一種劍麻脫膠工藝的制作方法
【專利摘要】一種劍麻脫膠工藝，針對(duì)目前劍麻脫膠過程環(huán)境污染嚴(yán)重、纖維損傷大、木質(zhì)素含量高等問題，該方法首先在高溫高壓條件下閃爆預(yù)處理劍麻纖維，避免纖維損傷的同時(shí)使膠質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，以此去除大部分膠質(zhì)。然后利用漆酶能夠降解木質(zhì)素的特性，將木質(zhì)素酚型結(jié)構(gòu)單元分解成酚氧游離基，出去劍麻纖維大部分木質(zhì)素。該方法具有脫膠效率高、纖維手感柔軟、精干麻產(chǎn)品質(zhì)量好，而且不使用化學(xué)藥品，不污染環(huán)境等特點(diǎn)。
【專利說明】一種劍麻脫膠工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及麻類脫膠【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種閃爆和漆酶協(xié)同對(duì)劍麻進(jìn)行脫膠的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]劍麻是多年生葉纖維作物，是當(dāng)今世界用量最大、范圍最廣的一種硬質(zhì)纖維。劍麻纖維色澤光白，具有強(qiáng)力高、耐磨、耐腐蝕、吸濕放濕快、伸長率低等特點(diǎn)，是一種良好的紡織原料。劍麻纖維制品具有堅(jiān)韌耐磨、質(zhì)地剛?cè)帷⒏挥袕椥?、不霉變、耐腐蝕、無毒、無過敏、潔凈、無污染、防靜電等作用，其纖維制品越來越受到重視。隨著劍麻的特性越來越被更廣泛的行業(yè)和人群認(rèn)知，新產(chǎn)品和新用途也將不斷地被開發(fā)出來。
[0003]脫膠作為麻類纖維初步加工中的一道重要工序，既要脫去劍麻纖維中的大部分膠質(zhì)雜質(zhì)，使劍麻纖維變細(xì)變軟，同時(shí)也必須保留部分膠質(zhì)以不致麻纖維完全分離。脫膠質(zhì)量的好壞，直接影響到劍麻纖維的后道加工以及加工制成的成品的各種性能。
[0004]劍麻呈束纖維狀，在束纖維中單纖維之間由膠質(zhì)粘結(jié)。單纖維排列整齊、緊密。劍麻纖維的化學(xué)成分中，木質(zhì)素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它麻類，半纖維素含量也很高，而果膠和脂蠟質(zhì)含量較低。劍麻纖維含膠量高，剛度大，彈性和伸長較小，并且導(dǎo)致纖維號(hào)數(shù)高，脫膠困難。由于木質(zhì)素含量高，使得劍麻纖維剛度大，彈性和斷裂伸長率小，易在空氣中氧化泛黃，而脂蠟質(zhì)含量偏低，亦使纖維剛硬和粗糙，影響纖維的可紡性能，劍麻纖維不能直接用來紡紗。因此，尋找一種好的脫膠方法是劍麻加工利用過程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
[0005]目前劍麻纖維脫膠有化學(xué)脫膠和生物脫膠兩種方式，但是化學(xué)脫膠需要用到大量化學(xué)試劑，不僅成本高，對(duì)纖維損傷嚴(yán)重，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大程度上的污染；目前研制出的用于劍麻脫膠的酶制劑活性不高、功能不完善，致使單一的生物脫膠不能使劍麻纖維達(dá)到用于紡織生產(chǎn)的要求。
[0006]近年來，蒸汽閃爆技術(shù)用于麻類脫膠的研究越來越多。閃爆處理主要是利用高溫高壓狀態(tài)下液態(tài)水和水蒸汽作用于纖維原料，并通過瞬間泄壓過程實(shí)現(xiàn)原料的組分分離和結(jié)構(gòu)變化。但目前對(duì)麻纖維采用單一的閃爆處理還存在一定的問題，比如蒸汽壓力過高導(dǎo)致麻纖維出現(xiàn)損傷、強(qiáng)力降低、短麻率增加等現(xiàn)象；若蒸汽壓力過低，則纖維的分裂度不高，達(dá)不到梳紡工藝的要求等。
[0007]目前漆酶作為一種木質(zhì)素降解酶在造紙工業(yè)及其他工業(yè)中的應(yīng)用備受關(guān)注。漆酶是一種多酚氧化酶，它利用分子氧作為氧化劑，氧化木質(zhì)素酚型結(jié)構(gòu)單元成為酚氧游離基，同時(shí)還原分子氧生成水。并且在介體的存在下作用會(huì)得到增強(qiáng)。漆酶/介體體系能夠降解木質(zhì)素的這一特性已被應(yīng)用于不同的生物技術(shù)工藝。
