自然风干对马铃薯茎叶成分及厌氧发酵产沼气性能影响的研究
发布时间：2022-01-09 20:48
为提高马铃薯茎叶资源化利用水平,文章研究了自然风干对马铃薯茎叶成分及厌氧发酵产沼气性能的影响。实验中首先比较了马铃薯茎叶营养成分和木质化程度随风干时间的变化情况;随后在35℃的中温条件下,分别以不同风干时间的马铃薯茎叶为发酵原料,进行周期为40 d的批式厌氧消化产沼气实验。结果表明:风干时间对马铃薯茎叶成分影响较大,风干时间越久,则可溶性碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪等成分含量越低,而中性洗涤纤维含量越高;原料风干程度显著影响厌氧消化启动速度,风干时间越久则发酵启动越慢,但对沼气中甲烷含量影响不大;实验条件下,48 h风干处理组TS产气率最高,达251.70 mL·g-1,其后依次为24 h风干,新鲜72 h风干和96h风干处理组,TS产气率分别为227.90 mL·g-1,154.10 mL·g-1,193.30 mL·g-1,和120.50mL·g-1,各组均未出现体系"过酸化"导致的发酵失败现象。对马铃薯茎叶做适当风干处理后用于厌氧沼气发酵,可有效提高产沼气量,促进农业废弃物...
【文章来源】：中国沼气. 2020,38(02)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
厌氧发酵日产气量
以不同风干时间的马铃薯茎叶为原料进行厌氧发酵时，各处理组累积产气量的变化如图2所示。在40 d的实验周期内，T1,T2,T3,T4和T5组累积产气量分别为:20.21 L,23.67 L,26.05 L,16.29 L和12.93 L，其中原料风干时间48 h的T3组最高，原料风干时间96 h的T5组最低，T3组累积产气量为T5组的2.01倍。虽然在整个实验周期内，原料风干时间与厌氧发酵累积产气量之间不存在简单的线性关系，但是在厌氧发酵的前中期(前23 d)，却可发现原料风干时间越短则累积产气量越高的现象。由于发酵前中期沼气主要由原料中WSC,CP,EE等易利用组分发酵产生，风干时间越短则这些易利用组分保留越多，因而产气量越高，这也与各处理组第1产气高峰的出现顺序基本吻合;而在发酵的中后期(23 d后)，随着原料中易利用组分的耗尽，沼气微生物菌群主要依靠较难分解的半纤维素、纤维素等产生沼气，此时原料风干时间分别为24 h和48 h的T2,T3组产气量逐渐后来居上，累积产气量明显高于其它各组。该现象说明发酵中后期沼气的产生受多种因素影响，并不完全取决于原料的木质化程度，还与发酵环境酸碱平衡、挥发性脂肪酸浓度、微生物群落构成等多种因素有关。TS产气率可以反映不同物料在发酵周期内的沼气转化效率，一般TS产气率越高，则代表物料产气潜力越大。综合来看，本研究中扣除只含接种物的对照组T0产气量后，T1,T2,T3,T4和T5各组TS产气率分别为193.30 m L·g-1,227.90 m L·g-1,251.70 m L·g-1,154.10 m L·g-1和120.50 m L·g-1，其中以风干48 h马铃薯茎叶为原料的T3组TS产气率最高，产气效果较好。对马铃薯茎叶进行48 h左右的自然风干、降低含水率，虽然WSC,CP,EE等含量相对新鲜茎叶有所下降，木质化程度有一定提高，但是用于厌氧沼气发酵却可以取得较优的产气效果。2.4 厌氧发酵过程甲烷含量变化
如图3所示，实验开始一段时间内，各处理组甲烷含量均能提升到50%(体积分数)以上，在实验中后期略有下降但仍基本保持稳定，T1,T2,T3,T4和T5组甲烷含量达到或超过50%所需时间分别为:7d,8 d,9 d,10 d和11 d，可见马铃薯茎叶风干时间越长则厌氧发酵甲烷浓度提升越缓慢，但是各组彼此差异并不明显;同时，实验条件下各处理组所能达到的最高甲烷含量较为接近，T1,T2,T3,T4和T5组最高甲烷含量分别为:55.05%,54.68%,54.62%,53.55%和53.60%，说明原料风干程度的差异对沼气的最高甲烷含量影响不大。另外，在40 d的厌氧发酵周期内，尽管各处理组产气量和产气效率存在较大差异，但均能达到较高的甲烷浓度并保持相对稳定，可认为实验条件下各处理组均能成功发酵产气，即新鲜和风干24 h,48 h,72 h,96 h的马铃薯茎叶均可用于厌氧发酵沼气生产之中。2.5 厌氧发酵过程p H值变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]猕猴桃皮中温发酵产沼气潜力的实验研究[J]. 曾锦,徐锐,张无敌,王艳飞,梁高飞,欣娜,衡圆圆,贺俊. 中国沼气. 2019(02)
