阅读说明：本技术 一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法 (Method for preparing bio-based textile slurry from waste potato residues ) 是由 陈香云 袁灿 王梦瑶 邱云鹏 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法,将废弃马铃薯渣中的淀粉、纤维素逐步分离提取,通过将淀粉和纤维素分别进行改性,改性后的淀粉、纤维素、乳化蜡按比例混合,通过均质处理,制取生物基纺织浆料。本发明所述的一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法,其操作简单,对马铃薯渣利用率高,节能环保,有效解决了如何将废弃马铃薯渣中有用成分提取再利用的问题。(The invention discloses a method for preparing bio-based textile slurry from waste potato residues, which comprises the steps of gradually separating and extracting starch and cellulose in the waste potato residues, respectively modifying the starch and the cellulose, mixing the modified starch, the modified cellulose and emulsifying wax in proportion, and homogenizing to prepare the bio-based textile slurry. The method for preparing the bio-based textile slurry from the waste potato residues is simple to operate, high in utilization rate of the potato residues, energy-saving and environment-friendly, and effectively solves the problem of how to extract and recycle useful components in the waste potato residues.)

一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法

技术领域

本发明涉及纺织浆料领域，尤其是涉及一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法。

背景技术

我国在马铃薯淀粉加工方面的研究较广泛深入，但在马铃薯淀粉加工过程中难免会产生一些生产加工的副产物，如马铃薯渣、马铃薯汁水。平均每生产1吨淀粉需要6.5吨马铃薯，并会产生20吨废水，5吨湿废渣。在已知技术中，马铃薯渣通常用于牲畜饲料，但因其粗纤维含量高，蛋白质含量低，导致适口性差，营养成分不利于禽畜的吸收生长；马铃薯渣含水量接近90％，同时还含有大量淀粉、蛋白质、果胶和纤维素，是微生物良好的生长温床，致使其储运困难，易于腐败变质，若直接遗弃或掩埋，马铃薯渣中的大量无机盐会导致土壤与地下水污染，所以寻找一种能够立即进行资源化利用的途径是当务之急。

纺织浆料是一种具有一般胶体性质的有机物质，在水中能溶解或膨胀，成为黏稠而富有可塑性的糨糊，在纺织过程中涂抹在纺线上已改善其性能，防止在纺织过程中纺线相互摩擦而断裂、起毛等，纺织完成后需要除去浆料，常用的纺织浆料是PVA等化工品，本身具有一定毒性，且不易降解，所以有必要发明一种生物无毒易降解的生物基纺织浆料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供了一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法，其操作简单，对马铃薯渣利用率高，节能环保，有效解决了如何将废弃马铃薯渣中有用成分提取再利用的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法，其特征是在于包括以下步骤：

1)将湿态马铃薯渣通过烘干机制成干态马铃薯渣，干态马铃薯渣通过研磨机制成粒径20～100μm的马铃薯渣干粉保存；

2)取马铃薯渣干粉和纯水搅拌混合，通过磨浆机制得马铃薯渣浆，其中马铃薯渣干粉和纯水的质量比为1:1，把马铃薯渣浆加入高压均质机内以15000r/min的速度进行均质处理10min，检测马铃薯渣浆中蛋白质、淀粉含量；

3)均质处理后的马铃薯渣浆装入150目滤袋进行过滤，过滤过程中向滤袋内注入纯水并匀速搅拌马铃薯渣浆，直至滤液变清，所得滤液通过沉淀、脱水干燥制得马铃薯淀粉干粉，称量淀粉干粉质量；

4)将步骤3)所得的滤渣投入反应釜，向反应釜中注入滤渣质量3倍的纯水并搅拌均匀，调节反应釜内pH值为弱碱性，然后加入所含蛋白质质量的5％的蛋白酶，在恒温条件下水解6h，将蛋白质水解成氨基酸并用纯水冲洗；

5)将反应釜在0.5～0.8MPa蒸汽压力作用下搅拌加热15～30min，使得原料充分糊化，调节反应釜内pH值为弱酸性，再加入残留淀粉质量1％的耐高温淀粉酶，在85～100℃条件下水解1h，将淀粉水解成麦芽糖和葡萄糖并用纯水冲洗；

