适宜炭化温度及时间改善生物质成型炭品质

为制备品质特性较佳的成型炭块,对螺杆挤出的生物质高密度成型燃料进行炭化,试验研究了炭化温度(400、450、500、550和600℃)、升温速率(2、6和10℃/min)和保持时间(60、120和180 min)对成型炭块的工业分析成分、热值和力学强度等品质指标的影响。随着炭化温度的提高,成型炭块的炭得率、挥发分含量降低,固定碳含量提高,热值增大;炭化温度550℃时热值达到最大值,为31.04 MJ/kg,抗压强度和抗跌碎强度均较好。升温速率对成型炭块的力学性能影响较大,升温速率越小,抗压强度越大;升温速率为2℃/min时,成型炭块表面裂纹少,抗压强度达最大值,为439.8 k Pa;相应地,抗跌碎强度亦较佳,为95.5%。保持时间为120 min时成型炭块具有较高的热值29.63 MJ/kg,较大的抗压强度192.1 k Pa和较好的抗跌碎强度96.7%,过长或过短的保持时间都不利于成型炭块品质的提升。     

玉米秸秆炭和典型农业废弃物混合成型与燃烧特性试验

以玉米秸秆炭和玉米秸秆、苹果枝、沼渣、菌渣为原料,在成型压力为6 MPa的条件下,研究了不同混配比例混合燃料的成型特性,并在此基础上探讨了特定混配比例下的混合样品燃烧特性。研究结果表明:农业废弃物质量分数、种类对混合成型燃料稳定性均有影响,农业废弃物占70%比例时混合成型燃料的抗跌碎强度均大于99.50%;玉米秸秆对成型燃料的稳定性影响最为明显,其质量分数大于30%时,成型燃料抗跌碎强度达到99.68%以上,而沼渣和菌渣质量分数大于50%时,其成型燃料的抗跌碎强度分别超过99.11%和99.71%;苹果枝质量分数大于60%,其成型燃料抗跌碎强度超过99.34%;4种成型燃料的能量密度与原料相比分别提高14.93、11.36、11.74、14.53 GJ/m~3;堆积密度分别提高792.99、596.92、605.63、820.12 kg/m~3。该研究为农业废弃物新型成型燃料的开发提供了基础支撑。     

温度对玉米秸秆成型颗粒烘焙制备生物炭及其特性的影响

采用低温烘焙技术制备玉米秸秆成型生物炭,可解决玉米秸秆带来的环境污染及资源浪费。研究以玉米秸秆成型颗粒为原料,利用固定床反应器,制备了不同烘焙温度(250～400℃)成型生物炭,采用元素分析、工业分析、能量产率、质量产率、机械性能、疏水性、红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)、元素K含量等分析生物炭特性。随烘焙温度升高,热值增加,能量产率降低,400℃时,成型生物炭热值为21.86MJ/kg,能量产率为50.17%。成型生物炭颗粒表面裂纹增多,机械性能降低,350℃烘焙成型生物炭(CSP350)机械性能好于400℃烘焙成型生物炭(CSP400),低于成型生物质颗。烘焙生物炭疏水性提升,可贮藏于室外。成型玉米秸秆经烘焙热解发生了脱水、脱羰基、脱甲基反应,纤维素、半纤维素热解剧烈,木质素开始热解。随温度升高,其孔径呈下降趋势,比表面积增大。结果表明,玉米秸秆成型烘焙生物炭可作为优质生物燃料,适宜制备温度为300～350℃。     

生物质成型材料干馏裂解工艺试验

该文分别以锯末成型块和稻壳成型块为原料,研究了干馏热解最高温度和速度对碳热值、产率、质量的影响,试验结果表明:对生物质成型材料而言,炭的产量同样是热解温度和加热速率的函数。在低于400℃条件下,随着炭化温度升高,两种实验样品失重很快,当炭化温度由400℃升到600℃,焦炭产量只轻微的减少;进一步升到800℃,炭的重量减少至不到净重的3%(干基),但加热速度对生物质成型炭的质量比木材炭质量影响更大,过高的加热速率和原料过大含水率容易造成生物质成型碳产生裂纹,使成型炭的强度下降,从而影响炭的质量。从经济性角度考虑,碳化温度控制在400~500℃范围内,此时,炭的含碳量在76%~85%,炭产量在33%~40%。     

