发酵技术的毕业论文

为温室供能用沼气发酵方法及发酵系统摘要：介绍了一种能够为温室供能用的沼气发酵方法及发酵系统的专利技术。发酵系统具体由生物酸化积肥装置、缓冲调节池、高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置等依次经管道和阀门连接组成。发酵方法具体步骤包括生物酸化积肥装置的启动和原料的生物酸化储存，高效沼气发生装置的启动、沼气生产供应、休停和再启动等。该技术与传统沼气技术相比，具有一定的优势能够根据温室生产实际，及时把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到产酸积肥池中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气。发酵残渣根据生产需要分批取出用于温室有机肥。该技术实现了可以根据温室需求对沼气发酵灵活调节的要求。 关键词：沼气；温室；供能；可调控性 1．引言 温室是现代农业工程中重要的技术主题，温室的发展使传统露天农业转化为保护条件下的可控制农业[1]。目前国际上，温室已经广泛应用于花卉、蔬菜栽培[2]。温室栽培的最大优势是通过温室环境的控制，满足作物的最佳生活条件，抵抗自然灾害等，从而获取最大的生产效益。在温室管理中，温室冬季加温、补光和二氧化碳施肥是重要的环境调控措施[3]。这些调控过程都需要能源的消耗，目前的能源消耗以一次化石能源煤和二次能源柴油、电力[4]为主。这些能源的大量消耗一方面加重了全社会的能源供给负担，另一方面也大幅度提高产品的生产成本。受能源价格影响，许多温室不得不放弃温室的冬季加温、补光和二氧化碳施肥，这样不仅不能充分发挥温室的应有功能，甚至会造成温室管理的失败。 在温室管理中，每年会产生大量的种植业有机废弃物。目前，这些被随意堆放的废弃物，造成了严重的农业面源污染[3，4]。然而，这些有机废弃物本身富含大量有机质，是非常好的沼气生产原料。如果能用温室生产管理过程中产生的有机废弃物来生产沼气，从而替代煤、石油、电力等不可再生能源用于温室供能，不仅可以降低温室供能成本，同时废弃物中的营养物质又可以循环利用，减少废弃物排放，改善农业环境。但是，迄今为止没有沼气在温室供能领域应用的成功案例。 2．传统沼气技术与温室供能需求的背离沼气发酵技术可以分为两类，即传统沼气发酵技术和水溶性有机物高效沼气发酵技术[5, 6]。这两类技术应用于温室沼气供应都存在诸多技术难点。具体分析如下： 传统的沼气发酵技术，利用复杂性有机质发酵沼气，沼气产生具有非常大的周期性，往往开始投料时产气慢，中间产气旺盛，而且一旦沼气发酵系统启动，是否产沼气和产生多少沼气，要受原料特性和发酵规律的内在约束，很难调节。而温室用能表现在取暖、二氧化碳施肥等方面，这些能源需求往往受天气的控制，而天气又变化无常。因此，往往是要气时没有气，不要气时产气，如果满足需求将要建立庞大的储气装置，这在投资和占地上是不允许的。如果根据长期天气预报进行计划式投料，在理论上可行，但在实践上是难操作的。一方面，长期天气预报目前的准确性较差，另一方面，关于复杂有机质的产气规律不可能准确预测。同时，温室产生有机废弃物是分散在全年的各个时段，所产生的废弃物大多易腐烂，很难储存。因此传统的沼气技术基本不能适应温室供能需求。 水溶性有机物高效沼气发酵技术，利用可溶解的简单微生物进行沼气发酵，采用高效反应器可以实现较高的效率[7,8]。一是可溶性有机质非常容易反应，沼气的产生量在反应器负荷允许的范围内，基本决定于短期内的进料量，即进料多产气量大，进料少产气量小，停止进料短期即停止产气。二是成熟反应器中的沼气发酵厌氧微生物具有非常强的耐饥饿性，在长期不进料的情况下，反应器内的微生物能够长期耐受，而且再启动时可以迅速恢复正常高效产气。水溶性有机物高效沼气发酵技术的以上两点技术特征均符合温室需能波动性的要求。但是，如果单独为了温室供能需要而刻意外购水溶性有机物作为发酵原料生产沼气，不仅成本上与化石能源不具竞争优势，而且也达不到生物质废弃物资源就地利用、开展循环经济和环境建设的目的。因此，水溶性有机物高效沼气发酵技术也不适合温室供能需求。 3．技术内容本文提供一种可以根据温室生产实际，把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到发酵系统中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气，能够为温室提供可用的沼气发酵系统及发酵方法。