CN101012573A - 桑皮纤维的微生物脱胶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的桑皮纤维的微生物脱胶方法,该方法是先将桑皮进行浸润处理,然后用从收集的桑皮中筛选和培育出的脱胶菌接种于浸润处理了的桑皮中进行脱胶,再后将脱胶纤维依次进行水洗、增柔、脱水干燥处理,最后进行开松、梳理、包装。由于本发明是采用微生物脱胶,因而不仅减少了强酸强碱等化学药品的消耗用量,降低了生产成本,减轻了对环境的污染,设备的腐蚀,而且缩短了工艺流程,减轻了劳动强度,提高了效率,增加了产量,另外还使纤维分离更完全,纤维的残胶率更低,并丝和梗条比例减少,大大提高桑皮纤维的质量和制成率。

Description

桑皮纤维的微生物脱胶方法
技术领域
本发明属于桑皮纤维的制取技术领域,具体涉及一种桑皮纤维的微生物脱胶方法。
背景技术
我国是一个蚕桑大国,全国桑田面积达800万亩,桑皮纤维的产量每年可达80万吨。研究开发天然桑皮纤维用于纺织材料,不仅可将国内废弃的桑树皮资源综合利用起来,实现废物利用;同时还可增加农民收入,具有较大的社会和经济效益。
桑皮纤维的制取是通过桑皮脱胶,即除去包覆在纤维表面的包括果胶,半纤维素和木质素等组成胶质,从而获得具有一定力学性能的可用于纺织和复合材料的纤维原料。已有的桑皮纤维脱胶方法,主要采用的是物理加化学的方法,如CN1112610A,CN1137071A,CN1546751A等公开的方法。这些方法采用的工艺包括除表皮,二次碱液煮练,机械制取,水洗,酸洗,上油增柔,干燥,梳理,包装等步骤。利用这些方法虽然可以制取一定强度、伸度、长度和具有一定光泽的桑皮纤维,但它们具有工艺流程长、成本高、耗时耗能、设备腐蚀和环境污染严重、劳动强度大、条件差等弊病,尤其是在高温长时间的碱液处理中桑皮胶质中的某些成份不易被降解和清除,造成桑皮成品纤维的残胶率高,硬并条多,力学性能降低,影响纤维的品质和质量。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术存在的问题,提供一种桑皮纤维的微生物脱胶方法,以降低环境污染、缩短工艺流程、减少能耗、降低生产成本、提高纤维品质。
本发明提供的桑皮纤维的微生物脱胶方法,该方法是先将桑皮进行浸润处理,然后用从收集的桑皮中筛选和培育出的脱胶菌接种于浸润处理了的桑皮中进行脱胶,再后将脱胶纤维依次进行水洗、增柔、脱水干燥处理,最后进行开松、梳理、包装。
本发明提供的桑皮纤维的微生物脱胶方法中以下工艺步骤的条件控制如下:(1)浸润处理  将桑皮放入温度为25-40℃的水中浸润0.5~2天,取出;(2)脱胶菌接种脱胶  将从收集的桑皮中筛选和培育出的脱胶菌,按浸润前桑皮重量的3-10%的比例配成pH为8~11,浴比为1∶20~30的脱胶液,然后放入浸润后的桑皮,在温度35~40℃下脱胶12~24小时,取出机械去除表皮,再将其放入从收集的桑皮中筛选和培育出的脱胶菌II,按浸润前桑皮重量的3-10%的比例配成pH为8~11,浴比为1∶20~30的第二次脱胶液中,继续在温度35~40℃下脱胶12~24小时;(3)水洗  将脱胶后的桑皮纤维先用60~80℃的热水洗涤,然后放入浴比为1∶15~40的碱液中煮沸1~2小时,取出再水洗,离心脱去水份;(4)增柔  将脱水后的纤维放入浓度为10~80g/l,浴比为1∶10~20,温度为20~80℃的增柔液中处理6~24小时;(5)脱水干燥  将增柔处理后的纤维离心脱水,并在50-70℃干燥。
