CN108739242A - 一种可降解育苗杯的制备工艺 - Google Patents

一种可降解育苗杯的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可降解育苗杯及其制备方法，包括以下重量份原料：蒙脱石20‑30份、赤石脂12‑18份、玉米秸秆40‑60份、玉米芯25‑35份、甘薯渣30‑40份、复合发酵菌剂4‑8份、海藻胶13‑27份；利用不同碳源的培养基对黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌逐步进行菌种活化、一级扩培、二级扩培后，再以三者混合菌剂发酵软化纤维，分泌出黑曲霉寡糖、黄原胶及乳酸，释放出羟乙基纤维素和木质素，并超声分散处理蒙脱石、赤石脂和海藻胶体系，使发酵纤维固化交联在胶体网络结构中。本发明以微生物分泌物、降解产物及凝胶体系代替传统化学粘结剂，无毒无污染，生产出的育苗杯纤维分子间交联程度高、结构稳定性强，易降解为植物基肥，实现农业废弃物的资源化利用。

Description

一种可降解育苗杯的制备工艺
技术领域
本发明涉及环保型育苗杯技术领域，具体涉及一种可降解育苗杯的制备工艺。
背景技术
育苗杯别名育苗钵、营养杯，大多为塑料制品，主要用于花卉、蔬菜、瓜果的育种和育苗，在绿化施工和农业种植中，植物幼苗一般以育苗杯为单位进行运输和栽种的，但在移栽时，必须要拆卸、脱除育苗杯，一方面，育苗杯变形老化，无法再投入生产，只能作为垃圾处理，引起白色污染，另一方面，在幼苗脱杯过程，易出现断根、断苗问题，降低幼苗成活率。
农业废弃物，即农业废物，是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，包括农作物秸秆和农产品加工废弃物，主要成分为植物纤维素，可被土壤微生物降低，并提高土壤肥力。现有技术，利用粘结剂增强植物纤维间的结合力，生产出以农业废弃物为原料的育苗杯，但是大多数粘结剂的主要成分为高分子有机化合物，仍无法彻底降解，且具有毒性，如环氧粘合剂、酚醛粘合剂、脲醛粘合剂、三聚氰胺甲醛粘合剂，危害环境及人体健康，引发有机污染。因此，如何生产一种易降解、无毒无害、结合力强的育苗杯是当前亟待解决的问题。申请号为CN201510101738.1的专利，公开具有三明治结构的脲醛树脂泡沫可降解育苗托盘的制备方法，主要成分为脲醛树脂、聚乙烯醇、硼酸，脲醛树脂在硼酸的作用下，分解生成甲醛和尿素，甲醛是空气污染物。申请号为CN201710946606.8的专利，公开一种可降解育苗盘及其制备方法，以改性淀粉和粘合剂增强原料间的结合力，但是改性淀粉的用量大，生产成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种可降解育苗杯的制备工艺
本发明的技术方案概述如下：
一种可降解育苗杯，包括以下重量份原料：蒙脱石20-30份、赤石脂12-18份、玉米秸秆40-60份、玉米芯25-35份、甘薯渣30-40份、复合发酵菌剂4-8份、海藻胶13-27份。
优选的是，所述复合发酵菌剂包括黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌。
本发明还提供上述一种可降解育苗杯的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：分别对黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌进行菌种活化、一级扩培、二级扩培，再按照3：1：1.5的质量比混合二级扩培菌液，脱水干燥后，得到复合发酵菌剂；
步骤二：将玉米秸秆、玉米芯、甘薯渣切割成0.1-0.3mm纤维粒后，加入复合发酵菌剂进行间歇式搅拌发酵，期间，采用喷雾降温、加湿，保持发酵体系温度为34-38℃、含水量介于50-60％，48-72h后，得到发酵纤维；
