盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂及制备方法和应用与流程

盐酸辅助
α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂及制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及山楂残渣吸附剂制备技术领域，更具体的说是涉及一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂及制备方法和应用。


背景技术：

2.香烟过滤嘴可以减少香烟中有害物质对吸烟者身体健康的损伤，其可以对香烟中的有害物质起到一定的过滤作用，而目前市面上的香烟过滤嘴主要成分为醋酸纤维制成，但是目前我国的醋酸纤维主要依靠进口来补充内需，并且其起到的过滤效果也相对有限，因此从长远角度来看，需要尽快找到一种新的可以替代醋酸纤维的一种新型过滤嘴材料。
3.山楂是核果类水果，中医常常以山楂干入药，是健脾开胃、消食化滞、活血化痰的良药，山楂中含有的果胶，纤维素，木质素等膳食纤维与其他水果比较，山楂中膳食纤维的含量是较高的，其总膳食纤维含量可以达到3.1％，本发明以成本较低，且易于获得的山楂残渣入手，利用化学修饰方法提取山楂中的水不溶性膳食纤维，确定提取工艺的最佳条件，来弥补现有提取手段的不足，以及解决现有提取手段提取出来的山楂残渣其对于尼古丁的吸附率较低的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂及其制备方法和应用，以解决背景技术中遇到的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)将样品山楂清洗后置于干燥箱中烘干，然后采用碱热烫法浸泡进行修饰处理；
8.(2)将经过碱热烫修饰后的样品山楂加入α-淀粉酶和水充分混合，静置，然后将样品山楂取出，经水浴后用流水冲洗至中性；
9.(3)将经步骤(2)处理的样品山楂放入盐酸溶液中水浴处理，水浴完成后用流水冲洗至中性；
10.(4)将经步骤(3)处理的样品山楂置于干燥箱中烘干，然后经破碎，过筛即得所述吸附剂。
11.优选的，步骤(1)中所述样品山楂为食品加工厂生产后的山楂残渣。
12.优选的，步骤(1)中所述烘干的温度为70℃。
13.优选的，步骤(2)中样品山楂和α-淀粉酶的质量比为20:1，水的加入量为每1g样品山楂加入10ml水。
14.优选的，步骤(2)中所述水浴为：将样品山楂置于水浴锅中在70℃下水浴30min。
15.优选的，步骤(3)中所述盐酸溶液的质量分数为10％，水浴的温度为98℃。
16.优选的，步骤(4)中所述烘干的温度为80℃；所述过筛为过40目筛。
17.优选的，所述干燥箱为电热鼓风干燥箱，所述水浴锅为数显恒温水浴锅。
18.本发明还有一个目的在于上述制备方法制得盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂在净化烟气尼古丁中的应用。
19.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.本发明通过采用山楂加工厂废弃的山楂残渣做为原料，利用碱热烫处理法和盐酸辅助酶解法对山楂的残渣做出化学修饰，并且通过大量的对比例实验，确定了山楂残渣的最佳提取条件，以及其最佳吸附粒径和加入的质量，从而得到相对于现有技术，采用本发明工艺提取出来的山楂残渣对于尼古丁具有更强的吸附率，同时本工艺采用的原料也充分实现了变废为宝，可大大降低生产成本，具备明显的进步。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1为本发明盐酸质量分数对山楂残渣吸附效果的影响图；
23.图2为本发明渣粒径对烟气中尼古丁吸附效果的影响图；
24.图3为本发明加入量对烟气中尼古丁吸附效果的影响图；
25.图4为本发明不同材料吸附材料横向对比图；
26.图5为本发明傅里叶红外光谱图；
27.图6为本发明x射线衍射图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.吸附剂的制备流程：
31.1、将山楂残渣进行清洗、将干燥箱调至70℃，放入清洗后的山楂残渣，烘干后称取20g山楂残渣共5份；
32.2、将5份山楂渣分别加入1g的α-淀粉酶，之后加入200ml蒸馏水，静置2h；
33.3、将浸泡好的山楂渣放到水浴锅中70℃下水浴30min；
34.4、过滤出山楂渣，并在流水下冲洗至中性；