不同淀粉对带鱼鱼糜凝胶品质的影响

为确定改善带鱼鱼糜凝胶品质的最佳淀粉种类及其添加量,以凝胶强度、质构分析(TPA)值、白度、持水性和凝胶溶解度为指标,探究5种淀粉(小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、交联淀粉和羟丙基淀粉)在不同添加量(0、5%、10%、15%和20%)下对带鱼鱼糜凝胶品质的影响。结果表明,不同种类淀粉以及添加量均对带鱼鱼糜凝胶品质有显著影响。当添加量超过15%后,淀粉的添加对带鱼鱼糜凝胶弹性和持水性影响不显著。5种淀粉中,木薯淀粉对带鱼鱼糜凝胶品质的改善效果最好,在鱼糜中添加15%木薯淀粉时,鱼糜凝胶强度、硬度、粘聚性、弹性、咀嚼性、白度值、失水率和凝胶溶解度分别为886.176 g·cm、4 879.56g、0.67、0.87、2 888.86、60.07、5.84%、49.47%。因此,添加15%的木薯淀粉能有效改善带鱼鱼糜凝胶品质。本试验结果为高品质鱼糜制品生产提供了科学依据。     

牛粪好氧和蚯蚓堆肥腐熟料成型基质块制备及育苗试验

为优化蔬菜育苗成型基质的配方,提高成型基质蔬菜育苗效果,分别以牛粪好氧堆肥腐熟料和牛粪蚯蚓堆肥腐熟料为主料,草炭为辅料,吸水树脂为膨胀剂,木醋液为调节剂,黄瓜为指示植物,研究不同配方对成型基质块成型及育苗效果的影响,并对各目标指标进行综合评价,以确定较佳的成型育苗基质配方。试验结果表明:牛粪好氧堆肥腐熟料制成的成型基质块在膨胀性能、抗跌碎性及育苗期间破损情况优于牛粪蚯蚓堆肥腐熟料制成的成型基质块,但其p H值、EC值较高,使其存活率和茎粗株高等育苗特性与牛粪蚯蚓堆肥腐熟料相比较差。2种腐熟料基质配方可采取不同的调节方法改善其特性,蚯蚓堆肥腐熟料中添加适量秸秆类纤维状物质可以减小其成型基质块的跌碎率和破损率,牛粪好氧堆肥腐熟料中添加硫磺粉可以调节p H值。从基质块质量综合指数来看,既适合成型又有利于育苗效果的配方为:腐熟料和辅料的体积比为3:2~4:3;成型基质块中膨胀剂的含量以该试验中最小添加量27 m L左右最为合适,与总物料(腐熟料和辅料混合后的物料)的比值为5.5 m L/L;木醋液在2种腐熟料中的添加量不同,在牛粪好氧腐熟料中,木醋液添加量约为8.5 m L/L,而牛粪蚯蚓腐熟料中则为18 m L/L,此时两种腐熟料成型基质块的跌碎率均小于5%,破损率均小于20%和小于40%,幼苗存活率分别大于40%和大于70%,全株干质量全部大于100 mg。该研究结果可为蔬菜有机栽培成型基质的开发及其品质改善提供理论依据,具有重要意义。     

