甜高粱茎汁酒精分批发酵动力学研究

对南阳酵母NY-07017甜高粱茎汁酒精分批发酵动力学进行了研究.菌体生物量测定采用干重法,酒精产量测定采用国标蒸馏方法,残总糖浓度测定采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法.模型的建立引用经验模型,模型参数求解方法是根据试验数据,通过一元非线性回归对试验结果建立逻辑斯蒂方程,与经验模型联立,以矩阵线性方程求解.通过比较试验值与模型计算值,确定拟合程度.结果表明,模型拟合良好,所建模型较好地反映了甜高粱茎汁酒精分批发酵过程及其动力学机制.     

光合-厌氧混合菌群生物共发酵产氢动力学研究

以光合、厌氧细菌混合菌群为对象,研究了混合菌群共发酵产氢过程中产氢动力学特性,建立了混合菌群生物共发酵产氢过程中关于菌体质量浓度、底物利用及产氢量的动力学模型。将光照因素引入混合菌群产氢动力学模型中,采用同伦摄动法(HPM)对非线性动力学模型进行求解,得到了混合菌群共发酵产氢过程中菌体质量浓度、底物利用及产氢量的动力学模型。通过与实验数据对比,模型与实验数据基本一致,能够很好地反映出共发酵产氢过程中产氢参数的变化趋势。对建立的3个动力学模型的动力学参数的相互关系及其敏感性进行了分析,研究发现动力学参数中最大比生长速率对模型结果的影响最大,最大比生长速率对菌体质量浓度影响的变化量达到79%,对底物质量浓度影响的变化量达到118%,对产氢量影响的变化量达到98. 4%。     

禽畜废水厌氧反应动力学研究

为开发禽畜废水厌氧处理技术,利用外循环反应装置开展了畜禽废水厌氧反应动力学研究,以温度、基质COD值以及p H值为因素,设计了三因素三水平正交试验;引入温度参数,改进了Monod方程,建立了基质消耗、产物生成动力学模型;经线性、非线性回归,获得了模型参数,建立了相应的动力学方程,揭示了反应温度、基质COD值对反应速率的影响规律。研究表明:对基质消耗速率而言,反应活化能很低,可以忽略温度对反应速率的影响;温度对产物CH_4和CO_2的生成反应速率有影响,温度越高,越有利于CO_2的生成。建立的禽畜废水厌氧反应动力学模型能够较好地拟合试验数据,对厌氧反应器的开发设计具有参考价值。     

不同培养基对粘红酵母油脂积累的研究

利用试验室自制培养基和传统发酵培养基在不同温度和pH值的条件下培养粘红酵母(Rhodotorula glutinis),对其生长和油脂积累的特性进行研究。本试验用分光光度法和酸水解法对粘红酵母的生长和油脂含量进行了测定,得出在培养温度为30℃、液态培养液pH值为5.0、摇床转速为140r/min的条件下培养时,用试验室自制培养基培养的粘红酵母油脂含量较高(30.81%)。     

糖度与酸度对鲁氏接合酵母生长的影响

研究了恒温25℃条件下糖度及酸度对鲁氏接合酵母潜在最大生长速率μmax及迟滞期λ的影响,以及恒温25℃及变温条件下糖度及酸度对鲁氏接合酵母腐败所需时间(TFS)的影响。采用Baranyi-Roberts方程对不同酸度糖度组合菌株的生长曲线进行拟合,得到菌株μmax及λ,结果显示拟合曲线的决定系数R2均在0.95以上,拟合度较好。采用响应面分析法(RS)分析了恒温条件下糖度及酸度对鲁氏接合酵母μmax和λ的影响以及恒温及变温条件下糖度与酸度对鲁氏接合酵母TFS的影响,得到了二次回归模型。结果显示各模型方差分析极显著,失拟项不显著,R2分别为0.992 1(μmax)、0.962 5(λ)、0.986 6(TFS恒温)、0.995 8(TFS变温)。通过标准回归系数比较了各因素对鲁氏接合酵母生长的影响,结果显示酸度是影响鲁氏接合酵母生长的主要限制因素,糖度对其生长影响较小。p H值2.3时可以大幅抑制鲁氏接合酵母的生长,p H值2.0时可以完全抑制其生长。这些研究结果为后期预测与控制鲁氏接合酵母在苹果浓缩汁中污染提供了一定基础。     

