本发明属于蚕丝加工技术领域，具体说是一种利用桑蚕丝副产物制取丝绵的方法。
背景技术：
随着经济的发展使得桑蚕种植产业不断发展，桑蚕产量的增加也为当地的蚕农带来了良好的效益。但是在以往的蚕桑产品的生产都还局限在较低层次的蚕茧销售中，对蚕桑的其他副产品的利用程度不高，使得蚕桑副产品效益并没有得到很好的发挥。蚕桑副产品如果得到开发不仅可以合理化和最大化的开发和利用当地的蚕桑资源，还能够增加农民的收益。
缫丝厂的废水主要成分为丝胶、丝素和蚕蛹等高分子蛋白质有机物，总量占蚕丝量的20~30%，一直以来被缫丝厂作为废水排出，没有得到有效利用，并且由于废液中蛋白质含量高，流入河道后大量地消耗水中的溶解氧造成原有水质的破坏，对环境造成污染。如何有效地利用和回收缫丝中的副产物是一个重要的问题。
丝绵是一种蚕丝制成的绵絮、被用材料，是用茧表面的乱丝加工而成。以天然蚕丝纤维为原料制备得到的丝绵具有轻柔、保暖性好等独特优点，用其制备得到的蚕丝被深受消费者的喜爱。缫丝汰头是丝绵主要加工原料之一，价格低廉具有优质棉的全部优点，目前企业主要是采用皂碱法对其进行脱胶除油，这种处理方法存在碱用量大、处理时间长、蚕蛹清除不彻底、异味较浓重、易产生沉淀，同时对丝绵损伤较大等缺点，另外不合理的加工方式易导致丝绵在使用过程中出现板结、收缩等现象，严重影响了丝绵的吸湿性、透气性和保暖性等性能，大大降低了丝绵的应用价值。
中国专利申请号：201110128079.2，专利名称为缫丝后脚渣的分离、精炼方法。该专利公开了一种缫丝后脚渣的分离、精炼方法，其特征在于：按下列步骤进行(a)人工选别除杂，(b)蛹绵分离，(c)低温预浸，(d)脱水，(e)精炼漂白，(f)起料冲洗，(g)脱水，(h)柔软，(i)脱水，(j)烘干，由于首先采用了蛹绵分离，将原有工艺中的腐化工序去掉，不仅避免了蚕蛹腐化时产生的大量废水和异味，而且得到了可以作为宝贵的动物蛋白的蚕蛹粉，实验表明，一吨废弃脚渣采用本发明的方法加工后，可得到蚕蛹粉650公斤，蚕丝绵300公斤左右。
技术实现要素：
本发明提供一种利用桑蚕副产物制取丝绵的方法，本发明能够有效对缫丝副产物进行提取，能够根据桑蚕丝的结构特点进行有效提取，大幅度降低缫丝副产物提取过程中脱胶和精炼的温度和用水量，提高脱胶精炼效率，降低丝纤维损伤，得到优质的丝绵。
本发明的方案是通过这样实现的：
一种利用桑蚕丝副产物制取丝绵的方法，包括以下步骤:
(1)桑蚕丝副产物除油和除杂：向腐化缸中加入水和桑蚕丝副产物和水、固定化菌种，在35~40℃进行搅拌发酵4~5天后取出发酵后的桑蚕丝副产物进行过滤、脱水处理得到发酵桑蚕副产物；
(2)桑蚕丝副产物脱胶：取30%双氧水w/w8~10份、过碳酰胺8~12份、碱性离子液体6~8份加入水90~95份配置成水溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为11.50制备得到混合溶液a，按照1:20~30的浴比将发酵桑蚕丝副产品置于混合溶液a中在常温下浸泡50~60min后加热到60~70℃温度下搅拌60~80min进行脱胶，然后取出脱胶桑蚕丝副产物；
(3)桑蚕丝副产物漂白:脱胶桑蚕丝副产物、水、30%双氧水w/w、taed、过硼酸钠、草酸按照质量比例为：1~1.5：6.02~6.03：0.3~0.5：0.1~0.2：0.05~0.1：0.5~0.8称取备用，然后在水中加入30%双氧水w/w制备溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为6~7得到混合溶液b，将制备得到的脱胶桑蚕丝副产物置于混合溶液b中在70~80℃下进行浸泡漂白处理18~20min，然后加入taed、过硼酸钠再漂白处理25~30min，最后加入草酸进行漂白处理30~40min；
