造纸毕业设计开题报告-木薯渣的组分检测及其功能衍生物的制备工艺初步研究.doc

本 科 生 毕 业 论 文开题报告题目：木薯渣的组分检测及其功能衍生物的制备工艺初步研究 姓 名： 张亚东 学 号： 201101010429 指导教师： 徐永建 教授 班 级： 轻化 114 所在院系： 轻工与能源学院 一、本课题研究现状木薯是世界三大薯类之一，又叫树薯、木番薯、地下部结薯等。目前，木薯是全球产量过亿吨的七大农作物之一，在世界上有30多个国家都在种植，我国是木薯种植大国，年均产量在600万吨，其中主要集中在南方的广西、广东、海南等几个省份，在国家产业布局上看已经形成地方的一大特色2，13。 对于木薯的综合利用时下则成了我国科技工作者和相关行业部门的重要工作，根据科学发展观的要求，以提高经济效益，增加农民收人为目标，以提高深加工和综合利用水平为途径，从提高单产、优化布局，扩大规模为手段最大限度地满足国民经济发展对木薯的需求。木薯是综合利用价值很高的作物和重要的工业原料，木薯原料当前主要用来加工成木薯淀粉，再由木薯淀粉经过进一步的加工和以木薯淀粉初次加工为原料的二次、三次深加工，从而得到适合各种生活、生产需要的淀粉产品，其产品在饲料、食品、制糖纺织、造纸、化工医药等行业均有着很好的应用14,6，随着科技的日新月异，木薯淀粉加工业将会渐渐向更深层次研究和开发迈进。木薯渣是木薯加工过程的下脚料，现在普遍使用的是湿法加工工艺将木薯加工提取淀粉，椐估计每加工1吨木薯产生含水70的木薯渣约700kg。按我国每年产600万吨木薯来计算，则将会产生数百万吨的木薯渣下脚料21。湿木薯渣的主要组成是水分7080，还有部分的淀粉、纤维素和少量的蛋白质等。目前，对于木薯渣的研究利用主要集中在燃料乙醇、有机酸、食用菌栽培、饲料工业、单细胞蛋白及少许酶剂作为培养基方面19。20，但是这些方面的用量少，大量的木薯渣都被废弃，造成了极大的浪费，不及时处理还严重污染了环境17，1。对于木薯渣的研究，目前主要集中在未发酵木薯渣的利用方面，主要是考虑到其富含淀粉粒，同时还有蛋白质、脂肪、有机酸等成分，发酵后的木薯渣因为在发酵过程中利用了其中的淀粉、蛋白等营养成分，同时灰分增大，营养价值低，相比较而言很少被研究利用22,4。各个方面研究主要表现在以下几点：在食用菌利用方面，颜淑婉等人25进行了木薯渣栽培食用菌的研究，并筛选出相配套的优良菌株；黄文芳等21利用木薯渣 。 二 、本课题研究的目的及意义 羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠,广泛应用于食品、医药、建筑、造纸、石油、日化、纺织等领域生产中,常被用作增稠剂丫乳化剂、悬浮剂、粘合剂、保水剂、上浆剂、分散剂、膨化性固色剂、赋形剂、缓凝剂等,用量很大。国内制备羧甲基纤维素钠的原料为棉花或棉短绒,该原料价格较高,使得羧甲基纤维素钠产品的成本偏高;而制备羧甲基淀粉钠的主要原料为淀粉,淀粉的价格也在不断的上涨,使羧甲基淀粉钠的生产成本也随之增大。故寻找替代棉花和淀粉作为羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的生产原料已迫在眉睫。木薯产业在我国的发展速度十分快,发展的规模也是前所未有的,木薯淀粉渣制备羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的研究让我们知道,木薯的深加工对于木薯产业良胜发展的重要性,它是木薯产业链健康发展的关键,同时也是木薯增值的有效途径之一。政府、企业和农民纷纷看好木薯生产和加工的市场前景,。所以,在我国木薯种植面积逐年增长,木薯加工业的发展即将迎来新的高潮。在我国木薯的生产和加工业高速发展的今天,北方地区相关企业以木薯为原料加工生产淀粉用来提高木薯的附加值。但是,在生产淀粉的同时会产生大量的木薯淀粉渣。由于木薯淀粉渣本身的特性,导致它们不易储存、运输,而且容易腐败变质产生恶臭,造成严重的环境污染;；新鲜的木薯淀粉渣利用的另一途径是烘干储存待用,但是由于烘干的成本比较高,会大大增加企业的经济负担,通常的处理方法是作为动物饲料或者当成废渣作掩埋,作为动物饲料存在一定的缺陷,目前在直接当作饲料用于喂养动物的利用方面还比较少;当成废渣掩埋会导致土壤和地下水被污染,主要问题还是利用程度较低。