Effect on anaerobic digestion performance of corn stover by freezing–thawing with ammonia pretreatment

In order to enhance the biomethane production from corn stover, choosing effective pretreatment is one of the necessary steps before starting anaerobic digestion(AD).This study was aimed to analyze the effectiveness of freezing–thawing with ammonia pretreatment on substance degradation and AD performance of corn stover.Three ammonia concentrations(2%, 4%, and 6%) with two different moisture contents(50% and 70%) were used to pretreat the corn stover at two temperatures(-20 ℃ and 20 ℃).The result showed that an optimum pretreatment condition for corn stover was at the temperature of -20 ℃, moisture content of 70% and ammonia concentration of 2%.Under the optimum pretreatment condition, the maximum biomethane yield reached 261 ml·(g VS)^(-1), which was 41.08% higher than that of the untreated.Under different pretreatment conditions,the highest loss of lignin at -20 ℃ with 2% ammonia concentration was 63.36% compared with the untreated.The buffer capacity of AD system was also improved after the freezing–thawing with ammonia pretreatment.Therefore, the freezing–thawing with ammonia pretreatment can be used to improve AD performance for corn stover.This study provides further insight for exploring an efficient freezing–thawing with ammonia pretreatment strategy to enhance AD performance for the practical application.

预处理方式对冻干草莓片品质的影响

以草莓为原料制备冻干草莓片,研究鲜切冻藏、亚冻结切片和完全解冻切片3种不同预处理方式对冻干草莓片品质的影响。分析了冷冻草莓原料水分间的迁移情况、花色苷含量,并评价了冻干草莓片的感官品质和质构特性。结果表明:在3种预处理方式中鲜切冻藏(-25℃)和亚冻结切片(-5~-8℃)草莓原料品质较好,水分迁移较小,花色苷含量无显著变化,且两者的冻干草莓片硬度、弹性、形变率等质构特性较好,感官品质与新鲜草莓的冻干成品接近。因此,在草莓冻干加工中宜选用鲜切冻藏或亚冻结切片草莓为加工原料。

冻融结合超低酸预处理对玉米秸秆及其酶解的影响

玉米秸秆的顽固结构阻碍了其高值化利用。基于此,提出一种冻融辅助超低酸预处理方法,可选择性去除半纤维素。通过超低浓度硫酸选择性去除秸秆中的半纤维素,冻融作用破坏纤维素氢键,降低秸秆纤维素结晶度,进一步提高纤维素酶解葡萄糖产率。条件优化结果表明,最佳预处理条件为-20℃冷冻12 h、0.1%的硫酸在180℃的条件下处理30 min,半纤维素去除率可达到93.93%,酶解葡萄糖产率达到94.11%。表征分析发现预处理后的秸秆结构破坏,粗糙度增加,比表面积增大,可有效增加纤维素酶可及性,提高酶解效率,旨在为实现木质纤维素选择性分离、高效转化提供新的思路。

冻融预处理对罗非鱼片热泵干燥特性的影响及响应面法优化

以罗非鱼为原料,采用单因素试验法和响应面分析,研究冻结温度、融化温度、冻结时间和解冻时间4个冻融预处理条件对罗非鱼片热泵干燥过程和干制品品质的影响。结果显示:4个冻融预处理工艺条件都不同程度地影响罗非鱼片的热泵干燥性能,其最佳冻融预处理条件为:冻结温度-32℃、融化温度20℃、冻结时间1.0 h、融化时间87 min。在此条件下对罗非鱼片进行预处理,后利用热泵将罗非鱼片干燥到干基含水率为0.30(±0.02)g/g,用时10 h,所得干制品的肌原纤维蛋白Ca^(2+)-ATP酶活性为2.33μmol Pi/(mg prot·h),复水率36.22%,硬度9.8 N。相比于常规热泵干燥方式,该工艺缩短了罗非鱼片的干燥时间,提高了干制品品质。

预处理方法在食品冷冻干燥中的应用分析

真空冷冻干燥在干制品品质方面优于其他干燥,但由于其能耗较大,应用范围和规模受到一定的限制,干燥前的预处理可以有效改善传热传质,降低能耗。本文综述了预处理方法在食品冷冻干燥中的应用,综合分析了渗透、微波、超声波、真空冷却、高压脉冲电场和冻融等预处理的原理和研究现状,为不同食品物料冷冻干燥预处理方法的选择提供理论依据,并为改善冻干工艺提供参考。

冻融预处理对山楂热风干燥特性的影响

研究了不同冻融次数和温度条件下大果山楂的热风干燥特性和水分有效扩散系数。结果表明:冻融预处理对大果山楂的干燥特性有显著影响,随着冻融次数的增加,干燥时间缩短,干燥速率有所提高;冻融大果山楂在不同干燥温度下的干燥过程可采用Logarithmic模型进行描述;冻融大果山楂在不同干燥条件下的有效水分扩散系数(D eff)随着冻融次数的增加而变大。

