一种生物质纳米纤维素的制备方法

文献发布时间：2023-06-19 13:48:08

技术领域

本发明涉及生物质纳米纤维素生产技术领域，尤其涉及一种生物质纳米纤维素的制备方法。

背景技术

在食品工业中，水解植物蛋白(Hydrolyzed Vegetable Protein,HVP)是一类主要以大豆、玉米或小麦蛋白质为原料的水解(主要包括酸水解、碱水解和酶水解中的一种或多种组合)产物，由于其具有鲜味为主的呈味特性，因而在调味品行业中被广泛应用。目前，HVP的蛋白原料主要为大豆粕和玉米粕，其二者的组分除了主要包括一定含量的蛋白质外，还含有一定量的纤维组分，所以上述原料不管经过哪种水解工艺，其产物中除了蛋白水解液外，还有HVP残渣副产物的生成。目前各生产厂家的HVP残渣主要作为废弃物被处理。

近年来，随着人们对纳米纤维素的深入认识，其具有良好的力学强度、高比表面积及较低的热膨胀系数等优点，其在精细化工、复合材料、化妆品和医药等领域得到广泛的应用。考虑到水解植物蛋白(HVP)残渣含有大量纤维组分及部分残留的氨基酸和少量水溶性蛋白质，如将其可溶性和不溶性组份经过简单的分离处理，其残留的氨基酸和少量水溶性蛋白质不仅能得到有效的回收，同时也为纯化后HVP残渣在生物质纳米纤维素的应用提供了可行性。目前，水解植物蛋白(HVP)残渣制备生物质纳米纤维素的方法和应用还未见有报道。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用水解植物蛋白(HVP)残渣制备生物质纳米纤维素的方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何利用水解植物蛋白(HVP)残渣制备生物质纳米纤维素。

为实现上述目的，本发明提供一种生物质纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：

(1)HVP残渣的纯化：将HVP残渣和水分别计量加入物料缸中，持续搅拌，料水经离心分离得到纯化HVP残渣；

(2)所述纯化HVP残渣的微粉化处理：所述纯化HVP残渣经液氮低温粉碎和冷冻干燥处理获得微米级粉体；

(3)纳米纤维素悬浮液的制备：将所述微米级粉体配制成一定浓度的水性浆料，并添加适量的分散剂和研磨珠后经纳米砂磨机处理，得到所述纳米纤维素悬浮液；

(4)纳米纤维素的制备：所述纳米纤维素悬浮液经冷冻干燥后得到粉体纳米纤维素。

进一步地，步骤(1)中，所述HVP残渣为大豆粕HVP残渣和玉米粕HVP残渣中的一种或两种的组合物。

进一步地，步骤(1)中，所述HVP残渣和水的重量比为1:4。

进一步地，步骤(3)中，所述水性浆料的浓度为6-8％。

进一步地，步骤(3)中，所述纳米纤维素悬浮液中添加的所述分散剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、柠檬酸钠和β-环糊精中的一种。

进一步地，步骤(3)中，所述研磨珠为氧化锆珠；所述研磨珠的粒径范围为0.2～0.4mm。

进一步地，步骤(3)中，研磨分散的线速度为8m/s。

进一步地，步骤(3)中，所述分散剂的添加量为所述HVP残渣以干重计的0.5-1％。

进一步地，步骤(1)HVP残渣的纯化重复三次进行。

进一步地，步骤(3)中，研磨时间为6-10h。

本发明至少具有如下有益技术效果：

1、本发明采用液氮低温粉碎结合纳米研磨分散技术成功地从HVP残渣中制备出生物质纳米纤维素，拓展了一条新的生物质纳米纤维素的制备原料来源；

2、本发明制备的生物质纳米纤维素，其原料来源主要为水解植物蛋白调味液生产厂家的副产物HVP残渣，解决了HVP残渣后续处理麻烦的问题，且满足可再生资源开发的战略需求；

3、本发明制备工艺简单安全，易于工业化生产；

4、本发明扩展了大豆粕和玉米粕的应用范围，进一步提升了其综合利用价值；

5、本发明主要为物理的制备技术，符合国家清洁生产的战略需求。

以下将对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

具体实施方式

本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

实施例1

本发明提供一种利用大豆粕HVP(水解植物蛋白)残渣制备生物质纳米纤维素的制备方法，包括以下步骤：

(1)大豆粕HVP残渣的纯化处理：称取2kg大豆粕HVP残渣和8kg水置于物料缸中，持续搅拌0.5h，料水经离心分离得到纯化HVP大豆粕残渣物料，上述步骤(料水搅拌和料水分离)重复三次；

(2)纯化HVP大豆粕残渣的微粉化处理：纯化HVP大豆粕残渣物料经液氮低温粉碎和冷冻干燥处理获得粒径为200目以上的微米级粉体；

(3)纳米纤维素悬浮液的制备：取微米级粉体120g，配制成浓度为6％的水性浆料2000g，并添加0.12g柠檬酸钠的分散剂，持续搅拌，配制好的水性浆料经纳米砂磨机(0.2-0.4mm锆珠、线速度8m/s)研磨6h，得到纳米纤维素悬浮液；