CN105503289A - 一种用玉米芯制备环保生态砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种用玉米芯制备环保生态砖的方法，所述方法是将含有玉米芯的培养原料混合均匀后高温灭菌，再向培养原料上接种特定真菌菌种，然后将接种后的培养原料装入模具内于无菌环境中培养若干天后，再经干燥脱水处理得到所述环保生态砖。本发明的方法以玉米芯、谷壳和麸皮等农业副产物为原料，利用真菌菌丝自然生长、菌丝体扭结成型等特性生产环保生态砖，具有工艺简单、能耗少、成本低、环保生态，产品重量轻、强度好的优点，生产的环保生态砖应用于办公室、娱乐建筑的内墙装饰装修，可部分或全部代替石棉隔板和其它原料制备的砖，是一种极具市场价值的新型建筑材料。
Description
技术领域
本发明涉及建筑用砖的制备方法，具体涉及一种用玉米芯制备环保生态砖的方法。
背景技术
目前国内建筑业无论是外墙还是内部隔离墙的装修，大多使用粘土烧结砖、水泥砖、蒸压沙砖等建筑材料，这些材料的生产存在能耗高、资源消耗量大、环境污染及破坏严重等缺点，而且由于传统的粘土烧结砖、水泥砖的重量大，装修过程中增加建筑物重量等缺点，影响着建筑行业节能减排。为建设节约型社会，促进我国生态文明建设，各级政府均强力促进各行业开展资源节约行动，建筑行业也在不断推进墙体装修材料的改革和创新，为此国家制定了严格的政策，禁止或限制生产高能耗实心粘土砖，鼓励研发低能耗、保温隔热性能好的新型墙体装修材料，达到资源循环、能源节约的目的。
我国是农业大国，玉米是我国第一大粮食作物，2014年玉米产量达2.16亿吨，加工后剩余的玉米芯年产量约5700万吨。目前，国内玉米芯主要作为食用菌生产原料，部分玉米芯作为原材料生产糠醛、木糖、木糖醇、木质素磺酸盐等产品，以实现玉米芯资源化利用，但由于其利用规模小，大部分玉米芯被当作农业废弃物直接燃烧处理，造成了资源浪费。玉米芯营养成分丰富，其物质组成中，半纤维素35％～40％、纤维素32％～36％、木质素17％～20％。因而是优质的生物质原料。我国是全世界生物多样性最丰富的国家之一，自然界存在着大量将这些生物质原料转化为优质产品的真菌资源，筛选获得优质真菌菌种，以玉米芯为原料，开发绿色环保的生态砖，可为我国生态节约型社会的发展提供技术和产业支撑。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种用玉米芯制备环保生态砖的方法，该方法以玉米芯、谷壳和麸皮等农业副产物为原料，利用特定真菌菌丝自然生长、菌丝体扭结成型等特性生产环保生态砖，具有工艺简单、能耗少、成本低、环保生态，产品重量轻、强度好的优点，生产的环保生态砖应用于办公室、娱乐建筑的内部装饰装修，可部分代替石棉隔板和其它原料制备的砖，是一种极具市场价值的新型建筑材料。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种用玉米芯制备环保生态砖的方法，所述方法是将含有玉米芯的培养原料混合均匀后高温灭菌，再向培养原料上接种真菌菌种，然后将接种后的培养原料装入模具内于无菌环境中培养若干天后，再经干燥脱水处理得到所述环保生态砖。
优选的，培养原料的组分包括玉米芯、谷壳和麸皮。玉米芯、谷壳和麸皮为常见的农业副产品，具有量大、成本低廉的特点。
优选的，培养原料由75-80质量份数的玉米芯、10-15质量份数的谷壳、5-10质量份数的麸皮组成；将上述3种组分混合后向培养原料中添加自来水，培养原料与自来水的重量比为1.1～1.3，充分混匀；培养原料中的含水量为60％-65％。
优选的，培养原料在高压蒸汽灭菌器内121℃灭菌90分钟。
