一种红麻精干麻的制备方法
【专利摘要】一种红麻精干麻的制备方法，该方法利用真空技术和酶体系以及超声波技术相结合的脱胶方法对红麻韧皮纤维进行脱胶。首先利用混合酶体系对红麻进行脱胶，利用真空负压技术，使酶液充分到进入纤维的内部，使不溶于水的胶质大分子断裂，同时部分木质素也被分解。然后利用较低频率的超声波除去与纤维结合力较强的胶质，最后用较高频率的超声波去除微孔、缝隙等细微部分中残余的胶质。该方法解决了单一的生物酶脱胶后，残余的胶质多，纤维表面粗糙等问题，提高精干麻品质，减少了酶和化学药品的使用量。
【专利说明】一种红麻精干麻的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及麻类脱胶【技术领域】，具体涉及一种红麻精干麻的制备方法。
【背景技术】
[0002]红麻精干麻是由红麻原麻经脱胶后的麻纤维，是脱胶工序的成品，其内在品质包括纤维断裂强度、残胶率、白度等指标。
[0003]红麻原麻中含有多种不同的化学成分，其中纤维素含量约为60%，剩下的非纤维素成分为胶质。胶质中的绝大部分是半纤维素和木质素，这些胶质大多包围在纤维外表，半纤维素伴在纤维素周围，呈网络结构，果胶将半纤维素等杂质与纤维素相互胶结在一起。因此，在红麻的精细化处理中，脱胶是基础而又关键的工序，脱胶效果的好坏直接影响到纤维的广量和品质，进而影响到深加工。
[0004]现今应用于红麻脱胶的方法主要有物理脱胶、化学脱胶、生物脱胶和物化脱胶等方法。纺织工业上普遍使用的化学脱胶方法作用强烈，但纤维损伤严重，纤维强力下降较大，而且对环境的污染严重；生物脱胶虽然工艺简单，能耗低，对环境的污染少，但存在脱胶不彻底、精干麻质量差的缺点。
[0005]在实际生产中，单一的脱胶方法具有很多不足，如脱胶不彻底、脱胶耗时长等，最终还要辅以其他方法脱胶，才能达到纺纱质量的要求。因此出现了很多联合脱胶的工艺，如生物化学联合脱胶、物理化学联合脱胶法等，联合脱胶方法的出现，解决了麻类脱胶不彻底、纺织品质量不达标、环境污染严重等问题。
[0006]由于红麻纤维以集合体的形式存在，在常规条件下采用生物酶法脱胶，仅靠生物酶自身的渗透性很难进入到纤维内部。真空冷冻干燥技术是将含水物料在低温状态下冻结形成微冰晶，然后在真空条件下，使微冰晶直接升华脱去物料中的水分，从而使物料干燥。真空冷冻干燥中，样品的结构不会被破坏，这样就保留了物料的生物和化学结构及其活性的完整性，而且在冰升华时会留下孔隙。
[0007]真空酶脱胶是在真空条件下，通过负压作用和浸溃作用，将含酶溶液浸溃到红麻原麻纤维中，使酶液充分进入到原麻的内部，酶液与胶质的接触面积增加，使酶液的脱胶效果大大增强。此外，由于红麻的纤维素共生物较多、胶层厚，样品在真空浸酶前必须进行水洗去污、干燥等处理。
[0008]高强度超声波在液体中传播时，能释放出巨大的能量，可以产生高达几百个大气压的局部瞬间压强，形成冲击波，使固体表面及液体介质受到极大的冲击力和机械“破坏”作用，它的能量足以胶质和纤维素分离，所以超声波可以用于红麻脱胶。
[0009]较低频率的超声波空化强度高，可以去除与麻结合力较强、颗粒较大的胶质，但对于红麻微孔、缝隙中的小颗粒胶质效果较差；而较高频率的超声波产生的空化泡可以接触到微孔中的小颗粒胶质，可以将其与纤维素剥离。由于较高频率的超声波对纤维微孔中小颗粒胶质清除效果十分好，处理后的红麻纤维强力损伤小、残胶低、白度较高。
[0010]本发明提供一种新型的红麻精干麻的制备方法，在真空条件下利用混合酶体系对红麻进行脱胶，然后分别使用较低频率的和较高频率的超声波去除残余的胶质。该方法解决了单一的生物酶脱胶后，残余的胶质多，纤维表面粗糙等问题，提高精干麻品质。
