背景及概述[1][2]
溫輪膠(WELAN GUM)是一種工業(yè)級微生物多糖，它含有中性糖、D-葡萄糖、D＝葡萄醛酸、L-鼠李糖和L＝甘露糖、以及配糖鍵合的乙酰酯基。Jansson PE，Lindberg B和Widmalm G(1985)在“碳水化合物研究”(139，217-223)中描述了該多糖的結(jié)構(gòu)，專利號為200610012511.0的發(fā)明專利中公開了一種溫輪膠的制備方法，目前的溫輪膠為固體粉末且具有良好的耐溫性能，其水溶液具有很好的粘度和流變性能，能耐受高濃度的鈣離子，用于水泥行業(yè)可作為水泥外加劑，增加礦砂的稠度和流變特性，提高混凝土自密實(shí)的穩(wěn)定性，增大泥漿混凝土的抗壓泌水。
可用于石油鉆采行業(yè)，為石油泥漿提供增稠、懸浮和流變特性，還可用于精細(xì)化工、日化等行業(yè)。溫輪膠在野外或海上作業(yè)使用時(shí)粉末易飛揚(yáng)，損失量大且飄落在工作臺面遇水后形成溶液使工作臺變滑，操作人員操作時(shí)安全性差；且粉末狀溫輪膠在使用時(shí)直接加入石油鉆井中油基泥漿時(shí)溶解不完全、易結(jié)塊，影響使用效率；另外粉末狀溫輪膠還存在著使用過程較為繁瑣、不易操作等問題。
溫輪膠是一種由產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenessp)經(jīng)過有氧深層發(fā)酵產(chǎn)生的一種可溶性胞外多糖，由于其良好的增稠、抗離析特性而作為良好的穩(wěn)定劑、增稠劑被應(yīng)用于水泥砂漿、混凝土等建材領(lǐng)域。溫輪膠作為穩(wěn)定劑、增稠劑，其粘度性能與溫輪膠分子溶解特性即溶液有效質(zhì)量濃度相關(guān)度高，如何有效準(zhǔn)確測定溫輪膠溶液質(zhì)量濃度這一問題目前亟待解決。
溫輪膠
應(yīng)用[3]
假塑性水基顏料型墨水組合物：
采用溫輪膠和阿拉伯樹膠復(fù)配作為假塑性助劑，不僅能夠控制墨水不同剪切力下的粘度，提高墨水的儲存穩(wěn)定性，還能夠顯著提高墨水的脫帽穩(wěn)定性。在本發(fā)明中，中性筆墨水組合物的觸變助劑體系由分別占墨水總質(zhì)量0.1～0.8％的溫輪膠和1～10％的阿拉伯樹膠復(fù)配組成，在本發(fā)明所揭示的中性筆墨水組合物中，在較少溫輪膠添加量的情況下，阿拉伯樹膠需要較高的添加量才能夠使墨水體系取得令人滿意的粘度，同時(shí)，較高的阿拉伯樹膠添加量有利于束縛墨水組合物內(nèi)的水等易揮發(fā)組分、提高墨水的脫帽穩(wěn)定性。
制備 [2]
溫輪膠的制備方法，包括發(fā)酵步驟，是將溫輪膠的生產(chǎn)菌種接種于含有 碳源、氮源、無機(jī)鹽和水的無菌培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵過程是在溫度為29 ℃、pH為6.2-6.7的條件下進(jìn)行需氧發(fā)酵，該方法的生產(chǎn)菌種選用鞘氨醇單 胞菌(Sphingomonas sp)CGMCC1561，對發(fā)酵終產(chǎn)物進(jìn)行提取得到溫輪膠。
發(fā)酵過程包括下列工藝步驟：
A、將原始菌種制成斜面菌種；
B、將A步驟中制備的斜面菌種經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)制成種子液；
C、將B步驟中制備的種子液按種子液：發(fā)酵培養(yǎng)基為8％的接種量接入 發(fā)酵培養(yǎng)基接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，其中發(fā)酵培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)：
淀粉(水解糖)3.6 豆粕粉0.26 硝酸銨0.18
硫酸鎂0.09 磷酸氫二鉀0.11 碳酸鈣0.11
微量元素0.001-0.0015