糊化预处理对淀粉基木材胶特性的影响研究

研究了糊化预处理对淀粉胶剪切强度和低温储藏稳定性的影响。对比没有经过糊化预处理的淀粉胶,经过糊化预处理的淀粉胶的干强度提高了20.9%,湿强度提高了45.8%。耐低温稳定性实验证明糊化预处理可以增加淀粉胶通过冷藏-解冻循环的次数。动态时间扫描实验和XRD实验的结果证明了糊化预处理有利于削弱淀粉分子之间的氢键作用力,促进淀粉与单体之间发生接枝反应,致使接枝率提高了43.5%,接枝百分率提高了38.8%,显著提高了反应的接枝参数,从而改善了淀粉胶的粘结性能及结构稳定性。

添加园林废物及冻融预处理对餐厨垃圾厌氧消化效率的影响

通过批处理试验,研究了三种不同类型园林废物〔小叶桉叶,美人蕉叶以及混合杂草(包括空心莲子草、猪毛蒿和胜红蓟)〕对餐厨垃圾厌氧消化的影响。结果表明,添加混合杂草处理表现出最佳的甲烷生产能力,甲烷产率达到827.0mL/g(以挥发性固体计,下同);而添加小叶桉叶和美人蕉叶处理,甲烷产率分别为307.9和287.3mL/g。冻融预处理可以使添加混合杂草处理和美人蕉叶处理的甲烷产率分别提高25.0%和85.4%,混合杂草处理的产能效益由6106kW·h/t提高到7633kW·h/t,美人蕉叶处理的产能效益则由1694kW·h/t提高到3141kW·h/t。

沼液联合冻融预处理对水稻秸秆理化特性的影响

农业秸秆厌氧发酵生产沼气、氢气潜力巨大,然而受其自身结构影响,秸秆直接厌氧发酵生物质能转化率较低,需要经过前期预处理以打破秸秆木质素的复杂结构,提高秸秆纤维素、半纤维素的利用率。冻融预处理秸秆技术操作简单、预处理效果好,但目前冻融预处理过程常用的酸碱浸泡液易造成潜在环境污染风险。该研究针对中国北方冬季气温低的特点,以水稻秸秆为原料,选取富含氨氮的厌氧发酵副产物:沼液作为浸泡液,模拟北方冬季自然平均最低气温(-20℃),基于单因素、正交试验,系统研究沼液浸泡联合冻融预处理水稻秸秆的理化特性及规律。结果表明:沼液联合冻融预处理后,水稻秸秆的木质素结构及分子间氢键发生显著破坏,O-H、C-H、C=C、C=N、N=N、N=O等基团的吸收峰均呈现减弱趋势,水稻秸秆晶型结构未改变,但结晶度显著降低,最低降至29.82%,比较原秸秆结晶度减少21.38%;沼液浸泡过程可将水稻秸秆C/N显著降至30以下,而冻融过程对沼液浸泡后秸秆C/N的影响不显著,最低降至28.19;浸泡时间与冻融循环次数对木质素去除率交互影响显著,而浸泡温度与浸泡时间、液固质量比对挥发性脂肪酸(VFAs)浓度均具有显著交互影响,沼液联合冻融预处理水稻秸秆过程木质素去除率和VFAs浓度最高达到40.06%和4 140 mg/L。研究结果可为北方冬季秸秆冻融预处理的低成本广泛应用及冻融预处理的无害化奠定理论基础。

陶粒表面预处理对陶粒泡沫混凝土性能的影响

陶粒泡沫混凝土是一种常见的建筑保温材料,研究了预湿、有机硅浸渍、改性环氧树脂浸渍和环氧树脂包裹4种不同陶粒预处理方式对陶粒泡沫混凝土性能的影响,并分析了不同陶粒表面预处理的作用机理。实验结果表明:在4种陶粒表面预处理方法中,有机硅浸渍处理陶粒吸水率最低,其72h吸水率达到15.9%;采用环氧树脂包裹处理的陶粒制备的泡沫混凝土坍落度经时损失最低,45min坍落度经时损失达到6mm;环氧树脂包裹处理提高陶粒泡沫混凝土的抗压强度,28d抗压强度提高了5.9%,且陶粒泡沫混凝土抗冻融性最优;扫描电镜观察表明,以环氧树脂包裹处理的陶粒制得的陶粒泡沫混凝土中,陶粒界面过渡区晶粒尺寸小、结构致密。

