苎麻生物脱胶工艺技术与设备制造技术

本发明专利技术涉及苎麻生物脱胶工艺技术及设备。其特征在于选育出一个高效脱胶菌株Ｔ８５－２６０，经适当培养后采用浸泡方式接种到生苎麻上，在湿润条件下进行“胶养菌→菌产酶→酶脱胶”的生物化学反应，再经洗麻机洗麻、漂白及常规给油、烘干处理，便可把生苎麻加工成具有广谱可纺性能的纯净苎麻纤维。与常规化学方法相比，其节能率达４０％，工艺辅料减少７０～８０％，脱胶制成率提高８～１０个百分点，纤维长度及扭曲数分别提高２０％和１３０％，钩结强力及伸长等可纺性能指标明显改善，污染源总量减少一半以上。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺织工业中苎麻脱胶的新工艺及其设备。苎麻是一种原产于我国的高产、优质、高效韧皮纤维作物。农民通过剥制而获得的农产品-苎麻(原麻，又称生苎麻)，必须经脱胶，除去其非纤维素物质(包括果胶、半纤维素、木质素、蜡脂质、水溶物等，统称苎麻胶质，占生苎麻重量的22～30％)，才能获得松散、洁白、可用于纺纱织布的苎麻纤维。目前国内外广泛采用的苎麻脱胶方法仍然是以烧碱煮炼为中心的常规化学脱胶工艺。其技术路线一般为生苎麻→扎把装笼→浸酸(浴比1∶8～10，硫酸4.5g/l，50℃左右，30分钟)→一煮(蒸汽压2.0～2.5kg/cm2，1.5h，浴比1∶10，NaOH浓度6～8g/l)→洗麻(60℃热水，浴比1∶10)→二煮(蒸汽压2.0～2.5kg/cm2，2.5h，浴比1∶10，NaOH浓度14～18g/l，助剂2％左右)→洗麻(60～80℃热水，浴比1∶10)→打纤→漂酸洗(联合机)→给油→脱水→烘干(精干麻)。该法存在的主要问题是消耗大量化工原料和能源，每加工一吨生苎麻耗固体烧碱150～200kg，浓硫酸45kg，原煤约2.5T，水600m3，电350度左右；损坏苎麻纤维固有的优良特性并降低纤维产量，高温高压和强酸浓碱水解胶质的同时使本来交叉、扭曲排列的微纤维变得平直了，并且水解了结晶度低的纤维素分子末端，导致成纱抱合力差、织物刺痒感明显，脱胶制成率一般为62～65％；污染环境严重，这些污染除了来自脱胶工艺能耗、化工原料的大量投入外，还来自生苎麻本身，其高浓度废水中COD值平均高达10000mg/l左右；工厂成本高，每吨生苎麻至精干麻的加工费在3000元左右。此外，国内外还报道过第一代生物脱胶方法，即以微生物发酵作用或微生物酶制剂(粗酶液)催化作用为主体的生物脱胶工艺。其中最先达生产应用水平、在生产中应用最多且综合效果最好的工艺是“苎麻细菌化学联合脱胶技术”(专利号85103481，1990年获国家专利技术三等奖)。与常规化学脱胶工艺相比，该项技术节省化工原料42.3％，节省能耗23.6％，纤维耐磨提高4.5倍，脱胶制成率提高4.9个百分点，高浓度废水中COD降低56％，加工成本降低15％左右。然而，该项技术亦存在不尽人意之处，如菌株需氧量大，再加上酶活不太高，脱胶周期较长导致电力消耗较大；微生物酶对胶质结构破坏不彻底，生物脱胶后仍需要高温高压下稀碱液精炼；由于碱煮对纤维结构有一定的负作用，因此，细菌化学联合脱胶的苎麻纤维纺织性能仍未达到理想的水平。除此以外，采用酶制剂脱胶还存在着生产成本偏高，企业难以接受等问题。本专利技术的目的是针对苎麻常规化学脱胶和生物化学联合脱胶方法存在的主要问题，提供一种生物脱胶工艺技术，使之与已有技术相比，具有节能，减少工艺辅料，提高脱胶制成率，保持纤维长度及扭曲数不受加工过程影响，改善可纺性能，减少污染源等特点。同时，为本工艺提供一种设备——洗麻机。本专利技术的技术解决方案是通过选育高效脱胶菌株，并利用这种菌株对苎麻纤维进行生物脱胶加工，形成一套新的生物脱胶工艺。其技术方案包括(1)高效脱胶菌株选育；(2)高效菌株生物学特性及其制备技术；(3)生物脱胶工艺参数；(4)生物脱胶麻后处理工艺。同时，为生物脱胶麻的后处理工艺设计试制一种洗麻机。该洗麻机采用辊式结构，即由齿辊和光辊对脱胶麻进行轧辊清洗。(1)高效脱胶菌株选育自湖南、湖北、广东、河南、安徽等麻区采集菌样109份，从中分离具脱胶能力的菌株501个，经反复筛选，以编号为T85-260的菌株脱胶能力最强。果胶、半纤维素和总胶质脱除分别为88.3％、29.0％和60.6％，比T66菌株分别提高51、16和13个百分点。(2)其高效脱胶菌株T85-260的生物学特性及其制备技术镜检为革兰氏阴性无芽孢杆菌。普通营养琼脂葡萄糖平板12～14小时长成皮膜状浅黄色微透明菌苔，边缘不整齐；营养肉汤培养有混浊沉淀，需氧性测定为兼性好氧细菌。