对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法技术

本发明专利技术涉及天然植物纤维利用领域，具体涉及一种对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法，该方法包括原料的预处理、复合降解干粉活菌剂的制取、曝气好氧降解、物理清洗等步骤。该方法采用复合降解干粉活菌剂对草本植物除纤维素以外的官能团进行微生物好氧降解，工艺简单，工艺周期短，效率高，脱胶彻底，能有效克服单个菌种脱胶、脱蜡、脱脂、脱木质素不完全的问题；采用本发明专利技术方法处理后所得的草本天然纯纤维丝分子结构完好无损，抗折抗拉强度高，全过程无化学手段，不添加任何化学试剂，工艺过程中产生的废渣与废水全回收、全处理、全利用，安全环保，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法
本专利技术涉及天然植物纤维利用领域，具体涉及一种对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法。
技术介绍
植物纤维是地球上存量最大、应用领域最广、应用历史悠久的纤维。在纺织行业、造纸行业更是有上千年的应用史，目前国内纺织行业、造纸行业植物纤维用量近亿吨。草本植物纤维在植物营养体生长发育过程中形成，单位土地面积的纤维产量比棉(生殖体发育过程中形成的纤维)和木材高，纤维品质比较好，再生速度比较快，因而，被国内外认为是纺织和造纸工业最具竞争力的纤维资源。这些纤维包裹于植物的韧皮部或叶片中，伴生有大量果胶、半纤维素、木质素等非纤维素物质，包理、包被于纤维细胞壁内外或镶嵌于纤维素分子之间。植物纤维是由纤维素、半纤维素、木质素、果胶等构成的超分子体系，结构复杂。要实现对纤维素的利用，就必须进行脱胶等前处理工序，去除部分木质素、半纤维素、果胶等。目前，国内外纤维素提取方法有化学脱胶法和生物脱胶法。工厂化脱胶或制浆生产上历来采用以化学试剂蒸煮为中心的化学脱胶法来除去这些非纤维素物质以获得纯净纤维素纤维用做纺织或造纸原料。化学脱胶法是将化学试剂(氢氧化钠、硫化钠、亚硫酸盐等)配成一定浓度的溶液，然后把草本植物材料(生苎麻、红麻韧皮、龙须草等)浸泡其中并加热蒸煮数小时，用以除去非纤维素而提取纯净纤维的过程。化学脱胶法由于使用强酸强碱、高温高压煮炼，其工艺复杂，成本高，安全性差且产生大量废水，废水中含有大量的纤维素、木质素和各种化学品，耗氧量大，排除的废水对环境的污染十分严重，废水排放量大，是引起整个水体污染、生态环境破坏的重要污染源之一。该方法不仅消耗大量化工原料和能源，而且损伤纤维产量和品质、严重污染环境，不符合资源节约型、环境友好型的现代企业发展方向。为了解决化学脱胶法进行草本纤维脱胶或制浆方法存在的诸多问题，国内外广泛开展了生物脱胶法方面的研究。而在生物脱胶法方面，也有相关的报道，如：申请号为201610351257.0的中国专利公开了公开了一种香蕉茎秆纤维精干麻的生产方法，包括以下步骤：首先对香蕉茎秆进行刮麻，获得香蕉茎秆纤维；然后将香蕉茎秆纤维进行装笼、泡酶、洗麻、给油，最后脱水烘干获得香蕉茎秆纤维精干麻；所述泡酶步骤中按每千克香蕉茎秆纤维加入0.7～1.5ml脱胶酶液，所述脱胶酶液由体积比为10:1～15:1的果胶酶液和木聚糖酶液混合配制而成。该专利技术通过自配脱胶酶，降低了脱胶温度，减少了碱液的使用量，香蕉茎秆纤维精干麻强度和得率获得大幅度提升；同时本专利技术降低了香蕉茎秆纤维精干麻的生产成本，减少了环境污染，具有节能环保的优势，应用前景良好，且具有较大的经济价值和社会效益。但采用脱胶酶对香蕉茎秆纤维进行处理，由于酶制剂的专一性，存在着脱胶不完全的缺点，而且该方法需要对香蕉茎秆进行刮麻，纤维可能受损，还增加了人工成本和废弃物处理工序。