(4)将经过漂白处理后的桑蚕丝副产物用清水进行冲洗，然后再烘干脱水、检测合格后即得到丝绵。
作为本发明的进一步改进，所述的固定化菌种的制备方法为：
a.菌种悬浮液的制备：取假丝酵母菌20~25份、芽孢杆菌18~20份、乳酸菌15~18份、毛霉15~18份、脱氮硫杆菌10~12份、产碱杆菌10~12份为出发菌种，利用离子束对其进行诱变，设置诱变的能量为30kev，诱变剂量为4×1015ion/cm2处理后得到诱变菌种，向诱变菌种加入180~200份的生理盐水配制成菌种悬浮液；
b.固定化菌种的制备：将聚乙烯醇9~12份和海藻酸钠1~2份混合后在80℃的水浴中进行加热，并且连续搅拌防止粘聚，待混合物完全溶解后加入以玉米芯、小麦秸秆、松木碎屑为原料制备得到的生物炭5~8份、硅藻土5~6份搅拌混合均匀后冷却至30℃，再加入制备得到的菌种悬浮液3~4份，搅拌混合均匀到得到菌种混合液，将菌种混合液滴加到含有氯化钙的饱和硼酸溶液3~6份中进行交联固化成球，将固化后的小球置于己二胺中进行表面硬化50~60min即得到固定化菌种。
作为本发明的进一步改进，所述的生物炭中玉米芯、小麦秸秆、松木碎屑的质量比为1:1:1。
作为本发明的进一步改进，所述的碱性离子液体为[bmim]oh离子液体、[bmim]im离子液体中的一种或两种的组合。
本发明实现的技术原理是：
本发明首先利用固定化微生物菌种对桑蚕丝副产物进行发酵脱油和除杂处理，假丝酵母菌、芽孢杆菌、乳酸菌、毛霉等微生物通过诱变后能够有效利用桑蚕丝副产物中的营养物质进行代谢从而降解桑蚕丝副产中的蛹油，将几种微生物进行复合，提高微生物菌种的处理能力和对环境的适应性从而能够发挥其更大的降解作用。将微生物菌种采用复合载体进行固定化，复合载体材料能够形成微球形状，增加了固定化微生物菌种材料的机械强度，还改善通透性和传质性能，达到吸附和包埋双重效果，能够有效保持微生物菌种在腐化缸中的微生物密度和活性，从而有效地脱除桑蚕丝副产物中是油成分。除了脱油外，假丝酵母菌、乳酸菌、脱氮硫杆菌能够有效利用含氮、硫等物质，从而有效脱除桑蚕丝副产物中的臭味物质，减少桑蚕丝副产物的异味。
脱胶工艺中双氧水、过碳酰胺、碱性离子液体的组合能够有效消除桑蚕丝副产物中高分子间的氢键力从而改变其聚集状态，使其分子结构变小并不断氧化，从而增加丝胶和色素的溶解性，能够大幅度降低脱胶和精炼的温度和用水量，对纤维提高脱胶精炼效率，还能够有效降低纤维损伤，脱胶后的织物手感柔软有光泽。
在对桑蚕丝副产物进行漂白时首先加入双氧水使其能够充分分解得到hoo-和h+，再加入taed与过硼酸钠，分解后的双氧水能够与taed反应生成过氧乙酸离子更活泼的漂白剂能够在较低温度和较低ph条件下增强漂白效果，过硼酸钠在漂白过程中能够不断释放出新生态的氧也起到了漂白效果，同时生成的naoh可以和双氧水分解得到的h+反应使得双氧水分解更充分，同时也稳定了漂白体系的ph值。最后再加入草酸进行复漂，可以进一步提高得到的丝绵的白度，得到的丝绵手感轻软、膨松。
采用微生物菌种结合双氧水、过碳酰胺、碱性离子液体对桑蚕丝复产物进行处理，能够有效提高桑蚕丝副产物制取丝绵的效率，得到优质的丝绵。
本发明具备以下良好效果：
1.本发明能够有效制取缫丝副产物中的丝绵，且对丝绵纤维损伤少，有效提高缫丝副产物的利用率，同时能够有效处理缫丝副产物的废水，减少废水中的有害物质对人体和环境的污染。
