菜籽粕共混改性

菜籽粕的共混改性201117370404 姚玉飞 食品工程1. 菜籽粕我国油菜籽产量居世界第一位，每年油菜籽制油后所产生菜籽粕达600-700万t。菜籽粕是油菜籽榨油后的副产物，其粗蛋白含量应在32%以上，粗纤维含量应在12%以下。氨基酸组成较平衡，含硫氨基酸含量高，蛋氨酸、赖氨酸含量也较高，但低于豆粕，且精氨酸含量低。菜籽粕的碳水化合物多是不易消化的戊糖，含有8%戊聚糖，粗纤维含量10-12%，因此可利用能量水平低，低于豆粕和花生粕的能量，但高于棉粕。菜籽粕含有较多有毒有害物质，极大的限制了其在动物日粮中的应用。如异硫氰酸酯、硫氰酸酯、恶唑烷硫酮、腈，芥子碱，单宁、植酸等物质。不但影响日粮适口性、影响其他营养物质利用，还可引起动物甲状腺肿大，抑制动物生长。但目前，我国菜籽粕利用相当有限，仅用作肥料或按少量比例添加作反刍动物和淡水鱼养殖饲料。造成这种结果原因很多，其中硫甙存在，多酚、植酸等成分与菜籽蛋白混同存在等是最主要原因。早期之菜籽粕即使 采用5於饲料中，即导致鸡甲状腺肿大，生长率降低和脱腱，肝出血和鸡蛋有鱼腥味。鸡因体内无法合成三甲胺氧化鶤而致三甲胺的积聚使鸡蛋有鱼腥味，就猪只方面来说，如果饲料中有1020之菜籽粕亦引起猪只甲状腺、肝脏和肾脏肿大，且生长率降低30以上。种母猪方面， 在其饲料中采用8菜籽粕，受孕率可能降低和每窝产仔数减少。故女猪饲料不能添加此种菜籽粕，而於母猪饲料中之用量应低於3。生长猪只(体重50公斤以下)饲料为45，肥育猪只饲料为58。加拿大的营养学家利用大豆粉和Tower菜籽粕按100：0，75：25，50：50，25：75和0：100作为饲料蛋白质来源，而大麦和小麦是能量来源调制成蛋白质18饲料饲喂体重9.820.0公斤离乳猪之结果列於表二。同样的处理，颜与戈(1981)以玉米为唯一饲料能量来源饲喂体重2096公斤之生长肥育猪之结果列於表三。以大豆粉与菜籽粕调制成各种不同配合比例作为蛋白质来源饲喂离乳猪或生长肥育猪，同样均有Tower菜籽粕替代大豆粉的比例愈高，猪只生长性能愈差的现象。由表2和表3的每日增重效果显示离乳猪(体重1020公斤)饲料中菜籽粕具有77的大豆粉饲养效果，而生长肥育猪(体重2096公斤)饲料中则稍提高为大豆粉的84。 油菜籽榨油后的副产物，其粗蛋白含量应在32%以上，粗纤维含量应在12%以下。油菜是我国主要油料作物之一，我国油菜籽的95%都用作生产食用油。目前油菜籽的常见榨油工艺有动力旋转压榨和预压浸出工艺两种，前者的副产物是菜籽饼，后者的副产物是菜籽粕。我国饲料用菜籽粕国家标准（GB 10375-89） 感官形状：黄色或浅褐色碎片或粗粉状，具有菜籽粕油香味，无发酵、霉变及异味异嗅。水分含量：不得超过12.0%质量分级标准：一级：粗蛋白40%，粗纤维14.0%，粗灰分8.0%；二级：粗蛋白37%，粗纤维14.0%，粗灰分8.0%；三级：粗蛋白33%，粗纤维14.0%，粗灰分8.0%（1）菜籽粕的主要营养素含量菜籽粕的粗蛋白含量36%左右，氨基酸组成较平衡，含硫氨基酸含量高，蛋氨酸、赖氨酸含量也较高，但低于豆粕，且精氨酸含量低。菜籽粕的碳水化合物多是不易消化的戊糖，含有8%戊聚糖，粗纤维含量10-12%，因此可利用能量水平低，低于豆粕和花生粕的能量，但高于棉粕。菜籽粕的烟酸和胆碱含量高，胡萝卜素、维生素D等含量低；矿物质中钙、磷、硒、锰含量高，但磷含量的60-70%属植酸磷，利用率低。（2）菜籽粕的抗营养因子菜籽粕含有较多有毒有害物质，极大的限制了其在动物日粮中的应用。如异硫氰酸酯、硫氰酸酯、恶唑烷硫酮、腈，芥子碱，单宁、植酸等物质。不但影响日粮适口性、影响其他营养物质利用，还可引起动物甲状腺肿大，抑制动物生长。（3） 动物对菜籽粕的利用鸡在鸡的配合饲料中使用菜籽粕，应根据有毒有害物质含量，限制其用量。