其中，发酵系统由生物酸化积肥装置、 缓冲调节池、 高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置依次经管道和阀门连接组成。其结构如图1所示。其中，生物酸化积肥装置和缓冲池设置主控制阀，缓冲池与高效沼气发生装置之间设置泵， 高效沼气发生装置、出水沉淀池出水暂存池之间通过水的重力自流完成连接， 出水暂存池同时与缓冲调节池和生物酸化积肥装置相连， 中间依次设泵和配水器，高效沼气发生装置联接沼气缓存装置。为了保证沼气发酵能够满足温室供能需求，以上发酵系统按如下步骤管理第一、进行生物酸化积肥装置的启动和原料生物酸化储存，具体方法如下 （1）按相当于温室平均每天产生量的～倍质量收集温室种植业有机废弃物或其他种植业有机废弃物作为启动原料，对启动原料进行粉碎预处理；（2）向步骤(1)所得预处理原料中添加含N元素物质，混合，控制混合料碳氮比为(20：1)～(30：1)；（3）将步骤(2)所得混合料投入到初次使用的生物酸化积肥装置中，加入接种物进行接种，混合，得到发酵原料，接种物的加入量为启动原料干重的3%～5%；（4）向步骤(3)中生物酸化积肥装置中加水进行发酵，水的加入量为至少高于启动原料平面10cm，发酵温度控制在20～40℃；（5）经过4～5天发酵后，发酵液pH值降到6以下，即完成酸化积肥装置的启动；（6）按照步骤(1)～(2)的方法随时收集处理温室生产的有机废弃物，及时投入已经启动的生物酸化积肥装置中，不需接种，直接加水至原料平面以上10cm；（7）重复步骤(6)直至一个生物酸化积肥装置投满，重新启用另一个生物酸化积肥装置，重复操作步骤(1)～(6) ；第二、进行高效沼气发生装置启动，调控装置运行满足温室用能与沼气生产的协调，具体方法如下： （1）高效沼气发生装置启动：投入接种物进入高效沼气发生装置，用水或水与生物酸化积肥装置中抽出的酸液混合物加满沼气发生装置，静止3～5d，接种物加入量为3～10kgVSS/m3；从生物酸化积肥装置抽出有机酸液泵入缓冲调节池中，用出水暂存池中的系统出水或外来水调节，控制有机酸液的化学耗氧量（COD）浓度为2000～5000mg/L，作为沼气发酵料；按 COD/( m3·d)～2kg COD/( m3·d)的速率阶段式调整水力负荷，连续进料直到实现水力负荷为5kg COD/( m3·d)～10kg COD/( m3·d)，即完成沼气发生装置的启动，整个启动大约需50～80d。启动期间，温度控制为25～35℃。负荷调整的原则为，每次水力负荷调整运行稳定后，才开始进行下一阶段负荷的增加；沼气发生装置的出水经沉淀池沉淀后，流入出水暂存池，部分作为生物酸化积肥装置液体补加，部分用于缓冲调节池酸液的发酵料调节使用（2）沼气生产供应：根据温室生产实际预算沼气需求的时间和数量，按1kg COD产 ～沼气折算有机酸液的需求数量和时间，并按时按量从生物酸化积肥装置中抽机酸液进入缓冲调节池，按步骤（1）中所述方法调节成沼气发酵料；按5kgCOD/( m3·d)～30kg COD/(m3·d)水力负荷的流量，采用间歇或连续方式向已经启动好的沼气发生装置中进料进行沼气生产，产生的沼气进入沼气缓存装置备用；进料的流速控制、间歇或连续方式取决于每次沼气的需求量和沼气缓存装置的体积。沼气需求大、沼气缓存装置体积小时，采用大流量连续进料，反之，使用小流量间歇进料；当一个生物酸化积肥装置中的抽出物小于800～1000mg/L时，即该生物酸化积肥装置停止产酸，停止从该装置继续抽取发酵液。（3）沼气生产休停：对于启动好而温室不需要使用沼气，或者一个沼气使用周期结束，温室很久不使用沼气时，停止向高效沼气发生装置中继续进料，装置进入休停状态。休停期间，保持每10～30d补加一次发酵料，保证系统内微生物的营养需求。补加发酵料的调节方法同步骤（1）所述；补加发酵料的量为反应器体积1～3倍，补加速度为2～5kg COD/(m3·d)。（4）沼气生产休停后的再启动：对于步骤(3)中已经处于休停状态的高效沼气装置，再进入新的用气周期前必须进行再启动；再启动的方法是在新用气周期开始前3～10d，按照步骤(1)中所述方法调节发酵料，按 COD/(m3·d)～ kg COD/(m3·d)负荷向高效沼气装置进行适应性进料。