6)将步骤5)所得产物用纯水冲洗并过滤，加入浓度95％的乙醇，搅拌并密封浸泡30min溶解果胶，然后进行一次离心过滤处理，所得滤渣通过脱水干燥制得纤维素干粉；

7)将步骤3)所得马铃薯淀粉干粉与碳酸二甲酯、纯水均匀混合，其中马铃薯淀粉干粉、碳酸二甲酯、纯水的质量比为32:3:15，然后将混合物放置在60Co-γ辐射场中，在辐射剂量6kGy，辐射剂量率10Gy/min条件下间歇微波辐照3min，经烘干、粉碎、离心萃取制得阳离子接枝淀粉；

8)将步骤6)所得的纤维素干粉经醚化工艺制成纤维素醚；

9)将阳离子接枝淀粉、纤维素醚、乳化蜡放入反应釜中，其中阳离子接枝淀粉、纤维素醚、乳化蜡的质量比为50:10:3，在0.3～0.5MPa蒸汽压力作用下搅拌加热3h，制得糊化浆料；

10)将步骤9)所得浆料晾凉至室温，然后加入到高压均质机中均质处理30min，再经过真空密封包装，既得所述生物基纺织浆料。

进一步地，所述的步骤4)和5)全程均在搅拌条件下进行。

进一步地，所述的步骤2)中，通过酸法、酶法测定淀粉和蛋白质的含量。

本发明的有益效果是：一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法，将废弃马铃薯渣烘干制粉，有利于长时间储存不易变质，减小马铃薯渣堆积占用的场地面积；将马铃薯渣干粉加水磨浆，测定其淀粉和蛋白质含量，马铃薯渣浆经过均质处理，加上纯水冲刷和不断搅拌，大大提升了淀粉提取率；利用水解酶除去残余淀粉和蛋白质，利用95％浓度的乙醇浸泡去除果胶，大大提升了纤维素粉纯度，同时蛋白质和果胶经过简单工艺提取即可再次利用；将阳离子接枝淀粉和纤维素醚、乳化蜡混合制得的纺织浆液，极性、柔性以及单体的引入可显著提升，对纯棉粗纱条和涤棉粗纱条的粘附力及纱线的耐磨性性能有显著提高，浆膜的拉伸断裂强度和断裂伸长率相比于原淀粉浆膜有很大的提高，具有水溶性好，对亲水性纤维粘附力佳、浆液不结皮、不起泡、易退浆、易生物降解的特点；其结构合理，其操作简单，对马铃薯渣利用率高，节能环保，有效解决了如何将废弃马铃薯渣中有用成分提取再利用的问题。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法，其特征是在于包括以下步骤：

1)将湿态马铃薯渣通过烘干机制成干态马铃薯渣，干态马铃薯渣通过研磨机制成粒径20～100μm的马铃薯渣干粉保存；

干粉具有更小的体积，减少储藏所需空间，因为含水少，不易腐败，适宜长时间储存；

2)取马铃薯渣干粉和纯水搅拌混合，通过磨浆机制得马铃薯渣浆，其中马铃薯渣干粉和纯水的质量比为1:1，把马铃薯渣浆加入高压均质机内以15000r/min的速度进行均质处理10min，通过酸法、酶法检测马铃薯渣浆中蛋白质、淀粉以及纤维素含量；

详细的说，马铃薯渣中主要含有大量的淀粉、纤维素、蛋白质和果胶，由于纤维素结构较稳定，采用不同的酸浓度，分步水解淀粉和纤维素，以碘量法分析水解单糖的含量，进而获得纤维素和淀粉的含量。利用纤维素酶及淀粉酶水解干基马铃薯渣，结果与酸法相互验证，获得准确的马铃薯渣中淀粉、纤维素含量；以酸提取的方式获得果胶，并确定其含量，剩下的则为蛋白质；

3)均质处理后的马铃薯渣浆装入150目滤袋进行过滤，过滤过程中向滤袋内注入纯水并匀速搅拌马铃薯渣浆，直至滤液变清，所得滤液通过沉淀、脱水干燥制得马铃薯淀粉干粉，称量淀粉干粉质量；

