專利名稱：一種再生羽毛蛋白/甲殼素共聚制備復(fù)合纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種再生羽毛蛋白的提取方法，以及再生羽毛蛋白/甲殼素共聚制備復(fù)合纖維的方法。
背景技術(shù)：
羽毛是鳥類和禽類表皮細(xì)胞角質(zhì)化的衍生物，占其體重的10%左右。據(jù)測定，羽毛角蛋白的粗蛋白含量約在80%以上，氨基酸含量在70%以上。中國是世界上畜牧、家禽養(yǎng)殖最多的國家之一，角蛋白資源極其豐富，尤其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，大規(guī)模的家禽養(yǎng)殖產(chǎn)生了大量的角蛋白廢物，其中羽毛廢棄物產(chǎn)量達(dá)100多萬噸，這是一筆豐富的蛋白質(zhì)資源，對這些廢棄蛋白質(zhì)的開發(fā)利用不僅能極大地減少環(huán)境污染，同時也能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益和社會效益。甲殼素(chitin)又稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，廣泛存在于昆蟲類、水生蝦、蟹甲殼類和菌類、藻類的細(xì)胞壁中， 是一種蘊藏量僅次于纖維素的極其豐富的天然聚合物和可再生資源，也是除蛋白質(zhì)以外數(shù)量最大的含氮天然有機化合物。蝦蟹等甲殼中的殼質(zhì)含量約占20%-30%，無機物碳酸鈣的含量約占40%，其它有機物(蛋白質(zhì))含量約占30%。地球上甲殼素年生物合成量約100億噸，我國有著很長的海岸線，資源十分豐富，是僅次于植物纖維的有機再生資源。對于這兩類來源比較豐富的資源，完全可以采用沒有使用價值的雞毛、鴨毛、鵝毛等作為原料進(jìn)行再生蛋白的提取，與甲殼素共聚制備再生蛋白/甲殼素復(fù)合纖維，并作為紡織工業(yè)的原料，加工成純紡、混紡紗線及其機織面料，使得紡織產(chǎn)品集蛋白質(zhì)纖維與甲殼素纖維的優(yōu)點于一身，具有優(yōu)良的透氣性、吸濕性、較好的強伸性，以及保健、抗菌性，具有較高的開發(fā)價值。目前再生蛋白的提取還是用氧化或還原法，具有成本高、效率低、能耗高、工藝復(fù)雜等缺點，且提取的再生蛋白純度不高，因此采用蛋白酶提取技術(shù)能極大地提高再生蛋白的提取效率，獲得高純度的再生蛋白，并與甲殼素共聚制備復(fù)合纖維。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種再生羽毛蛋白的提取方法，以提高工作效率，降低成本，簡化提取工藝，并提供再生羽毛蛋白/甲殼素共聚制備復(fù)合纖維的方法。本發(fā)明解決再生羽毛蛋白提取的技術(shù)方案是:
一種再生羽毛蛋白的提取方法，包括以下步驟:
(I)羽毛預(yù)處理。去除塵土、脂汗、污垢等。將一定量的廢棄羽毛放入超聲波清洗機，按一定的浴比(I: 15-1:20)加入濃度為8%-10%的十二烷基苯磺酸鈉溶液，調(diào)節(jié)水溫55-60°C，打開超聲波清洗器洗滌9-12分鐘，然后將洗液濾除，再用清水沖洗3-5分鐘，濾除洗液，收集羽毛。采用工業(yè)烘干機將洗凈的羽毛在烘干機溫度65-75°C下，烘燥15-25分鐘，使其含水率控制在2%以下。(2)再生蛋白提取。稱取一定量干燥的羽毛放入超聲波清洗機，按照一定的浴比(1:15-1:20)投入濃度owf為40%-50%角蛋白酶溶液中，調(diào)節(jié)水溫45-65°C，調(diào)節(jié)pH為7-8，溶解時間為10-30分鐘，待大部分溶解后，再用5%-6%的稀堿溶液進(jìn)行水解處理，經(jīng)過濾裝置除去不溶性的固體獲得再生蛋白質(zhì)原液。本發(fā)明解決再生羽毛蛋白/甲殼素共聚制備復(fù)合纖維的技術(shù)方案是:
工藝流程:(再生羽毛蛋白原液、甲殼素、助劑)一過濾一脫泡一紡絲一縮醛化處理一牽伸一脫硫一漂白一酸洗一水洗一上油一脫水一烘干一切斷。(I)紡絲原液的配制。根據(jù)蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量，再生蛋白/甲殼素復(fù)合纖維中甲殼素與蛋白質(zhì)的含量，計算出所需甲殼素原液和蛋白質(zhì)原液的體積。隨后將兩種溶液混合后在常溫下充分?jǐn)嚢杈鶆?，脫泡、過濾制得紡絲原液。紡絲原液中甲殼素、再生蛋白、堿的含量及助劑的使用與比例對紡絲原液的質(zhì)量、紡絲可紡性、再生蛋白質(zhì)纖維服用性能等起著關(guān)鍵作用。蛋白質(zhì)含量過高，紡絲原液粘度大，過濾困難；蛋白質(zhì)含量太低，則纖維成品蛋白質(zhì)纖維的性能不佳，可紡性、服用性較差，另外，尿素、硫脲等助劑的加入可降低甲殼素分子間氫鍵作用，提高甲殼素的可紡性。