2.经过本发明的方法制备得到的丝绵洁白、弹性好、无异味、不板结、轻柔性好，具有优良的透气性、吸湿性、排湿性、保暖性，使用价值高。
3.本发明的发明能够有效去除桑蚕丝副产物中的丝胶和蛹油等物质，制备得到的丝绵各项性能优良，其中丝绵含胶率为0.09~0.13%，含油率为0.03~0.05%，白度为95.59~96.87%，断裂伸长率为20.89~21.53%，断裂强力为5.36~5.52%，压缩率为48.64~49.12%，回弹力为95.36~96.14%，回潮率为6.56~6.71%，保温率为35.78~36.19%。
具体实施方式
以下结合实施例描述本发明一种利用桑蚕副产物制取丝绵的方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。
实施例1
菌种悬浮液的制备：取假丝酵母菌25份、芽孢杆菌18.5份、乳酸菌18份、毛霉17份、脱氮硫杆菌12份、产碱杆菌10份为出发菌种，利用离子束对其进行诱变，设置诱变的能量为30kev，诱变剂量为4×1015ion/cm2处理后得到诱变菌种，向诱变菌种加入190份的生理盐水配制成菌种悬浮液；
固定化菌种的制备：将聚乙烯醇9份和海藻酸钠1.8份混合后在80℃的水浴中进行加热，并且连续搅拌防止粘聚，待混合物完全溶解后加入以质量比为1:1:1的玉米芯、小麦秸秆、松木碎屑为原料制备得到的生物炭6份、硅藻土5.5份搅拌混合均匀后冷却至30℃，再加入制备得到的菌种悬浮液3.2份，搅拌混合均匀到得到菌种混合液，将菌种混合液滴加到含有氯化钙的饱和硼酸溶液5份中进行交联固化成球，将固化后的小球置于己二胺中进行表面硬化52min即得到固定化菌种；
桑蚕丝副产物除油和除杂：向腐化缸中加入水和桑蚕丝副产物和水、固定化菌种，在37℃进行搅拌发酵4.5天后取出发酵后的桑蚕丝副产物进行过滤、脱水处理得到发酵桑蚕副产物；
桑蚕丝副产物脱胶：取30%双氧水w/w9.5份、过碳酰胺10份、[bmim]oh碱性离子液体7份加入水95份配置成水溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为11.50制备得到混合溶液a，按照1:25的浴比将发酵桑蚕丝副产品置于混合溶液a中在常温下浸泡58min后加热到65℃温度下搅拌70min进行脱胶，然后取出脱胶桑蚕丝副产物；
桑蚕丝副产物漂白:脱胶桑蚕丝副产物、水、30%双氧水w/w、taed、过硼酸钠、草酸按照质量比例为：1：6.03：0.35：0.1：0.1：0.05称取备用，然后在水中加入30%双氧水w/w制备溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为6.5得到混合溶液b，将制备得到的脱胶桑蚕丝副产物置于混合溶液b中在72℃下进行浸泡漂白处理20min，然后加入taed、过硼酸钠再漂白处理28min，最后加入草酸进行漂白处理32min；
将经过漂白处理后的桑蚕丝副产物用清水进行冲洗，然后再烘干脱水、检测合格后即得到丝绵。
实施例2
菌种悬浮液的制备：取假丝酵母菌20份、芽孢杆菌19.5份、乳酸菌15份、毛霉16份、脱氮硫杆菌11.5份、产碱杆菌12份为出发菌种，利用离子束对其进行诱变，设置诱变的能量为30kev，诱变剂量为4×1015ion/cm2处理后得到诱变菌种，向诱变菌种加入200份的生理盐水配制成菌种悬浮液；
