專利名稱：在線苧麻生物脫膠方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于苧麻脫膠方法，具體涉及一種在線苧麻生物脫膠方法。
背景技術(shù)：
苧麻，學(xué)名Boehmeria nivea (L.) Gaudich.，別名家苧麻、白麻、圓麻、青麻，屬多年 生宿根性草本植物，是重要的紡織纖維作物。苧麻韌皮單纖維長、強度最大，吸濕和散濕快， 熱傳導(dǎo)性能好，脫膠后潔白有絲光，可以純紡，也可和棉、絲、毛、化纖等混紡。苧麻纖維的純 手工制品夏布因其纖維長、結(jié)實、透氣性好曾被歷代列為貢布，亦曾于20世紀(jì)30年代獲巴 黎國際博覽會金獎。苧麻纖維中間有溝狀空腔，管壁多孔隙，并且細(xì)長、堅韌、質(zhì)地輕、吸濕散濕快，因 而透氣性比棉纖維高三倍左右，同時苧麻纖維含有嘧啶、嘌呤等元素，對金黃色葡萄球菌、 綠膿桿菌、大腸桿菌等都有不同程度的抑制效果，具有防腐、防菌、防霉等功能，適宜紡織各 類衛(wèi)生保健用品，因此苧麻纖維具有良好的穿著服用性能，是一種優(yōu)良的紡織原料，被公認(rèn) 為“天然纖維之王”。然而，苧麻韌皮含膠質(zhì)30%以上，在紡織加工前要進行脫膠。目前，國內(nèi)外報道和 正在使用苧麻脫膠的方法主要有四種化學(xué)脫膠、物理脫膠、微生物或酶與化學(xué)聯(lián)合脫膠、 微生物脫膠方法。化學(xué)脫膠方法的特點是酸、堿等化學(xué)物質(zhì)用量大。平均每生產(chǎn)It精干麻需耗酸 80 90kg、耗堿350 400kg、耗水600 800t，對自然水體污染嚴(yán)重(化學(xué)需氧量高達 17000mg/L左右)，污水處理難達標(biāo)。徐梅榮在公開號CN101037808的發(fā)明專利申請中，公開 了一種苧麻纖維及其用途以及苧麻纖維的提取和制備方法，簡稱兩煮兩漂高溫分裂法。兩 次漂白分別為氯漂和氧漂，氯漂使用濃度為3 8g/L的次氯酸鈉，氧漂用雙氧水4 6g/L， 時間分別為40 80min。接著堿煮兩次，然后再高溫分裂。高溫分裂時采用濃度為100 140g/L的純堿，溫度100 140°C，時間1. 5 2. 5h。但是其工藝含有大量的酸堿廢水，污 水處理困難且成本高昂，此外該工藝的能耗比較大，于節(jié)能減排的環(huán)境保護基本國策有很 大背離。在環(huán)境保護的壓力下，不少苧麻加工企業(yè)被關(guān)?；蛳蕻a(chǎn)，即使有些企業(yè)加大環(huán)境治 理力度，投入巨資進行污水處理，由于生產(chǎn)成本偏高、生產(chǎn)的精干麻品質(zhì)不高、利潤空間小 而倒閉。孫煥良等在公開號CN1624213的發(fā)明專利申請中，公開了 一種苧麻物理脫膠方 法，發(fā)明涉及一種苧麻物理脫膠工藝流程為原麻_溫水浸泡_機械敲麻洗麻_高溫高壓煮 練(或溫水浸泡)_機械敲麻洗麻-后處理-精干麻。利用苧麻化學(xué)脫膠工藝的現(xiàn)有設(shè)備， 在不使用強酸、強堿等化工原料的情況下，以高溫高壓蒸煮、溫水浸泡、機械敲打與水洗，脫 除苧麻韌皮中的雜細(xì)胞，制取環(huán)保型苧麻精干麻。但是其工藝處理周期比較長，需要高溫高 壓的條件，能耗比較大，不利于實際工業(yè)生產(chǎn)和節(jié)能的環(huán)保目標(biāo)的實現(xiàn)。陳一平在公開號CN1232092的發(fā)明專利中，公開了苧麻的酶與化學(xué)聯(lián)合脫膠方 法，利用高活力的果膠酶、木聚糖酶、和0 -甘露聚糖酶進行混和酶和化學(xué)法結(jié)合的苧麻脫膠技術(shù)，不僅能使苧麻膠質(zhì)中的果膠得到降解，還能使膠質(zhì)中的木聚糖、半乳甘露聚糖、葡 萄甘露聚糖以及半乳葡萄甘露聚糖得到充分降解，得到完全松散、無硬并條的優(yōu)質(zhì)苧麻纖 維。但是其生產(chǎn)工藝中使用的化學(xué)試劑比較多，且其中一些市場價格不低，并不利于工業(yè)化生產(chǎn)。曹軍衛(wèi)等在公開號CN1177003的發(fā)明專利申請中，提出了微生物與化學(xué)聯(lián)合脫膠 法，用噬堿芽孢桿菌菌株處理苧麻16 24h后，再用1 % 5%的燒堿煮練1 2h可得到 殘膠率小于3%的精干麻。