35.5、将5份山楂渣分别放到质量分数为5％、10％、15％、20％、25％的盐酸中在98℃下水浴1h；
36.6、将水浴后的5份山楂渣放在流水下冲洗至中性；
37.7、冲洗后的山楂渣放到80℃的干燥箱中烘干；
38.8、用小型粉碎机将干燥后的山楂残渣粉碎，将5份山楂残渣过40目筛子筛选后各取称取0.1g山楂残渣作为吸附剂备用。
39.针对本实施例中制得的吸附剂的吸附率测定过程：
40.1、用消过毒的镊子夹出香烟中的醋酸纤维，后剪下1.5cm的醋酸纤维，做实验烟卷；
41.2、将以上制得的五份0.1g备用的山楂残渣分别放入取出了醋酸纤维的香烟内，再放入1.5cm长的醋酸纤维；
42.3、将经上述步骤制好的卷烟夹在吸附装置上，用止水夹夹住，打开真空泵，待真空泵压力达到0.01mpa后(此时冒出小气泡)，打开止水夹，点燃香烟，待一支香烟燃尽时就关闭真空泵和止水夹，让烟气完全溶于150ml蒸馏水中，倒入250ml容量瓶中，静置20min；
43.4、倒入烧杯中，加入5g naoh充分溶解后加入0.0277g高锰酸钾然后放到容量瓶中定容到250ml使氢氧化钠的浓度达到0.5mol/l,高锰酸钾的浓度平衡为7*10-4
mol/l；
44.5、在100℃水浴条件下水浴8min，冷却至室温，取上清液用过滤，加入比色皿中，在612nm波长处测吸光度，每个试验重复做3次，取平均值，记录数据，并计算在不同质量分数(5％、10％、15％、20％、25％)的盐酸下水浴的山楂渣其吸附率分别为：40.1％；42％；32.9％；30.9％；29.5％。
45.山楂残渣对香烟烟气中尼古丁的吸附率计算公式：
46.吸附率＝(m1-m1’)/m1
47.其中：m1为抽滤装置溶液中尼古丁的总量；
48.m1’为每次进行实验时抽滤装置溶液中尼古丁的含量。
49.实施例2
50.吸附剂的制备流程：
51.1、将山楂残渣进行清洗、将干燥箱调至70℃，放入清洗后的山楂残渣，烘干后称取20g山楂残渣；
52.2、将山楂渣分别加入1g的α-淀粉酶，之后加入200ml蒸馏水，静置2h；
53.3、将浸泡好的山楂渣放到水浴锅中70℃下水浴30min；
54.4、过滤出山楂渣，并在流水下冲洗至中性；
55.5、将山楂渣放到质量分数为10％的盐酸中在98℃下水浴1h；
56.6、将水浴后的山楂渣放在流水下冲洗至中性；
57.7、冲洗后的山楂渣放到80℃的干燥箱中烘干；
58.8、用小型粉碎机将干燥后的山楂残渣粉碎，将粉碎后的山楂残渣分别过8目，18目，40目，60目，80目筛子筛选后各取0.1g山楂残渣作为吸附剂备用。
59.针对本实施例中制得的吸附剂的吸附率测定过程：
60.1、用消过毒的镊子夹出香烟中的醋酸纤维，后剪下1.5cm的醋酸纤维，做实验烟卷；
61.2、将以上制得的五份0.1g备用的山楂残渣分别放入取出了醋酸纤维的香烟内，再放入1.5cm长的醋酸纤维；
62.3、将经上述步骤制好的卷烟夹在吸附装置上，用止水夹夹住，打开真空泵，待真空泵压力达到0.01mpa后(此时冒出小气泡)，打开止水夹，点燃香烟，待一支香烟燃尽时就关闭真空泵和止水夹，让烟气完全溶于150ml蒸馏水中，倒入250ml容量瓶中，静置20min；
63.4、倒入烧杯中，加入5g naoh充分溶解后加入0.0277g高锰酸钾然后放到容量瓶中
定容到250ml使氢氧化钠的浓度达到0.5mol/l,高锰酸钾的浓度平衡为7*10-4
mol/l；
64.5、在100℃水浴条件下水浴8min，冷却至室温，取上清液用过滤，加入比色皿中，在612nm波长处测吸光度，每个试验重复做3次，取平均值，记录数据，并计算在不同质量分数不同筛子(8目；18目；40目；60目；80目)筛选下的盐酸下水浴的山楂渣其吸附率分别为：40.6％；41.1％；44.1％；38.6％；39.6％。具体如下表所示：
65.表1不同渣粒径吸附率多重比较
[0066][0067]
实施例3
[0068]
吸附剂的制备流程：
[0069]
1、将山楂残渣进行清洗、将干燥箱调至70℃，放入清洗后的山楂残渣，烘干后称取20g山楂残渣；
[0070]
2、将山楂渣分别加入1g的α-淀粉酶，之后加入200ml蒸馏水，静置2h；
[0071]
3、将浸泡好的山楂渣放到水浴锅中70℃下水浴30min；
[0072]
4、过滤出山楂渣，并在流水下冲洗至中性；
[0073]
5、将山楂渣分别放到质量分数为10％的盐酸中在98℃下水浴1h；
[0074]
6、将水浴后的山楂渣放在流水下冲洗至中性；
[0075]
7、冲洗后的山楂渣放到80℃的干燥箱中烘干；