添加凹凸棒黏土对生物质固体成型燃料抗结渣性的影响

针对当前生物质固体成型燃料抗结渣剂成本高、抗结渣效果差等实际问题,该研究采用凹土作为天然复合添加剂,制备了凹土添加量为0～7%的生物质固体成型燃料,并对其进行了工业分析及高位热值测定。燃烧生物质固体成型燃料获得灰样,采用高速相机采集灰样宏观形貌,采用扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）对灰样微观形貌进行分析。最后借助X荧光（X-ray Fluorescence,XRF）、X射线衍射（X-ray Diffraction,XRD）对生物质灰成分进行确定,以分析凹土抗结渣机理。结果表明,凹土添加量为3%以下时,热值下降速度较小,但灰分随凹土添加量增大而增加较快。由宏观形貌和微观形貌谱图发现,凹土可以极好地提升生物质固体成型燃料抗结渣性,这主要是因为添加凹土后,凹土改变了K的迁移途径,生成了更多KAlSiO4、KAlSi2O6、Ca2Mg（Si2O7）等高熔点的复盐。该研究可为解决生物质固体成型燃料行业缺乏高效低成本抗结渣剂问题提供良好解决方案。     

提高淀粉基木材胶粘剂耐水性的工艺优化

为解决淀粉代替石油产品制取胶粘剂胶接木质材料后耐水性差的问题,该研究用玉米淀粉、聚乙烯醇、异氰酸酯和羧基丁苯胶乳等原料合成胶粘剂过程中各因素对胶接后湿强度的影响规律。采用二次旋转正交组合试验方法设计试验,并用SAS软件和Matlab软件处理数据,分析了原料配方和反应温度对胶粘剂胶接木质材料后湿强度的影响,优化了淀粉胶粘剂的工艺参数,淀粉质量分数13%,聚乙烯醇质量分数4%,异氰酸酯质量分数5%,胶乳质量分数3%;反应温度58℃。并通过扫描电子显微镜进行了微观结构分析,揭示了淀粉胶粘剂湿强度提高的机理。     

秸秆炭定向调控工艺优化试验

秸秆炭化是秸秆综合利用的重要技术路径,秸秆炭品质是市场化推广的主要指标,其生产工艺调控是关键。该研究依托连续式作物秸秆炭化联产系统,设计炭化工艺正交试验,对生产的秸秆炭测算其热工特性参数和燃烧特性参数,以秸秆炭产量、燃料比、碱性指数和无量纲综合燃烧指数等指标为秸秆炭的品质评价指标,利用灰色关联分析法和综合品质评分法对评价指标和影响因素进行分析,通过CCD中心复合试验设计的响应面法优化秸秆炭定向调控生产工艺。研究结果表明:温度是影响秸秆炭品质的首要因素,除秸秆炭产量外的五种秸秆炭品质评价指标重要性排序为,综合燃烧指数、碳氢原子含量比、燃料比、碱性指数、高位热值,生产的秸秆炭品质稳定,接近于烟煤燃烧品质。CCD响应曲面优化后的最佳工艺参数为,铡切后的玉米秸秆经600℃保温炭化50 min后,秸秆炭产量为53.05%,其综合燃烧指数为0.726 6。经验证试验,试验值与预测值相差不足0.2%,拟合模型和响应曲面优化法准确可行,且最优炭化工艺生产的秸秆炭燃烧品质有大幅度提升。通过该研究的炭化工艺可定向调控秸秆炭品质,形成了可复制推广的高品质燃料化秸秆炭精准定向调控方法,为连续式生物质炭化设备的推广应用提供支撑。     

