本發(fā)明涉及材料制備領域，具體涉及一種利用糯玉米面粉生產聚乳酸的加工方法。
背景技術：
聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經由糖化得到葡萄糖，葡萄糖經過菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解生成淀粉，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對保護環(huán)境非常有利，是公認的環(huán)境友好材料。關愛地球，你我有責。世界二氧化碳排放量據新聞報道在2030年全球溫度將升至60℃，普通塑料的處理方法依然是焚燒火化，造成大量溫室氣體排入空氣中，而聚乳酸塑料則是掩埋在土壤里降解，產生的二氧化碳直接進入土壤有機質或被植物吸收，不會排入空氣中，不會造成溫室效應。
聚乳酸適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛?？捎糜诩庸墓I(yè)到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業(yè)及民用布。進而加工成農用織物、保健織物、抹布、衛(wèi)生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場前景十分看好。
聚乳酸在醫(yī)藥領域應用也非常廣泛，如可生產一次性輸液用具、免拆型手術縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。
聚乳酸(PLA)除了有生物可降解塑料的基本的特性外，還具備有自己獨特的特性。傳統生物可降解塑料的強度、透明度及對氣候變化的抵抗能力皆不如一般的塑料。
聚乳酸(PLA)和石化合成塑料的基本物性類似，也就是說，它可以廣泛地用來制造各種應用產品。聚乳酸也擁有良好的光澤性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相當，是其它生物可降解產品無法提供的。
聚乳酸(PLA)具有最良好的抗拉強度及延展度，聚乳酸也可以各種普通加工方式生產，例如：熔化擠出成型，射出成型，吹膜成型，發(fā)泡成型及真空成型，與廣泛使用的聚合物有類似的成形條件，此外它也具有與傳統薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以應各不同業(yè)界的需求，制成各式各樣的應用產品。
聚乳酸(PLA)薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔離氣味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及衛(wèi)生的疑慮，然而，聚乳酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。
聚乳酸生產是以乳酸為原料，傳統的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質原料，目前美、法、日等國家已開發(fā)利用農副產品為原料發(fā)酵生產乳酸，進而生產聚乳酸。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種利用糯玉米面粉生產聚乳酸的加工方法。
為實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：
一種利用糯玉米面粉生產聚乳酸的加工方法，包括如下步驟：
S1、菌種制備
在超凈工作臺上，挑取1接種環(huán)的干酪乳桿菌鼠李糖亞種W4-3-9菌株，放入10mlMRS培養(yǎng)基溶液中，37℃下厭氧培養(yǎng)24小時。用無菌吸管吸取200ml培養(yǎng)好的菌體，放入MRS培養(yǎng)基內，37℃下厭氧培養(yǎng)48小時，如此連續(xù)多次擴大馴化培養(yǎng)，獲得代謝旺盛，數量足夠的純種乳酸菌；