渗透脱水预处理对冷冻杏果实品质的影响

以大接杏为试验材料,研究渗透脱水作为预处理方式与直接冻藏、烫漂预处理、亚硫酸钠预处理相比,对冷冻融化后杏果实的色泽、褐变、硬度、汁液流失、抗坏血酸含量的影响。结果表明:经渗透脱水预处理的杏果实硬度最高,为11.3 N;与直接冻藏相比,渗透脱水预处理的果实汁液流失率减少了6.53个百分点,抗坏血酸含量和总酚含量显著高于烫漂、亚硫酸钠预处理;虽然烫漂、亚硫酸钠预处理比渗透脱水预处理能更有效地抑制果实过氧化物酶、多酚氧化酶活性,但渗透脱水预处理由于减少了果实汁液流失,保护了细胞完整性,减少多酚氧化酶与酚类底物的接触,能够最有效地抑制酶促褐变的发生,最佳地保持了冻融杏果实的色泽。因此,渗透脱水是一种适宜于杏果实冷冻贮藏的预处理方式。

氨水低温冻融联合预处理对高粱秸秆酶解产糖的影响

【目的】降低预处理成本、提高秸秆预处理后的酶解效果,模拟自然界低温环境并结合氨水对高粱秸秆进行预处理。【方法】通过单因素试验分别探究氨水低温冻融预处理中浸泡液的液固质量比、冷冻温度、冷冻时长、氨水质量分数对高粱秸秆酶解的影响,采用正交试验对预处理条件进行优化,对预处理前后高粱秸秆的成分采用范式法测定,物理化学结构用红外光谱和X射线衍射分析。【结果】单因素试验中,浸泡液的液固质量比、冷冻温度、冷冻时长和氨水质量分数在不同水平下均显著提高了高粱秸秆酶解还原糖的产量(P<0.05)。正交试验最优预处理条件为浸泡液的液固质量比12,冷冻时长12 h,冷冻温度-10℃,氨水质量分数8%。相较于未进行预处理的秸秆,氨水低温冻融处理的秸秆半纤维素含量下降42.42%;木质素含量下降50.76%;秸秆的还原糖产量为302.87 mg·g^-1,较未预处理组提高了80.34%;纤维素结晶度提高了57.02%。【结论】氨水低温冻融预处理能有效破坏高粱秸秆木质纤维素间原有的连接结构,溶解半纤维素,木质素的单体和聚合结构被破坏,提高了高粱秸秆的酶解还原糖得率以及纤维素结晶度。

脱水预处理对冷冻紫薯花色苷损失的影响

为提升冷冻紫薯块的功能性和品质,分别采用渗透脱水(osmotic dehydration,OD)、自然干燥、热风干燥和冷冻干燥(freeze drying,FD)对冷冻紫薯块进行预处理,探究不同脱水预处理方式对其花色苷损失的影响,明确减小紫薯花色苷在冻融过程中损失最有效的预处理方式。结果表明:冷冻融化后,OD处理组总色差值显著低于其他处理组(P<0.05),色泽与鲜样最接近。与其他处理组相比,OD、FD预处理可以显著抑制紫薯在脱水后的多酚氧化酶和过氧化物酶活力(P<0.05),而冻融后OD处理组多酚氧化酶和过氧化物酶活力最低。与其他处理组相比,OD、FD处理组1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、总抗氧化能力维持在较高水平。冷冻融化后紫薯块的27种花色苷均出现损失。与其他预处理相比,OD预处理可以将紫薯块脱水后和冻融后的花色苷损失率降到最低。因此,OD预处理是对冷冻紫薯块花色苷保护最有效的方式,适用于以花色苷提取为目的的紫薯冷冻贮藏。

渗透脱水预处理对蓝莓冷冻融化后品质的影响

以蓝莓为试材,研究渗透脱水预处理对物料冷冻融化后品质的影响,设置-18℃普通缓冻和-80℃超低温速冻方式为对照组,静置渗透脱水冷冻和超声波辅助渗透脱水冷冻为试验组,测定蓝莓的冻结曲线、汁液流失率、硬度、色泽、可溶性固形物含量、花青素含量、过氧化物酶活性和多酚氧化酶活性。结果表明:静置渗透脱水预处理使蓝莓的冻结时间相对于普通缓冻缩短了9.41%,在可溶性固形物含量和硬度方面显著高于其他处理组(P<0.05),保持了良好的色泽和外观品质,同时可以有效抑制酶活性;超声波辅助渗透脱水预处理虽然比静置渗透脱水预处理提高了蓝莓冻结速率,并对蓝莓花青素的保留具有和超低温速冻相近的效果,但在其他指标上显著低于普通渗透脱水预处理组(P<0.05)。研究认为:两种渗透脱水预处理均比-18℃冻藏效果更好,且静置渗透脱水冷冻蓝莓更适合保留物料的加工食用品质,超声波辅助渗透脱水预处理可以有效保留冻融蓝莓的花青素。

