CN101503865A - 一种用农作物秸秆制备微晶纤维素的方法 - Google Patents

Abstract

一种用农作物秸秆制备微晶纤维素的方法，属于农作物秸秆综合利用技术领域。本发明以农作物秸秆为原料，经过预处理、酸浸水解、酶法脱胶、碱煮、打纤搅拌、二次水解、水洗漂白及干燥粉碎工艺步骤，控制合理酸碱用量、固液比、处理温度和处理时间制得微晶纤维素产品。农作物秸秆中含有的纤维素是由D－葡萄糖通过β－(1，4)糖苷键相连接的结构多糖物质。本发明利用农作物秸秆中纤维素，半纤维素和胶质等成分对碱、无机酸和氧化剂的不同稳定性，并配合生物酶法脱胶，辅以一定的物理机械作用去除农作物秸秆中的非功能胶质成分，并进行适当酸水解，从而制得微晶纤维素。制备的微晶纤维素，能应用于医药载体、食品添加剂、化工吸附等方面。

Description

一种用农作物秸秆制备微晶纤维素的方法

技术领域

一种用农作物秸秆制备微晶纤维素的方法，属于农作物秸秆综合利用技术领域。

背景技术

纤维素是地球上最丰富的可再生资源，而且具有价廉、可降解性和对环境不产生污染等优点。农作物秸秆中含有的纤维素是自然界中来源最广泛的一类多糖类物质，是由D-葡萄糖通过β-(1，4)糖苷键相连接的结构多糖物质，其中微晶纤维素是天然植物纤维素经稀酸水解和一系列处理得到的极限聚合度产物，它是一种极有价值的新型产品，并已应用于医药卫生、食品工业、轻化工业等领域，具有市场潜力和开发前景广阔的特点。而全世界每年产生大量的秸秆约100～200亿吨，我国每年达7亿吨以上，主要为玉米秸秆、麦秆、小麦草、大麦草、稻草等。秸秆是农作物光合作用的产物，含有丰富的多糖类物质，秸秆中含有纤维素(36.5％～38.6％)、半纤维素(38.0％～38.8％)和木质素(12.3％～17.6％)。无论作为动物饲料还是造纸或建筑板材都没有使秸秆得到充分利用，而大量的秸秆还是被遗弃或焚烧。

发明内容

本发明的目的是提供一种用农作物秸秆制备微晶纤维素的方法，为农作物秸秆的综合利用开辟新的途径。

本发明的技术方案：一种微晶纤维素的制备方法：以农作物秸秆为原料，经过预处理、酸浸水解、酶法脱胶、碱煮、打纤搅拌、二次水解、水洗漂白及干燥粉碎工艺步骤，控制合理酸碱用量、固液比、处理温度和处理时间制得微晶纤维素产品，步骤为：

(1)预处理：农作物秸秆原料干燥至水分含量小于5％，并粉碎至1-3mm；

(2)酸浸水解：将步骤1所得物料用质量浓度2％～3％的硝酸溶液水解，秸秆原料与硝酸溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，水解温度85-95℃，水解时间1～2小时，抽滤清洗两遍；

(3)酶法脱胶：将步骤2所得物料用3％～5％的果胶酶溶液脱胶处理，所述果胶酶活力为50000u/g，秸秆原料与果胶酶溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，控制处理温度45℃，处理时间1～2小时，抽滤清洗两遍；

(4)碱煮：将步骤3所得物料用质量浓度2％～3％的氢氧化钠溶液碱煮，秸秆原料与氢氧化钠溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，控制碱煮温度80～90℃，碱煮时间2小时，抽滤清洗两遍；

(5)打纤搅拌：将步骤4所得物料反复搅拌柔化纤维素15min，清洗杂质；

(6)二次水解：将步骤5所得物料用1％～2％的盐酸溶液水解，秸秆原料与盐酸溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，控制水解温度80～90℃，水解时间1～2小时，抽滤清洗两遍；

(7)水洗漂白：将步骤6所得物料用10％～15％过氧化氢溶液漂白，秸秆原料与过氧化氢溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，室温静置12小时，抽滤清洗两遍；