上述方法中所用脱胶菌为芽孢杆菌属菌种,是通过以下方法筛选培育的,但值得说明的是不局限于以下方法:(1)筛选  选择不同地区、不同品种、不同生长成熟度的桑皮样品,于室温浸泡于自来水中36~72小时,选取桑皮溃散明显的处理样,取混浊浸渍液按10倍梯度稀释后,分别涂布于果胶培养基平板,在32~37℃倒置培养2~4天;从菌落生长和分布小于300菌落/平板的培养平板中挑选出菌落生长能力强和果胶降解环大的菌株低温保存于肉汤斜面培养基中;分次将有脱胶能力的保存菌株分别接种于肉汤培养基中,在温度35~40℃扩大培养12~24小时后,再分别按浸润前桑皮纤维重量的2~5%的接种量接种于含浸润处理桑皮纤维的肉汤培养基中,35~40℃诱导培养24~48小时,按纤维溃散好、果胶酶活性高、粗纤维残重低的处理效果对各菌株进行综合排序,选留1/3综合处理效果好的菌株;将选留菌株再次分别按浸润前桑皮纤维重量的2~5%的接种量接种于含浸润处理桑皮纤维的肉汤培养基中,于35~40℃诱导培养24~48小时,再进行综合处理效果的评价和1/3选留,经多轮次这样的诱导培养和筛选,直至选留出脱胶能力相对最强的菌株1-3株;(2)培育  将选出的脱胶能力最强的菌株接种于肉汤培养基中,在温度35~40℃下培养12~24小时后作为脱胶菌I,一部分用于第一次脱胶液的配制,另一部分再接种于特殊培养基中,在温度38~40℃下活化10~24h后作为脱胶菌II,用于第二次脱胶液的配制。
其中所用的肉汤培养基的配方为牛肉膏5g,蛋白胨10g,氯化钠3g,水1000ml,并调pH值为7.0-7.2;特殊培养基的配方为(NH4)2SO41.3g,K2HPO40.37g,MgSO4.7H2O0.25g,CaCl2.2H2O 0.07g,FeCl30.02g,葡萄糖1.0g,酵母膏1.0g,蒸馏水1000ml,并调pH值为10。
上述方法中所用增柔液中使用的增柔剂没有限制,可以是任何一种增柔剂,如可选用烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪酸硫酸酯、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸酯中的任一种增柔剂配置的。
上述方法中所用的碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.2~0.5%,肥皂0.5~3%。
本发明与已有的桑皮纤维脱胶技术相比,具有以下优点:1、由于本发明是采用微生物脱胶,因而不仅减少了强酸强碱等化学药品的消耗用量,降低了生产成本,而且减轻了对环境的污染,设备的腐蚀,处理液还可综合利用产生效益,进一步降低了生产成本。
2、由于本发明采用的是微生物脱胶方法,因而缩短了工艺流程,且过程中的高温碱煮,锤打洗涤等工序都被简化或取代,减轻了劳动强度,提高了效率,增加了产量。
3、由于使用本发明方法处理桑皮,不仅处理条件比化学法脱胶大大缓和,而且使纤维分离更完全,纤维的残胶率低,并丝和梗条比例减少,大大提高桑皮纤维的质量和制成率。
4、由于使用本发明方法处理桑皮的条件比化学法脱胶大大缓和,,因而对纤维的微细结构的影响较小,使纤维的强度提高2~5个百分点,纤维长度分布增加约3个百分点。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明所作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例1选择不同的桑皮样品,于室温浸泡于自来水中36~72小时,选取桑皮溃散明显的处理样,取混浊浸渍液按10倍梯度稀释后,分别涂布于按酵母膏5g,CaCl2·2H2O 0.5g,聚果胶酸钠10g,琼脂14g,1M NaOH 