شماره ركورد
26216
شماره راهنما
BIOTECH2 399
عنوان
توليد بيوهيدروژن از ضايعات غذايي با استفاده از تخمير تاريك و استفاده از اسيدهاي چرب فرار باقي مانده براي سنتز پروتئين تكياخته
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
زيست فناوري ميكروبي
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
تاريخ دفاع
1405-06-23
صفحه شمار
142 ص.
استاد راهنما
صفورا ميرمحمدصادقي , حميد اميري دستنائي
لينك پروفايل استاد راهنما
كليدواژه فارسي
ضايعات غذايي , بيوهيدروژن , تخمير تاريك , انتروباكتر آئروژنز , اسيدهاي چرب فرار , آسپرژيلوس اورايزا , پروتئين تكياخته
چكيده فارسي
ضايعات غذايي به عنوان يك منبع آلي زيستتخريبپذير، ظرفيت قابل توجهي براي توليد زيستي انرژي و محصولات با ارزش افزوده دارند. پژوهش حاضر با هدف توسعه يك فرايند زيست پالايش دومرحلهاي براي توليد متوالي بيوهيدروژن و زيستتوده قارچي از از ضايعات غذايي رستوراني انجام شد. در ابتدا، براي افزايش دسترسي به تركيبات قابلتخمير، ضايعات غذايي تحت پيشتيمارحرارتي-آبي و اسيد سولفوريك رقيق با غلظتهاي 0.5 و 1 درصد، دماهاي 130 و 150 درجه سلسيوس و زمانهاي 30 و 60 دقيقه قرار گرفتند. پس از پيشتيمار، فازهاي جامد و مايع حاصل بهطور جداگانه با انتروباكتر آئروژنز و در pHهاي اوليه 5 و 7 تخمير شدند و توليد بيوهيدروژن، اسيدهاي چرب فرار، اتانول و COD محلول بررسي شد. در مرحله دوم، مايع خروجي تخمير تاريك حاصل از شرايط منتخب بهعنوان محيط كشت آسپرژيلوس اورايزا براي توليد زيست توده قارچي مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد كه پيشتيمار موجب افزايش حدود پنج تا هفت برابري بازده ويژه توليد بيوهيدروژن نسبت به ضايعات غذايي بدون پيشتيمار شد و در بيشتر تيمارها، pH اوليه 7 با بازده بالاتر بيوهيدروژن منجر گرديد. بيشترين توليد بيوهيدروژن، برابر با 121.18 ليتر بهازاي هر كيلوگرم ضايعات غذايي خام، در پيشتيمار با اسيد سولفوريك 1 درصد، دماي 150 درجه سلسيوس، زمان 60 دقيقه و pH اوليه 7 به دست آمد. در همين شرايط، بيشترين بازده توليد هيدروژن نيز برابر با 233.76 ميليليتر بهازاي هر گرم ماده آلي فرار حاصل شد. مايع خروجي تخمير تاريك حاصل از شرايط منتخب مرحله نخست 13.30 گرم بر ليتر COD محلول و 3.25 گرم بر ليتر اسيدهاي چرب فرار بود كه قابليت استفاده در مرحله دوم را نشان داد. كشت آسپرژيلوس اورايزا در اين مايع تخميري به توليد 450.50 گرم زيستتوده خشك بهازاي هر كيلوگرم ضايعات غذايي خام منجر شد. زيستتوده توليد شده حاوي 31.10 درصد پروتئين خام، 6.80 درصد چربي، 9.60 درصد فيبر و 38.76 درصد كربوهيدرات بود و ارزش انرژي آن 359.84 كيلوكالري بهازاي 100 گرم محاسبه شد. همچنين، وجود اسيدهاي آمينه ضروري شامل لايزين، ترئونين، تريپتوفان و متيونين در زيستتوده شناسايي شد. تركيب عناصر معدني زيستتوده نيز تعيين شد و غلظت فلزات سنگين شامل سرب، آرسنيك، كادميوم و جيوه پايينتر از حدود مجاز مرجع مورد استفاده براي مواد خوراك دام بود. در مجموع، نتايج نشان داد كه اجراي يك فرايند زيستپالايش دومرحلهاي ميتواند امكان توليد متوالي بيوهيدروژن و زيستتوده قارچي غني از پروتئين را از ضايعات غذايي در مقياس آزمايشگاهي فراهم كند و زيستتوده حاصل، از نظر تركيب شيميايي و ارزش تغذيهاي، پتانسيل بررسي بيشتر براي كاربرد در خوراك دام را دارد.
تاريخ نمايه سازي
1405/07/21
نام نمايه ساز
همدم نوروزي
كليدواژه لاتين
Food waste , Biohydrogen , Dark fermentation , Enterobacter aerogenes , Volatile fatty acids , Aspergillus oryzae , Single cell protein
عنوان لاتين
Biohydrogen Production from Food Waste by Dark Fermentation and Utilization of Residual Volatile Fatty Acids (VFAs) for Single Cell Protein Synthesis
گروه آموزشي
زيست فناوري
چكيده لاتين
Food waste, owing to its high content of biodegradable organic matter, represents a suitable substrate for the biological production of energy and value-added products. This study aimed to enhance biohydrogen production from restaurant food waste through the evaluation of different pretreatment and dark fermentation conditions, followed by the utilization of residual organic matter in the liquid obtained from dark fermentation for fungal biomass production. To increase the release of fermentable compounds, the food waste was subjected to autohydrolysis and dilute sulfuric acid pretreatments at acid concentrations of 0.5 and 1%, temperatures of 130 and 150 °C, and treatment times of 30 and 60 min. The solid and liquid fractions obtained from each treatment were separately fermented with Enterobacter aerogenes at initial pH values of 5 and 7. Biohydrogen production, volatile fatty acids (VFAs), ethanol, and soluble chemical oxygen demand (SCOD) were evaluated, and the liquid obtained under the selected dark fermentation condition was subsequently used as the cultivation medium for Aspergillus oryzae.
The results showed that pretreatment increased the specific biohydrogen yield by approximately five- to seven-fold compared with the untreated sample, and an initial pH of 7 was associated with higher yields in most treatments. The highest biohydrogen production on a mass-balance basis, equivalent to 121.18 L H₂/kg raw food waste, was obtained with 1% sulfuric acid pretreatment at 150 °C for 60 min and an initial pH of 7. The highest specific hydrogen yield was 233.76 mL H₂/g volatile solids. The liquid obtained under the selected dark fermentation condition still contained 13.30 g/L SCOD and 3.25 g/L VFAs, indicating the presence of residual soluble organic matter and the potential for further utilization of this stream in the second stage. Cultivation of A. oryzae in this liquid medium produced 450.50 g dry fungal biomass/kg raw food waste. The final biomass contained 31.10% crude protein, 6.80% fat, 9.60% fiber, and 38.76% carbohydrates, with a calculated energy value of 359.84 kcal/100 g. Essential amino acids, including lysine, threonine, tryptophan, and methionine, were identified in the biomass, while the measured undesirable elements were below the reference limits used for feed materials. Overall, the results demonstrated the feasibility of a two-stage biorefinery system for the sequential production of biohydrogen and protein-rich fungal biomass from food waste at the laboratory scale and indicated the potential of the resulting biomass for further evaluation in animal feed applications.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
171625
نويسنده