优选的，接种的真菌菌种是具有较好扭结能力的特定真菌菌种。本发明的真菌，优选选用编号为AS5.132，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)的木质层孔菌，具有菌丝体发达、长势好、扭结力强的特点；该菌株最适生长温度25℃，最适生长pH为6.0。母种培养基为综合PDA培养基，配方：马铃薯提取液1.0L，葡萄糖20.0g，KH2PO43.0g，MgSO4·7H2O1.5g，维生素B1微量，琼脂15.0g，pH6.0。原种和生产种配方为棉籽壳70％，麸皮20％，玉米粉10％，含水量65％，pH自然。
优选的，模具内的培养温度为26-30℃，培养时间为5-7天。
优选的，干燥脱水处理的温度为50-60℃；处理时间为12-24小时。
优选的，玉米芯为颗粒状粉料，颗粒状粉料的直径为0.2-1.2mm，其中直径为0.2-0.8mm颗粒状粉料占总量的70-90％，直径为0.8-1.2mm的颗粒状粉料占总量的10-30％。
优选的，环保生态砖的含水量为12％-16％；模具为透明的塑料模具。模具的长、宽、高分别为255、122、58mm。
优选的，该制备方法的具体步骤为：
(1)培养原料混匀：称取75-80质量份数的玉米芯、10-15质量份数的谷壳、5-10质量份数的麸皮；将上述3种组分混合后向培养原料中添加自来水，培养原料与自来水的重量比为1.1～1.3，充分混匀；培养原料中的含水量为60％-65％；
(2)培养原料灭菌：将培养原料于121℃灭菌90分钟；
(3)冷却接种：将灭菌后的培养原料冷却至常温，在无菌条件下向培养原料上接种真菌菌种，然后混合均匀；真菌菌种的接种量为20％(w/w)；
(4)模具装填：将模具消毒后，将接种后的培养原料装填入模具内；
(5)菌丝生长：将装填后的模具于26-30℃培养5-7天；待菌丝完全长满模具，培养原料表面由白色菌丝覆盖后与模具分开；
(6)干燥成型：将长好菌丝的培养原料于50-60℃干燥脱水12-24小时，硬化后制得所述环保生态砖。
菌丝生长过程中，将原材料逐渐扭结成整块，干燥硬化期间，菌丝内的几丁质、纤维素类物质紧密结合，形成致密砖型结构，完成环保生态砖的生产。
本发明的优点和有益效果在于：
用玉米芯制备环保生态砖的方法，以玉米芯、谷壳和麸皮等农业副产物为原料，利用特定真菌菌丝自然生长、扭结成型等特性，具有工艺简单、能耗少、成本低、环保生态，产品重量轻、强度好的优点，生产的环保生态砖应用于办公室、娱乐建筑的内部装饰装修，可部分代替石棉隔板和其它原料制备的砖，是一种极具市场价值的新型建筑材料。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种用玉米芯制备环保生态砖的方法，该制备方法的具体步骤为：
(1)培养原料混匀：称取75质量份数的玉米芯、15质量份数的谷壳、10质量份数的麸皮；将上述3种组分混合后向培养原料中添加自来水，培养原料与自来水的重量比为1:1.3，充分混匀；培养原料中的含水量为65％；
玉米芯为颗粒状粉料，颗粒状粉料的直径为0.2-1.2mm，其中直径为0.2-0.8mm颗粒状粉料占总量的80％，直径为0.8-1.2mm的颗粒状粉料占总量的20％；
(2)培养原料灭菌：将培养原料于121℃灭菌90分钟；
(3)冷却接种：将灭菌后的培养原料冷却至常温，在无菌条件下向培养原料上接种真菌菌种，然后混合均匀；生产菌种的接种量为20％(w/w)；
本实施例中的真菌，优选选用编号为AS5.132，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)的木质层孔菌，具有菌丝体发达、长势好、扭结力强的特点；该菌株最适生长温度25℃，最适生长pH为6.0。母种培养基为综合PDA培养基，配方：马铃薯提取液1.0L，葡萄糖20.0g，KH2PO43.0g，MgSO4·7H2O1.5g，维生素B1微量，琼脂15.0g，pH6.0。原种和生产种配方为棉籽壳70％，麸皮20％，玉米粉10％，含水量65％，pH自然。
(4)模具装填：将模具消毒后，将接种后的培养原料装填入模具内；模具为长方体形，模具的长、宽、高分别为255、122、58mm；用消毒酒精对模具进行表面消毒处理。
