4. Индукционный период на кривых биосинтеза 106
5. Разработка технологии утилизации отходов животноводства компостированием на модульной установке 107
5.1. Обоснование выбора и расчета модульной установки по утилизации отходов животноводства твердофазной ферментацией торфонавозных компостов 108
5.2. Расчет материальных и тепловых потоков 111
5.3. Расчет материального баланса производства 113
5.4. Описание предлагаемой технологической схемы 119
5.5. Технико-экономическая оценка предлагаемой технологии 124
Заключение 129
Список литературы 132
Приложение 141
