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《齐鲁工业大学》 2017年
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利用纤维废料作为碳源制备细菌纤维素及其应用的研究

陈慧慧  
【摘要】:细菌纤维素具有纳米级、高纯度、高结晶度、高持水性等优良特性,由于具有这些优良的特性,使其广泛应用在食品、造纸、医药和生物化工等领域。但是由于利用单糖等合成或半合成培养基作为碳源,制备细菌纤维成本太高,限制其规模化生产。寻找价格低廉的天然培养基,是实现规模化生产细菌纤维素的突破口。杨木木屑是一种纤维素废料,来源广且价格低廉,最主要的是纤维素含量高。因此,以风干的杨木为原料,通过粉碎,稀硫酸预处理,用纤维素酶进行酶解,酶解液经适当的脱毒处理用于木醋杆菌发酵细菌纤维素。对木屑的纤维素酶水解特性进行了研究,探究利用杨木木屑酶解液发酵细菌纤维素的可行性。通过将制备的细菌纤维素添加到纸张中,探究了细菌纤维素对纸张性能的影响。用纤维素酶处理经稀硫酸预处理的木屑,利用单因素实验考察了酶用量、pH值、温度、时间对纤维素酶水解效率的影响,通过正交实验探究了纤维素酶水解的最佳工艺条件,正交实验结果表明:纤维素酶水解的最佳条件为,酶用量为50FPU/g,温度50~?C,PH值4.5,60 h。用活性炭对水解液解液进行脱毒,在脱毒过程中,重点考察了活性炭用量、pH值、时间、温度对活性炭脱毒效果的影响,结果表明:活性炭脱毒的条件为活性炭的用量为3%,温度40~?C,pH值5,30 min。通过探究水解液脱毒前后对细菌纤维素产量,持水性和复水率的影响,结果表明:脱毒的酶解液作为碳源时其产量,持水率和复水率均高于其他两种碳源制备细菌纤维素。选用杨木木屑水解液为发酵基质,利用木醋杆菌发酵制备细菌纤维素。研究还原糖浓度、初始pH值、接种量、发酵温度和发酵时间对细菌纤维素产量、持水性和复水率的影响。结果表明,生产细菌纤维素的适宜条件为:杨木木屑水解液还原糖浓度为2.5%,初始pH为6.0,接种量为6%,发酵时间6 d,发酵温度30~?C,在此条件下,细菌纤维素产量为3.14 g/L,持水性为98.72%,复水率为86.69%。采用扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱、热失重分析法等技术分析了所制备的细菌纤维素的结构与性能。结果表明合成产物为超微细网状结构,且产物中含有的基团与纤维素结构相符合,细菌纤维素的晶型为纤维素Ⅰ型,细菌纤维素具有较好的热稳定性。首先对细菌纤维素的湿膜进行匀浆处理,然后添加到杨木纸浆中进行抄纸,探究细菌纤维素对纸张性能的影响。结果表明,细菌纤维素对纸张性能有明显的改变,纸张的抗张强度,耐破度和撕裂度都有显著提高,当BC用量为3%时,这三个物理性能达到最大,此情况下,细菌纤维素对低打浆度的纸浆影响较大。
【学位授予单位】:齐鲁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O636.11;TQ920.1

【参考文献】
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