一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料，包括以下重量份組分：藍藻130?135、乳酸桿菌4?5、芽孢桿菌5?6、血紅密孔菌孢子液7?8、液體硅膠10?11、納米銀膠2?3、環(huán)糊精7?8、果糖15?16、紅麻纖維60?62、海綿橡膠58?60、海藻酸鈉4?5、N?琥珀酰殼聚糖8?9等。本發(fā)明采用紅麻纖維、海綿橡膠配合藍藻發(fā)酵深加工產(chǎn)物在交聯(lián)劑過氧化苯二甲酰的作用下制備藍藻基生物塑料，該塑料具有生物可降解性，具有良好的柔韌性和可折疊性，加入的液體硅膠和納米銀膠結(jié)合，減緩了納米銀的釋放速率，延長了該生物塑料的抗菌有效期限，使其具有優(yōu)異的抗菌性能。
【專利說明】
一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及藍藻基生物可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乳酸、聚乳酸是生物化工產(chǎn)品，以可再生生物材料為原料，利用生物工程技術(shù)，產(chǎn)品具有生物可降解性。隨著石油資源枯竭帶來的能源危機以及化學(xué)工業(yè)引發(fā)的環(huán)境污染日益嚴重，利用生物質(zhì)基原材料為底物，通過微生物發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸具有重要意義;藍藻是一類進化歷史悠久、革蘭氏陰性，無鞭毛，含葉綠素a，不形成葉綠體，能進行產(chǎn)氧性能光合作用的原核生物。藍藻原料發(fā)酵具有高的附加值產(chǎn)品乳酸、L-乳酸等非食品產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以大大提高藍藻資源的利用價值，制備成生物塑料，無錫德林海藻水分離技術(shù)發(fā)展有限公司研制出將藻泥制成含水率10%以下的藻粉技術(shù)，這些藻粉成本并不高的出口到美國制備成生物塑料，而自己缺乏相應(yīng)的直接實現(xiàn)藍藻到生物塑料加工的技術(shù)，盡管占有有利資源，卻并不能實現(xiàn)利益最大化；國內(nèi)目前對藍藻的利用多集中先制備藍藻提取物藍藻蛋白、藍藻纖維等藍藻等生物質(zhì)，在利用這些生物質(zhì)的優(yōu)良性能結(jié)合其它原料制備一些生物膜，而關(guān)于藍藻直接開發(fā)利用制備藍藻基生物塑料的報道并不多。
[0003]藍藻直接開發(fā)利用制備藍藻基生物塑料有通常面臨以下兩個問題:(1)、藍藻原料通過發(fā)酵生產(chǎn)乳酸實現(xiàn)藍藻到乳酸的轉(zhuǎn)化率問題，該問題直接決定了原材料的利用效率；
(2)、乳酸，L-乳酸以及聚乳酸聚合生成生物塑料的性能改進問題。常采用增塑、酸調(diào)、交聯(lián)、填充或者共混等單一改性方法，然而這種單一改性方法有限，制備出的全降解塑料薄膜功能單一且成本高無法實現(xiàn)藍藻的高價值開發(fā)
計出利用藍藻原料高效生產(chǎn)高質(zhì)量藍藻基生物塑料對提高藍藻的開發(fā)利用價值具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料，包括以下重量份組分:藍藻130-135、乳酸桿菌4-5、芽孢桿菌5-6、血紅密孔菌孢子液7-8、液體硅膠10-11、納米銀膠2_3、環(huán)糊精7_8、果糖15-16、紅麻纖維60-62、海綿橡膠58-60、海藻酸鈉4-5、N-琥珀酰殼聚糖8-9、纖維素二醋酸酯2-3、過氧化苯二甲酰3-4、聚乙烯醇4-5、適量的水。
[0006]—種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料制備方法，包括以下步驟:
