我国是全球第二大香蕉生产大国。每年香蕉收获后,副产物——香蕉茎秆数量急剧增加。由于香蕉茎秆具有体积庞大,含水量高,蕉农劳动强度大,加工处理困难,资源利用率低,污染环境等特点,如何高效环保地处理香蕉茎秆成为了香蕉生产发展中面临的难题。基于农业废弃物资源化利用与环保并重的理念,本文把目前当做废弃物大量丢弃的香蕉茎秆作为一种可再生资源加以利用。目前国内外对于玉米秸秆等利用较多,而对于香蕉茎秆资源化利用不多,尤其是香蕉茎秆和玉米秸秆不同,其本身具有很多特点,因此本论文针对香蕉茎秆资源化利用中存在的问题开展研究,存在问题体现在:首先生物质量大,除了香蕉茎秆产量大以外,其原料特性含水量高,体积庞大,因此本文研究工作主要集中在香蕉茎秆脱水工艺及机理研究。其次香蕉茎秆胶质含量高,所以论文针对脱胶问题开展研究,比较了化学法、生物法和机械法脱胶提取纤维工艺等,并对四种方法获得的纤维产品的组成结构及性能进行评价。除了对目前大家关注点较高的香蕉茎秆中所含的纤维研究外,本文还对香蕉茎秆特有的单宁酸的提取和其抗氧化性进行研究,以寻求高附加值地对香蕉茎秆进行利用。主要完成的工作及结论如下:(1)研究了香蕉茎秆及其纤维的结构形态,化学成分和新鲜香蕉茎秆的热学性能。测定了香蕉副产物的含水量、灰分和化学成分,并测定了香蕉茎秆的蛋白质含量。分析了不同部位不同层的新鲜香蕉茎秆原料的热学性能。结果表明:香蕉茎秆含水量高达92%;香蕉茎秆(干基)主要由纤维素(21.77%)、半纤维素(25.92%)、木质素(10.88%)、果胶(3.50%)、脂蜡质(3.63%)和水溶物(31.91%)构成,可以看出香蕉茎秆原料的非纤维素成分含量较高,纤维素含量较少。(2)研究了香蕉茎秆压榨脱水工艺及机理。分别采用平板硫化机和绉片机对香蕉茎秆进行了液压压榨和辊筒压榨实验,结果表明:在液压压榨实验中,当液压压力、香蕉茎秆直径在一定范围内,随着液压压力的增大,脱水率呈线性增长的趋势;在辊筒压榨实验中,当进料厚度不变,辊筒间隙增大时,脱水率呈线性下降的趋势。在辊筒压榨香蕉茎秆的机理研究中,基于K.L.Johnson非经典接触理论建立了辊筒间隙与压力的理论力学模型。为了便于工程应用,引出了相对间隙的概念,提出了相对间隙与脱水率的模型方程,探讨了辊筒压榨中香蕉茎秆汁液的流动模型。(3)综合比较液压压榨和辊筒压榨的特点及适用性,选择辊筒压榨作为自动调整压辊式香蕉茎秆压榨机的压榨形式。在此基础上,自主设计制造了自动调整压辊式香蕉茎秆压榨机,该机可根据原料的直径自动调整辊筒间隙,通过对香蕉茎秆整杆压榨脱水实验,脱水率达到50.2%。(4)采用化学法、超声-半纤维素酶-果胶酶法、蛋白酶-果胶酶法和机械刮麻法四种方法对香蕉茎秆脱胶工艺进行了研究,得到了在四种较佳工艺条件下制备的香蕉茎秆纤维产品。综合环境、工艺流程长短、纤维精细化程度等因素对比分析了四种工艺技术的优缺点,提出蛋白酶-果胶酶法脱胶提取香蕉茎秆纤维工艺具有较好的应用发展前景。(5)系统地研究了化学法、超声-半纤维素酶-果胶酶法、蛋白酶-果胶酶法和机械刮麻法获得的香蕉茎秆纤维产品的组成结构及性能。并对它们的热学性能、力学性能进行测试与分析;探讨了香蕉茎秆纤维产品的组成结构与纤维力学性能之间的关系。根据纤维增强复合材料的理论,提出了半纤维素的降解是造成超声-半纤维素酶-果胶酶法获得的香蕉茎秆纤维产品拉伸强度下降的主要原因,从机理上验证了半纤维素在香蕉茎秆纤维中粘附于纤维素之间,起到了增强作用。(6)本文以脱水后的香蕉茎秆为原料,设计了香蕉茎秆单宁酸的提取、纯化工艺流程,按此条件单宁酸的提取率为2.82%,纯度为48.54%。并对纯化物进行测定与表征,评价其抗氧化活性。结果表明:该纯化物为多羟基酚酯类化合物,分子质量在3.43×104-4.43×104之间。经过DPPH法测出样品浓度达到0.6mg/mL时,其DPPH自由基清除率为86.59%。本文的研究结果为香蕉茎秆脱水、脱胶提取纤维提供了理论依据和实验数据,为香蕉茎秆综合利用产业链模式提供了参考,具有一定的理论意义和应用价值。