一種紅麻精干麻的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種紅麻精干麻的制備方法，該方法利用真空技術(shù)和酶體系以及超聲波技術(shù)相結(jié)合的脫膠方法對(duì)紅麻韌皮纖維進(jìn)行脫膠。首先利用混合酶體系對(duì)紅麻進(jìn)行脫膠，利用真空負(fù)壓技術(shù)，使酶液充分到進(jìn)入纖維的內(nèi)部，使不溶于水的膠質(zhì)大分子斷裂，同時(shí)部分木質(zhì)素也被分解。然后利用較低頻率的超聲波除去與纖維結(jié)合力較強(qiáng)的膠質(zhì)，最后用較高頻率的超聲波去除微孔、縫隙等細(xì)微部分中殘余的膠質(zhì)。該方法解決了單一的生物酶脫膠后，殘余的膠質(zhì)多，纖維表面粗糙等問(wèn)題，提高精干麻品質(zhì)，減少了酶和化學(xué)藥品的使用量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種紅麻精干麻的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及麻類(lèi)脫膠【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種紅麻精干麻的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅麻精干麻是由紅麻原麻經(jīng)脫膠后的麻纖維，是脫膠工序的成品，其內(nèi)在品質(zhì)包括纖維斷裂強(qiáng)度、殘膠率、白度等指標(biāo)。
[0003]紅麻原麻中含有多種不同的化學(xué)成分，其中纖維素含量約為60%，剩下的非纖維素成分為膠質(zhì)。膠質(zhì)中的絕大部分是半纖維素和木質(zhì)素，這些膠質(zhì)大多包圍在纖維外表，半纖維素伴在纖維素周?chē)?，呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，果膠將半纖維素等雜質(zhì)與纖維素相互膠結(jié)在一起。因此，在紅麻的精細(xì)化處理中，脫膠是基礎(chǔ)而又關(guān)鍵的工序，脫膠效果的好壞直接影響到纖維的廣量和品質(zhì)，進(jìn)而影響到深加工。
[0004]現(xiàn)今應(yīng)用于紅麻脫膠的方法主要有物理脫膠、化學(xué)脫膠、生物脫膠和物化脫膠等方法。紡織工業(yè)上普遍使用的化學(xué)脫膠方法作用強(qiáng)烈，但纖維損傷嚴(yán)重，纖維強(qiáng)力下降較大，而且對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重；生物脫膠雖然工藝簡(jiǎn)單，能耗低，對(duì)環(huán)境的污染少，但存在脫膠不徹底、精干麻質(zhì)量差的缺點(diǎn)。
[0005]在實(shí)際生產(chǎn)中，單一的脫膠方法具有很多不足，如脫膠不徹底、脫膠耗時(shí)長(zhǎng)等，最終還要輔以其他方法脫膠，才能達(dá)到紡紗質(zhì)量的要求。因此出現(xiàn)了很多聯(lián)合脫膠的工藝，如生物化學(xué)聯(lián)合脫膠、物理化學(xué)聯(lián)合脫膠法等，聯(lián)合脫膠方法的出現(xiàn)，解決了麻類(lèi)脫膠不徹底、紡織品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。
[0006]由于紅麻纖維以集合體的形式存在，在常規(guī)條件下采用生物酶法脫膠，僅靠生物酶自身的滲透性很難進(jìn)入到纖維內(nèi)部。真空冷凍干燥技術(shù)是將含水物料在低溫狀態(tài)下凍結(jié)形成微冰晶，然后在真空條件下，使微冰晶直接升華脫去物料中的水分，從而使物料干燥。真空冷凍干燥中，樣品的結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞，這樣就保留了物料的生物和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其活性的完整性，而且在冰升華時(shí)會(huì)留下孔隙。