9mL,0.2%溴百里酚蓝溶液12.5mL,加蒸馏水至1000mL,0.1MPa湿压灭菌20min后倒制的果胶培养基平板,在32~37℃倒置培养3天;选取菌落生长和分布小于300菌落/平板的培养平板,以菌落周围培养基出现下凹溶融状态和发生黄色变化者作为有脱胶能力的菌株,从中挑选出菌落生长能力强和果胶降解环大的菌株4℃低温保存于按牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠5g,水1000ml,琼脂20g,pH7.0-7.2,并在温度121℃、灭菌20分钟后制备的肉汤斜面培养基中;分次将有脱胶能力的保存菌株分别接种于按牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠5g,水1000ml,pH7.0-7.2,并在温度121℃、灭菌20分钟后制备的肉汤培养基中,在温度38℃扩大培养24小时后,再分别按浸润前桑皮纤维重量的3%的接种量接种于含浸润处理桑皮纤维的肉汤培养基中(肉汤培养基配置同前,浸润处理桑皮纤维按10g/50mL加入),在38℃诱导培养24小时,按纤维溃散好、果胶酶活性高、粗纤维残重低的处理效果对各菌株进行综合排序,选留1/3综合处理效果好的菌株;将选留菌株再次分别按浸润前桑皮纤维重量的5%的接种量接种于含浸润处理桑皮纤维的肉汤培养基(该培养基配置同前)中,于38℃诱导培养36小时,再进行综合处理效果的评价和1/3选留,经多轮次这样的诱导培养和筛选,直至选留出脱胶能力相对最强的菌株1-3株;将选出的脱胶能力最强的菌株接种于按牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠5g,水1000ml,pH7.0-7.2,并在温度121℃、灭菌20分钟后制备的肉汤培养基中,在温度40℃下培养36小时后,作为脱胶菌I,一部分用于第一次脱胶液的配制使用,另一部分再接种于按(NH4)2SO41.3g,K2HPO40.37g,MgSO4.7H2O 0.25g,CaCl2.2H2O 0.07g,FeCl30.02g,葡萄糖1.0g,酵母膏1.0g,蒸馏水1000ml,pH10,并在温度121℃、灭菌20分钟后制备的特殊培养基中,在温度为38℃下活化24h后,作为脱胶菌II,用于第二次脱胶液的配制使用。
实施例2(1)浸润处理  将桑皮放入温度为25℃的水中浸润0.5天,取出;(2)脱胶菌接种脱胶  将实施例1筛选和培育出的脱胶菌I,按浸润前桑皮重量的5%的比例配成pH为9.5,浴比为1∶20的第一次脱胶液,然后放入浸润后的桑皮,在温度35℃下脱胶12小时,取出机械去除表皮,再将其放入实施例1筛选和培育出的脱胶菌II,按浸润前桑皮重量的10%的比例配成pH为9.5,浴比为1∶20的第二次脱胶液中,继续在温度35℃下脱胶18小时;(3)水洗  将脱胶后的桑皮纤维先用60℃的热水洗涤,然后放入浴比为1∶15的碱液中煮沸1.5小时,取出再水洗,离心脱去水份,所用碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.2%,肥皂0.8%;(4)增柔  将脱水后的纤维放入用烷基硫酸盐增柔剂配置的浓度为30g/l,浴比为1∶20,温度为40℃的增柔液中处理6小时;
(5)脱水干燥  将增柔处理后的纤维离心脱水,并在50℃干燥;(6)开松、梳理、包装。
所获纤维测试残胶率为2.2%,纤维强度为7.5cn/dtex,纤维平均长度为20mm。
实施例3(1)浸润处理  将桑皮放入温度为30℃的水中浸润1天,取出;(2)脱胶菌接种脱胶  将实施例1筛选和培育出的脱胶菌I,按浸润前桑皮重量的10%的比例配成pH为10,浴比为1∶25的第一次脱胶液,然后放入浸润后的桑皮,在温度38℃下脱胶18小时,取出机械去除表皮,再将其放入实施例1筛选和培育出的脱胶菌II,按浸润前桑皮重量的8%的比例配成pH为10.2,浴比为1∶25的第二次脱胶液中,继续在温度38℃下脱胶12小时;(3)水洗  将脱胶后的桑皮纤维先用80℃的热水洗涤,然后放入浴比为1∶25的碱液中煮沸2小时,取出再水洗,离心脱去水份,所用碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.5%,肥皂1.5%;(4)增柔  将脱水后的纤维放入用烷基苯磺酸盐增柔剂配置的浓度为60g/l,浴比为1∶10,温度为60℃的增柔液中处理20小时;(5)脱水干燥  将增柔处理后的纤维离心脱水,并在60℃干燥;(6)开松、梳理、包装。