广西大学庞宗文等使用桑皮为碳源培养基从沼气池、池塘底泥、树林、橡胶地等样品中筛选的对桑皮有良好脱胶效果的细菌复合菌群，将干桑皮直接浸泡于脱胶液中，再将培养好的脱胶复合菌群接种于其中进行脱胶，经过水洗、干燥得到疏松的桑皮纤维。该方法存在问题，群脱胶不完全，纸浆木质素含量高，复合细菌培养时间长、而且该方法气味重不适合城市应用。华南理工大学韩双艳等选用枯草芽孢杆菌单菌经过种子培养后经过摇床，培养8～12h，至0D600达到0.6～1h，以接种量2%～20%（体积比）转接到脱胶培养基种，在脱胶培养基中加入鲜剑麻叶，培养温度25℃～42℃，摇床转速为150～250rpm，在摇床中35h～55h内完成剑麻脱胶。存在问题：由于该方法为单个菌种脱胶，分解木质素不彻底，同时是以原料入浆，脱胶不完全，色泽差，呈灰墨色，韧度不够。综上所述，以上所列举的几项生物脱胶方法存在的主要问题为：单一脱胶，分解木质素不彻底、时间长、不具可行性；而且采用这些方法处理得到的制取纤维用于制浆工业时都不可避免的需要后续碱煮等方式完全分解和漂白处理，距离生物纸浆工业化生产相距甚远。而目前研究开发的天然纤维素，脱胶处理技术大都存在成本过高的问题，主要原因归结一点就是技术单调，过分强调纤维物质单一组分的利用，其他组分则作为废弃物，其利用价值未能引起人们的重视与研究开发利用，既造成环境污染，不得不增加“三废”处理投资费用，加大企业成本，又造成资源浪费，不但没有增加经济效益，反而成为经济效益的负担。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有提取植物纤维技术存在的不足，而提供的一种对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法，该方法采用复合降解干粉活菌剂对草本植物除纤维素以外的官能团进行微生物好氧降解，工艺简单，工艺周期短，效率高，处理后所得草本天然纯纤维丝分子结构完好无损，抗折抗拉强度高，全过程无化学手段，不添加任何化学试剂，工艺过程中产生的废渣与废水全回收、全处理、全利用，应用生物絮凝和发酵技术生产转化为固态生物有机肥料和液态生物有机冲施肥，废水中有机物经絮凝沉淀，上清液可以中水回用，大量节约生产用水，实现循环经济、清洁生产，替代传统化学提取植物纤维工艺，具有广阔的应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法，该方法全程不添加任何化学试剂，具体包括如下步骤：（1）原料的预处理：采用秸秆粉碎揉丝机或双滚筒压榨机或双滚筒压榨机挤压揉搓草本植物原料，破坏其植物组织结构以利降解微生物侵染，然后用60～80℃的温水浸泡1～2h去除水溶性物质，备用；（2）复合降解干粉活菌剂的制取：复合降解干粉活菌剂包括有能够对木质素、果胶、树胶、蛋白质、脂质、生物碱、色素等进行定向降解的复合降解菌群，所述的复合降解菌群包括米曲霉（Aspergillusoryzae(Ahlburg)Cohn）、亮白曲霉（Aspergilluscandidus）、枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis(Ehrenberg)Cohn）、短小芽孢杆菌（BacillusPumilusMeyeretCottheil）和油脂酵母菌(Saceharomycetaeeae)中的四种或四种以上；先将复合降解菌群中的所述菌株分别制备成干粉活菌制剂，然后按等质量比例混合，即可得到复合降解干粉活菌剂；（3）曝气好氧降解：在发酵容器内固定安装微孔曝气系统装置，蓄水水深超过两米（水头越高，曝气溶氧效率越高），生产时，调好容器内水体中各项指标：①水体温度保持恒温28～30℃；②PH值6.0～8.5；③溶氧保持5mg/L；然后每立方水投放复合降解干粉活菌剂22-28克；将预处理后的草本植物原料,装入不锈钢网箱沉没叠放于曝气容器内水体中，每立方水体放入预处理后的草本植物原料200～250kg；（4）分批线性流加降解微生物促长因子，连续曝气降解70-75小时，即可；（5）物理清洗：将发酵物经机械挤压、清洗去掉纤维丝上的残余附着物，再经脱水干燥，即得到基本无杂质的草本植物的天然纯纤维丝。