烤烟秸秆厌氧发酵产沼气的动力学研究

以烤烟秸秆与接种物的总固体质量比为4:6配制发酵底物,考察在室温和中温条件下厌氧发酵产沼气的情况,同时建立其动力学模型。研究结果表明,在室温(平均为22℃)和中温(28℃)条件下,产气规律基本一致,都在第5d和第25d左右出现两个产气高峰期,但室温条件下的总产气量比中温条件下高52%。对发酵动力学的研究发现,厌氧发酵过程可分两个阶段(0-20d和21-40d)进行拟合,所建模型的相关系数均大于0.97,拟合结果与试验数据较为接近。这说明,利用Cheynoweth方程能够较好地反映烤烟秸秆产沼气的规律。研究结果可为烤烟秸秆在厌氧发酵产沼气上的应用提供理论依据。     

超声协同次氯酸钠杀灭腐败菌效果与动力学研究

为研究超声协同次氯酸钠的杀菌效果及微生物致死动力学,选取大肠杆菌、考克氏菌和枯草芽孢杆菌3种典型菌为试验菌株,研究超声协同次氯酸钠的杀菌效果。采用一级动力学、Weibull和Logistic模型,对以上3种典型菌株超声协同次氯酸钠失活曲线进行动力学模型拟合,并对杀菌前后菌体形态结构的破坏程度及细胞内物质损失情况进行测定。结果表明:当超声功率150 W、Na Cl O质量浓度200 mg/L、处理时间180 s时,对3种菌的致死率绝对值分别为4.54、4.28、3.97个对数值,较相同时间下单独次氯酸钠的杀菌对数值提高了13%～67%。超声协同次氯酸钠杀菌过程更加符合非线性的动力学曲线,且随超声强度及次氯酸钠浓度的增加,Weibull模型较Logistic模型更适于描述该杀菌的动力学过程(R2 0.95)。由扫描电镜结果及菌体细胞内物质损失情况发现,超声协同次氯酸钠会破坏菌体细胞外层结构,使细胞质溢出,部分细胞器溶解及细胞皱缩,最终致使细胞死亡。本研究可为超声协同次氯酸钠广泛用于微生物杀菌提供方法依据。     

益生菌发酵苹果汁过程中总酚酸变化与动力学研究

为了使苹果汁中结合态多酚变为游离态多酚,提高苹果汁的功能性多酚单体含量,利用嗜酸乳杆菌6005、植物乳杆菌21805和发酵乳杆菌21828混菌发酵复合苹果汁,分析苹果汁发酵过程中活菌数及理化成分变化,建立混菌生长和总酚酸变化动力学模型,并进行模型验证。结果表明：混合益生菌在复合苹果汁中生长良好,活菌数达到2.68×108CFU/mL,发酵过程中总糖含量下降,可滴定酸含量上升,总酚酸含量总体呈上升趋势,绿原酸及没食子酸等功能性酚酸类多酚单体含量增加;建立了复合益生菌发酵苹果汁的菌体生长动力学模型和总酚酸增加量变化动力学模型,模型理论值与试验值的平均误差小于10%,说明建立的动力学模型能够较好地预测混合益生菌发酵苹果汁中总酚酸的变化过程。     

饲用益生菌的筛选及培养条件优化

本试验从养鸡场附近土壤中筛选得到既能产蛋白酶,又能产糖化酶和纤维素酶的且产酶能力较高的菌株3株,分别为X4、X5、F4。混合培养结果表明:在接种量为3%,初始pH值7.5的条件下,35℃培养12h菌体生长良好。在最佳培养条件下,测其OD为0.563,有效活菌数可达到7.9×108cfu/mL。     

应用于废水处理的光合细菌优化培养和生长动力学研究

本文对应用于废水处理的光合细菌的培养最适温度、光照、pH值、溶解氧等条件进行了较系统的研究,通过正交实验,得出光合细菌生长的最适条件为光照强度3000Lx、微好氧、30℃、pH 7.0.在此基础上,建立了光合细菌在模拟味精废水条件下,以乙酸钠为底物时的生长动力学模型,其参数为饱和常数Ks为0.23 g·L-1,最大比生长速率为0.04 h-1.试验结果表明,该模型能够较好地描述废水处理光合细菌的生长情况.     