[0008]為了進(jìn)一步制取高品質(zhì)劍麻纖維，完善劍麻脫膠工藝，本發(fā)明針對(duì)目前劍麻脫膠中存在的環(huán)境污染嚴(yán)重、纖維損傷大、脫膠效果不理想等問題，提供一種新的劍麻脫膠工藝，即閃爆法和漆酶協(xié)同作用脫膠。該方法先對(duì)劍麻進(jìn)行閃爆預(yù)處理，在高溫高壓液態(tài)水以及瞬間泄壓的作用下，使劍麻部分膠質(zhì)分離，然后在漆酶的作用下，劍麻纖維中的木質(zhì)素得以分解脫除，制取品質(zhì)良好的劍麻精干麻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0010]本發(fā)明的第一個(gè)目的是針對(duì)劍麻纖維膠質(zhì)和木質(zhì)素含量高而引起的纖維剛硬粗糙等問題，提出一種適合于劍麻脫膠的新方法。用該方法對(duì)劍麻纖維進(jìn)行脫膠，可以脫除劍麻纖維中的大部分膠質(zhì)，得到長度、細(xì)度都符合紡織加工要求的劍麻束纖維。
[0011]本發(fā)明的第二個(gè)目的是針對(duì)目前大多數(shù)麻類脫膠方法存在的環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)纖維損傷大、脫膠效果不理想等問題，提出一種新的聯(lián)合脫膠方法。首先對(duì)劍麻纖維進(jìn)行閃爆預(yù)處理，破壞劍麻纖維中半纖維素、果膠等膠質(zhì)的結(jié)構(gòu)，然后用漆酶對(duì)劍麻進(jìn)行處理，進(jìn)一步脫除劍麻纖維中的木質(zhì)素，從而達(dá)到對(duì)劍麻纖維脫膠及柔軟化的目的。
[0012]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，采用閃爆和生物酶協(xié)同作用對(duì)劍麻纖維進(jìn)行脫膠，首先通過閃爆過程中高溫高壓的作用使纖維內(nèi)膠質(zhì)分離，使劍麻纖維內(nèi)部的半纖維素、果膠等大分子初步分解，然后利用漆酶進(jìn)一步分解劍麻纖維中的木質(zhì)素。
[0013]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，本發(fā)明提供的閃爆與生物酶聯(lián)合脫膠工藝的工藝流程如下:
[0014]劍麻纖維試樣一閃爆預(yù)處理一水洗一生物酶處理一酶失活處理一打纖一水洗一脫水一給油一脫水一烘干一劍麻精干麻。
[0015]工藝設(shè)備:STEAMEX型蒸汽閃爆裝置(立信染整機(jī)械深圳有限公司)、DZF_6020型恒溫鼓風(fēng)干燥箱(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)、電子天平、恒溫水浴鍋等。
[0016]所述的劍麻纖維為廣西劍麻集團(tuán)有限公司提供的熟麻。
[0017]所述的閃爆預(yù)處理的原理是將劍麻纖維這種不同天然高分子聚合體在高溫高壓條件下熱處理，經(jīng)過熱處理的原麻中的水分子及各組分吸收高熱能量，使部分半纖維素降解成可溶性糖；同時(shí)木質(zhì)素軟化并且部分降解，與纖維素間的連接強(qiáng)度降低，為閃爆過程提供選擇性的機(jī)械分離；然后，閃爆過程利用高溫、高壓熱汽和高溫液態(tài)水兩種介質(zhì)共同作用于原麻聚合體，瞬問完成的絕熱膨脹過程，對(duì)外做功。在閃爆過程中，膨脹的汽體以沖擊波的形式作用于原麻聚合體，使原麻聚合體中纖維素分子鏈、半纖維素分子鏈、木質(zhì)素分子鏈以及果膠質(zhì)分子鏈，在軟化條件下產(chǎn)生剪切力變形運(yùn)動(dòng)，由于原麻聚合體變形速度比沖擊波小的多，使之多次產(chǎn)生剪切，使纖維分離。
[0018]本專利中閃爆處理過程如下:，閃爆前先對(duì)劍麻進(jìn)行浸水處理，將劍麻放在水中浸泡60min，首先使其含水量達(dá)到150%以上，以便于劍麻纖維內(nèi)部充分浸濕，然后從水中取出劍麻晾置，使纖維從外表面揮發(fā)出多余的水分，直至劍麻含水量為60%左右。將浸水處理后的劍麻放入閃爆裝置的壓力蒸汽罐中進(jìn)行閃爆，控制壓力在2.5MPa左右，溫度250°C左右，保壓時(shí)間IOmin左右，突然放壓將高溫蒸煮過的劍麻瞬間放出。
[0019]所述的水洗為采用自來水沖洗劍麻，將纖維上的溶解物去除，沖洗至PH為7.0?