本专利技术生产得到的草本天然纯纤维丝能应用于生物质能、造纸、纺织和食品等方面。如在造纸方面：将本专利技术生产得到的草本天然纯纤维丝在高温蒸球中126℃蒸汽下高压蒸煮，出锅后再经高浓磨、盘磨磨浆，纤维长度达到1mm以下，即制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）原料的预处理：采用秸秆粉碎揉丝机或双滚筒压榨机挤压揉搓草本植物原料，然后用60～80℃的温水浸泡1～2h去除水溶性物质，备用；（2）复合降解干粉活菌剂的制取：复合降解干粉活菌剂包括有能够对木质素、果胶、树胶、蛋白质、脂质、生物碱、色素进行定向降解的复合降解菌群，所述的复合降解菌群包括米曲霉、亮白曲霉、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和油脂酵母菌中的四种菌株以上；先将复合降解菌群中的所述菌株分别制备成干粉活菌制剂，然后按等质量比例混合，即可得到复合降解干粉活菌剂；（3）曝气好氧降解：在发酵容器内固定安装微孔曝气系统装置，蓄水水深超过两米，生产时，调好容器内水体中各项指标，然后每立方水投放复合降解干粉活菌剂22‑28克；将预处理后的草本植物原料,装入不锈钢网箱沉没叠放于曝气容器内水体中，每立方水体放入预处理后的草本植物原料200～250kg；（4）分批线性流加降解微生物促长因子，连续曝气降解70‑75小时，即可；（5）物理清洗：将发酵物经机械挤压、清洗去掉纤维丝上的残余附着物，再经脱水干燥，即得到草本植物的天然纯纤维丝。...

【技术特征摘要】
1.一种对草本植物进行微生物降解提取天然纯纤维丝的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）原料的预处理：采用秸秆粉碎揉丝机或双滚筒压榨机挤压揉搓草本植物原料，然后用60～80℃的温水浸泡1～2h去除水溶性物质，备用；（2）复合降解干粉活菌剂的制取：复合降解干粉活菌剂包括有能够对木质素、果胶、树胶、蛋白质、脂质、生物碱、色素进行定向降解的复合降解菌群，所述的复合降解菌群包括米曲霉、亮白曲霉、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和油脂酵母菌中的四种菌株以上；先将复合降解菌群中的所述菌株分别制备成干粉活菌制剂，然后按等质量比例混合，即可得到复合降解干粉活菌剂；（3）曝气好氧降解：在发酵容器内固定安装微孔曝气系统装置，蓄水水深超过两米，生产时，调好容器内水体中各项指标，然后每立方水投放复合降解干粉活菌剂22-28克；将预处理后的草本植物原料,装入不锈钢网箱沉没叠放于曝气容器内水体中，每立方水体放入预处理后的草本植物原料200～250kg；（4）分批线性流加降解微生物促长因子，连续曝气降解70-75小时，即可；（5）物理清洗：将发酵物经机械挤压、清洗去掉纤维丝上的残余附着物，再经脱水干燥，即得到草本植物的天然纯纤维丝。2.根据权利要求1所述的对草本植物进行微生物降解提...

【专利技术属性】
技术研发人员：远耀才，远见，
申请(专利权)人：广西益康达生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45