水稻秸秆与木屑混合原料热压成型试验

为提高水稻秸秆原料成型燃料的质量,提出通过添加木质素含量较高的木屑原料即形成混合原料并通过试验的方法进行研究。首先进行对比试验,以成型燃料的物理性能为指标,在相同实验条件下对木屑、水稻秸秆和水稻秸秆与木屑1∶1混合的原料进行热压成型试验。对比试验的结果表明小压力下1∶1混合原料成型燃料的综合物理性能优于水稻秸秆成型燃料,证明混合原料可提高单一水稻秸秆原理成型燃料的质量。但由于木屑原料本身的结构特性使得1∶1混合原料成型燃料的抗渗水性较弱。因此为进一步提高混合原料成型燃料质量,我们利用正交试验方法研究对于混合原料成型燃料各物性指标而言最显著影响因素及最佳参数组合并通过试验加以论证。试验结果表明:针对不同性能指标,各工艺参数的影响力不一致,对于松弛密度、抗碎强度及抗压强度而言,压力对其影响较大;而对于抗渗水性而言,原料混合比影响较大。对于松弛密度,最佳成型参数(混合比、温度、压力)组合为0.5∶1,70℃、31.11 MPa,抗碎强度的成型参数最优组合为2∶1,110℃、31.11 MPa,抗渗水性和抗压强度的最佳成型参数组合为1.5∶1,90℃、31.11 MPa。     

废液添加量对麦草废渣颗粒燃料成型及性能的影响

为了提高麦草制浆过程废弃物的资源化利用价值,采用液压压缩成型方法将备料工段麦草废渣和生物机械制浆废液混合处理后放入模具在室温、成型压力为10 MPa和保压时间3 min条件下制备成直径为13 mm的麦草废渣颗粒燃料,并在密封袋中进行平衡.探究了废液添加量(麦草废渣和废液混配质量比)分别在1:1、1:5、1:10、1:1...     

饲料用秸秆丝化多频快速压缩成型工艺参数优化

为了进一步探明丝化后干玉米秸秆压缩成型的最佳工艺参数,利用WDW-200微机控制电子式万能试验机,以秸秆含水率、最大压缩力(能够压缩成型的最小压缩力)、压缩次数和压缩速度为影响因子,对饲料用玉米秸秆丝化后压缩成型块的松弛比进行了二次回归旋转组合试验研究。建立并分析了4个影响因子对玉米秸秆丝化压缩成型松弛比的回归模型,并进行了验证试验。结果表明:丝化后玉米秸秆压缩成型最佳工艺条件为:含水率为7.8%~18.3%,能够成型的最小压缩力为6.22 MPa,压缩次数为2~6次,压缩速度为128~337 mm/min。在此工艺条件下,干玉米秸秆丝化压缩成型的松弛比在1.2和1.5之间,均能满足实际生产中较低能耗与生产质量的要求。该试验对压缩工艺的优化、压缩设备的研制和了解压缩成型后产品的特性具有参考意义。     

淀粉基聚酯型耐水性木材胶粘剂(英)

从高光效的谷物作物玉米中很容易分离出的淀粉适合作为绿色化学工业的可再牛原料.该文介绍一种聚酯型耐水性无甲醛玉米淀粉基木材胶粘剂制作工艺.该工艺包括了4个步骤:1)玉米淀粉硫酸固相氧化制备氧化淀粉;2)氧化淀粉常压快速液化制备高反应活性淀粉基多元醇;3)高活性淀粉基多元醇与等当鼍多兀酸(酸酐)混合和部分酯化交联;4)经过预酯化的产物用无水乙醇稀释使之成为可喷雾施胶的聚酯型木材胶粘剂.使用该新型木材胶粘剂所制备的杨木胶合板的胶合强度和耐水性能可以达到国标Ⅰ类板的要求.该文报道了硫酸的质量分数、氧化反应温度和时间;液化剂与氧化淀粉质量比、液化反应温度和时间、交联剂的羧基与多元醇羟基的当量比等加工工艺参数以及施胶量、热压温度、压力、热压时间等使用技术参数对用该种聚酯型木材胶粘剂制备的杨木胶合板的胶合强度和耐水性的影响.     