在马铃薯渣浆过滤过程中用纯水冲洗，并不断搅拌，能防止淀粉和纤维素结团，提高淀粉的提取效率和提取率；称量淀粉干粉质量，计算残留淀粉量，方便步骤5)中耐高温淀粉酶投入量的计算；

4)将步骤3)所得的滤渣投入反应釜，向反应釜中注入滤渣质量3倍的纯水并搅拌均匀，调节反应釜内pH值为弱碱性，然后加入所含蛋白质质量的5％的蛋白酶，在恒温条件下水解6h，将蛋白质水解成氨基酸并用纯水冲洗；

该步骤全程在搅拌条件下进行，用于将滤渣中的蛋白质水解成溶于水的氨基酸；

5)将反应釜在0.5～0.8MPa蒸汽压力作用下搅拌加热15～30min，使得原料充分糊化，调节反应釜内pH值为弱酸性，再加入残留淀粉质量1％的耐高温淀粉酶，在85～100℃条件下水解1h，将淀粉水解成麦芽糖和葡萄糖并用纯水冲洗；

该步骤全程在搅拌条件下进行，用于将滤渣中残留的淀粉水解成溶于水的糖；

6)将步骤5)所得产物用纯水冲洗并过滤，加入浓度95％的乙醇，搅拌并密封浸泡30min溶解果胶，然后进行一次离心过滤处理，所得滤渣通过脱水干燥制得纤维素干粉；

该步骤主要是将滤渣中的果胶溶解到乙醇中，达到去除滤渣中果胶的作用；

7)将步骤3)所得马铃薯淀粉干粉与碳酸二甲酯、纯水均匀混合，其中马铃薯淀粉干粉、碳酸二甲酯、纯水的质量比为32:3:15，然后将混合物放置在60Co-γ辐射场中，在辐射剂量6kGy，辐射剂量率10Gy/min条件下间歇微波辐照3min，经烘干、粉碎、离心萃取制得阳离子接枝淀粉；

8)将步骤6)所得的纤维素干粉经醚化工艺制成纤维素醚；

9)将阳离子接枝淀粉、纤维素醚、乳化蜡放入反应釜中，其中阳离子接枝淀粉、纤维素醚、乳化蜡的质量比为50:10:3，在0.3～0.5MPa蒸汽压力作用下搅拌加热3h，制得糊化浆料；

10)将步骤9)所得浆料晾凉至室温，然后加入到高压均质机中均质处理30min，再经过真空密封包装延长其保质期，既得所述生物基纺织浆料。

本实施例所述的一种废弃马铃薯渣制备生物基纺织浆料的方法，将废弃马铃薯渣烘干制粉，有利于长时间储存不易变质，减小马铃薯渣堆积占用的场地面积；将马铃薯渣干粉加水磨浆，测定其淀粉和蛋白质含量，马铃薯渣浆经过均质处理，加上纯水冲刷和不断搅拌，大大提升了淀粉提取率；利用水解酶除去残余淀粉和蛋白质，利用95％浓度的乙醇浸泡去除果胶，大大提升了纤维素粉纯度，同时蛋白质和果胶经过简单工艺提取即可再次利用；将阳离子接枝淀粉和纤维素醚、乳化蜡混合制得的纺织浆液，极性、柔性以及单体的引入可显著提升，对纯棉粗纱条和涤棉粗纱条的粘附力及纱线的耐磨性性能有显著提高，浆膜的拉伸断裂强度和断裂伸长率相比于原淀粉浆膜有很大的提高，具有水溶性好，对亲水性纤维粘附力佳、浆液不结皮、不起泡、易退浆、易生物降解的特点；其结构合理，其操作简单，对马铃薯渣利用率高，节能环保，有效解决了如何将废弃马铃薯渣中有用成分提取再利用的问题。

实施例2

本实施例与实施例1主要区别在于：

1、省略实施例1中的步骤1)的烘干制粉工艺，直接将湿态马铃薯渣直接磨浆制成马铃薯渣浆使用；

2、在步骤7)中对淀粉的改性采用氧化、醚化、酯化中的一种或者多种；

3、在步骤8)中对纤维素的改性采用氧化、醚化、酯化中的一种或者多种；

4、在步骤9)中取用本实施例步骤7)和8)中制得的改性纤维素和改性淀粉，加上乳化蜡按照实施例1中步骤9)的质量比制取浆料。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。