[0007]真空酶脫膠是在真空條件下，通過(guò)負(fù)壓作用和浸潰作用，將含酶溶液浸潰到紅麻原麻纖維中，使酶液充分進(jìn)入到原麻的內(nèi)部，酶液與膠質(zhì)的接觸面積增加，使酶液的脫膠效果大大增強(qiáng)。此外，由于紅麻的纖維素共生物較多、膠層厚，樣品在真空浸酶前必須進(jìn)行水洗去污、干燥等處理。
[0008]高強(qiáng)度超聲波在液體中傳播時(shí)，能釋放出巨大的能量，可以產(chǎn)生高達(dá)幾百個(gè)大氣壓的局部瞬間壓強(qiáng)，形成沖擊波，使固體表面及液體介質(zhì)受到極大的沖擊力和機(jī)械“破壞”作用，它的能量足以膠質(zhì)和纖維素分離，所以超聲波可以用于紅麻脫膠。
[0009]較低頻率的超聲波空化強(qiáng)度高，可以去除與麻結(jié)合力較強(qiáng)、顆粒較大的膠質(zhì)，但對(duì)于紅麻微孔、縫隙中的小顆粒膠質(zhì)效果較差；而較高頻率的超聲波產(chǎn)生的空化泡可以接觸到微孔中的小顆粒膠質(zhì)，可以將其與纖維素剝離。由于較高頻率的超聲波對(duì)纖維微孔中小顆粒膠質(zhì)清除效果十分好，處理后的紅麻纖維強(qiáng)力損傷小、殘膠低、白度較高。
[0010]本發(fā)明提供一種新型的紅麻精干麻的制備方法，在真空條件下利用混合酶體系對(duì)紅麻進(jìn)行脫膠，然后分別使用較低頻率的和較高頻率的超聲波去除殘余的膠質(zhì)。該方法解決了單一的生物酶脫膠后，殘余的膠質(zhì)多，纖維表面粗糙等問(wèn)題，提高精干麻品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種新型的紅麻精干麻的制備方法，與傳統(tǒng)的化學(xué)脫膠和物理脫膠方法相比，該脫膠方法可以制得品質(zhì)優(yōu)良紅麻束纖維，解決了纖維損傷大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，而且纖維的強(qiáng)力、手感、色澤也等都符合紡織加工的要求。
[0012]本發(fā)明的第二個(gè)目的是針對(duì)目前單一脫膠方法脫膠不徹底、纖維表面粗糙、纖維色澤差等問(wèn)題，提供一種新型的紅麻精干麻的制備工藝配方。利用真空技術(shù)和酶體系以及超聲波技術(shù)相結(jié)合的脫膠方法對(duì)紅麻韌皮纖維進(jìn)行脫膠，通過(guò)多次試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)，最終形成一種新型的脫膠工藝配方。該工藝配方能夠充分脫除紅麻的膠質(zhì)，同時(shí)使精干麻木質(zhì)素含量大大降低，纖維表面光滑、柔軟，色澤好，能滿(mǎn)足紡織印染等后加工的要求。
[0013]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0014]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，通過(guò)真空技術(shù)與生物酶協(xié)同作用對(duì)紅麻脫膠，該方法利用真空冷凍干燥技術(shù)使紅麻的膠質(zhì)及纖維素初步分離并形成大量孔隙，然后利用真空負(fù)壓浸潰技術(shù)，把干燥后的紅麻置于真空箱內(nèi)，先抽真空，然后注入低濃度的酶溶液，使其充分浸潰到紅麻纖維孔隙內(nèi)部，使酶液與膠質(zhì)的接觸面積增加，從而發(fā)揮最大功效。
[0015]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)目的，采用真空酶和超聲波相結(jié)合的脫膠方法，首先在真空條件下利用混合酶體系對(duì)紅麻進(jìn)行脫膠，使膠質(zhì)大分子斷裂，同時(shí)部分木質(zhì)素分解。然后利用較低頻率的超聲波除去與纖維結(jié)合力較強(qiáng)的膠質(zhì)，最后用較高頻率的超聲波去除微孔、縫隙等細(xì)微部分中殘余的膠質(zhì)，解決殘余的膠質(zhì)多、纖維表面粗糙、纖維色澤差等問(wèn)題。