Relationships among the composition and physicochemical properties of starches with the characteristics of their films

The physical, molecular, and functional properties of corn, cassava, and yam starches were related to the film properties of these starches. Corn, cassava, and yam starches contained 25%, 19%, and 30% amylose, respectively. Amylose from yam starch showed the smallest molecular weight among the starches and amylopectin from corn starch the smallest molecular weight. Cassava starch presented a higher amylopectin content, and its gels and films were less strong, more transparent, and more flexible than corn and yam films. Plasticized films of the three starches were more flexible, with a higher strain and lower stress at break when the glycerol content increased. Unplasticized films were brittle and had water vapor permeability values ranging from 6.75 x 10(-10) to 8.33 x 10(-10) g m(-1) s(-1) Pa(-1). These values decreased when the glycerol content reached 20 g/100 g of starch because a more compact structure was formed. Then, at a glycerol content of 40 g/100 g of starch, the WVP increased because the film matrixes became less dense.     

秸秆类生物质原料筛分除杂试验及滚筒筛改进

为解决秸秆收获后小杂质去除问题,针对粒度在10 mm以下的玉米秸秆原料,利用样品分析筛,将原料分为9个粒度等级,之后进行热工特性测定、沉降试验。通过对不同粒度的玉米秸秆原料进行热工特性对比试验,分析灰尘等细颗粒物杂质在不同粒度原料中的比例及影响,发现粒度级别为0.2~0.33、0.2 mm这2个物料尘土质量分数超过50%,而占总质量的百分含量仅为3.39%,故提出原料的最佳筛分粒度范围为0.33 mm。优化改造筛分除杂装置,其最佳工况下的技术参数为:筛筒长1 000 mm,筛筒直径500 mm,筛筒倾斜角10°,转速34 r/min,筛网孔径0.33 mm。利用该装置,进行筛分工况确定试验、验证对比试验及经济分析,发现:使用筛网后的物料压块成型后,挥发分及热值有大幅度提升,灰分减少25.21%,大大降低了秸秆物料对成型机关键部件造成的磨损及对燃烧设备的结渣风险。其过筛后的压块成型燃料经济价值提高到563.5元/t,可提高收益6.91%。该文提出了一种适合中国生物质成型燃料大规模生产的筛分技术及配套装置,为生物质燃料清选工艺提供技术支撑,为秸秆的能源化利用提供重要参数依据。     

Photodegradation of cassava and corn starches

The baking expansion properties of sour cassava starch (Polvilho azedo) are attributable to photochemical starch degradation induced by heterolactic fermentation after sun-drying. This study investigated the effects of UV irradiation on the different structural levels of cassava starch as compared to those of corn starch and dextrins. Photosensitive compounds excited at 360 and 290 nm in cassava starch were photodegraded when starch was exposed to sunlight or 360 nm irradiation. UV irradiation depolymerized cassava and corn starches, inducing modifications due, at least in part, to a mechanism involving free radicals. Lactic acid was also photodegraded. Photodegradation induced by UV absorption could have been due to fluorescent chromophores found in starches and nonfluorescent chromophores present in glucosidic units.     

基于模型化合物的糠醇改性大豆蛋白基胶黏剂机理研究

为了开发真正意义上的环保型大豆蛋白基胶黏剂,该文以糠醇作为交联剂,以组成蛋白质分子的二肽为起点,采用模型化合物思想研究大豆蛋白基胶黏剂的交联改性基础理论,借助核磁共振C谱和电喷雾电离质子仪分析糠醇交联改性大豆蛋白基胶黏剂的机理。同时通过检测大豆蛋白胶胶合板性能,分析大豆蛋白基胶黏剂制备基础理论与实际性能之间的关系。研究结果表明:1)糠醇与丙谷二肽的共缩聚反应和糠醇的自缩聚反应,两者为竞争关系;2)一般碱性条件下,糠醇极其稳定,两者都不明显,只有在强碱性条件下糠醇可能产生活性稍大的酰胺负离子与丙谷二肽发生一定的共缩聚,反应速率较慢,实现共缩聚的时间太长,但自缩聚反应依然不明显;3)糠醇与丙谷二肽的共缩聚反应和糠醇的自缩聚反应都需要较强的酸性,且前者低于后者,酸性太强时糠醇自缩聚占主导,酸性太弱时产生的糠醇碳正离子浓度和反应活性较弱,不利于自缩聚和共缩聚;在pH值为3时,共缩聚表现出较强的竞争性。4)糠醇与丙谷二肽共缩聚反应和糠醇自缩聚反应主要发生在酸性条件下,糠醇与丙谷二肽发生共缩聚反应位点首先是端酰胺基团,其次是伯胺,而肽键氨基由于存在较大的空间位阻导致几乎不参与反应。5)糠醇与大豆蛋白模型化合物反应机理与大豆蛋白基胶黏剂实际性能具有较强的对应性,即在pH值为3时,糠醇与大豆蛋白基胶黏剂反应程度较高,表现为较强的耐水性和热稳定性。该研究工作的开展对实现大豆蛋白基胶黏剂的科学使用,提升大豆蛋白基胶黏剂的市场竞争力具有重要意义。     