【发明内容】
[0011]本发明的第一个目的是提供一种新型的红麻精干麻的制备方法，与传统的化学脱胶和物理脱胶方法相比，该脱胶方法可以制得品质优良红麻束纤维，解决了纤维损伤大、环境污染严重等问题，而且纤维的强力、手感、色泽也等都符合纺织加工的要求。
[0012]本发明的第二个目的是针对目前单一脱胶方法脱胶不彻底、纤维表面粗糙、纤维色泽差等问题，提供一种新型的红麻精干麻的制备工艺配方。利用真空技术和酶体系以及超声波技术相结合的脱胶方法对红麻韧皮纤维进行脱胶，通过多次试验优化工艺参数，最终形成一种新型的脱胶工艺配方。该工艺配方能够充分脱除红麻的胶质，同时使精干麻木质素含量大大降低，纤维表面光滑、柔软，色泽好，能满足纺织印染等后加工的要求。
[0013]本发明的实现方法如下:
[0014]为实现本发明的第一个目的，通过真空技术与生物酶协同作用对红麻脱胶，该方法利用真空冷冻干燥技术使红麻的胶质及纤维素初步分离并形成大量孔隙，然后利用真空负压浸溃技术，把干燥后的红麻置于真空箱内，先抽真空，然后注入低浓度的酶溶液，使其充分浸溃到红麻纤维孔隙内部，使酶液与胶质的接触面积增加，从而发挥最大功效。
[0015]为实现本发明的第二个目的，采用真空酶和超声波相结合的脱胶方法，首先在真空条件下利用混合酶体系对红麻进行脱胶，使胶质大分子断裂，同时部分木质素分解。然后利用较低频率的超声波除去与纤维结合力较强的胶质，最后用较高频率的超声波去除微孔、缝隙等细微部分中残余的胶质，解决残余的胶质多、纤维表面粗糙、纤维色泽差等问题。
[0016]当红麻纤维用于生产高档织物时，对纤维性能要求较高。针对红麻胶质结合牢固、单纤维较短的特点，我国却没有相应的标准对以上三个指标进行测试。因此，纤维断裂强度主要在单纤维强力仪上测定，残胶率和白度参照苎麻的测试标准。
[0017]本发明中以真空酶和超声波技术为主的工艺流程及辅助工艺如下:
[0018]红麻原麻一真空冷冻干燥处理一真空酶处理一酶失活处理一水洗一较低频率的超声波处理一较高频率的超声波处理一水洗一脱水一给油一水洗一烘干一红麻纤维。
[0019]工艺设备:自制多频率超声波发生器，CHRIST型冷冻干燥机(德国Marin Christ公司)，DZF-6090型真空实验箱(北京恒泰丰科试验设备有限公司)，DZF-6020恒温鼓风干燥箱(巩义市予华仪器有限责任公司)等。
[0020]所述的红麻原麻置于20°C左右的水中浸泡2h,取出晾至不滴水为止,然后调节试样含水率为150%。
[0021]所述的真空冷冻干燥处理，首先把调节好含水率的红麻原麻置于冷冻干燥机中经超低温冷冻后处理，原麻内部水分子形成微冰晶，同时伴随着部分次价键的断裂；然后在低温条件下抽真空，纤维内部微冰晶在真空干燥的过程中直接升华，从而在纤维表面及内部也形成许多的微孔。同时使纤维大分子内部结构变得松弛，同时由于单纤维或原纤间的弱结构被破坏而产生分纤、原纤化结构。
[0022]本专利中真空冷冻干燥处理的具体操作工艺为:把含水率为150 %的红麻原麻置于真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥处理:设置最低冷冻温度为_60°C，冷冻时间为8h，然后进行真空复温，真空度为-0.1Mpa，真空复温时间为60min。
[0023]所述的真空酶处理是利用真空技术将低浓度的酶制剂注入到纤维孔隙，使酶制剂与胶质充分接触，发挥最大功效。半纤维素酶、漆酶等作用于红麻纤维，使胶质大分子分解成小分子，进而将胶质组分去除，使粘结在一起的红麻韧皮纤维分离成可利用的工艺纤维。将酶脱胶工艺放在真空下进行，利用真空负压技术，可以使酶进入纤维的内部，反应更充分，并且酶活性提高，反应加快。