S2、原料制備
取加工糯玉米糝的副產物糯玉米皮25kg、糯玉米面粉45kg，加入普通玉米面粉20kg，混均放入容積大于1.5立方米的木制桶中，加入1000kg自來水，經過高壓噴射均質液化，得液體原料；
S3、原料糖化
用高壓噴槍把液體原料泵入板框式壓濾機(本工藝選用XMAY-800型壓濾機)，過濾除去蛋白質及金屬離子，濾渣作飼料，濾液收集于木桶中，添加10kg經粉碎機粉碎后的玉米秸稈、玉米果穗皮、穗軸等再生資源和5kg葡萄糖，以補充碳源；北方地區(qū)水質偏堿性，應該用稀硝酸調節(jié)至PH6.8(緩慢加入稀硝酸溶液，邊加邊用酸度計測定酸堿度)，蓋上桶蓋，間歇性通入蒸汽在50℃條件下糖化4小時，糖化期間每隔1小時攪拌一次，每次攪拌10分鐘；
S4、瀝青基活性炭纖維絲的制備
取瀝青基活性炭纖維絲(ACF，鞍山賽諾達碳纖維有限公司生產，單絲直徑4微米)1000克加入2000ml濃硝酸溶液(HNO3)中，置于恒溫箱中25℃恒溫浸泡改性5小時，取出用去離子水清洗到中性，120℃烘干2小時，再加入0.1ml三氯化鐵(FeCl3)溶液，放入恒溫箱中25℃恒溫浸泡改性4小時，取出用去離子水清洗到中性，120℃烘干2小時備用；
S5、乳酸發(fā)酵
向糖化液中加入總體積10％的步驟S1所得的純種乳酸菌，加入步驟S4所得的改性的瀝青基活性炭纖維絲1000克，以加快糖份轉化為乳酸的進程，蓋上桶蓋，通入蒸氣升溫至37℃厭氧培養(yǎng)，4小時后緩慢加入高溫滅菌的碳酸鈣(CaCO3)，加入量逐漸減少，邊加碳酸鈣邊測定酸堿度，直至PH為4.8，間歇性供給熱蒸汽，保持發(fā)酵溫度維持在50-55℃，發(fā)酵72-80小時；發(fā)酵期間每2小時攪拌一次，每次攪拌10分鐘；
S6、洗脫
乳酸發(fā)酵液經過S4528型均粒大孔弱堿性陰離子交換樹脂柱洗脫；
S7、過濾
洗脫液在4000轉/分離心機上離心20分鐘后，通過0.45微米單層濾膜過濾器過濾，去除游離菌體及大分子蛋白類物質，離心及濾膜過濾殘渣作飼料，濾液收集備用；
S8、脫色
向所得濾液中加入總體積4％的顆?；钚蕴?，70℃條件下攪拌30分鐘，過濾脫色；
S9、將脫色后的乳酸發(fā)酵液通過S2528型強酸高交聯度大孔陽離子交換樹脂柱過濾，除去發(fā)酵液中的Ca2+等金屬離子，同時降低了乳酸發(fā)酵液PH值；
S10、聚乳酸的加工
將1.5-2m3經陽離子交換樹脂柱過濾后的乳酸發(fā)酵液用高壓噴射槍泵入減壓真空分餾塔(BZJ-2型容積2.5m3)，用生物顆粒燃料節(jié)能鍋爐供熱，在不斷攪拌下緩慢升溫至100℃，低真空條件下反應2小時，脫去反應體系中的游離水；加入總體積0.5％的催化氧化劑氯化亞錫(SnCl2.2H2O)，保持蒸溜設定的溫度在170℃，并逐步提高真空度至60Pa，反應8小時后，停止加熱，通大氣，將產物趁熱取出，冷卻后裝袋放置于干燥地方保存。
本發(fā)明具有以下有益效果：一是利用加工糯玉米糝的副產物——糯玉米皮和糯玉米面粉作為主要原料，提高了糯玉米產品的附加值和綜合利用率，降低了生產成本；二是糯玉米淀粉中支鏈淀粉含量在98％以上，在微生物發(fā)酵過程中，由淀粉生成乳酸的轉化率高；三是利用玉米秸稈、玉米皮和玉米穗軸等再生資源作為補充碳源，減少了葡萄糖的添加量，充分體現了農業(yè)資源循環(huán)利用的特點；四是由淀粉轉化為聚乳酸的過程在一條生產線上一次完成，簡化了工藝流程，減少了先由淀粉生產乳酸，再由乳酸生產丙膠酯，丙膠酯再聚合為聚乳酸的工藝流程；五是催化氧化劑只選用氯化亞錫(SnCl2·2H2O)一種，降低了生產成本。產品經過檢驗，聚乳酸的分子量達到了10300，較乳酸的分子量90.6提高了100多倍。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例的工藝流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種利用糯玉米面粉生產聚乳酸的加工方法，包括如下步驟：