光合细菌产氢过程中氮源利用实验

对从活性污泥中筛选出的光合产氢混合菌群进行了光合产氢实验,研究了氮源对光合细菌生长和产氢过程的影响,分析了光合产氢过程中混合菌群对氮源的利用规律。结果表明:光合细菌生长过程中对氮源有很强的选择性,无机氮源尤其是铵盐类物质最易为光合细菌所利用,有机氮源次之;以(NH4)2SO4为氮源,添加浓度为7 mmol/L时,菌体生长最为良好,在培养24~48 h内,(NH4)2SO4利用速率最大,最大消耗速率为0.105 mmol/L。不同种类氮源对光合产氢混合菌群产氢的影响不很明显,利用有机氮源产氢效果好于无机氮源。光合细菌以(NH4)2SO4为氮源,添加浓度为3.5 mmol/L时,菌体具有较强的产氢活性,光合产氢过程中氮源只在0~48 h内有少量消耗,菌体进入产氢高峰期后不再利用氮源。     

汽车钢板弹簧柔性体建模与仿真研究

为了建立钢板弹簧的动力学分析模型,研究其在整车动力学分析方面的应用,利用HyperWorks建立板簧的有限元模型,并计算板簧的刚度.刚度模拟值与试验值能较好地吻合,验证了生成的板簧有限元模型和计算方法的正确性.在HyperWorks中通过定义模态综合法卡片CMSMETH和超单元边界自由度卡片的方法,生成板簧的模态中性文件.在ADAMS/CAR中导入板簧模态中性文件,并建立刚柔耦合的整车多体动力学模型.通过对整车模型进行平顺性脉冲输入仿真,并与试验结果对比,分析利用此方法建立的柔性体板簧在动力学方面的应用.由结果可知,建立的板簧能很好地反映动态特性,可用于整车仿真分析.     

波动温度下罗非鱼微生物生长动力学模型

构建了恒温下的冷链运输罗非鱼微生物生长动力学模型,得出了温度变化对微生物生长状态的影响,然后对所记录温度进行了处理,并结合Baranyi模型得出了波动温度下微生物的生长动力学模型,并且用模拟试验进行了验证,决定系数为0.956,均方误差为0.165,偏差因子为0.994,准确因子为1.134.结果表明,所构建的微生物生长动力学模型能够拟合实际的冷链物流中罗非鱼微生物的变化情况.     

地下滴灌土壤水分运动数值模拟

基于土壤水动力学原理，建立了针对地下滴灌(SDI)具体条件下土壤水分运动的数学模型。对建立的特定模型进行了ADI交替隐式差分求解。模拟计算结果得到了室内试验的验证。     

Schizochytrium sp.两阶段盐度控制发酵产DHA的研究

系统研究了Schizochytriumsp.发酵产DHA,分析了盐度对于细胞生长、油脂积累和DHA积累的影响。发现较高的盐度(2%)获得最大的生物量和油脂含量为32.15和19.8g/L,较低盐度下(1%)DHA含量最大,为45.9%。针对菌体生长和油脂积累阶段不同的营养需求,采取两阶段盐度控制策略,0～48h盐度为2%,48～96h盐度为1%;结果表明:最终生物量达到41.1g/L,油脂含量达到23.7g/L,DHA含量达到49.9%,相对于恒定盐度下分别提高了23.5%和8.7%。     

产香酵母分离鉴定与苹果酒发酵中的应用

为获得可用于苹果酒发酵的产香酵母,提高苹果酒的香气质量,采集苹果果库空气样和苹果样品,经分离纯化、产酯试验筛选得到6株具有产香能力的酵母,对其进行形态观察及相关生理生化特性研究,对ITS rDNA序列进行扩增和克隆测序,结合与标准菌株的ITS同源性分析和系统发育树的构建,明确了6株分离菌株的遗传学位置,其中菌株YN6被鉴定为Wickerhamomyces anomalus,该菌株产香能力较强,且能提高苹果酒的感官质量。苹果酒的GC-MS分析结果表明,与对照菌株WLS21独立发酵结果相比,接种YN6混合发酵后,主要挥发性香气物质的质量浓度由248.09 mg/L 提高到496.14 mg/L。     