(2)凝固浴的配制。依據(jù)纖維的成型條件來對凝固浴進(jìn)行選擇及配置，為保證纖維的成型及質(zhì)量穩(wěn)定性在采用低酸凝固浴并在浴液中添加一定量有機助劑。凝固浴組成:硫酸45 55g/L，硫酸鈉320 340g/L，硫酸鋅5.5 10.5g/L，助劑0.5% _1%，凝固浴溫度45 50°C。(3)紡絲。紡絲原液經(jīng)計量泵再經(jīng)噴絲組件形成原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴中固化成蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維絲條，然后通過含一定濃度的甲醛(或其它多醛)溶液槽使蛋白質(zhì)分子進(jìn)行縮醛化處理，保證蛋白質(zhì)分子鏈的穩(wěn)定性。然后再通過含有硫酸溶液的高溫塑化槽，對絲束進(jìn)行塑化牽伸，保證再生蛋白質(zhì)纖維的強伸度等物理機械指標(biāo)。(4)后處理。經(jīng)塑化和牽伸的的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維經(jīng)水洗、脫硫、漂白、水洗、上油、干燥等工序制得再生蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維。本發(fā)明的有益效果在于:高效提取再生羽毛蛋白，制備出具有兼有蛋白質(zhì)纖維和甲殼素纖維性能特點的復(fù)合纖維，以利于提高工作效率，降低能耗，降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式實施例一
以雞毛、市售甲殼素為原料，先提取再生蛋白原液，再制備質(zhì)量比為50/50的再生蛋白/甲殼素共聚復(fù)合纖維。(1)雞毛預(yù)處理。去除塵土、脂汗、污垢等。將一定量的雞毛放入超聲波清洗機，按浴比1:15加入濃度為8%的十二烷基苯磺酸鈉溶液，調(diào)節(jié)水溫在55°C，打開超聲波清洗器洗滌10分鐘，然后將洗液濾除，再用清水沖洗5分鐘，濾除洗液，收集雞毛。采用工業(yè)烘干機將洗凈的雞毛在烘干機溫度75°C下，烘燥20分鐘，使其含水率控制在2% —下。(2)再生蛋白提取。稱取一定量干燥的雞毛放入超聲波清洗機，按照浴比1:15投入owf為40%的角蛋白酶，用冰乙酸調(diào)節(jié)pH為8，JFC為lg/L，45°C溶解時間為30分鐘，待大部分溶解后，再用6%的稀堿溶液進(jìn)行水解處理，經(jīng)過濾裝置除去不溶性的固體獲得再生蛋白質(zhì)原液。(3)配置紡絲原液。根據(jù)再生蛋白/甲殼素的質(zhì)量比為50/50計算出所需甲殼素原液和蛋白質(zhì)原液的體積，在共聚紡絲原液中堿、尿素和硫脲的用量分別為4%、4%和6%。隨后將兩種溶液混合后充分?jǐn)嚢杈鶆?，脫泡、過濾制得紡絲原液。(4)配制凝固浴。根據(jù)纖維的成型條件來對凝固浴進(jìn)行配置，凝固浴組成:硫酸50g/L，硫酸鈉330g/L，硫酸鋅8g/L，助劑0.5%，凝固浴溫度50°C。(5)紡絲。紡絲原液經(jīng)計量泵再經(jīng)噴絲組件形成原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴中固化成蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維絲條，然后通過濃度為50g/l、溫度為60°C的甲醛溶液槽使蛋白質(zhì)分子進(jìn)行縮醛化處理，保證蛋白質(zhì)分子鏈的穩(wěn)定性。然后再通過含有濃度為180g/l、80°C的硫酸溶液的高溫塑化槽，對絲束進(jìn)行塑化牽伸，保證再生蛋白質(zhì)纖維的強伸度等物理機械指標(biāo)。(6)后處理。經(jīng)塑化和牽伸的的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維經(jīng)水洗、脫硫、漂白、水洗、上油、干燥等工序制得再生蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維。經(jīng)上述過程所制得的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維在實驗室的標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)條件下測得復(fù)合纖維的各項指標(biāo)為:單纖強度為2.3cN/dtex ;回潮率為14% ;伸長率為21%。實施例二