(I)、將液體硅膠在110°C高溫熔化之后，冷卻過程中快速加入納米銀膠，攪拌均勻之后，低溫干燥并超微粉碎，得改性硅膠粉備用;將改性硅膠粉、果糖、生物質(zhì)納米纖維素、環(huán)糊精以及總重量2倍的水混合，在80°C高壓均質(zhì)均勻之后，采用噴霧干燥技術(shù)干燥得改性果糖，將乳酸桿菌、芽孢桿菌、血紅密孔菌孢子液、改性果糖以及總重量0.5倍的水混合攪拌均勻，低溫30°C干燥活化，并攪拌干燥制備成微囊化復(fù)合菌粉備用；
(2)、構(gòu)建動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng):所述的動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng)包括上下放置的兩個發(fā)酵罐，上下發(fā)酵罐連通處設(shè)置有濾膜，外部設(shè)置有動態(tài)栗，用于將下發(fā)酵罐發(fā)酵物栗入上發(fā)酵罐;將藍藻去除泥沙，超微粉碎，加入總重量5倍的水混合攪拌均勻，采用600W的超聲波輔助破壁處理lh，得藍藻培養(yǎng)基，將該培養(yǎng)基經(jīng)滅菌處理后，放入所構(gòu)建的動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng)的上發(fā)酵罐中，并投入微囊化復(fù)合菌粉，在25°C下攪拌發(fā)酵，當(dāng)上發(fā)酵罐中的藍藻培養(yǎng)基的發(fā)酵液通過濾膜過濾到下發(fā)酵罐，使得培養(yǎng)基沉淀到上發(fā)酵罐底部時，開啟動態(tài)栗實現(xiàn)下發(fā)酵罐發(fā)酵物一次栗入上發(fā)酵罐，并和上發(fā)酵罐培養(yǎng)基混合攪拌均勻，再次攪拌發(fā)酵至培養(yǎng)基沉淀到上發(fā)酵罐底部，完成一次的循環(huán)補料發(fā)酵，循環(huán)4-5次，上發(fā)酵罐中獲得藍藻發(fā)酵渣備用；下發(fā)酵罐中獲得高乳酸轉(zhuǎn)換率的藍藻發(fā)酵復(fù)合液備用；
(3)、將步驟(2)獲取的藍藻發(fā)酵渣焙烘縮水后再次超微粉碎獲取藍藻纖維備用;將步驟(2)獲取的高乳酸轉(zhuǎn)換率的藍藻發(fā)酵復(fù)合液先80 °C攪拌濃縮處理50min，之后放入密閉反應(yīng)釜中，通入惰性氣體N2慢慢加熱升溫至160°C抽真空至160Pa并持續(xù)攪拌使得乳酸直接脫水縮合，之后繼續(xù)加熱并緩慢減壓，在220-260°C，133Pa下進一步縮聚，得改性聚乳酸；
(4)、將該改性聚乳酸中加入紅麻纖維、海綿橡膠、海藻酸鈉、N-琥珀酰殼聚糖、纖維素二醋酸酯以及海藻纖維，在70-75°C條件下600-700rpm/min速度攪拌26-28min形成懸濁液，形成懸濁液，將該懸濁液中加入過氧化苯二甲酰、聚乙烯醇，在90-95 °C條件下600-700rpm/min速度攪拌40-45min，得反應(yīng)液，將該反應(yīng)液經(jīng)螺桿擠出機擠出造粒，將擠出造粒的粒料經(jīng)壓延成膜，然后自然冷卻干燥，即得。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明采用紅麻纖維、海綿橡膠配合藍藻發(fā)酵深加工產(chǎn)物在交聯(lián)劑過氧化苯二甲酰的作用下制備藍藻基生物塑料，該塑料具有生物可降解性，具有良好的柔韌性和可折疊性，加入的液體硅膠和納米銀膠結(jié)合，減緩了納米銀的釋放速率，延長了該生物塑料的抗菌有效期限，使其具有優(yōu)異的抗菌性能；同時，在改性果糖的制備過程中，利用液體硅膠的力學(xué)性能和空間結(jié)構(gòu)，使其具有良好的均勻大表面積，為藍藻發(fā)酵菌提供了良好的載體以及可以充分利用的碳源;改性果糖配合多次補料發(fā)酵工藝的設(shè)計提高了藍藻乳酸發(fā)酵的乳酸轉(zhuǎn)化率，同時，方便實現(xiàn)了藍藻發(fā)酵產(chǎn)物的分離，為藍藻基生物塑料的高效生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。本發(fā)明工藝簡單，經(jīng)濟效益好，對國內(nèi)的藍藻基生物薄膜的高效經(jīng)濟開發(fā)具有重要意義。
