【摘要】：螺紋雷松藻(Lessonia trabeculafa)作為提取褐藻膠優(yōu)良的原料之一,沿用傳統(tǒng)的海帶消化工藝時,消化不完全、時間長。為改善生產(chǎn)過程的可控性、提高螺紋雷松藻莖消化效率,本文研究建立原料分析和消化過程的監(jiān)測方法,對傳統(tǒng)燜-攪式消化工藝進行改進,并探索了強化表面更新的以雙螺桿擠出機作為反應(yīng)器的新消化工藝。針對傳統(tǒng)方法分析原料中褐藻膠含量及糖醛酸組成操作復(fù)雜的問題,建立了同時確定螺紋雷松藻原料內(nèi)褐藻膠含量以及表征原料中褐藻酸鹽分子鏈中糖醛酸組成的金屬元素分析法。該法先將原料浸洗去除不與褐藻膠結(jié)合的金屬元素,然后測定與褐藻酸結(jié)合的金屬元素含量,由化學(xué)計量關(guān)系計算得出褐藻膠含量。結(jié)果表明,該方法和聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽法(PHMB法)獲得的褐藻膠含量基本一致,略高于重量法。由金屬元素分析法還能得到原料中各種褐藻膠的鹽類形式,方便消化劑用量的確定。此外,原料中多價金屬元素主要與古羅糖醛酸二聚嵌段(GG嵌段)結(jié)合,由金屬元素分析法得到的多價金屬離子含量可計算獲得GG嵌段的含量,比核磁法確定原料中褐藻膠的GG嵌段含量的方法簡單易行。金屬元素分析法無需進行褐藻膠的提取即可獲得原料中褐藻膠含量,操作簡單。建立了監(jiān)測消化進程的方法,用于判斷消化終點以及優(yōu)化消化條件。在消化過程中,褐藻膠的消化得率與產(chǎn)品得率隨時間的變化趨勢一致,而且消化得率與產(chǎn)品得率具有良好的線性對應(yīng)關(guān)系,可通過消化得率的變化判斷消化進程、確定消化終點。在消化過程中,將消化液的上清液稀釋到特定濃度測定黏度(即消化黏度),該消化黏度與產(chǎn)品黏度存在良好的對應(yīng)關(guān)系,可通過消化黏度來表征消化過程中產(chǎn)品褐藻膠的黏度變化。針對簡單套用傳統(tǒng)工藝消化螺紋雷松藻莖時藻莖浸泡48 h仍未完全浸潤、消化10 h的消化得率只有15 g/100g原料的問題,從原料預(yù)處理方面對傳統(tǒng)消化工藝進行改進。首先引入粉碎步驟,將藻莖粉碎至d50=5 mm浸泡6 h后被浸潤軟化,再粉碎至d50=2mm,消化6h的消化得率可達43g/100g原料,生產(chǎn)周期可縮短46h。進一步提出先擠壓再浸泡的思路,采用擠壓-浸泡-濕藻粉碎-消化的工藝路線,在優(yōu)化條件下,將藻莖在壓強P=149 MPa下擠壓,藻莖可在6 h內(nèi)被浸潤軟化,粉碎至d50=2 mm,消化4 h時的消化得率可達44.6 g/100g原料,生產(chǎn)周期可縮短48 h。研究發(fā)現(xiàn)消化過程中褐藻膠在固液界面的傳質(zhì)是消化速度的限制因素,提出用雙螺桿擠出機為消化反應(yīng)器的新消化工藝,將粉碎、擠壓及表面更新作用集合于一體,進一步強化消化過程。發(fā)現(xiàn)正向輸送元件的螺桿在末端替換上一個反螺紋元件的螺桿構(gòu)型具有較好的粉碎能力和消化效果。利用此構(gòu)型在高溫高堿(溫度80℃,23.3 g/L Na_2CO_3)下消化25min時,消化得率可達46g/100g原料以上,大大縮短消化時間,提高生產(chǎn)效率,但是褐藻膠黏度提前降解,產(chǎn)品黏度較低;低溫高堿(50℃,30.0 g/L Na_2C03)或高溫低堿(溫度80℃,13.8 g/LNa2CO_3)能緩解褐藻膠的提前降解,產(chǎn)品黏度得到保證。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院過程工程研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ432.74

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本文編號：2315482