本实验研究的主要目的是,以木薯淀粉生产过程中产生的废渣为原料(简称木薯淀粉渣),通过对原料采用不同的方法进行处理后,以溶媒法制备竣甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的混合物,可分别用于各个不同的行业之中。该方法采用废渣作为原料,与传统的棉花或淀粉相比,其相应的纤维素或淀粉的精制工艺比较简单,所产生的废弃物较少,制备得到的羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠混合物产品的均匀性较好,也可以适当地降低羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠混合物产品的成本;，同时可以解决生产木薯淀粉企业的木薯淀粉废渣的处理问题。二、本课题的研究内容木薯淀粉渣通过不同的精制方法分别得到纤维素含量较高的精制原料和、以淀粉和纤维素为主要成分的精制原料;。得到的精制原料再经过碱化、醚化、中和、洗涤、干燥等工艺即可制备得到羧甲基纤维素钠产品及羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠混合物产品。通过实验确定木薯淀粉渣的精制条件和碱化、醚化过程中的各种影响因素(如原料配比、反应温度、反应时间、溶剂等)对实验结果的影响,得到木薯淀粉渣制备羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠混合物的最佳的实验条件。二、 研究方案及技术路线1.实验设备高温炉（GWL-100） 恒温水浴锅（GSY-2）分样筛（MS-200） 电炉（EL-100）恒温恒速搅拌机（78HW-1） 旋转粘度计（NDJ-79）行星式球磨机（QM-3SPO4） 白度仪（YQ-Z-48B）恒温干燥器（HX-001） 电子分析天平（FC204） 2.实验药品氢氧化钠 硫酸钾 碘化钾 硝酸钙 氯化钡 盐酸 亚硫酸钠 次氯酸钠 乙酸锌 硫酸 亚铁氰化钾 乙醇 乙醚 硫酸铜 硫酸钾 过氧化氢 3.实验原料木薯渣，经过自然风化，粉碎，过筛至80目，密封干燥保存，备用。4. 实验方案1、组分检测 水分测定 淀粉含量的测定 粗脂肪含量的测定 蛋白质含量的测定 灰分测定 半纤维素含量的测定 木质素含量的测定 纤维素含量的测定2、原料精制(l)木薯淀粉渣与氢氧化钠溶液在90OC下蒸煮;(2)在低于90的温度下干燥后即得纤维素和淀粉等的混合物。3、碱化、醚化在带有冷凝管、机械搅拌装置的三口烧瓶中加入精制原料和70%的乙醇,搅拌混合均匀后将整个体系置于恒温水浴装置中,调解恒温水浴的温度为30,待温度升至300C后加入第一批氢氧化钠,保持30的水浴加热条件,搅拌反应60min,碱化即己完成;然后加入氯乙酸的乙醇溶液至反应体系中,将恒温水浴的温度调至70OC,恒温反应30Inin后,加入第二批氢氧化钠,保持70OC的水浴加热条件,搅拌反应120min,醚化反应即已完成;反应后的混合体系用稀盐酸溶液在300C的条件下调节反应体系中溶液的pH二7.0一8.0,即基本呈中性:调节pH值完成后的反应体系采用减压过滤的方法分离得到羧甲基纤 维素钠和羧甲基淀粉钠混合物粗产品,将得到的粗产品用w(CZH50H)=65%的乙醇洗涤两次后再用w(C2H5OH)=95%的乙醇洗涤一次;所得到的羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉纳混合物产品在70OC下烘干。4功能衍生物的特性检测干燥减量、粘度、取代度、氯化物含量、pH值、重金属含量等5创新点 创新之处在于提出了以木薯淀粉渣制备羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠和羧甲基基淀粉钠的混合物,为羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的制备寻找到了一种新的、廉价的原料:同时,提出了切实可行的工艺路线。