【具體實施方式】
[0008]—種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料，包括以下重量份組分:藍藻130、乳酸桿菌4、芽孢桿菌5、血紅密孔菌孢子液7、液體硅膠1、納米銀膠2、環(huán)糊精7、果糖15、紅麻纖維60、海綿橡膠58、海藻酸鈉4、N琥珀酰殼聚糖8、纖維素二醋酸酯2、過氧化苯二甲酰3、聚乙烯醇4、適量的水。
[0009]—種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料制備方法，包括以下步驟:
(I)、將液體硅膠在110°C高溫熔化之后，冷卻過程中快速加入納米銀膠，攪拌均勻之后，低溫干燥并超微粉碎，得改性硅膠粉備用;將改性硅膠粉、果糖、生物質(zhì)納米纖維素、環(huán)糊精以及總重量2倍的水混合，在80°C高壓均質(zhì)均勻之后，采用噴霧干燥技術(shù)干燥得改性果糖，將乳酸桿菌、芽孢桿菌、血紅密孔菌孢子液、改性果糖以及總重量0.5倍的水混合攪拌均勻，低溫30°C干燥活化，并攪拌干燥制備成微囊化復(fù)合菌粉備用；
(2)、構(gòu)建動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng):所述的動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng)包括上下放置的兩個發(fā)酵罐，上下發(fā)酵罐連通處設(shè)置有濾膜，外部設(shè)置有動態(tài)栗，用于將下發(fā)酵罐發(fā)酵物栗入上發(fā)酵罐;將藍藻去除泥沙，超微粉碎，加入總重量5倍的水混合攪拌均勻，采用600W的超聲波輔助破壁處理lh，得藍藻培養(yǎng)基，將該培養(yǎng)基經(jīng)滅菌處理后，放入所構(gòu)建的動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng)的上發(fā)酵罐中，并投入微囊化復(fù)合菌粉，在25°C下攪拌發(fā)酵，當(dāng)上發(fā)酵罐中的藍藻培養(yǎng)基的發(fā)酵液通過濾膜過濾到下發(fā)酵罐，使得培養(yǎng)基沉淀到上發(fā)酵罐底部時，開啟動態(tài)栗實現(xiàn)下發(fā)酵罐發(fā)酵物一次栗入上發(fā)酵罐，并和上發(fā)酵罐培養(yǎng)基混合攪拌均勻，再次攪拌發(fā)酵至培養(yǎng)基沉淀到上發(fā)酵罐底部，完成一次的循環(huán)補料發(fā)酵，循環(huán)4次，上發(fā)酵罐中獲得藍藻發(fā)酵渣備用;下發(fā)酵罐中獲得高乳酸轉(zhuǎn)換率的藍藻發(fā)酵復(fù)合液備用；
(3)、將步驟(2)獲取的藍藻發(fā)酵渣焙烘縮水后再次超微粉碎獲取藍藻纖維備用;將步驟(2)獲取的高乳酸轉(zhuǎn)換率的藍藻發(fā)酵復(fù)合液先80 °C攪拌濃縮處理50min，之后放入密閉反應(yīng)釜中，通入惰性氣體N2慢慢加熱升溫至160°C抽真空至160Pa并持續(xù)攪拌使得乳酸直接脫水縮合，之后繼續(xù)加熱并緩慢減壓，在220°C，133Pa下進一步縮聚，得改性聚乳酸；
(4)、將該改性聚乳酸中加入紅麻纖維、海綿橡膠、海藻酸鈉、N琥珀酰殼聚糖、纖維素二醋酸酯以及海藻纖維，在70°C條件下600rpm/min速度攪拌26min形成懸池液，形成懸池液，將該懸池液中加入過氧化苯二甲酰、聚乙稀醇，在90°C條件下600rpm/min速度攪拌40min，得反應(yīng)液，將該反應(yīng)液經(jīng)螺桿擠出機擠出造粒，將擠出造粒的粒料經(jīng)壓延成膜，然后自然冷卻干燥，即得。
【主權(quán)項】