(8)干燥粉碎：将步骤7所得物料于60℃下干燥，粉碎后即得到微晶纤维素产品。

所用农作物秸秆为玉米秸秆、麦秆、及稻草。

本发明的有益效果：利用本发明方法制备的微晶纤维素通过电子扫描显微镜观察呈现多孔结构，对其他小分子物质有一定的包埋作用，且原料资源丰富能够变废为宝，制备方法简单，能实现较高的综合效益。

附图说明

图1用玉米秸秆制备的微晶纤维素的扫描电镜形态之1。

图2用玉米秸秆制备的微晶纤维素的扫描电镜形态之2。

具体实施方式

实施例1：用玉米秸秆制备的微晶纤维素

1：配方：玉米秸秆粉末80g(水分含量小于5％)，3％硝酸溶液300mL，

　　　　 3％氢氧化钠溶液300mL，            2％盐酸300mL，

         3％果胶酶(活力50000u/g)溶液300mL，15％过氧化氢溶液300mL。

2：制法：

(1)将秸秆粉末80g投入到300mL、3％硝酸溶液中，90℃下搅拌2h，固液比为1∶3-4，抽滤清洗两遍。

(2)然后加入300mL、3％的果胶酶溶液，在45℃下搅拌2h，固液比为1∶3～4，清洗。

(3)再加入到300mL、3％氢氧化钠溶液，于90℃下搅拌2h，固液比为1：3～4，抽滤清洗。

(4)反复搅拌柔化纤维素15min，清洗杂质。

(5)于300ml、2％盐酸中，90℃下搅拌2h，固液比为1∶3～4，抽滤清洗。

(6)最后在300mL、15％过氧化氢溶液中进行漂白处理，室温静置12h，固液比为1∶3～4，清洗。

(7)60℃下干燥后即得到16g白色的微晶纤维素。

3：性状：外观为白色粉末，呈中性。微晶纤维素明显属于禾谷短径纤维类，长度普遍在1mm以下，宽度达微米级，酸碱及热处理对纤维造成一定损伤。

4：用途：应用于医药化工、食品工业等领域。

Claims (2)

1、一种微晶纤维素的制备方法，其特征是以农作物秸秆为原料，经过预处理、酸浸水解、酶法脱胶、碱煮、打纤搅拌、二次水解、水洗漂白及干燥粉碎工艺步骤，控制合理酸碱用量、固液比、处理温度和处理时间制得微晶纤维素产品，步骤为：

(1)预处理：农作物秸秆原料干燥至水分含量小于5％，并粉碎至1-3mm；

(2)酸浸水解：将步骤1所得物料用质量浓度2％～3％的硝酸溶液水解，秸秆原料与硝酸溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，水解温度85-95℃，水解时间1～2小时，抽滤清洗两遍；

(3)酶法脱胶：将步骤2所得物料用3％～5％的果胶酶溶液脱胶处理，所述果胶酶活力为50000u/g，秸秆原料与果胶酶溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，控制处理温度45℃，处理时间1～2小时，抽滤清洗两遍；

(4)碱煮：将步骤3所得物料用质量浓度2％～3％的氢氧化钠溶液碱煮，秸秆原料与氢氧化钠溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，控制碱煮温度80～90℃，碱煮时间2小时，抽滤清洗两遍；

(5)打纤搅拌：将步骤4所得物料反复搅拌柔化纤维素15min，清洗杂质；

(6)二次水解：将步骤5所得物料用1％～2％的盐酸溶液水解，秸秆原料与盐酸溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，控制水解温度80～90℃，水解时间1～2小时，抽滤清洗两遍；

(7)水洗漂白：将步骤6所得物料用10％～15％过氧化氢溶液漂白，秸秆原料与过氧化氢溶液的用量之固液比以kg/L计为1∶3～4，室温静置12小时，抽滤清洗两遍；

(8)干燥粉碎：将步骤7所得物料于60℃下干燥，粉碎后即得到微晶纤维素产品。

2、根据权利要求1所述的微晶纤维素的制备方法，其特征是所述农作物秸秆为玉米秸秆、麦秆、及稻草。

Images