S1、菌種制備
在超凈工作臺上，挑取1接種環(huán)的干酪乳桿菌鼠李糖亞種W4-3-9菌株，放入10mlMRS培養(yǎng)基溶液中，37℃下厭氧培養(yǎng)24小時。用無菌吸管吸取200ml培養(yǎng)好的菌體，放入MRS培養(yǎng)基內，37℃下厭氧培養(yǎng)48小時，如此連續(xù)多次擴大馴化培養(yǎng)，獲得代謝旺盛，數量足夠的純種乳酸菌；
S2、原料制備
取加工糯玉米糝的副產物糯玉米皮25kg、糯玉米面粉45kg，加入普通玉米面粉20kg，混均放入容積大于1.5立方米的木制桶中，加入1000kg自來水，經過高壓噴射均質液化，得液體原料；本方法屬于微生物發(fā)酵工藝，時間要求比較長，規(guī)?；a需要制作數十個木桶，按照產量要求分批次制備原料，保證流水生產不間斷進行；
S3、原料糖化
用高壓噴槍把液體原料泵入板框式壓濾機(本工藝選用XMAY-800型壓濾機)，過濾除去蛋白質及金屬離子，濾渣作飼料，濾液收集于木桶中，添加10kg經粉碎機粉碎后的玉米秸稈、玉米果穗皮、穗軸等再生資源和5kg葡萄糖，以補充碳源；北方地區(qū)水質偏堿性，應該用稀硝酸調節(jié)至PH6.8(緩慢加入稀硝酸溶液，邊加邊用酸度計測定酸堿度)，蓋上桶蓋，間歇性通入蒸汽在50℃條件下糖化4小時，糖化期間每隔1小時攪拌一次，每次攪拌10分鐘；
S4、瀝青基活性炭纖維絲的制備
取瀝青基活性炭纖維絲(ACF，鞍山賽諾達碳纖維有限公司生產，單絲直徑4微米)1000克加入2000ml濃硝酸溶液(HNO3)中，置于恒溫箱中25℃恒溫浸泡改性5小時，取出用去離子水清洗到中性，120℃烘干2小時，再加入0.1ml三氯化鐵(FeCl3)溶液，放入恒溫箱中25℃恒溫浸泡改性4小時，取出用去離子水清洗到中性，120℃烘干2小時備用；
S5、乳酸發(fā)酵
向糖化液中加入總體積10％的步驟S1所得的純種乳酸菌，加入步驟S4所得的改性的瀝青基活性炭纖維絲1000克，以加快糖份轉化為乳酸的進程，蓋上桶蓋，通入蒸氣升溫至37℃厭氧培養(yǎng)，4小時后緩慢加入高溫滅菌的碳酸鈣(CaCO3)，加入量逐漸減少，邊加碳酸鈣邊測定酸堿度，直至PH為4.8，間歇性供給熱蒸汽，保持發(fā)酵溫度維持在50-55℃，發(fā)酵72-80小時；發(fā)酵期間每2小時攪拌一次，每次攪拌10分鐘；
S6、洗脫
乳酸發(fā)酵液經過S4528型均粒大孔弱堿性陰離子交換樹脂柱洗脫；
S7、過濾
洗脫液在4000轉/分離心機上離心20分鐘后，通過0.45微米單層濾膜過濾器過濾，去除游離菌體及大分子蛋白類物質，離心及濾膜過濾殘渣作飼料，濾液收集備用；
S8、脫色
向所得濾液中加入總體積4％的顆?；钚蕴?，70℃條件下攪拌30分鐘，過濾脫色；
S9、將脫色后的乳酸發(fā)酵液通過S2528型強酸高交聯度大孔陽離子交換樹脂柱過濾，除去發(fā)酵液中的Ca2+等金屬離子，同時降低了乳酸發(fā)酵液PH值；
S10、聚乳酸的加工
將1.5-2m3乳酸發(fā)酵液用高壓噴射槍泵入減壓真空分餾塔(BZJ-2型容積2.5m3)，用生物顆粒燃料節(jié)能鍋爐供熱，在不斷攪拌下緩慢升溫至100℃，低真空條件下反應2小時，脫去反應體系中的游離水；加入總體積0.5％的催化氧化劑氯化亞錫(SnCl2.2H2O)，保持蒸溜設定的溫度在170℃，并逐步提高真空度至60Pa，反應8小時后，停止加熱，通大氣，將產物趁熱取出，冷卻后裝袋放置于干燥地方保存。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。