(5)菌丝生长：将装填后的模具于26℃培养7天；待菌丝完全长满模具，培养原料表面由白色菌丝覆盖后与模具分开；期间检查菌丝生长情况，及时剔除被污染或长势较差的模具。
(6)干燥成型：将长好菌丝的培养原料于50℃干燥脱水24小时，硬化后制得所述环保生态砖。环保生态砖的含水量为12％。
实施例2
一种用玉米芯制备环保生态砖的方法，该制备方法的具体步骤为：
(1)培养原料混匀：称取80质量份数的玉米芯、10质量份数的谷壳、10质量份数的麸皮；将上述3种组分混合后向培养原料中添加自来水，培养原料与自来水的重量比为1:1.2，充分混匀；培养原料中的含水量为60％；
玉米芯为颗粒状粉料，颗粒状粉料的直径为0.2-1.2mm，其中直径为0.2-0.8mm颗粒状粉料占总量的70％，直径为0.8-1.2mm的颗粒状粉料占总量的30％；
(2)培养原料灭菌：将培养原料于高压蒸汽灭菌柜121℃灭菌90分钟；
(3)冷却接种：将灭菌后的培养原料冷却至常温，在无菌条件下向培养原料上接种特定真菌菌种，然后混合均匀；生产菌种的接种量为20％(w/w)；
本实施例中的真菌，优选选用编号为AS5.132，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)的木质层孔菌，具有菌丝体发达、长势好、扭结力强的特点；该菌株最适生长温度25℃，最适生长pH为6.0。母种培养基为综合PDA培养基，配方：马铃薯提取液1.0L，葡萄糖20.0g，KH2PO43.0g，MgSO4·7H2O1.5g，维生素B1微量，琼脂15.0g，pH6.0。原种和生产种配方为棉籽壳70％，麸皮20％，玉米粉10％，含水量65％，pH自然。
(4)模具装填：将模具消毒后，将接种后的培养原料装填入模具内；模具为长方体形，模具的长、宽、高分别为255、122、58mm。用消毒酒精对模具进行表面消毒处理。
(5)菌丝生长：将装填后的模具于30℃培养5天；待菌丝完全长满模具，培养原料表面由白色菌丝覆盖后与模具分开；期间检查菌丝生长情况，及时剔除被污染或长势较差的模具。
(6)干燥成型：将长好菌丝的培养原料于60℃干燥脱水12小时，硬化后制得所述环保生态砖。环保生态砖的含水量为16％。
实施例3
一种用玉米芯制备环保生态砖的方法，该制备方法的具体步骤为：
(1)培养原料混匀：称取78质量份数的玉米芯、15质量份数的谷壳、7质量份数的麸皮；将上述3种组分混合后向培养原料中添加自来水，培养原料与自来水的重量比为1:1.2，充分混匀；培养原料中的含水量为63％；
玉米芯为颗粒状粉料，颗粒状粉料的直径为0.2-1.2mm，其中直径为0.2-0.8mm颗粒状粉料占总量的90％，直径为0.8-1.2mm的颗粒状粉料占总量的10％；
(2)培养原料灭菌：将培养原料于121℃灭菌90分钟；
(3)冷却接种：将灭菌后的培养原料冷却至常温，在无菌条件下向培养原料上接种特定真菌菌种，然后混合均匀；生产菌种的接种量为20％(w/w)；
本实施例中的真菌，优选选用编号为AS5.132，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)的木质层孔菌，具有菌丝体发达、长势好、扭结力强的特点；该菌株最适生长温度25℃，最适生长pH为6.0。母种培养基为综合PDA培养基，配方：马铃薯提取液1.0L，葡萄糖20.0g，KH2PO43.0g，MgSO4·7H2O1.5g，维生素B1微量，琼脂15.0g，pH6.0。原种和生产种配方为棉籽壳70％，麸皮20％，玉米粉10％，含水量65％，pH自然。
(4)模具装填：将模具消毒后，将接种后的培养原料装填入模具内；模具为长方体形，模具的长、宽、高分别为255、122、58mm。用消毒酒精对模具进行表面消毒处理。
(5)菌丝生长：将装填后的模具于28℃培养6天；待菌丝完全长满模具，培养原料表面由白色菌丝覆盖后与模具分开；期间检查菌丝生长情况，及时剔除被污染或长势较差的模具。
(6)干燥成型：将长好菌丝的培养原料于55℃干燥脱水18小时，硬化后制得所述环保生态砖。环保生态砖的含水量为14％。