[0024]本发明中真空酶处理工艺为:将真空冷冻干燥处理后的红麻移到真空实验箱内进行真空酶处理。抽真空使实验箱内真空度为-0.2Mpa，然后注入半纤维素酶和漆酶的混合溶液，并保持温度为35°C?40°C，处理时间24h。其中半纤维素酶和漆酶的浓度分别为0.5%,
0.1 %，半纤维素酶经稀释后酶活为80.00IU/ml，漆酶经稀释后酶活为150.00IU/ml，处理时间24h。
[0025]所述的酶失活处理是对经真空酶处理后的红麻进行酶失活处理，用高温水洗或调节PH值进行酶失活处理。所述高温水洗时水的温度为80°C?100°C ;调节pH值进行酶失活处理时的pH值大于10.0或小于4.0。
[0026]所述的水洗为采用自来水冲洗红麻，将纤维上的溶解物去除，冲洗至PH为7.0?
7.5左右。
[0027]所述的超声波处理的原理是高强度超声波在液体中传播时，能够产生能量的激化和突发，即超声“空化效应”，它能释放出巨大的能量，可以产生高达几百个大气压的局部瞬间压强，形成冲击波，使固体表面及液体介质受到极大的冲击力和机械“破坏”作用。较低频率的超声波处理强度高，可以去除与麻结合力较强的胶质，但是无法深入到红麻微孔、缝隙等细微部分，较高频率的超声波处理产生的冲击波穿透能力强，可以去除微孔、缝隙等细微部分存在的胶质。
[0028]本发明中较低频率的超声波预处理是将红麻原麻以1: 20的浴比放入氢氧化钠浓度为0.5%的溶液中，用28KHz、功率为4000W的超声波处理2h，每次处理红麻5kg，保持温度在50°C左右。
[0029]本发明中较高频率的超声波处理工艺为:将经酶处理后的红麻放在氢氧化钠浓度为0.5%的溶液中进行超声波处理，超声波频率为56KHz、功率为6000W，在50°C左右处理2h，每次处理红麻5kg。
[0030]所述的给油参数为氨基改性有机硅柔软剂4?6ml/L，温度35_45°C，处理时间25?30分钟，浴比1: 15?20。
[0031]本发明的有益效果在于:(I)在真空条件下采用混合酶体系对红麻进行脱胶，使酶液的脱胶效果大大增强，同时所用酶制剂浓度只有普通情况下浓度的5% ; (2)真空酶和超声波协同作用脱胶过程对纤维的损伤率很小，纤维表面光滑柔软，色泽好，可纺性大大提闻。
【具体实施方式】:
[0032]一种红麻精干麻的制备方法，该方法利用真空技术和酶体系以及超声波技术相结合的脱胶方法对红麻韧皮纤维进行脱胶，首先在真空条件下利用混合酶体系对红麻进行脱胶，利用真空负压技术，使酶液充分到进入纤维的内部，可以使不溶于水的胶质大分子断裂，同时部分木质素也被分解，使粘结在一起的红麻韧皮纤维分离成可利用的工艺纤维。然后利用较低频率的超声波处理除去与纤维结合力较强的胶质，最后用较高频率的超声波处理去除微孔、缝隙等细微部分中残余的胶质。
[0033]本发明中以真空酶和超声波技术为主的工艺流程及辅助工艺如下:
[0034]红麻原麻一真空冷冻干燥处理一真空酶处理一酶失活处理一水洗一较低频率的超声波处理一较高频率的超声波处理一水洗一脱水一给油一水洗一烘干一红麻纤维。
[0035]上述脱胶工艺包括如下步骤:
[0036](I)所述的红麻原麻置于20°C左右的水中浸泡2h，取出晾至不滴水为止，然后调节试样含水率为150%。
[0037](2)真空冷冻干燥处理:把含水率为150%的红麻原麻置于真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥处理:设置最低冷冻温度为_60°C，冷冻时间为8h，然后进行真空复温，真空度为-0.1Mpa,真空复温时间为60min。