該方法菌種不易被污染、酶活力穩(wěn)定、處理成本低、纖維質(zhì)量好， 可是該方法微生物作用時間長，得到的苧麻精干麻殘膠率高，目前的技術(shù)僅局限于實驗室 研究，尚未在苧麻脫膠中得到規(guī)?；瘧?yīng)用。關(guān)于微生物脫膠方法，劉正初等在公開號CN101235357的發(fā)明專利申請中，公開 了一種歐文氏桿菌工廠化發(fā)酵快速提取苧麻纖維工藝，這種歐文氏桿菌嗜好甘露糖，純培 養(yǎng)7 9h達到分泌非纖維素降解關(guān)鍵酶的高峰。將其菌劑活化5 6h后接種到苧麻等草 本纖維原料上，發(fā)酵5 6h的發(fā)酵草料變成藍色，剝離和部分降解伴生于纖維細(xì)胞間的果 膠、半纖維素及部分木質(zhì)素，再借助高壓水柱沖洗可除去附著在纖維上的非纖維素殘留物， 達到提取純凈纖維的目的。與前面的方法相比，該方法的優(yōu)點是條件溫和、所需能耗少、水 用量大大減少、且完全不用酸和堿，污水量及其處理難度都大大降低，因而生產(chǎn)成本降低。 該方法已得到應(yīng)用。從使用情況看，該方法目前仍存在一些不足首先，脫膠微生物的產(chǎn)酶 活力不太穩(wěn)定，對菌種及產(chǎn)酶條件要求較高，大規(guī)模脫膠過程難以很好地控制；其次，微生 物脫膠效率有待提高，膠質(zhì)較難脫除干凈，殘膠率較高。以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題主要在于生產(chǎn)過程中能耗較大、污染嚴(yán)重，精干麻長度 低、制成率低；生物脫膠技術(shù)中生物菌體和酶的脫膠處理時間長，菌體產(chǎn)酶效率低，得到的 苧麻殘膠率高，斷裂強度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種在線苧麻生物脫膠方法，解決現(xiàn)有苧麻脫膠方法中脫膠后殘膠率 高、斷裂強度低、制成率低的問題。本發(fā)明的一種在線苧麻生物脫膠方法，包括預(yù)處理步驟和發(fā)酵步驟，其特征在 于所述預(yù)處理步驟將烘干后的苧麻原麻，在0 70°C的溫度下，使用5X104 2 X 105Pa的壓強搓壓，然后將搓壓后的原麻放入預(yù)處理罐，在80 130°C的溫度下保持5 150s，得到預(yù)處理麻；所述發(fā)酵步驟將預(yù)處理麻從預(yù)處理罐取出后，放入發(fā)酵罐中，注水，水與預(yù)處理 麻的質(zhì)量比為9 15 1 ；發(fā)酵罐的溫度調(diào)至25 38°C，加入菌液，構(gòu)成發(fā)酵液，菌液濃度 為5X105 2X101(lCfu/mL，菌液與發(fā)酵罐中水的質(zhì)量比為0.01 0. 15 1 ；調(diào)節(jié)發(fā)酵液 初始PH值為5. 0 8. 0，向發(fā)酵罐中通入空氣進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中控制發(fā)酵液中的溶氧量 為5% 40%，所述菌液為地衣芽孢桿菌Bacillus licheniformis Hg-1的種子培養(yǎng)液；發(fā)酵0 4h后添加氮源和消泡劑，然后繼續(xù)發(fā)酵1 8h后停止，再將發(fā)酵罐的壓 力升高至5 X 104 2 X 105Pa,處理10 60min后，降至常壓，完成生物脫膠過程；氮源添加 量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0.01% ；消泡劑添加量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0. 005% 0. 1%。所述的在線苧麻生物脫膠方法，，其特征在于所述發(fā)酵步驟中，所述氮源為無機氮源和有機氮源的混和物，無機氮源與有機氮 源的質(zhì)量比為0.1 1 1;無機氮源為硫酸銨、硝酸銨、硝酸鈉中的一種；有機氮源為黃豆 餅粉、魚粉、酵母粉中的一種。