發(fā)酵中培養(yǎng)溫度為29℃、pH6.2-6.7、通風(fēng)量為0.15-1vvm、發(fā)酵周期 為72小時(shí)。
所述的A步驟中斜面菌種的制備過程中的培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)：
蔗糖1-1.2 酵母膏0.25-0.3 牛肉膏0.25-0.3
蛋白胨0.1-0.15 瓊脂2-2.2 消泡劑0.07-0.1
培養(yǎng)基的pH為6.2-6.7。
擴(kuò)大培養(yǎng)包括一級擴(kuò)大培養(yǎng)和二級擴(kuò)大培養(yǎng)，將斜面菌種接入一級擴(kuò)大 培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成一級種子，其中一級擴(kuò)大培養(yǎng)中培養(yǎng)基包括下列組 分(g/L)：
蔗糖1.1 酵母膏0.28 牛肉膏0.27
蛋白胨0.13 消泡劑0.07-0.1
培養(yǎng)基的pH為6.2-6.7、接種量為1-2％、培養(yǎng)溫度為29℃、通風(fēng)量為 0.12-0.2vvm、發(fā)酵周期為26小時(shí)。
二級擴(kuò)大培養(yǎng)是將一級種子接入二級擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成二級 種子，二級擴(kuò)大培養(yǎng)中的培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)：
蔗糖0.85-1 淀粉0.2-0.25 硫酸銨0.15-0.2 豆粉0.15-0.2
磷酸氫二鉀0.1-0.15 磷酸二氫鉀0.04-0.05 硫酸鎂0.01-0.15
消泡劑0.07-0.1
培養(yǎng)基的pH為6.2-6.7、接種量為8-10％、培養(yǎng)溫度為25-36℃、通風(fēng)量 為0.12-0.2vvm、發(fā)酵周期為20-24小時(shí)。
步驟C中所述的微量元素的組成是(g/L)：
檸檬酸0.1 Ca(OH)2 0.005 CuSO4·5H2O 2.5×10-5
CoSO4 2.8×10-5 MgSO4 0.0086 FeSO4 1.8×10-3
ZnSO4 2.8×10-5 H3BO4 6×10-6 MnSO4 8.3×10-5
對發(fā)酵終產(chǎn)物進(jìn)行提取得到溫輪膠包括如下工藝步驟：
(1)次預(yù)處理：將發(fā)酵液攪拌升溫至65℃保溫，降低至室溫；
(2)第二次預(yù)處理：將經(jīng)過次預(yù)處理后的發(fā)酵液中加入凝膠處理劑， 反應(yīng)40分鐘后，調(diào)整pH至3.8反應(yīng)40分鐘至發(fā)酵液呈微凝膠狀；
(3)萃?。杭尤胼腿箿剌喣z呈纖維狀析出；
(4)過濾、洗脫色素和雜質(zhì)、干燥、粉碎、篩分。
步驟(1)中所述的保溫時(shí)間為1小時(shí)；步驟(2)中所述的凝膠處理劑 選用氯化鈣，調(diào)整pH值選用鹽酸；步驟(3)中的萃取劑選用乙醇；步驟(4) 中的洗脫色素和雜質(zhì)選用85％-90％的乙醇，過濾選用離心機(jī)，干燥選用真空干燥。
主要參考資料
[1] 趙青林, 何濤, 陶方元, 郭王歡, & 周明凱. (2010). 溫輪膠對高性能灌漿料流變性能的影響. 全國高強(qiáng)與高性能混凝土學(xué)術(shù)交流會.
[2] 周孔金, 趙青林, 曾魯平, & 張禹. (2017). 改性溫輪膠微丸對水泥漿體性能的影響及其作用機(jī)理研究. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào), 39(1), 22-27.
[3] 張玉琳. (2015). 溫輪膠對水泥熟料單礦水化行為的影響. (Doctoral dissertation, 武漢理工大學(xué)).