[0076]
8、用小型粉碎机将干燥后的山楂残渣粉碎，将山楂残渣过40目筛子筛选后分别称取0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g共5份山楂残渣作为吸附剂备用。
[0077]
针对本实施例中制得的吸附剂的吸附率测定过程：
[0078]
1、用消过毒的镊子夹出香烟中的醋酸纤维，后剪下1.5cm的醋酸纤维，做实验烟卷；
[0079]
2、将以上制得的五份0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g备用的山楂残渣分别放入取出了醋酸纤维的香烟内，再放入1.5cm长的醋酸纤维；
[0080]
3、将经上述步骤制好的卷烟夹在吸附装置上，用止水夹夹住，打开真空泵，待真空泵压力达到0.01mpa后(此时冒出小气泡)，打开止水夹，点燃香烟，待一支香烟燃尽时就关闭真空泵和止水夹，让烟气完全溶于150ml蒸馏水中，倒入250ml容量瓶中，静置20min；
[0081]
4、倒入烧杯中，加入5g naoh充分溶解后加入0.0277g高锰酸钾然后放到容量瓶中定容到250ml使氢氧化钠的浓度达到0.5mol/l,高锰酸钾的浓度平衡为7*10-4
mol/l；
[0082]
5、在100℃水浴条件下水浴8min，冷却至室温，取上清液用过滤，加入比色皿中，在612nm波长处测吸光度，每个试验重复做3次，取平均值，记录数据，并计算添加不同质量(0.05g、0.1g、0.15g、0.2g、0.25g)的山楂渣后其吸附率分别为：40.6％；43.5％；42.5％；37.2％；34.8％。具体如下表所示：
[0083]
表2不同加入量对吸附率影响(duncan法)
[0084][0085][0086]
实施例4
[0087]
分别称取相同质量的山楂残渣(采用本发明方法制得)、硅藻土、活性炭和未经过化学修饰的山楂残渣，把各自的材料放进烟中，再加入1.5厘米醋酸纤维，制好卷烟，实验的其他条件与上述三个实施例相同，运用抽滤装置进行吸附，水浴加热后静置到室温后，取上层滤液重复测量吸光度，求得各材料之间的平均吸附率如下表所示：
[0088]
表3不同材料的吸附率分析(duncan法)
[0089][0090]
结合上表可知，经过碱热烫处理法和盐酸水浴后的优化处理的山楂渣对尼古丁吸附能力最强，而未经优化处理的山楂渣对尼古丁的吸附能力最弱，这同样也符合了优化后得渣率较低的实验结果，而同比之下，市面上的活性炭没有硅藻土吸附效果好，醋酸纤维更差，由实验得出不同材料的尼古丁吸附能力方差分析表如下：
[0091]
表4不同材料的尼古丁吸附率方差分析表
[0092][0093][0094]
另外，以上四个实施例中涉及到的表征分析验证，采用包括有以下三种类型和方法，分别是：
[0095]
(1)傅里叶红外光谱仪：在研钵中加入少量溴化钾，取少量化学修饰的最优渣，充
分与溴化钾研磨，混匀后倒入装片，在压片机上压制，等待装片成透明状，放在红外光谱仪下扫描，测定光谱。后再次取少量原始的山楂残渣，和吸附过尼古丁的渣子，重复实验，根据放置不同渣子的光谱图判断吸附前后以及改性前后的渣子的性质变化，具体如图5(a：没有经过化学修饰的原始渣；b：化学修饰后山楂渣；c：吸附烟碱后的优化山楂渣)所示：
[0096]
原始渣：3411.80cm-1
处为-oh伸缩振动，1630.20cm-1
处为酰胺n-h基团伸缩振动。
[0097]
最优渣：3422.89cm-1
处为-oh伸缩振动，1644.18cm-1
处为酰胺n-h基团伸缩振动。-oh、n-h均比原始渣各振动峰出现的位置向左移动，说明改性处理使-oh、n-h等基团增多。
[0098]
吸附后：340.61cm-1处为-oh伸缩振动，1644.18cm-1
处为酰胺n-h基团伸缩振动，-oh、n-h较未吸附时减少，表明其参与了对尼古丁的吸附。
[0099]
另外在c＝o、c-h、c-o-c这些基团也有峰值的变化，这些基团在吸附过程中起作用，说明山楂残渣对尼古丁吸附过程是以化学吸附为主的吸附过程。
[0100]
(2)元素分析仪：取3mg的标准药品，放入到锡纸上，包成小正方形，后再分别称取3mg的原始渣、处理渣、吸附过烟碱的渣子，同样包成小正方形，之后将样品和被测品放入仪器中进行检测，通过分析得到的数据，找到处理后，吸附后的元素变化，具体结果如下表所示：
[0101]
表5元素含量对比表
[0102][0103]
