摘要
病死畜禽的处理问题是制约畜禽养殖行业可持续健康发展的首要难题，微波水热技术作为一种绿色高效的热化学转化技术，可以有效的实现病死畜禽的无害化处理和资源化利用。但是目前对于微波水热处理病死畜禽的研究仍处初级阶段，病死畜禽这类动物基生物质的主要组分在微波水热处理过程中存在着转化机理不明确，交互作用机制不清晰等关键问题。鉴于此，本课题选用病死猪作为一种典型的病死畜禽，对其模型化合物进行微波水热，研究了动物基生物质中主要成分（蛋白质、脂质和糖类）在微波水热转化过程中的反应节点和反应途径，以期为动物基生物质多目标产物高值利用提供一定的理论依据。 首先以育肥猪作为模式病死猪，以牛血清白蛋白、甘油-油酸和葡萄糖作为其主要组分（蛋白质、脂质、糖类）的模型化合物，探究各组分模型化合物在不同水热温度下的反应节点、反应途径以及各组分模型化合物间相互作用规律。在本研究的微波水热温度条件（160℃-240℃）下，所有单一模型化合物的气相产物产量均较低可忽略不计，单一脂质模型化合物以及脂质和糖类二元模型化合物无固相产物产生，三元混合物对生物油的生成具有拮抗作用，更有利于水相产物生成。单一葡萄糖模型化合物的生物油组分以醛酮类物质为主，单一脂质模型化合物的生物油主要组分为不饱和的C18脂肪酸（亚油酸占比最大）和脂肪酸甲酯，单一蛋白质模型化合物的生物油组分则以含N杂环物质（二酮哌嗪类占比最大）和酰胺类物质为主。水热温度升高可促进蛋白质和糖类的美拉德反应，从而提高生物油中N杂环物质比例。蛋白质和糖类可促进脂肪酸的脱羧降解生成长链烷烃，脂质和糖类会促进蛋白质的转化使得N元素往液相产物中迁移。单一葡萄糖模型化合物在微波水热处理过程中会发生明显炭化形成丰富的炭微球，随着温度升高，炭微球之间发生融合交联影响了微球炭的制备。其它混合模型化合物的固相产物主要以蛋白质为骨架，在低温阶段保持较光滑完整的表面，随着温度升高固相产物表面变得粗糙松散。 其次按照不同饲养阶段养殖猪主要组分的比例调整3种模型化合物的配比，研究不同配比下模型化合物的微波水热转化特性以及其相互作用规律。含脂质的模型化合物的生物油产率与脂质含量成正比，再次说明脂质对生物油转化的主导作用，蛋白质和糖类在较高温度时随着蛋白质含量的提升才表现出对于生物油产量有显著的协同作用。混合模型化合物的水相产物总氨基酸转化率在较低温度条件下基本呈现出随着蛋白质比例提升而减小的规律，而在较高温度条件下表现出随着蛋白质比例提升而增加的变化趋势。脂质和糖类组成的二元模型化合物中适当提高糖类的含量有利于提高生物油中烷烃类物质的相对含量。在同一反应温度条件下，含蛋白质的二元和三元模型化合物的生物油中酰胺类物质的相对含量随着蛋白质比例的升高而增加。混合模型化合物的固相产物的表面随着蛋白质比例的降低而呈现出更加粗糙的形态，蛋白质比例较低时更利于模型化合物原料的水解分解。高脂高蛋白模型化合物原料整体均未表现出明显的炭化现象。 最后采用微波水热和常规水热相结合的两步水热处理病死畜禽模型化合物，研究水热工艺对目标产物的调控作用。微波-常规两步水热处理可以明显提高三元模型化合物的生物油产率，其对固相产物产率的影响不大。三元模型化合物经两步水热处理后仍含有较高比例的氮氧元素。两步水热处理使得三元模型化合物的水相产物中氨基酸含量大幅降低，其并不利于氨基酸的回收，两步水热处理在一定程度上会促进N元素迁移到生物油和水相产物中，而且会提高水相产物中氨氮的含量，但是过高的处理温度会使N元素迁移到其它相的产物中。蛋白质含量较高的三元模型化合物的水热生物油的综合燃烧性能较差，脂质含量高的三元模型化合物的水热生物油的综合燃烧性能较佳，微波-常规两步水热降低了三元模型化合物生物油的着火点温度，但未能有效的提高其综合燃烧性能。
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