主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 四川大学     

基本信息

项目名称:
复合蛋白质发泡剂及性能检测装置的制备
小类:
能源化工
简介:
本课题以啤酒废酵母和提取淀粉后的豌豆残渣为主要原料,通过水解、复配制备了一种新型的复合蛋白质发泡剂,其综合性能明显优于市场同类蛋白质发泡剂,其50mL发泡液发泡体积为1060mL,泡沫高度11.6cm,泡沫倍数为21.2倍,半衰期为58min,稳定时间为1169min。同时自制了一种发泡剂性能检测装置,可用于发泡剂产品性能的检测和评价,具有规范化、智能化、精确化等优点。
详细介绍:
发泡剂在我国的应用已有50多年,但我国制备的发泡剂总体上说不够理想,如质量偏低、功能偏少、稳定性差、制品强度不高。目前,以动物蛋白为原料的蛋白质类发泡剂依靠其本身高发泡性、高稳定性在我国东南沿海地区得到推广应用,但因其生产原料来源有限,开发与应用均受到一定制约。本作品的目的旨在克服现有发泡剂的不足,利用啤酒废酵母和提取淀粉后的豌豆残渣为原料,制备出适合我国泡沫混凝土的绿色、高效蛋白质发泡剂,为废弃资源啤酒废酵母和豌豆残渣的再生利用提供一种新途径,同时降低此类发泡剂的生产成本。 发泡剂性能检测装置是一种生产制备泡沫混凝土砌块或泡沫混凝土隔热保温层等建筑材料所需泡沫的机械装置。现阶段发展较为成熟的发泡剂泡沫的生产方法主要有高速搅拌法和压缩空气法,但均存在一些不足,如发泡剂发泡不充分,制品质量不高、设备昂贵等。本作品的目的旨在克服现有技术中的不足,提供一种结构简单、既能智能化检测发泡剂泡沫性能、又能为泡沫混凝土制备过程中的泡沫制备提供技术保障的发泡剂泡沫发生器及性能检测和评价装置。

作品图片

  • 复合蛋白质发泡剂及性能检测装置的制备
  • 复合蛋白质发泡剂及性能检测装置的制备
  • 复合蛋白质发泡剂及性能检测装置的制备
  • 复合蛋白质发泡剂及性能检测装置的制备

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

一.作品设计、发明目的 作品以啤酒废酵母和提取淀粉后的豌豆残渣为原料制备高效蛋白质发泡剂,有效利用废弃资源,变废为宝,降低了此类发泡剂的生产成本。同时自制了一种结构简单、实用性强的发泡剂泡沫发生器及性能检测和评价装置。 二.基本思路 首先,以啤酒废酵母为原料制备酵母蛋白发泡剂母液,以豌豆残渣为原料制备豌豆蛋白发泡剂母液,再按酵母蛋白发泡剂母液与豌豆蛋白发泡剂母液不同体积比制备系列发泡剂,根据其发泡性和稳泡性确定最佳复配比及由此复配比制备的发泡剂的最佳pH值。发泡剂性能检测装置包括电脑检测系统、数显高速搅拌机、恒温控制系统和实施系统五部分。 三.创新点 (1)作品采用啤酒废酵母和豌豆残渣为原料制备复合蛋白质发泡剂,有效利用了废弃资源,变废为宝。 (2)作品研发的发泡剂性能检测装置结构简单,实用性强,实现了发泡剂性能检测的智能化和精确化。 四.技术关键和主要技术指标 (1)啤酒废酵母菌体和豌豆残渣中具有表面活性剂功能的蛋白质的提取分离工艺。 (2)复合蛋白质发泡剂的制备工艺条件。 (3)发泡剂性能检测装置的设计、装备及调试。 (4)复合蛋白质发泡剂50mL发泡液发泡体积为1060mL,泡沫高度为11.6cm,泡沫倍数为21.2倍,半衰期为58min,稳定时间为1169min。

科学性、先进性

(1)目前关于以微生物和植物蛋白为原料制备发泡剂的文献还鲜有报道,本课题以啤酒废酵母和豌豆残渣为主要原料,通过水解、复配制备发泡剂,有效利用了废弃资源,环保节能,又降低了发泡剂的生产成本。 (2)作品结合实际需求进行了大量的创新工作,已申请了三项发明专利(一项已授权,两项正在受理),并在《化工进展》、《现代农业科技》、《2011应用化学工程国际学术会议》和《精细化工》上分别发表了一篇学术论文。 (3)本课题制备的复合蛋白发泡剂的发泡性和稳泡性明显优于现市场同类发泡剂,其发泡性和半衰期分别是市场同类产品的1.48倍和2.07倍。 (4)作品研发的发泡剂性能检测装置是在Waring-Blender法的基础上进行优化改进,克服了现有几种制泡技术存在的发泡剂发泡不充分、泡沫破碎、泡沫不均匀等缺陷,实现了发泡剂性能检测的智能化和精确化。