由上表结果，我们可以看出处理后、吸附后的山楂渣c、h、n元素含量均发生了变化，说明处理后可能使材料中的c＝n基团、co0h等极性基团数量发生变化，对吸附尼古丁起到了重要作用，优化后的山楂渣h元素含量增加，说明处理使山楂渣中的羧基、羟基等基团数量增加，这些基团对吸附尼古丁起到了极大的作用。
[0104]
(3)x射线：利用各个衍射晶面间距和衍射线的相对强度来表征，任何一种的物质的衍射数据的衍射晶面间距与衍射线的相对强度是物质结构的必然反映，可以根据这些来鉴别物质的物相，将原始渣，化学修饰的山楂渣，吸附后的渣分别制作成装片，放在仪器中检测，根据其波峰判断结晶度，从而分析结构性质，具体分析结果如图6(a：吸附烟碱后的优化山楂渣；b：化学修饰后山楂渣；c：原始山楂渣；)所示：
[0105]
分析可知，在2θ＝22.5
°
有较强的特征衍射峰，代表纤维素的结晶区域。原始山楂渣衍射峰值最小，之后是处理后，吸附后最大。处理、吸附整个过程中结晶度增强，物理结构更加稳定，说明整个吸附过程中也存在物理吸附。
[0106]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0107]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0108]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将样品山楂清洗后置于干燥箱中烘干，然后采用碱热烫法浸泡进行修饰处理；(2)将经过碱热烫修饰后的样品山楂加入α-淀粉酶和水充分混合，静置，然后将样品山楂取出，经水浴后用流水冲洗至中性；(3)将经步骤(2)处理的样品山楂放入盐酸溶液中水浴处理，水浴完成后用流水冲洗至中性；(4)将经步骤(3)处理的样品山楂置于干燥箱中烘干，然后经破碎，过筛即得所述吸附剂。2.根据权利要求1所述的盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述样品山楂为食品加工厂生产后的山楂残渣。3.根据权利要求1所述的一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述烘干的温度为70℃。4.根据权利要求1所述的一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中样品山楂和α-淀粉酶的质量比为20:1，水的加入量为每1g样品山楂加入10ml水。5.根据权利要求1所述的一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水浴为：将样品山楂置于水浴锅中在70℃下水浴30min。6.根据权利要求1所述的一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述盐酸溶液的质量分数为10％，水浴的温度为98℃。7.根据权利要求1所述的一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述烘干的温度为80℃；所述过筛为过40目筛。8.根据权利要求5所述的一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂的制备方法，其特征在于，所述干燥箱为电热鼓风干燥箱，所述水浴锅为数显恒温水浴锅。9.一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述制备方法制得。10.如权利要求9所述的一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂在净化烟气尼古丁中的应用。

技术总结
本发明属于山楂残渣吸附剂制备技术领域，且公开了一种盐酸辅助α-淀粉酶改性山楂残渣吸附剂及制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将样品山楂清洗后放入干燥箱内烘干，随后采用碱热烫法浸泡进行修饰处理。本发明通过采用山楂加工厂废弃的山楂残渣做为原料，利用碱热烫处理法和盐酸辅助酶解法对山楂的残渣做出化学修饰，并且通过大量的对比例实验，确定了山楂残渣的最佳提取条件，以及其最佳吸附粒径和加入的质量。相对于现有技术，采用本发明工艺提取出来的山楂残渣对于尼古丁具有更强的吸附率，同时本工艺采用的原料也充分实现了变废为宝，可大大降低生产成本，具备明显的进步。进步。进步。


技术研发人员：陈莉 张爱平 杜章留 程朝霞
受保护的技术使用者：运城绿谷子果蔬产业研究院
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/8/21