所述消泡劑為聚氧丙烯甘油醚和聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的混和物，聚氧丙烯甘 油醚與聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的質(zhì)量比為1 0.2 5。本發(fā)明與現(xiàn)有化學(xué)脫膠方法、國家標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量指標(biāo)對比如表1所示。表 1 本發(fā)明解決了現(xiàn)有的苧麻化學(xué)脫膠方法中生產(chǎn)過程能耗較大、污染嚴(yán)重、精干麻 制成率低的問題；以及現(xiàn)有的苧麻生物脫膠技術(shù)中生物菌體和酶的脫膠時間長、過程較繁 瑣、脫膠效率低、且得到的苧麻產(chǎn)品精干麻品質(zhì)較低、殘膠率高、斷裂強度低的問題。本發(fā)明的產(chǎn)品精干麻單纖維細(xì)度為5. 20dtex，小于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20793-2006 《苧麻精干麻》規(guī)定的5. 56dtex，為一等精干麻；其色澤及脫膠均勻，纖維柔軟松散，硬塊、 硬條、夾生、紅根極少，符合GB/T 20793-2006 —級精干麻的外觀品質(zhì)條件；束纖維斷裂 強度5. 06cN/dteX、殘膠率1. 67 %、白度50度、pH值6. 95、回潮率9. 08 %，均符合GB/T 20793-2006 一級精干麻的技術(shù)指標(biāo)。地衣芽孢桿菌Bacillus licheniformis Hg-I保藏日期為2010年5月12日，保 藏單位為中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)，保藏編號為CCTCC NO.M2010113，保藏地址為 中國武漢武漢大學(xué)。
具體實施例方式實施例1，包括預(yù)處理步驟和發(fā)酵步驟；預(yù)處理步驟將烘干后的苧麻原麻500kg，在0°C的溫度下，使用5 X IO4Pa的壓強 搓壓，然后將搓壓后的原麻放入預(yù)處理罐，在80°C的溫度下保持150s，得到預(yù)處理麻；發(fā)酵步驟將預(yù)處理麻從預(yù)處理罐取出后，放入發(fā)酵罐中，注4. 5t水，水與預(yù)處理 麻的質(zhì)量比為9 1 ；發(fā)酵罐的溫度調(diào)至25°C，加入45kg菌液，構(gòu)成發(fā)酵液，菌液濃度為 2X101(lCfU/mL，菌液與發(fā)酵罐中水的質(zhì)量比為0.01 1 ；調(diào)節(jié)發(fā)酵液初始pH值為5. 0，向發(fā) 酵罐中通入空氣進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中控制發(fā)酵液中的溶氧量為5%，所述菌液為地衣芽孢桿菌Hg-I的種子培養(yǎng)液；種子培養(yǎng)液所用培養(yǎng)基為每IOOmL蒸餾水中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 的蛋白胨，2%的酵母粉，的氯化鈉，pH值7.0，系常規(guī)液體基礎(chǔ)(LB)培養(yǎng)基；發(fā)酵4h后添加454. 5g氮源和227. 25g消泡劑，然后繼續(xù)發(fā)酵Ih后停止，再將發(fā)酵罐的壓力升高至5X IO4Pa,處理60min后，降至常壓，完成生物脫膠過程；氮源添加量占 發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0. 01%，氮源為41. 32g硫酸銨和413. 18g黃豆餅粉的混和物，硫酸銨 與黃豆餅粉的質(zhì)量比為0.1 1 ；消泡劑添加量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0.005%，消泡劑為 37. 88g聚氧丙烯甘油醚和189. 37g聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的混和物，聚氧丙烯甘油醚與 聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的質(zhì)量比為0.2 1。