步骤三：粉碎蒙脱石和赤石脂至60目后，与发酵纤维混匀，共同加入海藻胶中，进行匀质、超声分散处理，得到混合胶粒；
步骤四：将混合胶粒填入模具中，经压缩、成型、脱模、烘干后，制得所述可降解育苗杯。
优选的是，所述菌种活化过程：将黑曲霉或鞘氨醇单胞菌或德氏乳杆菌接种到以葡萄糖和木糖为碳源的液体培养基中，接种量为1-3％(v/v)，在28-36℃、PH为6.4-7.0条件下，培养36h。
优选的是，所述一级扩培过程：将活化后的菌液接种到以淀粉和秸秆纤维素为碳源的摇瓶培养基中，接种量为5-8％(v/v)，在30-38℃、PH为6.3-6.7、摇床转速为200-300rpm条件下，培养72h。
优选的是，所述二级扩培过程：将一级扩培后的菌液接种到以玉米秸秆和甘薯渣为碳源的种子罐培养基中，接种量为8-11％(v/v)，在34-38℃、PH为6.0-6.3、搅拌速率为250rpm条件下，培养72h。优选的是，所述间歇式搅拌过程：每隔12h,以250rpm速率搅拌30min。
本发明的有益效果：
(1)本发明以玉米秸秆、玉米芯和甘薯渣等农业废弃物生产育苗杯，易于降解，可直接移栽至土壤中，提高土壤有机质含量和透气性，保水保肥效果佳；
(2)本发明以复合发酵菌剂对玉米秸秆、玉米芯和甘薯渣作初步分解，释放出大量羟乙基纤维素和木质素，同时，黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌代谢产物黑曲霉寡糖、黄原胶及乳酸，可替代传统粘结剂，绿色无污染，增加原料间的粘稠度和结合力；
(3)本发明分别以不同碳源的培养基逐步进行活化、一级扩培、二级扩培，提高黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌的耐受性及对玉米秸秆、甘薯渣等代谢作用；
(4)本发明采用超声分散处理蒙脱石、赤石脂和海藻胶形成的凝胶体系，固化交联发酵纤维，使育苗杯结构更加稳定，内部纤维分子结合更紧密。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
一种可降解育苗杯，包括以下重量份原料：蒙脱石20份、赤石脂12份、玉米秸秆40份、玉米芯25份、甘薯渣30份、复合发酵菌剂4份、海藻胶13份。
本发明还提供上述一种可降解育苗杯的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：将黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌分别接种到3组以葡萄糖和木糖为碳源的液体培养基中，接种量为1％(v/v)，在28℃、PH为6.4条件下，培养36h；
步骤二：将活化后的菌液分别接种到3组以淀粉和秸秆纤维素为碳源的摇瓶培养基中，接种量为5％(v/v)，在30℃、PH为6.3、摇床转速为200rpm条件下，培养72h；
步骤三：将一级扩培后的菌液分别接种到3组以玉米秸秆和甘薯渣为碳源的种子罐培养基中，接种量为8％(v/v)，在34℃、PH为6.0、搅拌速率为250rpm条件下，培养72h；
步骤四：按照3：1：1.5的质量比混合二级扩培菌液，脱水干燥后，得到复合发酵菌剂，加入0.1mm纤维粒中，纤维粒的原料为玉米秸秆、玉米芯和甘薯渣，并每隔12h,以250rpm速率搅拌30min，发酵期间，采用喷雾降温、加湿，保持发酵体系温度为34℃、含水量介于50％，48h后，得到发酵纤维；
步骤五：粉碎蒙脱石和赤石脂至60目后，与发酵纤维混匀，共同加入海藻胶中，进行匀质、超声分散处理，得到混合胶粒；
步骤六：将混合胶粒填入模具中，经压缩、成型、脱模、烘干后，制得所述可降解育苗杯。
实施例2
蒙脱石25份、赤石脂15份、玉米秸秆50份、玉米芯30份、甘薯渣35份、复合发酵菌剂6份、海藻胶20份。