Mobility and distribution of water in cassava and potato starches by 1H and 2H NMR

Mobility and distribution of water in cassava (rainy and drought crops) and potato starches were studied by solid state and NMR relaxometry as a function of H(2)O and D(2)O contents ranging from 0 to 44% (dry basis). Measurements of relative mobility derived from (2)H solid state NMR were based on relative area and line shape analysis. The narrow peak (mobile component) started to show at 5% and increased with increasing D(2)O content. This increase in mobile fraction was accompanied by a line narrowing. The mobile fractions of deuterons reached a >98% level above 15% D(2)O, which is well below the water holding capacity of starch ( approximately 27%) and the previously assigned "glassy-rubbery transition point" (24.3%; Jouppila, K.; Roos, Y. H. The physical state of amorphous corn starch and its impact on crystallization. Carbohydr. Polym. 1997, 32, 95-104). This reconfirms the liquidlike nature of water in the so-called glassy state of starch granules. The plasticization effect of water on starch chains was observed at 14-17% for cassava and potato starches as indicated by the T(1) minimum. This, however, did not seem to relate to the difference observed in swelling among the starches studied.     

一株降解生木薯淀粉的曲霉菌株的筛选、鉴定及其淀粉降解特性

本研究利用以生木薯淀粉为唯一碳源的筛选培养基,从腐烂木薯渣中分离筛选出一株可以降解生木薯淀粉的真菌菌株RSDF-7。根据RSDF-7形态和18SrDNA与28SrDNA之间的内转录间隔区（internal transcribed spacer,ITS）序列分析的结果,初步认定该菌株为曲霉属。菌株RSDF-7的粗酶液对多种不同的生淀粉底物均有水解效果;在以大米和玉米淀粉为底物时,其生淀粉分解活力比较高,分别为42%和40%。菌株RSDF-7的粗酶液具有良好的低pH稳定性,对生木薯淀粉的最适作用温度为50℃,最适作用pH为4.5。在30min的吸附后,RSDF-7的粗酶液对生木薯淀粉的吸附力高达60%。使用HPLC对粗酶液的酶解产物进行检测,结果发现酶解产物中仅存在葡萄糖,表明菌株RSDF-7所产的生淀粉降解酶主要为糖化酶。扫描电镜观察结果发现,经RSDF-7粗酶液酶解后的生木薯粉颗粒破裂,形成空洞,说明RSDF-7粗酶液对生淀粉有较强的水解作用。可以预见,经纯化后的曲霉菌株RSDF-7生淀粉酶将来可以用于基于酶解的木薯淀粉转化。     

木薯SBEI基因片段克隆及块根特异性反义表达载体的构建

为了抑制木薯支链淀粉的合成,提高直链淀粉含量,改变木薯淀粉结构,培育工业用燃料酒精型木薯品种,本研究利用RT-PCR方法,用木薯块根cDNA克隆获得支链淀粉合成的关键酶基因SBEI的部分片段,对其进行序列分析表明与GenBank序列高度同源,同源性为99.22％;并以pBI121为基础,构建了以块根特异性表达启动子Sporamin驱动的SBEI基因反义结构的植物表达载体。