[0016]當(dāng)紅麻纖維用于生產(chǎn)高檔織物時(shí)，對(duì)纖維性能要求較高。針對(duì)紅麻膠質(zhì)結(jié)合牢固、單纖維較短的特點(diǎn)，我國(guó)卻沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)以上三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。因此，纖維斷裂強(qiáng)度主要在單纖維強(qiáng)力儀上測(cè)定，殘膠率和白度參照苧麻的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
[0017]本發(fā)明中以真空酶和超聲波技術(shù)為主的工藝流程及輔助工藝如下:
[0018]紅麻原麻一真空冷凍干燥處理一真空酶處理一酶失活處理一水洗一較低頻率的超聲波處理一較高頻率的超聲波處理一水洗一脫水一給油一水洗一烘干一紅麻纖維。
[0019]工藝設(shè)備:自制多頻率超聲波發(fā)生器，CHRIST型冷凍干燥機(jī)(德國(guó)Marin Christ公司)，DZF-6090型真空實(shí)驗(yàn)箱(北京恒泰豐科試驗(yàn)設(shè)備有限公司)，DZF-6020恒溫鼓風(fēng)干燥箱(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)等。
[0020]所述的紅麻原麻置于20°C左右的水中浸泡2h,取出晾至不滴水為止,然后調(diào)節(jié)試樣含水率為150%。
[0021]所述的真空冷凍干燥處理，首先把調(diào)節(jié)好含水率的紅麻原麻置于冷凍干燥機(jī)中經(jīng)超低溫冷凍后處理，原麻內(nèi)部水分子形成微冰晶，同時(shí)伴隨著部分次價(jià)鍵的斷裂；然后在低溫條件下抽真空，纖維內(nèi)部微冰晶在真空干燥的過(guò)程中直接升華，從而在纖維表面及內(nèi)部也形成許多的微孔。同時(shí)使纖維大分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得松弛，同時(shí)由于單纖維或原纖間的弱結(jié)構(gòu)被破壞而產(chǎn)生分纖、原纖化結(jié)構(gòu)。
[0022]本專(zhuān)利中真空冷凍干燥處理的具體操作工藝為:把含水率為150 %的紅麻原麻置于真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥處理:設(shè)置最低冷凍溫度為_(kāi)60°C，冷凍時(shí)間為8h，然后進(jìn)行真空復(fù)溫，真空度為-0.1Mpa，真空復(fù)溫時(shí)間為60min。
[0023]所述的真空酶處理是利用真空技術(shù)將低濃度的酶制劑注入到纖維孔隙，使酶制劑與膠質(zhì)充分接觸，發(fā)揮最大功效。半纖維素酶、漆酶等作用于紅麻纖維，使膠質(zhì)大分子分解成小分子，進(jìn)而將膠質(zhì)組分去除，使粘結(jié)在一起的紅麻韌皮纖維分離成可利用的工藝?yán)w維。將酶脫膠工藝放在真空下進(jìn)行，利用真空負(fù)壓技術(shù)，可以使酶進(jìn)入纖維的內(nèi)部，反應(yīng)更充分，并且酶活性提高，反應(yīng)加快。
[0024]本發(fā)明中真空酶處理工藝為:將真空冷凍干燥處理后的紅麻移到真空實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行真空酶處理。抽真空使實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)真空度為-0.2Mpa，然后注入半纖維素酶和漆酶的混合溶液，并保持溫度為35°C?40°C，處理時(shí)間24h。其中半纖維素酶和漆酶的濃度分別為0.5%,
0.1 %，半纖維素酶經(jīng)稀釋后酶活為80.00IU/ml，漆酶經(jīng)稀釋后酶活為150.00IU/ml，處理時(shí)間24h。
[0025]所述的酶失活處理是對(duì)經(jīng)真空酶處理后的紅麻進(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。
[0026]所述的水洗為采用自來(lái)水沖洗紅麻，將纖維上的溶解物去除，沖洗至PH為7.0?