所获纤维测试残胶率为2.9%,纤维强度为8.1cn/dtex,纤维长度为平均长度为25mm。
实施例4(1)浸润处理  将桑皮放入温度为40℃的水中浸润0.8天,取出;(2)脱胶菌接种脱胶  将实施例1筛选和培育出的脱胶菌I,按浸润前桑皮重量的3%的比例配成pH为8.0,浴比为1∶30的第一次脱胶液,然后放入浸润后的桑皮,在温度40℃下脱胶20小时,取出机械去除表皮,再将其放入实施例1筛选和培育出的脱胶菌II,按浸润前桑皮重量的5%的比例配成pH为8.5,浴比为1∶30的第二次脱胶液中,继续在温度40℃下脱胶24小时;(3)水洗  将脱胶后的桑皮纤维先用70℃的热水洗涤,然后放入浴比为1∶40的碱液中煮沸2小时,取出再水洗,离心脱去水份,所用碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.5%,肥皂2.0%;
(4)增柔  将脱水后的纤维放入用脂肪酸硫酸酯增柔剂配置的浓度为70g/l,浴比为1∶15,温度为80℃的增柔液中处理12小时;(5)脱水干燥  将增柔处理后的纤维离心脱水,并在65℃干燥;(6)开松、梳理、包装。
所获纤维测试残胶率为3.0%,纤维强度为8.2cn/dtex,纤维平均长度为22mm。
实施例5(1)浸润处理  将桑皮放入温度为28℃的水中浸润2.0天,取出;(2)脱胶菌接种脱胶  将实施例1筛选和培育出的脱胶菌I,按浸润前桑皮重量的8%的比例配成pH为10.5,浴比为1∶28的第一次脱胶液,然后放入浸润后的桑皮,在温度37℃下脱胶22小时,取出机械去除表皮,再将其放入实施例1筛选和培育出的脱胶菌II,按浸润前桑皮重量的6%的比例配成pH为11.0,浴比为1∶25的第二次脱胶液中,继续在温度36℃下脱胶16小时;(3)水洗  将脱胶后的桑皮纤维先用62℃的热水洗涤,然后放入浴比为1∶35的碱液中煮沸1.8小时,取出再水洗,离心脱去水份,所用碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.4%,肥皂1.5%;(4)增柔  将脱水后的纤维放入用脂肪酸硫酸酯增柔剂配置的浓度为20g/l,浴比为1∶18,温度为80℃的增柔液中处理8小时;(5)脱水干燥  将增柔处理后的纤维离心脱水,并在55℃干燥;(6)开松、梳理、包装。
所获纤维测试残胶率为2.8%,纤维强度为8.0cn/dtex,纤维平均长度为23mm。
以上纤维残胶率是按GB5889-86的方法测试的;纤维强度是采用YG001A型单纤维电子强伸仪,在夹持长度10mm,拉伸速率为20mm/分下测试的;纤维平均长度是测试50根纤维得出的平均值。

Claims (8)

1.一种桑皮纤维的微生物脱胶方法,该方法是先将桑皮进行浸润处理,然后用从收集的桑皮中筛选和培育出的脱胶菌接种于浸润处理了的桑皮中进行脱胶,再后将脱胶纤维依次进行水洗、增柔、脱水干燥处理,最后进行开松、梳理、包装。