制备工艺同实施例1，区别在于：步骤一：接种量为2％(v/v)，活化温度、PH分别为32℃、6.7；步骤二：接种量为6.5％(v/v)，一级扩培温度、PH、摇床转速分别为34℃、6.5、250rpm；步骤三：种量为9.5％(v/v)，一级扩培温度、PH分别为36℃、PH为6.1；步骤四：纤维粒长度为0.2mm；发酵体系温度、含水量分别为36℃、55％，发酵时间为60h。
实施例3
蒙脱石30份、赤石脂18份、玉米秸秆60份、玉米芯35份、甘薯渣40份、复合发酵菌剂8份、海藻胶27份。
制备工艺同实施例1，区别在于：步骤一：接种量为3％(v/v)，活化温度、PH分别为36℃、7.0；步骤二：接种量为8％(v/v)，一级扩培温度、PH、摇床转速分别为38℃、6.7、300rpm；步骤三：种量为11％(v/v)，一级扩培温度、PH分别为38℃、6.3；步骤四：纤维粒长度为0.3mm；发酵体系温度、含水量分别为38℃、60％，发酵时间为72h。
对比例
以农业废弃物和化学粘合剂为主要原料，生产普通可降解育苗杯。
分别用200个上述实施例1-3和对比例播种黄豆，定期记录黄豆生长情况及杯体降解情况。
下表为各实施例和对比例的效果分析：
由上表可知，本发明生产的育苗杯降解率高，透气性强，可供植物生长吸收，绿色环保，无毒害作用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种可降解育苗杯，其特征在于，包括以下重量份原料：蒙脱石20-30份、赤石脂12-18份、玉米秸秆40-60份、玉米芯25-35份、甘薯渣30-40份、复合发酵菌剂4-8份、海藻胶13-27份。
2.根据权利要求1所述一种可降解育苗杯，其特征在于，所述复合发酵菌剂包括黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌。
3.一种可降解育苗杯的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：分别对黑曲霉、鞘氨醇单胞菌、德氏乳杆菌进行菌种活化、一级扩培、二级扩培，再按照3：1：1.5的质量比混合二级扩培菌液，脱水干燥后，得到复合发酵菌剂；
步骤二：将玉米秸秆、玉米芯、甘薯渣切割成0.1-0.3mm纤维粒后，加入复合发酵菌剂进行间歇式搅拌发酵，期间，采用喷雾降温、加湿，保持发酵体系温度为34-38℃、含水量介于50-60％，48-72h后，得到发酵纤维；
步骤三：粉碎蒙脱石和赤石脂至60目后，与发酵纤维混匀，共同加入海藻胶中，进行匀质、超声分散处理，得到混合胶粒；
步骤四：将混合胶粒填入模具中，经压缩、成型、脱模、烘干后，制得所述可降解育苗杯。
4.根据权利要求3所述一种可降解育苗杯的制备工艺，其特征在于，所述菌种活化过程：将黑曲霉或鞘氨醇单胞菌或德氏乳杆菌接种到以葡萄糖和木糖为碳源的液体培养基中，接种量为1-3％(v/v)，在28-36℃、PH为6.4-7.0条件下，培养36h。
5.根据权利要求3所述一种可降解育苗杯的制备工艺，其特征在于，所述一级扩培过程：将活化后的菌液接种到以淀粉和秸秆纤维素为碳源的摇瓶培养基中，接种量为5-8％(v/v)，在2-3℃、PH为6.3-6.7、摇床转速为200-300rpm条件下，培养72h。
6.根据权利要求3所述一种可降解育苗杯的制备工艺，其特征在于，所述二级扩培过程：将一级扩培后的菌液接种到以玉米秸秆和甘薯渣为碳源的种子罐培养基中，接种量为8-11％(v/v)，在34-38℃、PH为6.0-6.3、搅拌速率为250rpm条件下，培养72h。
7.根据权利要求3所述一种可降解育苗杯的制备工艺，其特征在于，所述间歇式搅拌过程：每隔12h,以250rpm速率搅拌30min。
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