固定化菌种的制备：将聚乙烯醇11份和海藻酸钠1.5份混合后在80℃的水浴中进行加热，并且连续搅拌防止粘聚，待混合物完全溶解后加入以质量比为1:1:1的玉米芯、小麦秸秆、松木碎屑为原料制备得到的生物炭8份、硅藻土5份搅拌混合均匀后冷却至30℃，再加入制备得到的菌种悬浮液3.5份，搅拌混合均匀到得到菌种混合液，将菌种混合液滴加到含有氯化钙的饱和硼酸溶液3份中进行交联固化成球，将固化后的小球置于己二胺中进行表面硬化50min即得到固定化菌种；
桑蚕丝副产物除油和除杂：向腐化缸中加入水和桑蚕丝副产物和水、固定化菌种，在35℃进行搅拌发酵4天后取出发酵后的桑蚕丝副产物进行过滤、脱水处理得到发酵桑蚕副产物；
桑蚕丝副产物脱胶：取30%双氧水w/w8份、过碳酰胺11份、[bmim]im碱性离子液体8份加入水90份配置成水溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为11.50制备得到混合溶液a，按照1:28的浴比将发酵桑蚕丝副产品置于混合溶液a中在常温下浸泡55min后加热到60℃温度下搅拌75min进行脱胶，然后取出脱胶桑蚕丝副产物；
桑蚕丝副产物漂白:脱胶桑蚕丝副产物、水、30%双氧水w/w、taed、过硼酸钠、草酸按照质量比例为：1.2：6.02：0.3：0.18：0.05：0.07称取备用，然后在水中加入30%双氧水w/w制备溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为7得到混合溶液b，将制备得到的脱胶桑蚕丝副产物置于混合溶液b中在78℃下进行浸泡漂白处理19.5min，然后加入taed、过硼酸钠再漂白处理30min，最后加入草酸进行漂白处理35min；
将经过漂白处理后的桑蚕丝副产物用清水进行冲洗，然后再烘干脱水、检测合格后即得到丝绵。
实施例3
菌种悬浮液的制备：取假丝酵母菌22份、芽孢杆菌18份、乳酸菌16份、毛霉15份、脱氮硫杆菌10份、产碱杆菌11份为出发菌种，利用离子束对其进行诱变，设置诱变的能量为30kev，诱变剂量为4×1015ion/cm2处理后得到诱变菌种，向诱变菌种加入180份的生理盐水配制成菌种悬浮液；
固定化菌种的制备：将聚乙烯醇10份和海藻酸钠1份混合后在80℃的水浴中进行加热，并且连续搅拌防止粘聚，待混合物完全溶解后加入以质量比为1:1:1的玉米芯、小麦秸秆、松木碎屑为原料制备得到的生物炭7份、硅藻土6份搅拌混合均匀后冷却至30℃，再加入制备得到的菌种悬浮液3.8份，搅拌混合均匀到得到菌种混合液，将菌种混合液滴加到含有氯化钙的饱和硼酸溶液6份中进行交联固化成球，将固化后的小球置于己二胺中进行表面硬化60min即得到固定化菌种；
桑蚕丝副产物除油和除杂：向腐化缸中加入水和桑蚕丝副产物和水、固定化菌种，在40℃进行搅拌发酵4.5天后取出发酵后的桑蚕丝副产物进行过滤、脱水处理得到发酵桑蚕副产物；
桑蚕丝副产物脱胶：取30%双氧水w/w9份、过碳酰胺8份、[bmim]oh和[bmim]im碱性离子液体共6份加入水94份配置成水溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为11.50制备得到混合溶液a，按照1:30的浴比将发酵桑蚕丝副产品置于混合溶液a中在常温下浸泡52min后加热到68℃温度下搅拌80min进行脱胶，然后取出脱胶桑蚕丝副产物；