2.根据权利要求1所述的桑皮纤维的微生物脱胶方法,其特征在于以下工艺步骤的条件如下:(1)浸润处理  将桑皮放入温度为25-40℃的水中浸润0.5~2天,取出;(2)脱胶菌接种脱胶  将从收集的桑皮中筛选和培育出的脱胶菌I,按浸润前桑皮重量的3-10%的比例配成pH为8~11,浴比为1∶20~30的第一次脱胶液,然后放入浸润后的桑皮,在温度35~40℃下脱胶12~24小时,取出机械去除表皮,再将其放入从收集的桑皮中筛选和培育出的脱胶菌II,按浸润前桑皮重量的3-10%的比例配成pH为8~11,浴比为1∶20~30的第二次脱胶液中,继续在温度35~40℃下脱胶12~24小时;(3)水洗  将脱胶后的桑皮纤维先用60~80℃的热水洗涤,然后放入浴比为1∶15~40的碱液中煮沸1~2小时,取出再水洗,离心脱去水份;(4)增柔  将脱水后的纤维放入浓度为10~80g/l,浴比为1∶10~20,温度为20~80℃的增柔液中处理6~24小时;(5)脱水干燥  将增柔处理后的纤维离心脱水,并在50-70℃干燥。
3.根据权利要求1或2所述的桑皮纤维的微生物脱胶方法,其特征在于所用脱胶菌为芽孢杆菌属菌种,是通过以下方法筛选培育的:(1)筛选  选择不同地区、不同品种、不同生长成熟度的桑皮样品,于室温浸泡于自来水中36~72小时,选取桑皮溃散明显的处理样,取混浊浸渍液按10倍梯度稀释后,分别涂布于果胶培养基平板,在32~37℃倒置培养2~4天;从菌落生长和分布小于300菌落/平板的培养平板中挑选出菌落生长能力强和果胶降解环大的菌株低温保存于肉汤斜面培养基中;分次将有脱胶能力的保存菌株分别接种于肉汤培养基中,在温度35~40℃扩大培养12~24小时后,分别按浸润前桑皮纤维重量的2~5%的接种量接种于含浸润处理桑皮纤维的肉汤培养基中,35~40℃诱导培养24~48小时,按纤维溃散好、果胶酶活性高、粗纤维残重低的处理效果对各菌株进行综合排序,选留1/3综合处理效果好的菌株;将选留菌株再次分别按浸润前桑皮纤维重量的2~5%的接种量接种于含浸润处理桑皮纤维的肉汤培养基中,于35~40℃诱导培养24~48小时,再进行综合处理效果的评价和1/3选留,经多轮次这样的诱导培养和筛选,直至选留出脱胶能力相对最强的菌株1-3株;(2)培育  将选出的脱胶能力最强的菌株接种于肉汤培养基中,在温度35~40℃下培养12~24小时后作为脱胶菌I,一部分用于第一次脱胶液的配制,另一部分再接种于特殊培养基中,在温度38~40℃下活化10~24h后作为脱胶菌II,用于第二次脱胶液的配制。
4.根据权利要求1或2所述的桑皮纤维的微生物脱胶方法,其特征在于所用增柔液是由烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪酸硫酸酯、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸酯中的任一种增柔剂配置的。
5.根据权利要求3所述的桑皮纤维的微生物脱胶方法,其特征在于所用增柔液是由烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪酸硫酸酯、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸酯中的任一种增柔剂配置的。
6.根据权利要求2所述的桑皮纤维的微生物脱胶方法,其特征在于所用碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.2~0.5%,肥皂0.5~3%。
7.根据权利要求3所述的桑皮纤维的微生物脱胶方法,其特征在于所用碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.2~0.5%,肥皂0.5~3%。
8.根据权利要求5所述的桑皮纤维的微生物脱胶方法,其特征在于所用碱液中按重量百分比计含氢氧化钠0.2~0.5%,肥皂0.5~3%。
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