7.5左右。
[0020]所述的生物酶處理的機(jī)理是將某些脫膠菌加在原麻上，細(xì)菌利用麻中的膠質(zhì)作為營養(yǎng)源而大量繁殖，細(xì)菌在生長過程中分泌出酶，可分解膠質(zhì)，使高分子的果膠、半纖維素和木質(zhì)素等物質(zhì)分解為低分子，并溶于水中被除去。漆酶是一種多酚氧化酶，它利用分子氧作為氧化劑，氧化木質(zhì)素酚型結(jié)構(gòu)單元成為酚氧游離基，同時(shí)還原分子氧生成水。本專利使用的漆酶由諾維信生物公司提供，稀釋后酶的活性為150IU / mL。
[0021]本專利中生物酶處理過程如下:先配置生物酶水溶液:取閃爆處理后的劍麻重量的0.05%的漆酶與20倍原劍麻重量的水混合成漆酶水溶液，調(diào)節(jié)pH值為4.0?6.0，溫度為40?65°C，然后將劍麻浸潰于生物酶水溶液中保持100?120min。
[0022]所述的酶失活處理是對(duì)經(jīng)生物酶水溶液處理后的劍麻進(jìn)行酶失活處理，用高溫水洗或調(diào)節(jié)pH值進(jìn)行酶失活處理。所述高溫水洗時(shí)水的溫度為80°C?100°C ;調(diào)節(jié)pH值進(jìn)行酶失活處理時(shí)的PH值大于10.0或小于4.0。
[0023]所述的打纖是利用機(jī)械槌擊和水力的噴洗作用將已被閃爆和生物酶分解但仍粘附在纖維上的膠質(zhì)去除，使纖維更松散、柔軟。
[0024]所述的給油參數(shù)為氨基改性有機(jī)硅柔軟劑5ml / L，溫度40°C左右，處理時(shí)間25分鐘，浴比1: 15。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:
[0026](I)本發(fā)明采用閃爆法和生物酶法協(xié)同作用的方式對(duì)劍麻進(jìn)行脫膠，閃爆處理可以脫除劍麻纖維中的半纖維素和果膠等，改變纖維中大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行生物酶處理，生物酶更容易對(duì)劍麻進(jìn)行脫膠，去除劍麻纖維的部分果膠和木質(zhì)素，脫膠率可達(dá)到80%以上，劍麻細(xì)度可達(dá)500公支以上。
[0027](2)本發(fā)明采用閃爆和生物酶聯(lián)合對(duì)劍麻進(jìn)行脫膠的方法，脫膠過程中不使用化學(xué)試劑，減少了環(huán)境污染，降低了生產(chǎn)成本，且對(duì)纖維損傷小、精干麻質(zhì)量高，本發(fā)明克服了現(xiàn)有羅布麻脫膠技術(shù)殘膠率高、精干麻質(zhì)量不穩(wěn)定和環(huán)境污染嚴(yán)重等諸多問題，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0028]一種劍麻閃爆和生物酶聯(lián)合脫膠的方法，首先通過閃爆過程中高溫高壓的作用使纖維內(nèi)膠質(zhì)分離，使劍麻纖維內(nèi)部的半纖維素、果膠等大分子初步分解，然后利用漆酶進(jìn)一步分解劍麻纖維中的木質(zhì)素。脫膠工藝流程如下:
[0029]劍麻纖維試樣一閃爆預(yù)處理一水洗一生物酶處理一酶失活處理一打纖一水洗一脫水一給油一脫水一烘干一劍麻精干麻
[0030]上述脫膠工藝包括如下步驟:
[0031](I)劍麻纖維試樣:試樣采用廣西劍麻集團(tuán)有限公司提供的熟麻樣；
[0032](2)閃爆預(yù)處理:閃爆前先對(duì)劍麻進(jìn)行浸水處理，將劍麻放在水中浸泡60min，首先使其含水量達(dá)到150%以上，以便于劍麻纖維內(nèi)部充分浸濕，然后從水中取出劍麻晾置，使纖維從外表面揮發(fā)出多余的水分，直至劍麻含水量為60%左右。將浸水處理后的劍麻放入閃爆裝置的壓力蒸汽罐中進(jìn)行閃爆，控制壓力在2.5MPa左右，溫度250°C左右，保壓時(shí)間IOmin左右；