[2]降雨和风干对玉米秸秆青贮品质的影响[J]. 刘立山,郎侠,周瑞,王彩莲,宋淑珍,吴建平. 中国草地学报. 2019(02)
[3]沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化[J]. 王英琪,杨宏志,孟海波,冯晶,魏程程. 农业工程学报. 2018(23)
[4]不同萎蔫时间对马铃薯茎叶品质的影响[J]. 韦国杰,张帆,闫盘盘,冯瑾,张云,雒瑞瑞,郭艳丽. 中国饲料. 2018(19)
[5]添加钢渣恢复厌氧消化酸化系统提高沼气产量[J]. 邹惠,高明,汪群慧,于淼,任媛媛,刘凯,吴川福. 农业工程学报. 2018(17)
[6]不同原料与马铃薯茎叶混贮后对其品质的影响[J]. 何志军,于利子,丁丽媛,黑晓霞,何瑞. 安徽农业科学. 2018(23)
[7]离子液体预处理对马铃薯茎叶厌氧消化的影响[J]. 葛一洪,邱凌,罗时海,李姗珊,于秀男,郭晓慧. 农业机械学报. 2017(10)
[8]中国马铃薯贸易及竞争力分析[J]. 黄凤玲,张琳,李先德,蔡典雄. 中国马铃薯. 2017(03)
[9]马铃薯茎叶中茄尼醇提取方法优化与比较[J]. 王秉鹏,蒙静,郭玫,黄新异,董方圆,邸多隆. 河南农业科学. 2017(04)
[10]不同物料对马铃薯茎叶青贮特性和发酵品质的影响[J]. 杨闻文,付晓悦,杨彪,何玉鹏,秦士贞,郭艳丽. 动物营养学报. 2015(11)
博士论文
[1]酿酒酵母葡萄糖后继效应相关的木糖代谢效率决定性因子研究[D]. 魏闪.山东大学 2019
[2]蔬菜废弃物厌氧消化产酸特性及回流调控研究[D]. 左壮.中国农业大学 2014
[3]玉米秸秆保质贮存及水热反应处理提高可生化性方法的研究[D]. 孙优善.天津大学 2011
硕士论文
[1]液固联合秸秆沼气干发酵微生物适应性研究[D]. 韩梦龙.山东理工大学 2014
[2]玉米秸秆保质贮存及纤维素高效水解方法的研究[D]. 王润娟.天津大学 2012
[3]不同收获期和干燥方法对牧草WSC等营养成分的影响[D]. 裴彩霞.山西农业大学 2001
本文编号：3579417
【文章来源】：中国沼气. 2020,38(02)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
厌氧发酵日产气量
以不同风干时间的马铃薯茎叶为原料进行厌氧发酵时，各处理组累积产气量的变化如图2所示。在40 d的实验周期内，T1,T2,T3,T4和T5组累积产气量分别为:20.21 L,23.67 L,26.05 L,16.29 L和12.93 L，其中原料风干时间48 h的T3组最高，原料风干时间96 h的T5组最低，T3组累积产气量为T5组的2.01倍。虽然在整个实验周期内，原料风干时间与厌氧发酵累积产气量之间不存在简单的线性关系，但是在厌氧发酵的前中期(前23 d)，却可发现原料风干时间越短则累积产气量越高的现象。由于发酵前中期沼气主要由原料中WSC,CP,EE等易利用组分发酵产生，风干时间越短则这些易利用组分保留越多，因而产气量越高，这也与各处理组第1产气高峰的出现顺序基本吻合;而在发酵的中后期(23 d后)，随着原料中易利用组分的耗尽，沼气微生物菌群主要依靠较难分解的半纤维素、纤维素等产生沼气，此时原料风干时间分别为24 h和48 h的T2,T3组产气量逐渐后来居上，累积产气量明显高于其它各组。该现象说明发酵中后期沼气的产生受多种因素影响，并不完全取决于原料的木质化程度，还与发酵环境酸碱平衡、挥发性脂肪酸浓度、微生物群落构成等多种因素有关。TS产气率可以反映不同物料在发酵周期内的沼气转化效率，一般TS产气率越高，则代表物料产气潜力越大。