豆渣微纤化纤维素的制备及性能研究

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1、一■２：１０７０８论文分类号：学校代码学号：１５０１０２２龜後基＃我ＡｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ豆渣微纤化纤维素的制备及性能研究侯青青指导教师姓名：李新平教授李佩燚副教授学科名称：轻工技术与工程论文提交日期：２０１８年４月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：豆渣微纤化纤维素的制备及性能研究学科门类：工学一级学科：轻工技术与工程培养单位：轻工科学与工程学院硕士生：侯青

2、青导师：李新平教授李佩燚副教授2018年5月StudyonthePreparationandPropertiesofMicrofi-brillatedCellulosefromSoybeanResidueAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByQingqingHouSupervisor:Prof.XinpingLiA/Prof.PeiyiLiMay2018豆渣

3、微纤化纤维素的制备及性能研究摘要豆渣是豆制品加工进程中遗留的农业废弃物，它具有价格低廉，产量大，可降解等特点。目前，仅有少部分豆渣作为食用生产，而大部分豆渣用作饲料或者直接丢弃，造成了环境污染和资源浪费。本论文以农业废弃物豆渣为原料，采用化学预处理和机械处理技术，对豆渣制备MFC技术进行了研究，得出了豆渣MFC的制备工艺及结构、性能特性；探讨了利用低温共熔溶剂(DES)制备豆渣MFC的可行性和豆渣MFC在可食用包装膜上的高值化、资源化应用；丰富了MFC的制备原料，拓宽了豆渣的应用领域，为豆渣在纳米纤维素方面的研究提供了理论依据。研究了豆渣脱脂和脱蛋白的预处理工艺。结果显示：脂肪酶、蛋白酶

4、的添加量分别为375U/g、1500U/g，反应时间为2h，此时脂肪和蛋白质的脱除率分别为75%、70%。研究了酸、碱预处理对制备豆渣MFC的影响。采用XRD、TG-DSC热分析仪、比表面积和孔隙率等手段对比研究了酸、碱预处理后豆渣的特性，揭示了豆渣在不同预处理阶段表面形态的差别及性能的变化。结果表明：酸、碱预处理并没有对纤维素的特征基团产生影响；酸、碱预处理有效地去除了豆渣中非纤维素类物质，使无定形物质的含量减少，结晶度增大；与碱处理相比，酸处理后豆渣的比表面积、孔隙率、结晶度和热稳定性增加，说明此时豆渣中非纤维素物质减少，豆渣的结构变得疏松，更有利于后续高压均质制备MFC。采用响应面

5、法确定了酸处理工艺为：HCl浓度为8%、反应时间为80min、反应温度为75℃，豆渣纤维素的得率为78.75%。研究了高压均质机处理对酸处理豆渣制备MFC结构与性能的影响。采用SEM、XRD、伺服材料多功能高低温控制试验机等手段探究了均质次数对MFC的微纤化程度、结晶结构以及薄膜的力学性能等性能的影响。结果表明均质次数增加，微纤化程度增加，MFC直径分布越均匀，MFC的结晶度、MFC薄膜的拉伸强度、弹性模量和透光性增加，但是当均质次数超过15次后，变化率减少，MFC的结晶度下降；随着均质次数的增加，MFC的平均聚合度和平均分子量不断减小，并且均质15次后，它们的变化率也减小。因此，高压均

6、质15次是制备豆渣MFC较为适宜的次数，此时MFC的I平均直径为15nm。将氯化胆碱分别与草酸、尿素、丙三醇合成的3种低温共熔溶剂，探讨了利用低温共熔溶剂制备豆渣MFC的可行性。通过比较MFC的形貌、热稳定性、化学组成等性质，得出了低温共熔溶剂对豆渣制备MFC影响规律。结果表明，利用氯化胆碱-草酸型（ChCl-O）溶剂预处理豆渣，均质15次可以获得平均直径为27nm的豆渣MFC。ChCl-O-15薄膜的拉伸强度和弹性模量高于酸处理后均质15次的MFC薄膜。采用共混法制备了MFC-WPC复合膜，研究了MFC对乳清蛋白膜性能的影响，得出了MFC添加量对乳清蛋白膜的机械性能、溶解性以及水蒸气透

7、过率的影响规律。结果显示，当MFC用量增加，WPC-MFC复合膜的拉伸强度先增加后降低，而断裂伸长率不断减小；WPC-MFC复合膜的水蒸气透过率先减小后增加，并且均小于纯的乳清蛋白膜。随着MFC添加量增大，WPC-MFC复合膜溶解度逐渐减小并趋于平稳。关键字：豆渣，微纤化纤维素，微纤化纤维素薄膜，乳清蛋白膜IIStudyonthePreparationandPropertiesofMicrofi-brillatedCellulose