桑蚕丝副产物漂白:脱胶桑蚕丝副产物、水、30%双氧水w/w、taed、过硼酸钠、草酸按照质量比例为：1.5：6.02：0.45：0.15：0.06：0.06称取备用，然后在水中加入30%双氧水w/w制备溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为6得到混合溶液b，将制备得到的脱胶桑蚕丝副产物置于混合溶液b中在70℃下进行浸泡漂白处理18min，然后加入taed、过硼酸钠再漂白处理26min，最后加入草酸进行漂白处理30min；
将经过漂白处理后的桑蚕丝副产物用清水进行冲洗，然后再烘干脱水、检测合格后即得到丝绵。
实施例4
菌种悬浮液的制备：取假丝酵母菌24份、芽孢杆菌19份、乳酸菌17份、毛霉16份、脱氮硫杆菌11份、产碱杆菌10.5份为出发菌种，利用离子束对其进行诱变，设置诱变的能量为30kev，诱变剂量为4×1015ion/cm2处理后得到诱变菌种，向诱变菌种加入195份的生理盐水配制成菌种悬浮液；
固定化菌种的制备：将聚乙烯醇12份和海藻酸钠2份混合后在80℃的水浴中进行加热，并且连续搅拌防止粘聚，待混合物完全溶解后加入以质量比为1:1:1的玉米芯、小麦秸秆、松木碎屑为原料制备得到的生物炭5份、硅藻土5.2份搅拌混合均匀后冷却至30℃，再加入制备得到的菌种悬浮液3份，搅拌混合均匀到得到菌种混合液，将菌种混合液滴加到含有氯化钙的饱和硼酸溶液4份中进行交联固化成球，将固化后的小球置于己二胺中进行表面硬化55min即得到固定化菌种；
桑蚕丝副产物除油和除杂：向腐化缸中加入水和桑蚕丝副产物和水、固定化菌种，在38℃进行搅拌发酵5天后取出发酵后的桑蚕丝副产物进行过滤、脱水处理得到发酵桑蚕副产物；
桑蚕丝副产物脱胶：取30%双氧水w/w10份、过碳酰胺9份、[bmim]oh碱性离子液体共6份碱性离子液体7.5份加入水92份配置成水溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为11.50制备得到混合溶液a，按照1:20的浴比将发酵桑蚕丝副产品置于混合溶液a中在常温下浸泡60min后加热到70℃温度下搅拌65min进行脱胶，然后取出脱胶桑蚕丝副产物；
桑蚕丝副产物漂白:脱胶桑蚕丝副产物、水、30%双氧水w/w、taed、过硼酸钠、草酸按照质量比例为：1.4：6.03：0.5：0.12：0.08：0.05称取备用，然后在水中加入30%双氧水w/w制备溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为6.5得到混合溶液b，将制备得到的脱胶桑蚕丝副产物置于混合溶液b中在80℃下进行浸泡漂白处理19min，然后加入taed、过硼酸钠再漂白处理25min，最后加入草酸进行漂白处理38min；
将经过漂白处理后的桑蚕丝副产物用清水进行冲洗，然后再烘干脱水、检测合格后即得到丝绵。
实施例5
菌种悬浮液的制备：取假丝酵母菌21份、芽孢杆菌20份、乳酸菌16份、毛霉18份、脱氮硫杆菌10.5份、产碱杆菌11.5份为出发菌种，利用离子束对其进行诱变，设置诱变的能量为30kev，诱变剂量为4×1015ion/cm2处理后得到诱变菌种，向诱变菌种加入185份的生理盐水配制成菌种悬浮液；
固定化菌种的制备：将聚乙烯醇10份和海藻酸钠1.2份混合后在80℃的水浴中进行加热，并且连续搅拌防止粘聚，待混合物完全溶解后加入以质量比为1:1:1的玉米芯、小麦秸秆、松木碎屑为原料制备得到的生物炭6份、硅藻土5.8份搅拌混合均匀后冷却至30℃，再加入制备得到的菌种悬浮液4份，搅拌混合均匀到得到菌种混合液，将菌种混合液滴加到含有氯化钙的饱和硼酸溶液5份中进行交联固化成球，将固化后的小球置于己二胺中进行表面硬化58min即得到固定化菌种；