7.5左右。
[0027]所述的超聲波處理的原理是高強(qiáng)度超聲波在液體中傳播時(shí)，能夠產(chǎn)生能量的激化和突發(fā)，即超聲“空化效應(yīng)”，它能釋放出巨大的能量，可以產(chǎn)生高達(dá)幾百個(gè)大氣壓的局部瞬間壓強(qiáng)，形成沖擊波，使固體表面及液體介質(zhì)受到極大的沖擊力和機(jī)械“破壞”作用。較低頻率的超聲波處理強(qiáng)度高，可以去除與麻結(jié)合力較強(qiáng)的膠質(zhì)，但是無(wú)法深入到紅麻微孔、縫隙等細(xì)微部分，較高頻率的超聲波處理產(chǎn)生的沖擊波穿透能力強(qiáng)，可以去除微孔、縫隙等細(xì)微部分存在的膠質(zhì)。
[0028]本發(fā)明中較低頻率的超聲波預(yù)處理是將紅麻原麻以1: 20的浴比放入氫氧化鈉濃度為0.5%的溶液中，用28KHz、功率為4000W的超聲波處理2h，每次處理紅麻5kg，保持溫度在50°C左右。
[0029]本發(fā)明中較高頻率的超聲波處理工藝為:將經(jīng)酶處理后的紅麻放在氫氧化鈉濃度為0.5%的溶液中進(jìn)行超聲波處理，超聲波頻率為56KHz、功率為6000W，在50°C左右處理2h，每次處理紅麻5kg。
[0030]所述的給油參數(shù)為氨基改性有機(jī)硅柔軟劑4?6ml/L，溫度35_45°C，處理時(shí)間25?30分鐘，浴比1: 15?20。
[0031]本發(fā)明的有益效果在于:(I)在真空條件下采用混合酶體系對(duì)紅麻進(jìn)行脫膠，使酶液的脫膠效果大大增強(qiáng)，同時(shí)所用酶制劑濃度只有普通情況下濃度的5% ; (2)真空酶和超聲波協(xié)同作用脫膠過(guò)程對(duì)纖維的損傷率很小，纖維表面光滑柔軟，色澤好，可紡性大大提聞。
【具體實(shí)施方式】:
[0032]一種紅麻精干麻的制備方法，該方法利用真空技術(shù)和酶體系以及超聲波技術(shù)相結(jié)合的脫膠方法對(duì)紅麻韌皮纖維進(jìn)行脫膠，首先在真空條件下利用混合酶體系對(duì)紅麻進(jìn)行脫膠，利用真空負(fù)壓技術(shù)，使酶液充分到進(jìn)入纖維的內(nèi)部，可以使不溶于水的膠質(zhì)大分子斷裂，同時(shí)部分木質(zhì)素也被分解，使粘結(jié)在一起的紅麻韌皮纖維分離成可利用的工藝?yán)w維。然后利用較低頻率的超聲波處理除去與纖維結(jié)合力較強(qiáng)的膠質(zhì)，最后用較高頻率的超聲波處理去除微孔、縫隙等細(xì)微部分中殘余的膠質(zhì)。
[0033]本發(fā)明中以真空酶和超聲波技術(shù)為主的工藝流程及輔助工藝如下:
[0034]紅麻原麻一真空冷凍干燥處理一真空酶處理一酶失活處理一水洗一較低頻率的超聲波處理一較高頻率的超聲波處理一水洗一脫水一給油一水洗一烘干一紅麻纖維。
[0035]上述脫膠工藝包括如下步驟:
[0036](I)所述的紅麻原麻置于20°C左右的水中浸泡2h，取出晾至不滴水為止，然后調(diào)節(jié)試樣含水率為150%。
[0037](2)真空冷凍干燥處理:把含水率為150%的紅麻原麻置于真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥處理:設(shè)置最低冷凍溫度為_(kāi)60°C，冷凍時(shí)間為8h，然后進(jìn)行真空復(fù)溫，真空度為-0.1Mpa,真空復(fù)溫時(shí)間為60min。
[0038](3)真空酶處理:將真空冷凍干燥處理后的紅麻移到真空實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行真空酶處理。保持實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)真空度為-0.2Mpa，然后注入半纖維素酶和漆酶的混合溶液，并保持溫度為35°C?40°C，處理時(shí)間24h。其中半纖維素酶和漆酶的濃度分別為0.5%、0.1%，半纖維素酶經(jīng)稀釋后酶活為80.00IU/ml，漆酶經(jīng)稀釋后酶活為150.00IU/ml，處理時(shí)間24h ；
