[发明专利]一种豆皮微纤化纤维素的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于植物纤维高值化利用领域，具体涉及一种豆皮微纤化纤维素的制备工艺。

背景技术

微纤化纤维素（Microfibrillated cellulose，简称MFC）是一种新型的纳米级纤维素功能材料。MFC由于高度微细纤维化后，纤维比表面积增大且其表面裸露出大量的极性轻基，使得MFC具有极高的保水值、较高的粘结力、增稠性、悬浮性、稳定性、分散性等常规纤维素产品所不具备的特殊性质，并与其他材料（包括矿物纤维、玻璃纤维等）良好的共混成型，从而为新型材料的制备和应用提供了更为广泛的选择。

目前MFC主要由漂白木浆制备，其直径在10-100nm。而且漂白木浆制备需在高压高碱环境下，制备过程中会产生废气和废液，且纤维素的得率较低，一般在40%-50%之间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、预处理工艺简单，无环境污染的豆皮微纤化纤维素的制备工艺，通过对豆皮酶处理、预处理、高压匀质处理，得到性能稳定直径为20-80nm的微纤化纤维素。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种豆皮微纤化纤维素的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一，酶处理：

首先将豆皮进行超微粉碎至60-120目，然后加蒸馏水混合配置成质量分数为5%-20%的豆皮溶液，在弱碱性条件下加热到30℃-80℃，加入质量分数为0.05%-2%的蛋白质酶水解1h-2h；

步骤二，碱处理：

用蒸馏水洗涤后，配置成质量分数为5%-20%豆皮纤维溶液，并调制pH 8.0-12.0，在 60℃-110℃条件下处理 30-120min；

步骤三，微波/高速搅拌协同纤维素酶处理：

洗涤后，将步骤二中处理后的豆皮纤维溶液配置而成质量分数为5%-10%，在输出功率为100-600w的微波中处理5-20min，在搅拌机内以10000-30000rpm左右的速度搅拌10-40min后，加入蒸馏水将豆皮纤维浆液稀释至质量分数为0.5%-3.0%，加入纤维素酶缓冲液稀释pH 至4.0-6.0，在30℃-60℃条件下，加入质量分数为0.01%-0.1%纤维素酶处理 60-120min后，得到的豆皮微纤维浆液；

步骤四：高压匀质处理：

将步骤三中的豆皮微纤维浆液洗涤后配置而成质量分数为0.5%-2.5%，控制高压均质机的操作压力在40-70 Mpa，均值次数为5-15次，得到微纤化纤维素；

步骤五：将步骤四中的微纤化纤维素中，加入质量分数为0.2%-0.6%表面活性剂，得到性能稳定直径为20-80nm的微纤化纤维素。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤一中的加入的蛋白质酶为植物蛋白酶，酶活为50万-150万单位/g。

在本发明的一个优选实施例中，所述纤维素酶缓冲液为柠檬酸纤维素酶缓冲液。

在本发明的一个优选实施例中，所述纤维素酶为内切维素酶和外切纤维素酶的混合物，其中两者的质量比为1:1。

在本发明的一个优选实施例中，所述表面活性剂为高粘度海藻酸钠，其分子量为15000-100000。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

豆皮通过本发明工艺后，可制得微纤化纤维素，制备工艺简单、经济、无污染，并且可以降低能耗，产品微纤化纤维素直径为20-80nm，且性能稳定，达到了微纤化纤维素的质量要求。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，进一步阐述本发明。

一种豆皮微纤化纤维素的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一，酶处理：首先将豆皮进行超微粉碎至60-120目，然后加蒸馏水混合配置成质量分数为5%-20%的豆皮溶液，在弱碱性条件下（pH 7.0-8.0）加热到30℃-80℃，加入质量分数为0.05%-2%的蛋白质酶水解1h-2h；

豆皮中蛋白质含量较高为11%-16%，所以，加入蛋白质酶去除蛋白质后，再用碱处理去除果胶、半纤维等低聚糖；

其中步骤一中的加入的酶为植物蛋白酶，酶活为50万-150万单位/g。

步骤二，碱处理：

用蒸馏水洗涤后，配置成质量分数为5%-20%豆皮纤维溶液，并调制pH 8.0-12.0，在 60℃-110℃条件下处理 30-120min；

步骤三，微波/高速搅拌协同纤维素酶处理：