[0033](3)水洗:采用自來水沖洗劍麻，將纖維上的溶解物去除，沖洗至PH為7.0?7.5
左右；
[0034](4)生物酶處理:先配置生物酶水溶液:取閃爆處理后的劍麻重量的0.05%的漆酶與20倍原劍麻重量的水混合成漆酶水溶液，調(diào)節(jié)pH值為4.0?6.0，溫度為40?65°C，然后將劍麻浸潰于生物酶水溶液中保持100?120min ；
[0035](5)酶失活處理:對(duì)經(jīng)生物酶水溶液處理后的劍麻進(jìn)行酶失活處理，用高溫水洗或調(diào)節(jié)PH值進(jìn)行酶失活處理。所述高溫水洗時(shí)水的溫度為80°C?100°C ;調(diào)節(jié)pH值進(jìn)行酶失活處理時(shí)的PH值大于10.0或小于4.0 ；
[0036](6)打纖:利用機(jī)械槌擊和水力的噴洗作用將已被閃爆和生物酶分解但仍粘附在纖維上的膠質(zhì)去除，使纖維更松散、柔軟；
[0037](7)給油:氨基改性有機(jī)硅柔軟劑5ml / L，溫度40°C，處理時(shí)間25分鐘，浴比I: 15。
[0038]本發(fā)明所使用的閃爆預(yù)脫膠方法和生物酶脫膠方法都是比較常見的麻類脫膠方法，但是發(fā)明人根據(jù)劍麻的化學(xué)成分組成及纖維結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，創(chuàng)新性的將兩種方法改進(jìn)，并形成一種新型的劍麻脫膠工藝配方。該方法經(jīng)過多次正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)，得到了用于劍麻脫膠的閃爆和生物酶協(xié)同脫膠的最佳工藝配方。利用該方法可以脫除劍麻纖維80%以上的膠質(zhì)，并使其木質(zhì)素含量降到3%以下，可得到細(xì)度500公支以上的劍麻纖維；而且該方法不使用化學(xué)試劑，對(duì)環(huán)境污染較小，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種劍麻脫膠工藝，其特征在于:閃爆預(yù)處理前將劍麻原麻浸水處理24小時(shí)，使其含水量達(dá)到150%以上，閃爆預(yù)處理的工藝參數(shù)為:壓力2.5MPa，溫度250°C，保壓時(shí)間.10min0該工藝條件下，既能去除纖維中大部分膠質(zhì)，又能避免纖維損傷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種劍麻脫膠工藝，其特征在于:利用生物酶進(jìn)一步對(duì)劍麻進(jìn)行脫膠，取劍麻重量的0.05 %的漆酶與20倍原劍麻重量的水混合成漆酶水溶液，調(diào)節(jié)pH值為4.0~6.0，溫度為40~65°C，然后將劍麻浸潰于漆酶溶液中保持100~120min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種劍麻脫膠工藝，其特征在于根據(jù)劍麻的化學(xué)成分中膠質(zhì)和木質(zhì)素含量高、纖維粗硬的特點(diǎn)，創(chuàng)新性的將閃爆和酶處理兩種方法相結(jié)合，形成一種劍麻脫膠工藝配方。該脫膠工藝配方協(xié)同作用，能夠脫去劍麻中80%以上的膠質(zhì)，并將劍麻纖維中木質(zhì)素含量降到3%以下。
【文檔編號(hào)】D01C1/00GK103898616SQ201410044695
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】姜著川 申請人:姜著川