过氧化氢和氢氧化钙联合预处理对小麦秸秆纤维素、半纤维素、木质素含量的影响

以小麦秸秆为预处理对象,分别研究不同浓度配比的过氧化氢和氢氧化钙联合预处理和不同的预处理时间对小麦秸秆中纤维素、半纤维素和木质素(三素)含量的影响,同时考察冻融条件对小麦秸秆三素含量的影响情况。用滴定法测定三素含量。结果表明,最适的冻融联合碱预处理条件为在-10℃冷冻处理2 d,100℃融化,过氧化氢和氢氧化钙质量分数分别为0.4%和0.2%时,小麦秸秆中三素含量降低最明显,纤维素含量为17.5%,半纤维素含量为6.8%,木质素含量为7.8%。

冻融预处理提高糯米淀粉纳米小体的制备效率

以糯米淀粉为实验材料,探索冻融预处理对低温酸水解纳米小体的产出率及其形态、粒度和结晶结构等的影响。结果显示,冻融预处理淀粉在4℃下硫酸水解6 d后的纳米小体得率达到20.9%,是未预处理的3倍;粒径峰值为26.9 nm,分布范围23.0~35.0 nm;粉末X射线衍射分析维持了糯米淀粉的A型结晶结构;预处理淀粉酸水解损伤比无预处理小;0.1%纳米小体水乳液在室温下稳定90 d以上。结合冻融预处理低温酸水解法可能是一条获取保有原结晶的纳米小体的制备技术途径。

预处理对红薯淀粉糊特性的影响

文章利用快速黏度分析仪(RVA)分析了红薯淀粉不同浓度的盐酸、氢氧化钠、尿素、超声波和微波等预处理,对其黏度特性以及冻融性、沉降性和透明度等的影响。结果表明:经过预处理的红薯淀粉氢键和分子间作用力变小,使红薯淀粉分子黏合力减弱,故而使其回升值,峰值黏度,谷值黏度变化较大。经过预处理的红薯淀粉带冻融性凝结性和透明度都有不同程度的上升趋势。

微波冻融法预处理用于酵母菌落PCR检测

为实现酵母阳性转化子的高效筛选,亟需寻找一种快速、简便的菌落PCR方法用于酵母的分子遗传鉴定.以酿酒酵母为底盘微生物,转化重组质粒或染色体整合片段,挑选抗性筛选单菌落,采用不同预处理方法处理菌体以进行菌落PCR检测,并对结果进行分析.相比其他预处理方法,使用微波冻融法制备的模板进行菌落PCR检测,稳定性好、检测性能强,适用于短链DNA以及3 000 bp以上目的片段的扩增;同时,该方法可进行毕赤酵母阳性克隆的筛选.表明微波冻融法通用性较强,制备的模板适合不同遗传背景以及基因操作方式下酵母菌落PCR检测.

不同预处理方式对苹果片真空冻结特性的影响

为了解预处理对苹果真空冻结过程特性的影响,采用冻融、热烫、超声波与未预处理4种预处理措施,进行苹果片真空冻结试验,分析各组在失水率、温度、组织内水分状态以及细胞结构等方面的差异。结果表明:4组苹果片40 min真空冻结失水率分别为46.48、27.49、24.80和22.92%,冻融组失水率明显高于其他3组(p<0.05),热烫组与未处理组也有显著性差异(p<0.05),超声组与未处理组无显著差异(p>0.05);苹果片真空冻结过程分为降压闪发段、冰晶生成段和深层冻结段3个阶段,4组冻结终温依次为-30.40℃、-27.42℃、-26.84℃与-26.50℃;冻融和热烫处理使苹果片LF-NMR自由水横向弛豫时间T23峰位向左明显偏移,组织内自由水束缚力增强;冻融和热烫预处理对真空冻结前、后的苹果片细胞组织结构形态的破坏影响程度均高于其他2组;4组物料真空冻结特性所表现出来的差异性主要是由于物料组织结构产生不同程度破坏影响所致。

冻融预处理对大果山楂热风干燥产品品质影响

为探究冻融预处理对大果山楂热风干燥产品品质的影响,试验比较了不同冻融处理对山楂热风干燥产品硬度、色差、褐变度、复水比、表观密度、微观结构、维生素C和总酸含量的影响。结果表明:冻融次数与复水比、硬度、表观密度、褐变度、红度、色差值和总酸含量有极显著负相关性(p<0.01),冻融次数与亮度有极显著正相关性(p<0.01),随着冻融次数增加,大果山楂干制品的褐变度、硬度、表观密度呈减小趋势;冻融预处理制得大果山楂微观结构呈松散的鳞片状;冻融2次大果山楂的干制品硬度和表观密度最小,表现出较好的松脆性,亮度值最大,色泽较好。