如摄入有害物质过多，则可能造成鸡甲状腺肿大，甲状腺及肾脏上皮细胞脱落，肝脏出血等现象，表现为生长抑制，破蛋、软蛋增加，死亡率上升等症状。一般幼雏应避免使用菜籽粕，肉鸡用量在10%以下，蛋鸡、种鸡在8%左右。猪一般未经脱毒处理的菜籽粕在日粮中用量应控制在5%以下，母猪应控制在3%以下，而经脱毒处理的菜籽粕或新型“双低”、“三低”品种菜籽粕，其用量可到10-15%，但有可能引起猪体脂变软。反刍家畜菜籽粕对牛、羊的适口性差，长期过量使用会引起甲状腺肿大，但影响不如单胃动物严重。一般肉牛、奶牛精料的菜粕用量应不超过5-20%，10%的菜籽粕对肉牛的生长、胴体品质和奶牛产乳量、乳脂率无不良影响。2.高分子聚合物高分子聚合物以综合性能优越、较为简单的成型工艺，近些年获迅猛发展。有诸多需要克服的缺点：如：塑料：性脆不耐冲击、耐热差、有些加工流动性差、易燃等橡胶：强度低、耐老化性差、耐油差等。通过改性可使聚合物性能大幅提高，赋予新的功能，拓宽应用领域，提高应用价值。聚合物改性方法总体上分为: 物理方法 化学方法 表面改性。细分： 共混改性、填充改性、纤维增强复合材料 化学改性、表面改性。聚合物共混是材料科学的一个研究领域，与材料科学研究的整体发展密切相关。关于聚合物共混的研究，已有百年的历史。时至今日，聚合物共混的基础研究与应用基础研究，仍然是高分子材料领域的研究热点，在新的共混体系和机理研究方面都在不断取得进展；而聚合物共混改性的方法仍然是高分子材料加工中一项重要的工业技术，其应用遍及各种塑料和橡胶制品之中。高分子材料工业中许多成功产品的开发，都是紧密依托于聚合物共混技术。近年来聚合物基纳米复合材料的开发，为聚合物共混研究注入了新的活力，而共混理论和应用技术，又推动了纳米复合材料的研究和工业化应用。3.聚氨酯聚氨酯(polyurethanes)主链含NHCOO重复结构单元的一类聚合物 。英文缩写PU。由异氰酸酯（单体）与羟基化合物聚合而成。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围 （50150） 的材料 ，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。高温下不耐水解，亦不耐碱性介质。常用的单体如甲苯二异氰酸酯、二异氰酸酯二苯甲烷等。多元醇分3类：简单多元醇（乙二醇、丙三醇等） ；含末端羟基的聚酯低聚物，用来制备聚酯型聚氨酯；含末端羟基的聚醚低聚物，用来制备聚醚型聚氨酯。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时先制备低分子量二元醇，再与过量芳族异氰酸酯反应，生成异氰酸酯为端基的预聚物，再同丁二醇扩链，得到热塑弹性体；若用芳族二胺扩链并进一步交联，得到浇铸型弹性体。预聚物用肼或二元胺扩链，得到弹性纤维；异氰酸酯过量较多的预聚体与催化剂、发泡剂混合，可直接得到硬质泡沫塑料。如将单体、聚醚、水、催化剂等混合，一步反应即可得到软质泡沫塑料。单体与多元醇在溶液中反应，可得到涂料；胶粘剂则以多异氰酸酯单体和低分子量聚酯或聚醚在使用时混合并进行反应。聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；软质泡沫体用于车辆、居室 、服装的衬垫 ，硬质泡沫体用作隔热 、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材，涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。4.材料的改性 以物理方法改性为主的改性分为： (1).共混 两种或者两种以上聚合物经混合制备宏观均匀材料的过程。