經(jīng)檢測，脫膠后的苧麻精干麻束纖維斷裂強度5. 03cN/dteX，殘膠率1. 70%，pH值 6. 98。實施例2，包括預(yù)處理步驟和發(fā)酵步驟；預(yù)處理步驟將烘干后的苧麻原麻500kg，在35°C的溫度下，使用1 X IO5Pa的壓強 搓壓，然后將搓壓后的原麻放入預(yù)處理罐，在100°c的溫度下保持80s，得到預(yù)處理麻；發(fā)酵步驟將預(yù)處理麻從預(yù)處理罐取出后，放入發(fā)酵罐中，注6t水，水與預(yù)處理麻 的質(zhì)量比為12 1 ；發(fā)酵罐的溫度調(diào)至32°C，加入480kg菌液，構(gòu)成發(fā)酵液，菌液濃度為 lX108cfu/mL，菌液與發(fā)酵罐中水的質(zhì)量比為0.08 1 ；調(diào)節(jié)發(fā)酵液初始pH值為6. 5，向發(fā) 酵罐中通入空氣進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中控制發(fā)酵液中的溶氧量為22%，所述菌液為地衣芽 孢桿菌Hg-I的種子培養(yǎng)液；種子培養(yǎng)液所用培養(yǎng)基為每IOOmL蒸餾水中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為2%的蛋白胨，的牛肉膏，2%的氯化鈉，pH值7.0，系常規(guī)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；發(fā)酵2h后添加6. 48kg氮源和1. 30kg消泡劑，然后繼續(xù)發(fā)酵4h后停止，再將發(fā)酵 罐的壓力升高至ι χ IO5Pa,處理35min后，降至常壓，完成生物脫膠過程；氮源添加量占發(fā) 酵液質(zhì)量百分比為0. 1%，氮源為2. 16kg硝酸銨和4. 32kg魚粉的混和物，硝酸銨與魚粉的 質(zhì)量比為0.5 1 ；消泡劑添加量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0.02%，消泡劑為650g聚氧丙烯 甘油醚和650g聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的混和物，聚氧丙烯甘油醚與聚氧乙烯聚氧丙烯 甘油醚的質(zhì)量比為1 1。經(jīng)檢測，脫膠后的苧麻精干麻束纖維斷裂強度5. 07cN/dteX，殘膠率1. 65%，pH值 6. 93。實施例3，包括預(yù)處理步驟和發(fā)酵步驟；預(yù)處理步驟將烘干后的苧麻原麻500kg，在70°C的溫度下，使用2 X IO5Pa的壓強 搓壓，然后將搓壓后的原麻放入預(yù)處理罐，在130°C的溫度下保持5s，得到預(yù)處理麻；發(fā)酵步驟將預(yù)處理麻從預(yù)處理罐取出后，放入發(fā)酵罐中，注7. 5t水，水與預(yù)處理 麻的質(zhì)量比為15 1;發(fā)酵罐的溫度調(diào)至38°C，加入1. 125t菌液，構(gòu)成發(fā)酵液，菌液濃度為 5X105cfu/mL，菌液與發(fā)酵罐中水的質(zhì)量比為0. 15 1 ；調(diào)節(jié)發(fā)酵液初始pH值為8. 0，向發(fā) 酵罐中通入空氣進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中控制發(fā)酵液中的溶氧量為40 %，所述菌液為地衣芽 孢桿菌Hg-I的種子培養(yǎng)液；種子培養(yǎng)液所用培養(yǎng)基為每IOOmL蒸餾水中分別加入質(zhì)量分 數(shù)為2%的葡萄糖，2%的蛋白胨，的酵母粉，pH值7.0，系常規(guī)酵母粉葡萄糖(YPD)培養(yǎng) 基；開始發(fā)酵即先添加86. 25kg氮源和8. 625kg消泡劑，然后發(fā)酵8h后停止，再將發(fā) 酵罐的壓力升高至2X IO5Pa,處理IOmin后，降至常壓，完成生物脫膠過程；氮源添加量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為1%，氮源為43. 