本制备工艺中,采用木薯淀粉渣作为羧甲基纤维素钠及羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠混合物的制备原料,其生产成本远远低于用棉花作为原料生产羧甲基纤维素钠产品或用淀粉生产羧甲基淀粉钠产品:另外,木薯淀粉渣本身是一种生产废弃物,用以作为生产羧甲基纤维素钠及羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠混合物的原料,解决了其对环境的污染,又降低了羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的生产成本,具有较好的社会意义和经济意义。在羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的精制过程中,采用低浓度的醇溶液进行洗涤。通常,影响羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的纯度的因素主要是因为其中含有较大量的、在制备反应过程中产生的氯化钠,采用低浓度的乙醇溶液进行洗涤精制可以更好的将其除去,这样即可以降低精制成本,又能得到纯度较高的羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠产品,提高了企业的经济效益。四、工作计划周 次设计（论文）任务及要求14毕业实习。整理资料，进一步查资料，确定实验方案56准备原材料、药品和仪器、熟悉实验仪器设备78初步确定工艺路线，展开基础研究89进行组分检测等准备实验1013CMC和CMS制备后进行物检，分析数据1314混合衍生物对比试验，确定对其特性的影响因素1415撰写论文 5、 参考文献1谢文伟，赵宁，孙一峰木薯渣综合利用研究J农牧产品开发，1999(10)10112廖善秋，樊幼民以木薯渣，黄浆为原料生产酒精技术经济评价唧广西大学学报(自然科学版)，l 997，22(3)：54-573刘坤木薯淀粉废渣的利用J中国饲料，1996，3(2)：44洪葵，刘四新，雷雄飞等木薯渣发酵柠檬酸研究初报J中国饲料，1991(5)：485中国科学技术部“十一五”国家科技支撑计划重大项目“农林生物质工程”课题申请指南20056姚向君，王革华，田宜水国外生物质能的政策和实践M北京：化学工业出版社，20067杨淑慧植物纤维化学M北京：中国轻工业出版社，2001：692338Corey E J，ChaykoVsky，MMethylsulfinylcarb锄ion叨Jo啪m of the Americemical Soci1 96284：866-8679Abdel-MohdyF A，AbdelHalim E S，AbuAyana Y M，El-Sa、vy S Mce strawa new resource forsome beneficial usesJChydratc PolymerS，2009，75(1)：44-5l10赵志刚，程可可，张建安，等木质纤维素可再生生物质资源预处理技术的研究进展J现代化工，2006，26(2)：40411 l李文，潘家祯，许洪朋木质纤维素类生物质转化生物乙醇预处理B2B工艺的发展研究阴安徽农业科学，2009，37(7)：29ll-291612杨坡平世界木薯淀粉加工设备现状分析四安徽农业科学，2009(2)：56-6013沈光广西木薯产业的发展前景与对策J热带农业科学，200l，(2)：222414罗兴录广西木薯产业化发展对策J中国农学通报，2004，(6)：11131 5陈露广西木薯产业发展的市场前景分析阴今日南国，2009(1)88-8916SunR C，SX F：TomkinS0n JHemiceIluioses a11d1eirderiVvesACS Sympo17李世密，魏雅洁，张晓健秸秆类木质纤维素原料厌氧发酵产沼气研究阴可再生能源，2008，26(1)：505418杨小寒废弃植物纤维水解的研究D东华大学东华硕士学位论文，2003：6l6219马艳，洪葵，李枚秋等木薯渣固态发酵植酸梅的条件研究热带作物学报J，200021(2)：586420GengZ C，Sull R C，LuQ，et a1ComparatiVe studyof hemicelluloses releaSedduringo-sgeeatments wim acidicaIlosolVd alkaline perddem calinmonogoliacum a11dtarixSppJPolymDegradationand Slbili2003，80：3 15-32521黄文芳利用木薯渣栽培猴头菌的初探J食用菌，