可分为物理、化学共混。(2).填充 多数情况下，是填充数量不等的无机物。改善性能、降低成本。(3).增强 又称聚合物基复合材料。就是以有机聚合物为基体，纤维类增强材料为增强剂的复合材料。以化学方法改性为主的改性手段有：嵌段、接枝、交联、互穿网络等。以表面改性为主的改性手段有：干式，等离子体表面改性等；湿式，表面化学改性。聚合物改性的发展：1933年 接枝共聚物1942年 IPN1952年 嵌段共聚物1960年 PPO/PS1965年 热塑性弹性体问世1975年 超韧尼龙80年后 纳米粒子改性、碳纤维、芳纶等改性2000年- 力学性能-加工性能-功能改性5.共混改性共混改性：是聚合物改性最为简单且卓有成效的方法。走与冶金相似的道路，开发聚合物合金（Polymer Alloys）聚合物共混 指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀材料的过程。共混方法：物理共混、化学共混、物理/化学共混共混改性可以：（1）提高聚合物的性能。不同共混组分在性能上互补。（2）改善聚合物的加工性能。（3）降低聚合物成本的有效途径。聚合物间的相容性相容性的基本概念相容性（Compatibility) 指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。按相容性程度划分为：完全相容、部分相容、不相容。形态反映：按Tg划分（Tg：聚合物的玻璃化转变温度）完全相容 可形成均相体系 一个Tg部分相容 为部分互溶的两相体系 两个Tg，但两Tg较原来的接近。 不相容 形成两相体系 ，有两个Tg，与每一个聚合物单独的Tg相同。 Tg1 Tg2 Tg1 Tg2 Tg1 Tg2 完全相融 部分相融 完全不相融 单一聚合物 共混物以Tg表征共混物相容性的示意图对于两相体系，由于许多聚合物对的相容性并不理想，人们总是希望能有尽可能好的相容性。这其中部分相容体系是最具应用价值的体系。一般都需要采取措施来改善聚合物对之间的相容性。这也称为相容化（Compatibilisation)共混体系的相图对于具有部分相容性的聚合物共混物，其相图通常具有以下5类类型：具有最高临界相容温度（UCST）行为。超过此温度，共混体系完全相容，低于此温度，为部分相容，在一定范围内产生相分离。低分子量聚合物大多是这类。表现出最低临界相容温度（LCST）行为。低于此温度，共混体系完全相容，高于此温度，为部分相容，在一定范围内产生相分离。较多体系是这类。如 PMMA/SAN。 聚合物/聚合物共混体系等压相图基本类型 （阴影部分为两相区）(1) 同时具有UCST和LCST。(2) UCST和LCST会相互交叠，形成封闭的两相区。(3) 表现出多重UCST和LCST的行为(4) 测相图可采用光散射法和浊点法。(5) 光散射法要求聚合物组分间有较大的折射率差，同时分相的粒子应足够大。(6) 浊点法较简便，稳定的均相体系是透明的，非均相共混物一般都是混浊的。（除非两聚合物的折射率相同）。相容性的预测及测定方法虽然XAB可预测相容性，但实测困难，用溶解参数更直观。物理意义：材料单位体积内聚能密度的开平方 . 由Scott方程可得1、2越接近，差值越小，越容易相容。6. .实验方案共混系列产品的制备产品的结构表征7. 参考文献【1】刘文冰浅析我国油菜生产的现状 发展J，2005，(1)：l7【2】王车礼菜籽粕脱毒提取菜籽蛋白研究进展.1997.(22) .4【3】太原理工大学聚合物的改性，第3章【4】Pan Mingw ang, Zhang Liuch eng , Wan Linz han , et al .Gu o. 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