获奖情况及鉴定结果

2011年4月,校内“挑战杯”作品大赛中荣获科技制作类一等奖。

作品所处阶段

中试阶段

技术转让方式

专利和技术部分转让

作品可展示的形式

实物、产品 ,现场演示,图片,样品,视频

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

作品的使用说明、技术特点和优势: (1)本课题解决了蛋白质类发泡剂原料有限的难题,降低了此类发泡剂的生产成本,更利于实现蛋白质类发泡剂的自主化、本土化。 (2)本课题研发的复合蛋白质发泡剂,其突出优点是发泡性强,泡沫稳定,其发泡体积在21倍以上,完全消泡的时间大于19h,是合成表面活性剂类发泡剂难以达到的。 (3)作品研发的发泡剂性能检测装置能够对发泡剂整个发泡过程实施跟踪检测,精确地获取发泡剂的发泡性能和稳泡性能,实现了发泡剂性能检测的智能化和精确化。 作品适用范围、市场分析和经济效益预测: (1)本课题所研发的复合蛋白发泡剂能广泛运用于建材、塑料橡胶、驱油采矿、皮革及食品等领域。据初步预测,本作品具有十分乐观的经济效益,产品投放市场后,能适当降低蛋白质类发泡剂从国外的进口量。 (2)作品研发的发泡剂性能检测装置主要用于建材制造领域中混凝土发泡剂的泡沫发生器;同时也适用于发泡剂行业中产品质量检查和新产品实验。

同类课题研究水平概述

国外蛋白质类发泡剂的研究较早,日本、美国、德国、加拿大等发达国家投入较大并获得了一定成果,如:美国研制的由烷基磺酸碱金属盐和水解蛋白质复合组成的液体发泡剂,日本采用蛋白质物添加适量的阳离子表面活性剂配成的混合发泡剂等。国内对发泡剂的研究起步较晚,但是发展速度较快。20世纪50年代初,我国就开发出松香皂和松香热聚物这两种发泡剂并用于砂浆和泡沫混凝土。自上世纪90年代中期,余红发利用羊蹄角制备蛋白质发泡剂以来,大量的科研工作者都利用动物的皮毛角开发蛋白质类发泡剂,如:寿延用鸡蛋黄为主原料研制了高效的混凝土发泡剂,洪波等人以玉米麸质粉为原料制备的玉米蛋白发泡粉等。 随着建材、塑料橡胶、驱油采矿、皮革、食品等工业对发泡剂需求量的增加,加之国家对建筑行业环保节能的要求,发泡剂研究在国内的研究越来越受到重视,本课题研发的复合蛋白发泡剂正适应了这一要求。作品利用资源丰富且易大规模生产的微生物酵母和豌豆残渣作为蛋白质资源制备发泡剂,不仅解决了发泡性蛋白原料有限的难题,而且为啤酒废酵母和豌豆残渣的再生利用提供了一种新途径,提高了废弃资源利用率,降低了生产成本,为蛋白质类发泡剂的制备开辟了一个新的方向,为新型墙体材料的制备提供技术支持。 现阶段发展较为成熟的泡沫生产方法主要有两种。第一种方法是高速搅拌法,此法操作方便,重现性好,能较准确地反映出发泡剂的起泡能力和泡沫稳定性;但是此法的一个最大的缺点:在泡沫的转移过程中容易引起部分泡沫的破碎和泡沫尺寸向不均匀变化。另一种方法为压缩空气法,此法与高速搅拌法相比,压缩空气设备比高速搅拌机复杂,制泡技术虽然先进,发泡效率较高,泡沫的质量相对较好,但其发泡设备较昂贵,不利于大规模生产。随着监测手段的不断发展,国内外研究人员开发出了各种各样的泡沫性能评价方法,但大都为自主开发,缺少相应的国家和行业标准,发泡物质检测及评价结果的可比性差,亟待开发操作更加精确和规范程度更高的综合评价技术。本课题研发的发泡剂性能检测装置是在Waring-Blender法的基础上进行优化改进,克服了现有几种制泡技术存在的发泡剂发泡不充分、泡沫破碎、泡沫不均匀等缺陷,能够对整个发泡剂发泡过程实施跟踪检测,精确地获取发泡剂的发泡性能和稳泡性能,实现了发泡剂性能检测的智能化和精确化。
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