CN101935458A - 一种啤酒废酵母蛋白塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种啤酒废酵母蛋白塑料及其制备方法。啤酒废酵母蛋白塑料包含25-45重量份乙二醇、75-55重量份啤酒废酵母蛋白。其制备方法为:将乙二醇与啤酒废酵母蛋白按一定比例机械搅拌混合,在密闭条件下,于0~10℃环境下保持12~36h,然后将此混合物放于已预热的模具中在115-125℃和10-20MPa条件下热压5-10min制成试片。该蛋白质塑料的原料蛋白来自于啤酒废酵母,属于废物利用,不仅生产成本低、工艺简单、无污染,而且具有良好的力学性能和较低的吸水率。
Description
技术领域
本发明涉及一种以啤酒废酵母蛋白为主要原料生产的可生物降解塑料及其制备方法,属于天然高分子材料领域。
背景技术
传统的聚乙烯塑料产品在给人类带来方便的同时,也给人类生存环境造成了巨大污染。因此,寻找新的对环境友好的塑料原料,发展非石油基聚合物越来越受到人们的重视。近年来,基于大豆分离蛋白,凭借其热塑性制作的蛋白塑料引人注目。但随着世界粮食问题的日益严重,作为人类主要食物的大豆,不再适合作为蛋白塑料的原料来使用。
啤酒废酵母是啤酒生产中的主要副产品之一,其中蛋白质含量约占其干物质的45%-55%,高于大豆的蛋白质含量37%-44%。根据我国啤酒产量推算,每年能回收啤酒废酵母数万吨,这些酵母无法在生产中再利用。长期以来,国内各啤酒厂家对废酵母的利用仅仅限于制造饲料添加剂等低附加值产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用啤酒废酵母蛋白质制备得到的啤酒废酵母蛋白塑料。
本发明的另一目的是提供一种成本低廉、工艺简单、可生物降解的啤酒废酵母蛋白塑料的制备方法。
本发明采用的技术方案如下:
一种啤酒废酵母蛋白塑料,各组份重量份如下:
乙二醇 25~45
啤酒废酵母蛋白 75~55
上述乙二醇与啤酒废酵母蛋白通过交联反应得到啤酒废酵母蛋白塑料。
上述啤酒废酵母蛋白塑料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将乙二醇与啤酒废酵母蛋白按(25~45)∶(75~55)比例搅拌混合均匀;
(2)密闭条件下于0~10℃环境下保持12~36h;
(3)将此混合物置于已预热的模具中在115-125℃和10-20MPa条件下热压5-10min即可。
本发明原料啤酒废酵母蛋白采取碱热法提取工艺,其最佳工艺条件为:菌液比3∶10、氢氧化钠质量百分比浓度1%、时间1h、温度60℃。
提取后的悬液离心提取上清,用稀盐酸调pH至4.2-4.5,有絮状蛋白质析出,离心弃上清,清洗沉淀,干燥并粉碎得啤酒废酵母蛋白粉。
本发明具有如下优点:
1)啤酒废酵母蛋白质是可再生资源,来自于啤酒生产中产生的啤酒废酵母,提高了啤酒废酵母的利用价值。
2)应用啤酒废酵母蛋白代替植物性蛋白作为蛋白塑料的原料,缓解了工业对农业的依赖,不会加重粮食危机,更易被接受。
3)本发明啤酒废酵母蛋白塑料具有良好的力学性能,具有成本低廉、工艺简单、可生物降解等特点,可用于可生物降解的绿色材料如一次性餐具、食品包装、工业用复合材料等。
4)所用原料均无毒,不污染与塑料接触的物品。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下述实施例。
发明人首先对碱热法提取啤酒废酵母蛋白的条件进行了优化。