食品科学与工程可以写食品生产工艺、卫生安全等方面。开始也不会写，还是寝室哥们给的文方网，帮写的《山药多糖的提取、分离、功能性及其功能食品工艺研究》，很快就通过了萌发对粮食主要营养成份的影响及其断奶食品的工艺研究利用响应面法优化鲜鸡肉挤压食品工艺条件的研究“麻辣菽肉”大豆组织化食品的工艺研究及质量控制复合马铃薯粉油炸及膨化休闲食品工艺研究挤压五谷杂粮营养早餐谷物食品的研究山药功能性食品工艺与储藏稳定性研究非天然脂肪酸链氨基酸的磷酰化合成及性质研究桂花糯米糖藕食品的工艺研究高职高专生物化学教师专业素养研究鱼肉仿真工程食品生产工艺及设备研究时产10t宠物食品厂设计油菜籽工艺水综合利用与处理的研究组织改良技术对平菇方便休闲食品风味及品质的影响微波在绿色食品干燥中的工艺及设备研究改革开放以来福建高等职业教育的改革与发展研究洛阳市旅游食品发展存在问题及其对策分析HACCP在食品安全监管中的应用研究食品超高压保鲜技术理论及实验研究猕猴桃真空加工技术研究高水分蒸煮挤压面类食品及在麻辣食品中的应用食品辐照国内外法规标准现状分析及对策研究变性淀粉与食品胶体协同作用的研究牛肉微波方便食品、速冻方便食品的研究与开发新型紫马铃薯功能性食品工艺研究荞麦早餐食品的工艺优化及质构特性的研究咸鸭蛋清的超滤脱盐及脱盐蛋清功能性质的研究湖南省食品工业产业集群发展研究内蒙古杂粮食品营销策略问题的研究高等教育科类结构与劳动力市场关系的研究——以福建省为例昌乐食品厂经营发展战略研究啤酒小麦品种筛选、制麦工艺优化与啤酒糟的综合利用新疆民族式快餐与西式快餐运营管理对比研究豆制品辐照保鲜技术研究猕猴桃果汁润肠通便和排铅功能研究姬菇与草菇加工产品的研制及其质量控制

发酵豆粕的实质是“用发酵技术处理大宗原料----豆粕”,受规模和原料成本所限,小规模,不稳定的生产方式是不合理的,必须以工业化水平进行生产。工业的技术前提,是“检测-分析-反馈体系”的建立和健全。目前发酵豆粕工艺对于检测体系是缺失的。本实验在实验中,首先建立了完整的发酵豆粕的“检测-分析-反馈体系”,然后进行工艺开发,并对所建立的“检测-分析-反馈体系”进行了合理性证明。首先明确液体深层发酵工艺过程参数选取的三个原则：1,精度。2,即时性。3,多重平行。为建立固体发酵工艺的“检测-分析-反馈体系”,进行生理参数的选取和检测,在借鉴液体深层发酵工艺以建立检测体系的过程中,最大的障碍就是物料的物理性质。由于固体发酵物料不是均匀的,这就要求取样不能任意选取,而应该在最能代表大部分或绝大部分物料的点,选取不止一个的点进行检测,然后去掉离群值,平均其余的检测点以尽可能得到散布较小的,有连贯性的数据。按照发酵行业检测的习惯,所有生理参数检测都是在较稀的水溶液中进行。工业化检测的经验显示,在水溶液中进行的定量检测,比固体条件下的检测要精确地多。依照这个惯例,固体发酵工艺过程参数也应该选用与液体深层发酵类似的过程生理参数。按照发酵参数选取的原则,参照液体发酵,已经初步确定固体发酵工艺的生理参数,但是,要建立完整的数据处理方法,也即工业化前提的“检测-分析-反馈体系”,必须要证明曲线的合理性,解决曲线的真实度和连续性,曲线才能认为是可以分析的。本文在理论上论证参数的合理性和方法的正确性的可能性。并且,用实验验证检测方法,进行实证。另外,本文明确提出了发酵风险成本的概念。事实上,发酵风险成本概念的提出,以及本文在全成本核算中,提出发酵工艺的相对合理性指标,就可以建立在成本上量化的评价被开发工艺的合理性和先进性的评价体系,直接在数字上比较工艺优劣,回避开工艺选择过程因为标准模糊而进入两难的境地。本实验在建立的“检测-分析-反馈体系”上,应用对发酵风险成本的计算和对发酵工艺相对合理性指标的比较上,在尊重“发酵豆粕的本质是豆粕原料的微生物处理”的观念下,得到了具有工业级意义的,可以放大的,稳定的成本合理的发酵豆粕工艺。 [1] 赵艳,章亭洲. 发酵豆粕替代75%秘鲁鱼粉对仔猪生长性能的影响[J]. 饲料与畜牧. 2010(06)[2] 严鹤松,夏俊松,梁运祥. 黑曲霉发酵豆粕的研究[J]. 饲料工业. 2009(13)[3] 晓陆. 2009年5月全国饲料生产形势分析[J]. 饲料广角. 2009(12)[4] 曹允. 2007年美国饲料与畜牧市场概况(1)[J]. 饲料广角. 2009(12)[5] 李建. 发酵豆粕研究进展[J]. 粮食与饲料工业. 2009(06)[6] 陈济琛,陈名洪,蔡海松,林新坚. 芽孢菌固态发酵降解豆粕工艺研究[J]. 大豆科学. 2008(05)[7] 蒋国华. 粗饲料降解剂发酵豆粕喂猪技术[J]. 农村新技术. 2008(16)[8] 钟耀华,王晓利,汪天虹. 丝状真菌高效表达异源蛋白研究进展[J]. 生物工程学报. 2008(04)[9] 苏移山,王圣钧,王鹏,祁庆生. N-糖酰胺酶F在大肠杆菌中的高效表达及其脱糖基化作用研究[J]. 生物工程学报. 2005(06)[10] 邵伟,熊泽,何晓文. 发酵大豆多肽及其功能研究[J]. 中国酿造. 2005(06)