以鴨毛、市售甲殼素為原料，先提取再生蛋白原液，再制備質(zhì)量比為40/60的再生蛋白/甲殼素共聚復(fù)合纖維。(I)鴨毛預(yù)處理。去除塵土、脂汗、污垢等。將一定量的雞毛放入超聲波清洗機，按浴比1:15加入濃度為10%的十二烷基苯磺酸鈉溶液，調(diào)節(jié)水溫在60°C，打開超聲波清洗器洗滌12分鐘，然后將洗液濾除，再用清水沖洗5分鐘，濾除洗液，收集鴨毛。采用工業(yè)烘干機將洗凈鴨毛在烘干機溫度70°C下，烘燥25分鐘，使其含水率控制在2%以下。(2)再生蛋白提取。稱取一定量干燥的鴨毛放入超聲波清洗機，按照浴比1:15投入owf為45%的角蛋白酶， 用冰乙酸調(diào)節(jié)pH為8，JFC為1.5g/L，50°C溶解時間為30分鐘，待大部分溶解后，再用5%的稀堿溶液進(jìn)行水解處理，經(jīng)過濾裝置除去不溶性的固體獲得再生蛋白質(zhì)原液。(3)配置紡絲原液。根據(jù)再生蛋白/甲殼素的質(zhì)量比為40/60計算出所需甲殼素原液和蛋白質(zhì)原液的體積，在共聚紡絲原液中堿、尿素和硫脲的用量分別為4%、5%和7%。隨后將兩種溶液混合后充分?jǐn)嚢杈鶆颍撆?、過濾制得紡絲原液。(4)配制凝固浴。根據(jù)纖維的成型條件來對凝固浴進(jìn)行配置，凝固浴組成:硫酸55g/L，硫酸鈉340g/L，硫酸鋅9g/L，助劑0.6%，凝固浴溫度50°C。(5)紡絲。紡絲原液經(jīng)計量泵再經(jīng)噴絲組件形成原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴中固化成蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維絲條，然后通過濃度為55g/l、溫度為60°C的甲醛溶液槽使蛋白質(zhì)分子進(jìn)行縮醛化處理，保證蛋白質(zhì)分子鏈的穩(wěn)定性。然后再通過含有濃度為190g/l、80°C的硫酸溶液的高溫塑化槽，對絲束進(jìn)行塑化牽伸，保證再生蛋白質(zhì)纖維的強伸度等物理機械指標(biāo)。(6)后處理。經(jīng)塑化和牽伸的的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維經(jīng)水洗、脫硫、漂白、水洗、上油、干燥等工序制得再生蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維。經(jīng)上述過程所制得的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維在實驗室的標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)條件下測得復(fù)合纖維的各項指標(biāo)為:單纖強度為2.5cN/dtex ;回潮率為16% ;伸長率為18%。實施例三
以鵝毛、市售甲殼素為原料，先提取再生蛋白原液，再制備質(zhì)量比為60/40的再生蛋白/甲殼素共聚復(fù)合纖維。(I)鵝毛預(yù)處理。去除塵土、脂汗、污垢等。將一定量的雞毛放入超聲波清洗機，按浴比1:15加入濃度為6%的十二烷基苯磺酸鈉溶液，調(diào)節(jié)水溫在55°C，打開超聲波清洗器洗滌9分鐘，然后將洗液濾除，再用清水沖洗5分鐘，濾除洗液，收集雞毛。采用工業(yè)烘干機將洗凈的雞毛在烘干機溫度70°C下，烘燥20分鐘，使其含水率控制在2%以下。(2)再生蛋白提取。稱取一定量干燥的雞毛放入超聲波清洗機，按照浴比1:15投入owf為50%的角蛋白酶，用冰乙酸調(diào)節(jié)pH為8，JFC為1.8g/L，50°C溶解時間為30分鐘，待大部分溶解后，再用5%的稀堿溶液進(jìn)行水解處理，經(jīng)過濾裝置除去不溶性的固體獲得再生蛋白質(zhì)原液。(3)配置紡絲原液。根據(jù)再生蛋白/甲殼素的質(zhì)量比為60/40計算出所需甲殼素原液和蛋白質(zhì)原液的體積，在共聚紡絲原液中堿、尿素和硫脲的用量分別為4%、3%和5%。隨后將兩種溶液混合后充分?jǐn)嚢杈鶆颉?，脫泡、過濾制得紡絲原液。(4)配制凝固浴。根據(jù)纖維的成型條件來對凝固浴進(jìn)行配置，凝固浴組成:硫酸45g/L，硫酸鈉320g/L，硫酸鋅10g/L，助劑1%，凝固浴溫度50°C。(5)紡絲。紡絲原液經(jīng)計量泵再經(jīng)噴絲組件形成原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴中固化成蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維絲條，然后通過濃度為60g/l、溫度為60°C的甲醛溶液槽使蛋白質(zhì)分子進(jìn)行縮醛化處理，保證蛋白質(zhì)分子鏈的穩(wěn)定性。然后再通過含有濃度為185g/l、80°C的硫酸溶液的高溫塑化槽，對絲束進(jìn)行塑化牽伸，保證再生蛋白質(zhì)纖維的強伸度等物理機械指標(biāo)。