该菌提纯复壮采用果胶平板分离，24～36小时即形成圆形菌落并在其周围出现透明圈。果胶平板培养基配方为果胶0.6～1.2％、蛋白胨0.2～0.6％、猪胆盐0.8～1.2％、酵母汁0.08～0.12％、(NH4)2HPO40.08～0.12％、0.2g/l煌绿溶液0.5～1.5％、琼脂1.8～2.0％、PH6.5～7.2。该菌活化及扩培采用肉汤、普通豆饼粉无机盐或面粉无机盐溶液(面粉1.0～2.0％，磷酸氢二铵0.04～0.06％，磷酸二氢钾0.04～0.06％，酵母汁0.04～0.06％，硫酸镁0.01～0.02％)，生长良好，2～4小时即进入对数生长期，6～8小时，可用于脱胶。该菌可在PH5.0～9.0范围内生长，最适PH值为6.5～7.0，适宜生长温度为27～42℃，最适宜生长温度为35～37℃，最高生长温度在40～42℃之间。糖类发酵结果表明对苎麻胶质中较难去除的甘露糖、半乳糖等发酵速度最快。经综合鉴定定名为胡萝卜软腐欧文氏杆菌(Erwinia carotovora，编号T85-260)。该菌株于1995年11月12日提交北京中关村中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCC95。(3)生物脱胶工艺参数将扩大培养菌液以自来水稀释30～50倍，加农用复合肥0.3～0.7％配成菌悬液，温度35～40℃，再将装好麻笼浸没于菌悬液中处理15～30分钟，吊出麻笼置于22～40℃及相对湿度大于或等于90％的细菌脱胶锅中静止发酵7～12小时，然后按浴比1∶8～10，用PH5.5、温度55±3℃的温水浸泡3±0.5小时，经洗麻机处理得生物脱胶麻。同时，收集浸泡接种余液，待补充扩培菌液和复合肥后，再次浸麻接种。(4)生物脱胶麻后处理工艺将生物脱胶麻采用洗麻机洗麻，然后进行漂白，H2O2浓度0.8～1.8g/l，PH11±0.5，浴比1∶6～8，80～100℃处理15～30分钟，再用60～80℃的清水洗一次即可得生物加工苎麻纤维，经给油、烘干即可得常规用途精干麻。脱胶麻的后处理工艺设备——洗麻机如图2所示。它由传动系统、轧辊洗麻系统和机架等组成。其传动由动力驱动减速机1，再由传动链3带动齿辊4，由齿辊和光辊5压轧从喂麻斗11送来的脱胶麻，同时由进水管10向轧辊麻供水，实现一边压轧，一边清洗，使脱胶麻能清洗干净，从出麻斗2输出，反复3～6次，进入下道漂白工序。其压辊架6座落在机架12上，里似龙门架，两边分别设齿辊轴孔；其光辊5通过辊轴装在一对滑块9的轴孔内，并使光辊辊面能接触齿辊4的辊面。其齿辊长度为250～350mm，齿型为等腰三角形，齿距2.5～3.0mm，齿高1.5～2.0mm；其滑块9上安装有弹簧8，每个弹簧的压力为0.5～1.5T，且弹簧压力由调节螺栓7进行调节控制。由于采用上述技术解决方案，本专利技术与常规化学脱胶和细菌化学联合脱胶的精于麻进行比较测试，生物加工纤维长度分别增加19.1％和8.4％，扭曲数增加127.5％和53.1％，勾结强力提高64.0％和30.7％，勾结伸长提高39.2％和8.6％，脱胶制成率提高10.0和5.1个百分点。电镜观察，生物加工精干麻的微纤维里交叉、扭曲排列，与天然状态下观察一致；常规化学脱胶者平直状态；细菌化学联合脱胶介于二者之间，有交叉、扭曲现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苎麻生物脱胶工艺技术，包括高效脱胶菌株选育、菌种提纯复壮、菌种活化及扩大培养、浸泡接种、湿润发酵、酶促反应、洗麻机洗麻、漂白、给油、烘干等工艺过程，其特征在于所述高效脱胶菌株是从自然界采集菌样分离而获得，即胡萝卜软腐欧文氏杆菌（Ｅｒｗｉｎｉａ ｃａｒｏｔｏｖｏｒａ），编号Ｔ８５－２６０，保藏号ＣＧＭＣＣ９５，其生物学特性为：革兰氏阴性无芽孢杆菌，兼性好氧，可在ＰＨ５．０～９．０的范围内生长，最适生长ＰＨ６．５～７．０，适宜生长温度为２７～４２℃，最适生长温度３５～３７℃，最高生长温度在４０～４２℃之间，接种２～４小时即进入对数生长期，葡萄糖营养琼脂平板１２－１４小时，长成皮膜状微透明菌苔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正初，彭源德，孙庆祥，冯湘元，吕江南，
申请(专利权)人：中国农业科学院麻类研究所，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]