(7)将制备好的成品环保生态砖送深圳市一通检测技术有限公司测定产品性能参数，测定了产品的压缩性能和尺寸稳定性。压缩性能检测标准参考ASTMD3575-2014SuffixD，检测设备包括微机控制万能材料试验机和数显卡尺，尺寸稳定性检测标准参考ASTMD3575-2014SuffixS，检测设备包括电热恒温鼓风干燥箱、数显卡尺，在恒温恒湿实验室内进行。检测结果为，压缩强度为178.72kPa，尺寸稳定性：长：0.65％，宽1.86％，厚2.42％，表明环保生态砖的抗压强度好，尺寸稳定性良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，所述方法是将含有玉米芯的培养原料混合均匀后高温灭菌，再向培养原料上接种特定真菌菌种，然后将接种后的培养原料装入模具内于无菌环境中培养若干天后，再经干燥脱水处理得到所述环保生态砖。
2.如权利要求1所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，培养原料的组分包括玉米芯、谷壳和麸皮。
3.如权利要求2所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，培养原料由75-80质量份数的玉米芯、10-15质量份数的谷壳、5-10质量份数的麸皮组成；将上述3种组分混合后向培养原料中添加自来水，培养原料与自来水的重量比为1.1～1.3，充分混匀；培养原料中的含水量为60％-65％。
4.如权利要求1所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，培养原料在高压蒸汽灭菌器内121℃灭菌90分钟。
5.如权利要求1所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，接种的菌种是具有较好扭结能力的特定真菌菌种。
6.如权利要求1所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，模具内的培养温度为26-30℃，培养时间为5-7天。
7.如权利要求1所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，干燥脱水处理的温度为50-60℃；处理时间为12-24小时。
8.如权利要求1所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，玉米芯为颗粒状粉料，颗粒状粉料的直径为0.2-1.2mm，其中直径为0.2-0.8mm颗粒状粉料占总量的70-90％，直径为0.8-1.2mm的颗粒状粉料占总量的10-30％。
9.如权利要求1所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，成品后的环保生态砖含水量为12％-16％；模具为透明塑料模具。
10.如权利要求1-9任一所述的用玉米芯制备环保生态砖的方法，其特征在于，该制备方法的具体步骤为：
(1)培养原料混匀：称取75-80质量份数的玉米芯、10-15质量份数的谷壳、5-10质量份数的麸皮；将上述3种组分混合后向培养原料中添加自来水，培养原料与自来水的重量比为1.1～1.3，充分混匀；培养原料中的含水量为60％-65％；
(2)培养原料灭菌：将培养原料于121℃灭菌90分钟；
(3)冷却接种：将灭菌后的培养原料冷却至常温，在无菌条件下向培养原料上接种特定真菌菌种，然后混合均匀；
(4)模具装填：将模具消毒后，将接种后的培养原料装填入模具内；
(5)菌丝生长：将装填后的模具于26-30℃培养5-7天；待菌丝完全长满模具，培养原料表面由白色菌丝覆盖后与模具分开；
(6)干燥成型：将长好菌丝的培养原料于50-60℃干燥脱水12-24小时，硬化后制得所述环保生态砖。
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