(6)后處理。經(jīng)塑化和牽伸的的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維經(jīng)水洗、脫硫、漂白、水洗、上油、干燥等工序制得再生蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維。經(jīng)上述過程所制得的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維在實驗室的標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)條件下測得復(fù)合纖維的各項指標(biāo)為:單纖強度為2.lcN/dtex ;回潮率為18% ;伸長率為23%。
權(quán)利要求
1.一種再生羽毛蛋白的提取方法，包括以下步驟: (1)羽毛預(yù)處理；去除塵土、脂汗、污垢等；將一定量的廢棄羽毛放入超聲波清洗機，按一定的浴比(I: 15-1:20)加入濃度為8%-10%的十二烷基苯磺酸鈉溶液，調(diào)節(jié)水溫55-60°C，打開超聲波清洗器洗滌9-12分鐘，然后將洗液濾除，再用清水沖洗3-5分鐘，濾除洗液，收集羽毛；采用工業(yè)烘干機將洗凈的羽毛在烘干機溫度65-75°C下，烘燥15-25分鐘，使其含水率控制在2%以下； (2)再生蛋白提取；稱取一定量干燥的羽毛放入超聲波清洗機，按照一定的浴比(1:15-1:20)投入濃度o wf為40%-50%角蛋白酶溶液中，調(diào)節(jié)水溫45-65°C，調(diào)節(jié)pH為7-8，溶解時間為10-30分鐘，待大部分溶解后，再用5%-6%的稀堿溶液進(jìn)行水解處理，經(jīng)過濾裝置除去不溶性的固體獲得再生蛋白質(zhì)原液。
2.再生羽毛蛋白/甲殼素共聚制備復(fù)合纖維的方法其工藝流程為:(再生羽毛蛋白原液、甲殼素、助劑)一過濾一脫泡一紡絲一縮醛化處理一牽伸一脫硫一漂白一酸洗一水洗一上油一脫水一烘干一切斷； (1)紡絲原液的配制；根據(jù)蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量，再生蛋白/甲殼素復(fù)合纖維中甲殼素與蛋白質(zhì)的含量，計算出所需甲殼素原液和蛋白質(zhì)原液的體積；隨后將兩種溶液混合后在常溫下充分?jǐn)嚢杈鶆?，脫泡、過濾制得紡絲原液； (2)凝固浴的配制；依據(jù)纖維的成型條件來對凝固浴進(jìn)行選擇及配置，為保證纖維的成型及質(zhì)量穩(wěn)定性在采用低酸凝固浴并在浴液中添加一定量有機助劑；凝固浴組成:硫酸.45 55g/L，硫酸鈉320 340g/L，硫酸鋅5.5 10.5g/L，助劑0.5% _1%，凝固浴溫度45 .50 0C ； (3)紡絲；紡絲原液經(jīng)計量泵再經(jīng)噴絲組件形成原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴中固化成蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維絲條，然后通過含一定濃度的甲醛(或其它多醛)溶液槽使蛋白質(zhì)分子進(jìn)行縮醛化處理，保證蛋白質(zhì)分子鏈的穩(wěn)定性；然后再通過含有硫酸溶液的高溫塑化槽，對絲束進(jìn)行塑化牽伸，保證再生蛋白質(zhì)纖維的強伸度等物理機械指標(biāo)； (4)后處理；經(jīng)塑化和牽伸的的蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維經(jīng)水洗、脫硫、漂白、水洗、上油、干燥等工序制得再生蛋白質(zhì)/甲殼素復(fù)合纖維。
全文摘要
一種再生羽毛蛋白/甲殼素共聚制備復(fù)合纖維的方法包括再生羽毛蛋白的提取及再生羽毛蛋白/甲殼素復(fù)合纖維的制備。所述的再生羽毛蛋白的提取包括助劑的選用、時間與溫度的控制等；采用超聲波輔助角蛋白酶提取再生羽毛蛋白，說明了角蛋白酶提取工藝，如角蛋白酶的用量、適用pH及提取時間的控制等。所述的再生羽毛蛋白/甲殼素共聚制備復(fù)合纖維的方法包括紡絲工藝流程的確定，有紡絲原液的配制、凝固浴的配制、紡絲工藝、后處理工藝及紡絲原液和凝固浴的配置方法及各助劑用量的確定，以及紡絲、后處理工藝參數(shù)等。
文檔編號D01F11/02GK103146790SQ20131006576
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月3日
發(fā)明者姚桂香, 趙磊, 周彬 申請人:鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院