取干净的啤酒废酵母泥,与氢氧化钠溶液配制成酵母菌悬液,选择菌液比(W/W)、氢氧化钠浓度、时间、温度4个因素,以蛋白质提取率(考马斯亮蓝G-250染色法测定)为指标,进行L9(34)正交实验。正交实验因素水平如表1所示。对最佳条件组合进行3次重复实验,计算平均提取率。
表1碱热法因素水平表
碱热法正交试验结果如表2所示。由极差分析结果可知,各单因素对蛋白提取率的影响顺序为D>C>B>A,即温度影响最大,菌液比影响最小。试验中表现最好的条件组合是D2C2B2A1。直观分析最佳的条件组合是D2C2B2A3,即2种组合不同,以直观分析最佳的条件组合,进行3次重复试验,最终平均蛋白提取率为22.81%。因此确定碱热法最佳工艺是菌液比3∶10、氢氧化钠质量百分比浓度1%、时间1h、温度60℃。
表2碱热法正交试验结果
将进行蛋白质提取操作后的悬液离心提取上清,用稀盐酸调pH至4.2-4.5,有絮状蛋白质析出,离心弃上清,清洗沉淀,干燥并粉碎便得啤酒废酵母蛋白粉。将其用作蛋白塑料的原料,不仅提高了啤酒废酵母的利用价值,并且为蛋白塑料提供了新的原料,缓解了工业对农业的依赖。而通过加入增塑剂乙二醇,可以显著提高塑料的柔韧性。
实施例1:一种啤酒废酵母蛋白塑料,由30重量份乙二醇、70重量份啤酒废酵母蛋白机械混合后搅拌0.5h,用聚乙烯袋密封,于4℃环境下静置24h,然后将此混合物放于已预热的模具中在120℃和15MPa条件下热压8min制成试片。
实施例2:一种啤酒废酵母蛋白塑料,它是由35重量份乙二醇、65重量份啤酒废酵母蛋白机械混合后搅拌0.5h,用聚乙烯袋密封,于4℃环境下静置18h,然后将此混合物放于已预热的模具中在120℃和15MPa条件下热压8min制成试片。
实施例3:一种啤酒废酵母蛋白塑料,它是由40重量份乙二醇、60重量份啤酒废酵母蛋白机械混合后搅拌1h,用聚乙烯袋密封,于4℃环境下静置30h,然后将此混合物放于已预热的模具中在120℃和18MPa条件下热压8min制成试片。
实施例4:实施例1~3制备的试片的力学性能和吸水性见表3。
表3啤酒废酵母蛋白塑料的力学性能和吸水性
表中数据的测试方法如下:力学性能参照GB/T 1040.2-2006标准在美国英斯特朗公司的INSTRON-3365型材料试验机上测得,拉伸速率为5mm/min;吸水性测试为24小时后试片的含水质量与初始干态质量之比。
Claims (4)
1.一种啤酒废酵母蛋白塑料,其特征在于各组份重量份如下:
乙二醇 25~45
啤酒废酵母蛋白 55~75
上述乙二醇与啤酒废酵母蛋白通过交联反应得到啤酒废酵母蛋白塑料。
2.权利要求1所述的啤酒废酵母蛋白塑料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将乙二醇与啤酒废酵母蛋白按(25~45)∶(75~55)比例搅拌混合均匀;
(2)密闭条件下于0~10℃环境下保持12~36h;
(3)将此混合物置于已预热的模具中在115-125℃和10-20MPa条件下热压5-10min即可。
3.根据权利要求2所述的啤酒废酵母蛋白塑料的制备方法,其特征在于:
啤酒废酵母蛋白采取碱热法提取工艺,其最佳工艺条件为:菌液比3∶10、氢氧化钠质量百分比浓度1%、时间1h、温度60℃。
4.根据权利要求3所述的啤酒废酵母蛋白塑料的制备方法,其特征在于:提取后的悬液离心提取上清,用稀盐酸调pH至4.2-4.5,有絮状蛋白质析出,离心弃上清,清洗沉淀,干燥并粉碎得啤酒废酵母蛋白粉。
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