综合来看，本研究中扣除只含接种物的对照组T0产气量后，T1,T2,T3,T4和T5各组TS产气率分别为193.30 m L·g-1,227.90 m L·g-1,251.70 m L·g-1,154.10 m L·g-1和120.50 m L·g-1，其中以风干48 h马铃薯茎叶为原料的T3组TS产气率最高，产气效果较好。对马铃薯茎叶进行48 h左右的自然风干、降低含水率，虽然WSC,CP,EE等含量相对新鲜茎叶有所下降，木质化程度有一定提高，但是用于厌氧沼气发酵却可以取得较优的产气效果。2.4 厌氧发酵过程甲烷含量变化
如图3所示，实验开始一段时间内，各处理组甲烷含量均能提升到50%(体积分数)以上，在实验中后期略有下降但仍基本保持稳定，T1,T2,T3,T4和T5组甲烷含量达到或超过50%所需时间分别为:7d,8 d,9 d,10 d和11 d，可见马铃薯茎叶风干时间越长则厌氧发酵甲烷浓度提升越缓慢，但是各组彼此差异并不明显;同时，实验条件下各处理组所能达到的最高甲烷含量较为接近，T1,T2,T3,T4和T5组最高甲烷含量分别为:55.05%,54.68%,54.62%,53.55%和53.60%，说明原料风干程度的差异对沼气的最高甲烷含量影响不大。另外，在40 d的厌氧发酵周期内，尽管各处理组产气量和产气效率存在较大差异，但均能达到较高的甲烷浓度并保持相对稳定，可认为实验条件下各处理组均能成功发酵产气，即新鲜和风干24 h,48 h,72 h,96 h的马铃薯茎叶均可用于厌氧发酵沼气生产之中。2.5 厌氧发酵过程p H值变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]猕猴桃皮中温发酵产沼气潜力的实验研究[J]. 曾锦,徐锐,张无敌,王艳飞,梁高飞,欣娜,衡圆圆,贺俊. 中国沼气. 2019(02)
[2]降雨和风干对玉米秸秆青贮品质的影响[J]. 刘立山,郎侠,周瑞,王彩莲,宋淑珍,吴建平. 中国草地学报. 2019(02)
[3]沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化[J]. 王英琪,杨宏志,孟海波,冯晶,魏程程. 农业工程学报. 2018(23)
[4]不同萎蔫时间对马铃薯茎叶品质的影响[J]. 韦国杰,张帆,闫盘盘,冯瑾,张云,雒瑞瑞,郭艳丽. 中国饲料. 2018(19)
[5]添加钢渣恢复厌氧消化酸化系统提高沼气产量[J]. 邹惠,高明,汪群慧,于淼,任媛媛,刘凯,吴川福. 农业工程学报. 2018(17)
[6]不同原料与马铃薯茎叶混贮后对其品质的影响[J]. 何志军,于利子,丁丽媛,黑晓霞,何瑞. 安徽农业科学. 2018(23)
[7]离子液体预处理对马铃薯茎叶厌氧消化的影响[J]. 葛一洪,邱凌,罗时海,李姗珊,于秀男,郭晓慧. 农业机械学报. 2017(10)
[8]中国马铃薯贸易及竞争力分析[J]. 黄凤玲,张琳,李先德,蔡典雄. 中国马铃薯. 2017(03)
[9]马铃薯茎叶中茄尼醇提取方法优化与比较[J]. 王秉鹏,蒙静,郭玫,黄新异,董方圆,邸多隆. 河南农业科学. 2017(04)
[10]不同物料对马铃薯茎叶青贮特性和发酵品质的影响[J]. 杨闻文,付晓悦,杨彪,何玉鹏,秦士贞,郭艳丽. 动物营养学报. 2015(11)
博士论文
[1]酿酒酵母葡萄糖后继效应相关的木糖代谢效率决定性因子研究[D]. 魏闪.山东大学 2019
[2]蔬菜废弃物厌氧消化产酸特性及回流调控研究[D]. 左壮.中国农业大学 2014
[3]玉米秸秆保质贮存及水热反应处理提高可生化性方法的研究[D]. 孙优善.天津大学 2011
硕士论文
[1]液固联合秸秆沼气干发酵微生物适应性研究[D]. 韩梦龙.山东理工大学 2014
[2]玉米秸秆保质贮存及纤维素高效水解方法的研究[D]. 王润娟.天津大学 2012
[3]不同收获期和干燥方法对牧草WSC等营养成分的影响[D]. 裴彩霞.山西农业大学 2001
本文编号：3579417
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