豆渣微纖化纖維素的制備及性能研究

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1、一■２：１０７０８論文分類號：學(xué)校代碼學(xué)號：１５０１０２２龜後基＃我ＡｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ碩士學(xué)位論文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ豆渣微纖化纖維素的制備及性能研究侯青青指導(dǎo)教師姓名：李新平教授李佩燚副教授學(xué)科名稱：輕工技術(shù)與工程論文提交日期：２０１８年４月論文答辯日期：２０１８年５月學(xué)位授予單位：陜西科技大學(xué)申請工學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目：豆渣微纖化纖維素的制備及性能研究學(xué)科門類：工學(xué)一級學(xué)科：輕工技術(shù)與工程培養(yǎng)單位：輕工科學(xué)與工程學(xué)院碩士生：侯青

2、青導(dǎo)師：李新平教授李佩燚副教授2018年5月StudyonthePreparationandPropertiesofMicrofi-brillatedCellulosefromSoybeanResidueAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByQingqingHouSupervisor:Prof.XinpingLiA/Prof.PeiyiLiMay2018豆渣

3、微纖化纖維素的制備及性能研究摘要豆渣是豆制品加工進程中遺留的農(nóng)業(yè)廢棄物，它具有價格低廉，產(chǎn)量大，可降解等特點。目前，僅有少部分豆渣作為食用生產(chǎn)，而大部分豆渣用作飼料或者直接丟棄，造成了環(huán)境污染和資源浪費。本論文以農(nóng)業(yè)廢棄物豆渣為原料，采用化學(xué)預(yù)處理和機械處理技術(shù)，對豆渣制備MFC技術(shù)進行了研究，得出了豆渣MFC的制備工藝及結(jié)構(gòu)、性能特性；探討了利用低溫共熔溶劑(DES)制備豆渣MFC的可行性和豆渣MFC在可食用包裝膜上的高值化、資源化應(yīng)用；豐富了MFC的制備原料，拓寬了豆渣的應(yīng)用領(lǐng)域，為豆渣在納米纖維素方面的研究提供了理論依據(jù)。研究了豆渣脫脂和脫蛋白的預(yù)處理工藝。結(jié)果顯示：脂肪酶、蛋白酶

4、的添加量分別為375U/g、1500U/g，反應(yīng)時間為2h，此時脂肪和蛋白質(zhì)的脫除率分別為75%、70%。研究了酸、堿預(yù)處理對制備豆渣MFC的影響。采用XRD、TG-DSC熱分析儀、比表面積和孔隙率等手段對比研究了酸、堿預(yù)處理后豆渣的特性，揭示了豆渣在不同預(yù)處理階段表面形態(tài)的差別及性能的變化。結(jié)果表明：酸、堿預(yù)處理并沒有對纖維素的特征基團產(chǎn)生影響；酸、堿預(yù)處理有效地去除了豆渣中非纖維素類物質(zhì)，使無定形物質(zhì)的含量減少，結(jié)晶度增大；與堿處理相比，酸處理后豆渣的比表面積、孔隙率、結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性增加，說明此時豆渣中非纖維素物質(zhì)減少，豆渣的結(jié)構(gòu)變得疏松，更有利于后續(xù)高壓均質(zhì)制備MFC。采用響應(yīng)面

5、法確定了酸處理工藝為：HCl濃度為8%、反應(yīng)時間為80min、反應(yīng)溫度為75℃，豆渣纖維素的得率為78.75%。研究了高壓均質(zhì)機處理對酸處理豆渣制備MFC結(jié)構(gòu)與性能的影響。采用SEM、XRD、伺服材料多功能高低溫控制試驗機等手段探究了均質(zhì)次數(shù)對MFC的微纖化程度、結(jié)晶結(jié)構(gòu)以及薄膜的力學(xué)性能等性能的影響。結(jié)果表明均質(zhì)次數(shù)增加，微纖化程度增加，MFC直徑分布越均勻，MFC的結(jié)晶度、MFC薄膜的拉伸強度、彈性模量和透光性增加，但是當均質(zhì)次數(shù)超過15次后，變化率減少，MFC的結(jié)晶度下降；隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，MFC的平均聚合度和平均分子量不斷減小，并且均質(zhì)15次后，它們的變化率也減小。因此，高壓均

6、質(zhì)15次是制備豆渣MFC較為適宜的次數(shù)，此時MFC的I平均直徑為15nm。將氯化膽堿分別與草酸、尿素、丙三醇合成的3種低溫共熔溶劑，探討了利用低溫共熔溶劑制備豆渣MFC的可行性。通過比較MFC的形貌、熱穩(wěn)定性、化學(xué)組成等性質(zhì)，得出了低溫共熔溶劑對豆渣制備MFC影響規(guī)律。結(jié)果表明，利用氯化膽堿-草酸型（ChCl-O）溶劑預(yù)處理豆渣，均質(zhì)15次可以獲得平均直徑為27nm的豆渣MFC。ChCl-O-15薄膜的拉伸強度和彈性模量高于酸處理后均質(zhì)15次的MFC薄膜。采用共混法制備了MFC-WPC復(fù)合膜，研究了MFC對乳清蛋白膜性能的影響，得出了MFC添加量對乳清蛋白膜的機械性能、溶解性以及水蒸氣透

7、過率的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，當MFC用量增加，WPC-MFC復(fù)合膜的拉伸強度先增加后降低，而斷裂伸長率不斷減??；WPC-MFC復(fù)合膜的水蒸氣透過率先減小后增加，并且均小于純的乳清蛋白膜。隨著MFC添加量增大，WPC-MFC復(fù)合膜溶解度逐漸減小并趨于平穩(wěn)。關(guān)鍵字：豆渣，微纖化纖維素，微纖化纖維素薄膜，乳清蛋白膜IIStudyonthePreparationandPropertiesofMicrofi-brillatedCellulose