[0038](3)真空酶处理:将真空冷冻干燥处理后的红麻移到真空实验箱内进行真空酶处理。保持实验箱内真空度为-0.2Mpa，然后注入半纤维素酶和漆酶的混合溶液，并保持温度为35°C?40°C，处理时间24h。其中半纤维素酶和漆酶的浓度分别为0.5%、0.1%，半纤维素酶经稀释后酶活为80.00IU/ml，漆酶经稀释后酶活为150.00IU/ml，处理时间24h ；
[0039](4)酶失活处理:用高温水洗或调节pH值进行酶失活处理。所述高温水洗时水的温度为80°C?100°C ;调节pH值进行酶失活处理时的pH值大于10.0或小于4.0 ；
[0040](5)水洗:采用自来水冲洗红麻，将酶分解胶质产生的的溶解物去除。
[0041](6)较低频率的超声波处理:将红麻原麻以1: 20的浴比放入氢氧化钠浓度为0.5%的溶液中，用28KHz、功率为4000W的超声波处理2h，每次处理红麻5kg，保持温度在50°C左右。
[0042](7)较高频率的超声波处理:将经酶处理后的红麻放在氢氧化钠浓度为0.5%的溶液中进行超声波处理，超声波频率为56KHz、功率为6000W，在50°C左右处理2h，每次处理红麻5kg。
[0043](8)水洗:采用自来水冲洗红麻，将纤维上的溶解物去除，冲洗至PH为7.0?7.5
左右；
[0044](9)给油:氨基改性有机硅柔软剂4?6ml/L，温度35_45°C，处理时间25?30分钟，浴比1: 15?20。
[0045]真空技术在电子技术、食品脱水等方面是一项成熟的技术，本发明创新地把它结合到现有红麻脱胶技术中去应用，通过对真空技术、生物酶、超声波技术进行优化组合，使之成为一个新的应用技术。并通过大量实验分析，不断优化脱胶工艺参数，最终得到了一种新型的红麻脱胶工艺配方。该方法解决了单一脱胶方法脱胶后，残余的胶质多，纤维表面粗糙等问题，;而且所使用的碱浓度为0.5%，只用普通化学脱胶碱用量的1/10，对纤维强力损伤大大降低。通过对纤维断裂强度、残胶率和白度这三个指标的测定，发现其纤维断裂强力平均值为40cN?50cN，残胶率降至3%左右，纤维白度高达80左右，所制备的精干麻品质较闻。
【权利要求】
1.一种红麻精干麻的制备方法，其特征在于:利用真空技术和混合酶体系以及超声波技术相结合，经过多次试验优化工艺参数，形成一种新型的脱胶工艺配方。
2.根据权利要求1所述的一种红麻精干麻的制备方法，其特征在于:利用真空冷冻干燥技术使红麻的胶质及纤维素初步分离并形成大量孔隙，然后利用真空负压浸溃技术，使低浓度的酶溶液充分浸溃到红麻纤维孔隙内部，使酶液与胶质的接触面积增加，从而发挥最大功效。其中真空实验箱内真空度为-0.2Mpa，使用的酶液为半纤维素酶和漆酶的混合溶液，温度为35°C?40°C，处理时间24h。
3.根据权利要求1所述的一种红麻精干麻的制备方法，其特征在于:利用较低频率的超声波除去与纤维结合力较强的胶质，再用较高频率的超声波去除微孔、缝隙等细微部分中残余的胶质。其中较低频率的超声波频率为28KHz，功率均为4000W ;较高频率的超声波频率为56KHz，功率均为6000W ;处理时间均为2h，每次处理红麻均为5kg，温度在50°C左右。
【文档编号】D01C1/00GK103835003SQ201310745959
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】姜著川 申请人:姜著川