[发明专利]基于短纤维食物废渣的纳米纤维素及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品加工领域，特别涉及基于短纤维食物废渣的纳米纤维素及其制备方法。

背景技术

纤维素是天然高分子化合物，天然纤维素经过超微粉碎、酸碱处理、酶水解等处理可得到微晶纤维素、纳米纤维等一系列微细化纤维。与粉体纤维素以及微晶纤维素相比,纳米纤维素有许多优良性能,如高纯度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、高杨氏模量、高强度、超精细结构和高透明性等。因此，纳米纤维素可以用于食品添加剂(成型剂、增稠剂、分散剂、抗溶化剂)、药物赋形剂，也可以用于制备防伪标签和高级变色油墨；还可以与其它材料复合制备可降解的纳米材料；纳米纤维素具有乳化和增稠作用，能耐高温和低温，且外观酷似奶油，可以代替奶油以降低奶制品的热量，作为理想的减肥食物；食用级的纳米微纤维素可广泛用于固体饮料、液体饮料、面食糕点和冷冻食品的生产中和作为牛奶、饮料等的添加剂。

从制备来源来说，纳米纤维素可以分为植物纤维素、 动物纤维素以及细菌纤维素。植物纤维素在自然界中资源丰富，价格低廉，因此，是制备纳米纤维素的重要来源。国内外学者先后研究了以棉纤维、竹纤维、桑枝纤维、香蕉茎纤维、剑麻纤维等长纤维为原料通过酸解制备纳米纤维素，但存在用酸量大、水解时间长、粒度范围大、在食品和药品中应用受限等缺点。

在玉米淀粉、薯类淀粉、豆类淀粉、豆腐类食品等产品的生产中产生大量的废渣，含有丰富的纤维素，我国对这些食物渣纤维素的利用率不足10%，绝大部分用做饲料，造成食物渣纤维素资源的极大浪费。以短纤维素为主体的食物纤维素的结构和性质与长纤维素有较大的差别，导致在制备工艺条件和纳米纤维素性质方面存在差异。以豆渣、薯渣等食物短纤维素制备纳米纤维素的需求亟待解决。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种纳米纤维素的制备方法，该方法以食品加工中的短纤维废渣为原料制备纳米纤维素，其操作简单，适用于工业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

基于短纤维食物废渣制备纳米纤维素的方法，具体包括以下步骤：

A 短纤维食物废渣的预处理

将短纤维食物废渣细化至20-80μm，去除杂质并脱水后得食物渣纤维；

B 食物渣纤维的酸水解

将步骤A所得食物渣纤维进行酸水解，得酸水解食物渣纤维；

C 均质

将步骤B所得的酸水解食物渣纤维进行脱水处理，将脱水处理后的酸水解食物渣纤维洗涤1-3次，在均质压力30-50Mpa条件下均质1-3次，得均质液，所述均质液中含有纳米纤维素。

进一步，在步骤C之后，还包括对均质液进行干燥处理；

进一步，所述干燥处理优选为冷冻干燥或喷雾干燥处理；

进一步，所述短纤维食物废渣是指玉米皮渣、木薯渣、马铃薯渣、甘薯渣、豌豆皮渣、绿豆皮渣、大豆渣、芋头渣或小麦麸皮中任一种或多种的混合物；

进一步，所述步骤A具体为：将短纤维食物废渣用胶体磨细化至20-80μm后，去除杂质并通过离心或挤压脱水，用气流烘干机于60-120℃的热风中烘干，并用粉碎机进行粉碎，得食物渣纤维；

进一步，所述步骤B具体为：在步骤A所得食物渣纤维中加入相当于食物渣纤维重量10-60倍、浓度为2-4mol/L的盐酸或硫酸水溶液，搅拌均匀后，在低速搅拌状态下，80-100℃恒温至反应完全，调节PH值为6-7，得酸水解食物渣纤维；

进一步，所述步骤B具体为：将步骤A所得食物渣纤维送搅拌器的酸水解罐，加入相当于食物渣纤维重量30-60倍、浓度为2-4mol/L的盐酸或硫酸水溶液，搅拌均匀后，在100-300转/分钟的低速搅拌状态下，80-100℃恒温至反应完全，加入质量分数为2-5%的氢氧化钠水溶液调节PH值为6-7，得酸水解食物渣纤维；

进一步，所述步骤C具体为：将步骤B所得酸水解食物渣纤维在2000-4000转/分钟的速度下离心过滤，滤渣用清水洗涤2-3次并调节成质量分数为30%的食物渣纤维浆，送入高压均质机中，在均质压力30-50Mpa条件下均质，得均质液，所述均质液中含有纳米纤维素。

本发明的目的之二在于提供一种纳米纤维素，该纳米纤维素是以食品加工后的废渣制备而成，其运用广泛。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

基于短纤维食物废渣制备纳米纤维素的方法所得的纳米纤维素。

进一步，所述纳米纤维素粒度为50-300nm，所述纳米纤维素为短棒状或微球体。