[0039](4)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 ；
[0040](5)水洗:采用自來(lái)水沖洗紅麻，將酶分解膠質(zhì)產(chǎn)生的的溶解物去除。
[0041](6)較低頻率的超聲波處理:將紅麻原麻以1: 20的浴比放入氫氧化鈉濃度為0.5%的溶液中，用28KHz、功率為4000W的超聲波處理2h，每次處理紅麻5kg，保持溫度在50°C左右。
[0042](7)較高頻率的超聲波處理:將經(jīng)酶處理后的紅麻放在氫氧化鈉濃度為0.5%的溶液中進(jìn)行超聲波處理，超聲波頻率為56KHz、功率為6000W，在50°C左右處理2h，每次處理紅麻5kg。
[0043](8)水洗:采用自來(lái)水沖洗紅麻，將纖維上的溶解物去除，沖洗至PH為7.0?7.5
左右；
[0044](9)給油:氨基改性有機(jī)硅柔軟劑4?6ml/L，溫度35_45°C，處理時(shí)間25?30分鐘，浴比1: 15?20。
[0045]真空技術(shù)在電子技術(shù)、食品脫水等方面是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)新地把它結(jié)合到現(xiàn)有紅麻脫膠技術(shù)中去應(yīng)用，通過(guò)對(duì)真空技術(shù)、生物酶、超聲波技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，使之成為一個(gè)新的應(yīng)用技術(shù)。并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化脫膠工藝參數(shù)，最終得到了一種新型的紅麻脫膠工藝配方。該方法解決了單一脫膠方法脫膠后，殘余的膠質(zhì)多，纖維表面粗糙等問(wèn)題，;而且所使用的堿濃度為0.5%，只用普通化學(xué)脫膠堿用量的1/10，對(duì)纖維強(qiáng)力損傷大大降低。通過(guò)對(duì)纖維斷裂強(qiáng)度、殘膠率和白度這三個(gè)指標(biāo)的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其纖維斷裂強(qiáng)力平均值為40cN?50cN，殘膠率降至3%左右，纖維白度高達(dá)80左右，所制備的精干麻品質(zhì)較聞。
【權(quán)利要求】
1.一種紅麻精干麻的制備方法，其特征在于:利用真空技術(shù)和混合酶體系以及超聲波技術(shù)相結(jié)合，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)，形成一種新型的脫膠工藝配方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅麻精干麻的制備方法，其特征在于:利用真空冷凍干燥技術(shù)使紅麻的膠質(zhì)及纖維素初步分離并形成大量孔隙，然后利用真空負(fù)壓浸潰技術(shù)，使低濃度的酶溶液充分浸潰到紅麻纖維孔隙內(nèi)部，使酶液與膠質(zhì)的接觸面積增加，從而發(fā)揮最大功效。其中真空實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)真空度為-0.2Mpa，使用的酶液為半纖維素酶和漆酶的混合溶液，溫度為35°C?40°C，處理時(shí)間24h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅麻精干麻的制備方法，其特征在于:利用較低頻率的超聲波除去與纖維結(jié)合力較強(qiáng)的膠質(zhì)，再用較高頻率的超聲波去除微孔、縫隙等細(xì)微部分中殘余的膠質(zhì)。其中較低頻率的超聲波頻率為28KHz，功率均為4000W ;較高頻率的超聲波頻率為56KHz，功率均為6000W ;處理時(shí)間均為2h，每次處理紅麻均為5kg，溫度在50°C左右。
【文檔編號(hào)】D01C1/00GK103835003SQ201310745959
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】姜著川 申請(qǐng)人:姜著川