1.一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料，其特征在于，包括以下重量份組分:藍藻130-135、乳酸桿菌4-5、芽孢桿菌5-6、血紅密孔菌孢子液7-8、液體硅膠10-11、納米銀膠2-3、環(huán)糊精7-8、果糖15-16、紅麻纖維60-62、海綿橡膠58-60、海藻酸鈉4-5、N-琥珀酰殼聚糖8-9、纖維素二醋酸酯2-3、過氧化苯二甲酰3-4、聚乙烯醇4-5、適量的水。2.一種液體硅膠改性藍藻基復(fù)合生物塑料制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將液體硅膠在110°C高溫熔化之后，冷卻過程中快速加入納米銀膠，攪拌均勻之后，低溫干燥并超微粉碎，得改性硅膠粉備用;將改性硅膠粉、果糖、生物質(zhì)納米纖維素、環(huán)糊精以及總重量2倍的水混合，在80°C高壓均質(zhì)均勻之后，采用噴霧干燥技術(shù)干燥得改性果糖，將乳酸桿菌、芽孢桿菌、血紅密孔菌孢子液、改性果糖以及總重量0.5倍的水混合攪拌均勻，低溫30°C干燥活化，并攪拌干燥制備成微囊化復(fù)合菌粉備用； (2)、構(gòu)建動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng):所述的動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng)包括上下放置的兩個發(fā)酵罐，上下發(fā)酵罐連通處設(shè)置有濾膜，外部設(shè)置有動態(tài)栗，用于將下發(fā)酵罐發(fā)酵物栗入上發(fā)酵罐;將藍藻去除泥沙，超微粉碎，加入總重量5倍的水混合攪拌均勻，采用600W的超聲波輔助破壁處理lh，得藍藻培養(yǎng)基，將該培養(yǎng)基經(jīng)滅菌處理后，放入所構(gòu)建的動態(tài)發(fā)酵罐系統(tǒng)的上發(fā)酵罐中，并投入微囊化復(fù)合菌粉，在25°C下攪拌發(fā)酵，當(dāng)上發(fā)酵罐中的藍藻培養(yǎng)基的發(fā)酵液通過濾膜過濾到下發(fā)酵罐，使得培養(yǎng)基沉淀到上發(fā)酵罐底部時，開啟動態(tài)栗實現(xiàn)下發(fā)酵罐發(fā)酵物一次栗入上發(fā)酵罐，并和上發(fā)酵罐培養(yǎng)基混合攪拌均勻，再次攪拌發(fā)酵至培養(yǎng)基沉淀到上發(fā)酵罐底部，完成一次的循環(huán)補料發(fā)酵，循環(huán)4-5次，上發(fā)酵罐中獲得藍藻發(fā)酵渣備用；下發(fā)酵罐中獲得高乳酸轉(zhuǎn)換率的藍藻發(fā)酵復(fù)合液備用； (3)、將步驟(2)獲取的藍藻發(fā)酵渣焙烘縮水后再次超微粉碎獲取藍藻纖維備用；將步驟(2)獲取的高乳酸轉(zhuǎn)換率的藍藻發(fā)酵復(fù)合液先80 °C攪拌濃縮處理50min，之后放入密閉反應(yīng)釜中，通入惰性氣體N2慢慢加熱升溫至160°C抽真空至160Pa并持續(xù)攪拌使得乳酸直接脫水縮合，之后繼續(xù)加熱并緩慢減壓，在220-260°C，133Pa下進一步縮聚，得改性聚乳酸； (4)、將該改性聚乳酸中加入紅麻纖維、海綿橡膠、海藻酸鈉、N-琥珀酰殼聚糖、纖維素二醋酸酯以及海藻纖維，在70-75°C條件下600-700rpm/min速度攪拌26-28min形成懸濁液，形成懸濁液，將該懸濁液中加入過氧化苯二甲酰、聚乙烯醇，在90-95 °C條件下600-700rpm/min速度攪拌40-45min，得反應(yīng)液，將該反應(yīng)液經(jīng)螺桿擠出機擠出造粒，將擠出造粒的粒料經(jīng)壓延成膜，然后自然冷卻干燥，即得。
【文檔編號】C08L5/04GK105968758SQ201610503977
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】陳可夏, 陳可亮, 潮建平
【申請人】銅陵方正塑業(yè)科技有限公司