香蕉莖桿壓榨脫水及其資源化利用技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)是全球第二大香蕉生產(chǎn)大國(guó)。每年香蕉收獲后，副產(chǎn)物——香蕉莖稈數(shù)量急劇增加。由于香蕉莖稈具有體積龐大，含水量高，蕉農(nóng)勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工處理困難，資源利用率低，污染環(huán)境等特點(diǎn)，如何高效環(huán)保地處理香蕉莖稈成為了香蕉生產(chǎn)發(fā)展中面臨的難題?；谵r(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用與環(huán)保并重的理念，本文把目前當(dāng)做廢棄物大量丟棄的香蕉莖稈作為一種可再生資源加以利用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于玉米秸稈等利用較多，而對(duì)于香蕉莖稈資源化利用不多，尤其是香蕉莖稈和玉米秸稈不同，其本身

2、具有很多特點(diǎn)，因此本論文針對(duì)香蕉莖稈資源化利用中存在的問(wèn)題開(kāi)展研究，存在問(wèn)題體現(xiàn)在:首先生物質(zhì)量大，除了香蕉莖稈產(chǎn)量大以外，其原料特性含水量高，體積龐大，因此本文研究工作主要集中在香蕉莖稈脫水工藝及機(jī)理研究。其次香蕉莖稈膠質(zhì)含量高，所以論文針對(duì)脫膠問(wèn)題開(kāi)展研究，比較了化學(xué)法、生物法和機(jī)械法脫膠提取纖維工藝等，并對(duì)四種方法獲得的纖維產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。除了對(duì)目前大家關(guān)注點(diǎn)較高的香蕉莖稈中所含的纖維研究外，本文還對(duì)香蕉莖稈特有的單

3、寧酸的提取和其抗氧化性進(jìn)行研究，以尋求高附加值地對(duì)香蕉莖稈進(jìn)行利用。主要完成的工作及結(jié)論如下:
　　(1)研究了香蕉莖稈及其纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)，化學(xué)成分和新鮮香蕉莖稈的熱學(xué)性能。測(cè)定了香蕉副產(chǎn)物的含水量、灰分和化學(xué)成分，并測(cè)定了香蕉莖稈的蛋白質(zhì)含量。分析了不同部位不同層的新鮮香蕉莖稈原料的熱學(xué)性能。結(jié)果表明:香蕉莖稈含水量高達(dá)92％;香蕉莖稈（干基）主要由纖維素(21.77％)、半纖維素(25.92％)、木質(zhì)素(10.88％)、果膠(

4、3.50％)、脂蠟質(zhì)(3.63％)和水溶物(31.91％)構(gòu)成，可以看出香蕉莖稈原料的非纖維素成分含量較高，纖維素含量較少。
　　(2)研究了香蕉莖稈壓榨脫水工藝及機(jī)理。分別采用平板硫化機(jī)和縐片機(jī)對(duì)香蕉莖稈進(jìn)行了液壓壓榨和輥筒壓榨實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:在液壓壓榨實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)液壓壓力、香蕉莖稈直徑在一定范圍內(nèi)，隨著液壓壓力的增大，脫水率呈線性增長(zhǎng)的趨勢(shì);在輥筒壓榨實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)進(jìn)料厚度不變，輥筒間隙增大時(shí)，脫水率呈線性下降的趨勢(shì)。在輥筒壓榨香蕉

5、莖稈的機(jī)理研究中，基于K.L.Johnson非經(jīng)典接觸理論建立了輥筒間隙與壓力的理論力學(xué)模型。為了便于工程應(yīng)用，引出了相對(duì)間隙的概念，提出了相對(duì)間隙與脫水率的模型方程，探討了輥筒壓榨中香蕉莖稈汁液的流動(dòng)模型。
　　(3)綜合比較液壓壓榨和輥筒壓榨的特點(diǎn)及適用性，選擇輥筒壓榨作為自動(dòng)調(diào)整壓輥式香蕉莖稈壓榨機(jī)的壓榨形式。在此基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)制造了自動(dòng)調(diào)整壓輥式香蕉莖稈壓榨機(jī)，該機(jī)可根據(jù)原料的直徑自動(dòng)調(diào)整輥筒間隙，通過(guò)對(duì)香蕉莖稈整桿壓榨

6、脫水實(shí)驗(yàn)，脫水率達(dá)到50.2％。
　　(4)采用化學(xué)法、超聲-半纖維素酶-果膠酶法、蛋白酶-果膠酶法和機(jī)械刮麻法四種方法對(duì)香蕉莖稈脫膠工藝進(jìn)行了研究，得到了在四種較佳工藝條件下制備的香蕉莖稈纖維產(chǎn)品。綜合環(huán)境、工藝流程長(zhǎng)短、纖維精細(xì)化程度等因素對(duì)比分析了四種工藝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出蛋白酶-果膠酶法脫膠提取香蕉莖稈纖維工藝具有較好的應(yīng)用發(fā)展前景。
　　(5)系統(tǒng)地研究了化學(xué)法、超聲-半纖維素酶-果膠酶法、蛋白酶-果膠酶法和機(jī)械刮

7、麻法獲得的香蕉莖稈纖維產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)及性能。并對(duì)它們的熱學(xué)性能、力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試與分析;探討了香蕉莖稈纖維產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)與纖維力學(xué)性能之間的關(guān)系。根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的理論，提出了半纖維素的降解是造成超聲-半纖維素酶-果膠酶法獲得的香蕉莖稈纖維產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度下降的主要原因，從機(jī)理上驗(yàn)證了半纖維素在香蕉莖稈纖維中粘附于纖維素之間，起到了增強(qiáng)作用。
　　(6)本文以脫水后的香蕉莖稈為原料，設(shè)計(jì)了香蕉莖稈單寧酸的提取、純化工藝流程，按此條