不同填充颗粒半径水稻种子离散元模型参数标定

气固两相流耦合仿真被广泛运用在气力式排种器工作过程的研究中,因确定性颗粒轨道数值计算模型的需求,种子多采用颗粒聚合的方法建模,该方法采用的填充球颗粒半径越小、数量越多就越能接近种子的真实形态,但会造成仿真计算资源过度消耗、仿真时间增长。为研究不同填充球半径的水稻种子模型对颗粒间的动力学响应特性的影响,寻找种子模型最佳的填充球颗粒数量,本文以水稻种子为研究对象,借助三维扫描与逆向拟合的方法获取种子外形轮廓,分别采用不同半径（0.30、0.21、0.18、0.16、0.15mm）的球颗粒对其进行填充,形成气固耦合的水稻颗粒粘结聚合模型。采用无底圆筒提升、滑落堆积的真实试验与仿真测定,采用曲面响应法,以休止角为指标,标定出不同填充球颗粒半径种子模型的种间静摩擦因数和动摩擦因数;通过圆筒提升和滑落堆积试验对参数进行验证,以仿真试验休止角的变异系数为指标,结果表明随着填充球半径的减小,仿真结果越接近真实值;通过水稻正压式排种器气固两相流耦合仿真进行验证,以充种率为指标,结果表明填充颗粒半径为0.21mm,仿真时长与仿真精度最优。     

废弃食用油脂中温厌氧发酵特性研究

为了研究废弃食用油脂中温厌氧发酵特性,对废弃食用油脂进行了中温35℃±1℃批式发酵,主要考察了不同原料与接种物比(F/I)和碳氮比(C/N)条件下,甲烷产量和FVA的变化情况,并运用修正的Gompertz模型对其产气模型进行动力学拟合。实验结果表明,在中温条件下,F/I比值为1∶6,1∶3,1∶2和2∶3时,废弃油脂都能较好地进行厌氧发酵产甲烷,最大产甲烷产量分别为737,418,342和300 m L·g~(-1)TS。采用修正Gompertz模型分别对1∶6,1∶3,1∶2和2∶3实验组产甲烷曲线进行拟合,得到产甲烷潜力分别为823.68,461.12,379.43和339.20m L·g~(-1)TS,最大产甲烷速率分别为56.25,31.03,24.79和20.63 m L·d~(-1)g~(-1)TS。C/N值为28∶1,14∶1,7∶1和4∶1时,随着C/N减小最大产甲烷产量不断增大,分别为185,308,395和460 m L·g-1TS。     

六价铬在土壤中吸持和迁移的试验研究

运用批平衡试验和土柱试验,研究了六价铬在土壤中的吸持反应,并进行了动力学模型拟合和吸持等温线平衡模型研究。试验共设3种土壤、6个浓度和2个温度,同时运用6个动力学模型和4个平衡模型进行了拟合。结果表明,由于六价铬的阴离子特性,六价铬在土壤中的物理化学特性非常复杂,而且不易于被土壤所吸持,吸持量较小,吸持效果不稳定。大部分动力学模型和全部平衡模型拟合效果较好。通过土柱试验研究了六价铬在土壤中运移的非平衡运移规律,应用HYDRUS-1D模型进行拟合,结果准确、可靠。     

嗜热产甲烷杆菌的分离和特征

采用严格的Hungate厌氧技术,从成都市簇桥公社常温沼气池污泥样品中分离到CB—12菌株。CB—12菌株为革兰氏反应阳性,不运动、不形成芽孢的长杆菌,菌落呈灰白色圆形,菌体在40—60℃培养时为0.4-0.6×2.5-6.0μ长杆状,培养于65—70℃时呈10—130μ不规则曲线形丝状,该菌株不仅能利用H_2/CO_2作为碳源和能源,而且能利用甲酸作为碳源和能源,不能利用乙酸、甲醇和甲胺类。CB—12菌株以H_2/CO_2为基质时,生长不受有机添加物的刺激。以甲酸作基质时,酵母膏、胰酶解酪蛋白等有机添加物可刺激该菌的生长。CB—12菌株的最适生长温度为60—65℃,低于40℃或高于75℃不生长。最适生长pH为7.0—7.5,pH低于6.0或高于10.0不生长。嗜热产甲杆烷菌CB—12菌株对甲酸基质的利用与嗜热自养产甲烷杆菌(M.thermouutotrophicum)△H标准菌株完全不同。