淀粉基干燥剂的研究

论文摘要

玉米粉可再生可生物降解,主要由淀粉组成,淀粉对水有特殊的亲和力,可以从乙醇及其它有机溶剂中选择性地吸收水。主要成分为淀粉的玉米粉仍然保留这种吸附特性,且可在改变颗粒大小和结构的同时仍保持对水的亲和力。基于淀粉的这种性能,人们研究了许多淀粉基的材料的吸水性能,如:玉米淀粉、玉米粉、酶解玉米粉、化学改性玉米淀粉等。本文以玉米粉为主要原料,分别对玉米粉进行酶改性、化学改性以及酶,化学联合改性得到了三种改性淀粉基干燥剂。研究了各改性方法的条件,并将改性产品的性质与原玉米粉进行比较。酶改性可以增加玉米粉的比表面积,通过对α-淀粉酶,葡萄糖淀粉酶及复合酶进行选择,以水解率、吸水率、颗粒度为评价指标得到α-淀粉酶改性玉米粉的反应条件:酶解温度为45℃、体系pH为6.5、α-淀粉酶添加量为95u/g、酶解时间为60h。得到的酶解玉米粉的水解率为11.1%、过筛率为26%、吸水率达到115.53%,是原玉米粉吸水率的2.1倍。在玉米粉表面接枝共聚丙烯酸单体,在接枝温度为60℃、引发剂用量占玉米粉干基质量的0.5%、丙烯酸单体中和至pH为6.5、接枝时间为3h、丙烯酸单体与玉米粉干基质量比为5:1时,得到接枝率为3.3%、吸水率达93%的接枝玉米粉。吸水率比原玉米粉提高了69%。以上述接枝条件对酶解率分别为4.8%、9.7%、17%的玉米粉进行接枝改性,所得产品的接枝率分别为4.02%、4.53%、5.2%,与之对应的吸水率分别为125%、134%、142%。通过10次再生实验表明:对比原玉米粉,酶解玉米粉、接枝玉米粉、接枝酶解玉米粉的吸水率分别减少了4.3%、6.5%、11%。扫描电镜观察表明α-淀粉酶处理后样品的表面形成了很多孔洞,接枝玉米粉的表面也发生了较大的变化。在实验室内模拟工业乙醇液相脱水,考察自制干燥剂的应用性能得出:四种淀粉基干燥剂均能够将乙醇浓度为95.5mass%（乙醇-水溶液共沸点）的乙醇-水溶液进一步脱水至97.5mass%。干燥剂对水的吸附量随着溶液中乙醇含量的升高而减小。在干燥剂与溶液质量比为1:5时α-淀粉酶改性玉米粉和接枝酶解改性玉米粉可以将乙醇浓度为90mass%乙醇-水溶液浓度提高至mass96%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 乙醇脱水方法介绍
• 1.3 玉米粉用于乙醇脱水
• 1.3.1 玉米粉脱水机理
• 1.3.2 玉米粉在乙醇脱水工艺中的应用
• 1.3.3 玉米粉作为吸附剂存在的问题
• 1.3.4 淀粉基干燥剂的改性
• 1.3.5 玉米粉用于乙醇脱水的国外研究现状
• 1.3.6 玉米粉用于乙醇脱水的国内研究现状
• 1.4 本论文选题的目的及意义
• 1.5 本论文的研究内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 原料与试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 测定方法
• 2.2.2 玉米粉原料预处理
• 2.2.3 玉米粉的酶水解
• 2.2.4 玉米粉的接枝共聚
• 2.2.5 酶解玉米粉的接枝共聚
• 2.2.6 淀粉基干燥剂用于工业乙醇脱水的初步研究
• 2.2.7 数据统计
• 第3章 玉米粉的酶改性
• 3.1 水解酶的选择
• 3.1.1 葡萄糖淀粉酶水解玉米粉
• 3.1.2 α-淀粉酶水解制备玉米粉干燥剂
• 3.1.3 复合酶水解玉米粉
• 3.2 α-淀粉酶水解玉米粉
• 3.2.1 酶解温度对玉米粉干燥剂吸水性的影响
• 3.2.2 酶解pH对玉米粉干燥剂吸水性的影响
• 3.2.3 酶解时间对玉米粉干燥剂吸水性的影响
• 3.2.4 α-淀粉酶水解制备玉米粉干燥剂工艺的优化
• 3.3 本章小结
• 第4章 玉米粉的接枝共聚改性
• 4.1 玉米粉接枝共聚工艺研究
• 4.1.1 引发剂用量
• 4.1.2 接枝反应温度
• 4.1.3 丙烯酸中和度
• 4.1.4 反应时间
• 4.1.5 丙烯酸用量
• 4.2 酶解玉米粉的接枝共聚
• 4.3 再生实验
• 4.4 改性玉米粉的表面显微结构观察
• 4.5 本章小结
• 第5章 淀粉基干燥剂用于工业乙醇脱水的初步研究
• 5.1 乙醇-水体系质量浓度-折光率曲线的绘制
• 5.2 干燥剂对不同浓度乙醇-水溶液的吸附能力
• 5.3 干燥剂的用量对乙醇-水溶液脱水效果的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