125g硝酸鈉和43. 125g酵母粉的混和物，硝酸鈉與酵母粉的質(zhì)量比為1 1;消泡劑添加量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0.1%，消泡劑為7. 187kg聚 氧丙烯甘油醚和1.438kg聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的混和物，聚氧丙烯甘油醚與聚氧乙烯 聚氧丙烯甘油醚的質(zhì)量比為5 1。 經(jīng)檢測，脫膠后的苧麻精干麻束纖維斷裂強度5. OScN/dtex，殘膠率1. 62%，pH值 6. 97。
權(quán)利要求
一種在線苧麻生物脫膠方法，包括預(yù)處理步驟和發(fā)酵步驟，其特征在于所述預(yù)處理步驟將烘干后的苧麻原麻，在0～70℃的溫度下，使用5×104～2×105Pa的壓強搓壓，然后將搓壓后的原麻放入預(yù)處理罐，在80～130℃的溫度下保持5～150s，得到預(yù)處理麻；所述發(fā)酵步驟將預(yù)處理麻從預(yù)處理罐取出后，放入發(fā)酵罐中，注水，水與預(yù)處理麻的質(zhì)量比為9～15∶1；發(fā)酵罐的溫度調(diào)至25～38℃，加入菌液，構(gòu)成發(fā)酵液，菌液濃度為5×105～2×1010cfu/mL，菌液與發(fā)酵罐中水的質(zhì)量比為0.01～0.15∶1；調(diào)節(jié)發(fā)酵液初始pH值為5.0～8.0，向發(fā)酵罐中通入空氣進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中控制發(fā)酵液中的溶氧量為5％～40％，所述菌液為地衣芽孢桿菌Bacillus licheniformis Hg-1的種子培養(yǎng)液；發(fā)酵0～4h后添加氮源和消泡劑，然后繼續(xù)發(fā)酵1～8h后停止，再將發(fā)酵罐的壓力升高至5×104～2×105Pa，處理10～60min后，降至常壓，完成生物脫膠過程；氮源添加量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0.01％～1％；消泡劑添加量占發(fā)酵液質(zhì)量百分比為0.005％～0.1％。
2.所述的在線苧麻生物脫膠方法，，其特征在于所述發(fā)酵步驟中，所述氮源為無機氮源和有機氮源的混和物，無機氮源與有機氮源的 質(zhì)量比為0.1 1 1 ；無機氮源為硫酸銨、硝酸銨、硝酸鈉中的一種；有機氮源為黃豆餅 粉、魚粉、酵母粉中的一種。所述消泡劑為聚氧丙烯甘油醚和聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的混和物，聚氧丙烯甘油醚 與聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚的質(zhì)量比為0.2 5 1。
全文摘要
在線苧麻生物脫膠方法，屬于苧麻脫膠方法，解決現(xiàn)有脫膠方法脫膠后殘膠率高、斷裂強度低、制成率低的問題。本發(fā)明包括(1)預(yù)處理步驟將烘干后的苧麻原麻，加壓搓壓后，在80～130℃的溫度下保持，得到預(yù)處理麻；(2)發(fā)酵步驟將預(yù)處理麻放入水和地衣芽孢桿菌Hg-1的種子培養(yǎng)液構(gòu)成的發(fā)酵液中，調(diào)節(jié)發(fā)酵液初始pH值和溶氧量，發(fā)酵后添加氮源和消泡劑，然后繼續(xù)發(fā)酵1～8h后停止，再將發(fā)酵罐的壓力升高處理后，降至常壓，完成脫膠過程。本發(fā)明解決了現(xiàn)有方法脫膠時間長、過程較繁瑣、脫膠效率低、且得到的苧麻產(chǎn)品精干麻品質(zhì)較低、殘膠率高、斷裂強度低的問題，產(chǎn)品符合GB/T 20793-2006一級精干麻的技術(shù)指標(biāo)。
文檔編號D01C1/04GK101838856SQ201010171660
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者何峰, 余龍江, 樊培, 黎威 申請人:華中科技大學(xué)