桑蚕丝副产物除油和除杂：向腐化缸中加入水和桑蚕丝副产物和水、固定化菌种，在36℃进行搅拌发酵5天后取出发酵后的桑蚕丝副产物进行过滤、脱水处理得到发酵桑蚕副产物；
桑蚕丝副产物脱胶：取30%双氧水w/w8.5份、过碳酰胺12份、[bmim]oh和[bmim]im碱性离子液体共6.5份加入水91份配置成水溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为11.50制备得到混合溶液a，按照1:22的浴比将发酵桑蚕丝副产品置于混合溶液a中在常温下浸泡50min后加热到62℃温度下搅拌60min进行脱胶，然后取出脱胶桑蚕丝副产物；
桑蚕丝副产物漂白:脱胶桑蚕丝副产物、水、30%双氧水w/w、taed、过硼酸钠、草酸按照质量比例为：1.3：6.02：0.4：0.2：0.07：0.08称取备用，然后在水中加入30%双氧水w/w制备溶液，用醋酸或碳酸钠调节其ph值为:7得到混合溶液b，将制备得到的脱胶桑蚕丝副产物置于混合溶液b中在75℃下进行浸泡漂白处理18.5min，然后加入taed、过硼酸钠再漂白处理27min，最后加入草酸进行漂白处理40min；
将经过漂白处理后的桑蚕丝副产物用清水进行冲洗，然后再烘干脱水、检测合格后即得到丝绵。
为了反映本发明制备得到的工艺效果，对实施例1~5制备方法的脱胶效果、残油率等指标进行测定，并测定实施例1~5制备得到的丝绵的各项性能，同时以市售的同类丝绵为对照组。检验情况如下所示。其中
(1)含胶率测定。丝绵含胶率测定按照国家标准gb/t1798—2008《生丝》中测蚕丝含胶率的方法进行测试表征。
(2)含油率测定。丝绵含油率是丝绵表面吸附的油剂质量对未经处理丝绵干重的百分率，采用索氏萃取法进行处理。含油率按下式计算:
式中，a为试样含油率，%；m1为脱胶除油后试样干重，g；m2为石油醚处理后试样干重，g；m为未经任何试剂处理后的试样干重，g。
(3)白度测定。按照gb/t17644—1998《纺织纤维白度色度试验方法》，在wsb－3a智能数字白度仪上测定不同脱胶方法处理后蚕丝的白度，每个试样测定3次，取平均值。
(4)拉伸性测定。在instron5565型万能强力拉伸仪上，测试20根蚕丝脱胶前后的断裂伸长率、断裂强力。
(6)压缩回弹性测定。将5g丝绵试样扯松，均匀地喂入圆筒内。用钩杆将轻负荷轻轻地插入圆筒，压在丝绵上。稍停片刻，获得纤维块体的初始高度h0。加入重负荷作用1min后，获得纤维块体压缩变形后高度h1。去除负荷，待一定时间(15s)获得纤维块体去除负荷后回复的高度，用h15表示。利用公式(2)计算出纤维的压缩变形率ε(%)；利用公式(3)计算出纤维的15s压缩弹性恢复率p15(%)。
式中:h0为纤维层初始高度，mm；h1为重负荷压缩后高度，mm；h15为去除负荷后恢复15s的高度，mm。
(5)回潮率测定。按照国家标准gb/t9995—1997《纺织材料含水率和回潮率的测定》进行测试。
(7)保暖性能测定。采用平板法进行测定。
表1性能测试情况
本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。
本发明是经过多位桑蚕丝加工技术人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，本发明能够有效提取副产物中的丝绵，且对丝绵的损伤较小，本发明制备得到的丝绵各项性能优良，具有良好的柔软性、弹性、保暖性，使用价值高。