CN102277625A

CN102277625A - 利用汽爆技术对香蕉纤维进行提取和脱胶的方法

Info

Publication number: CN102277625A
Application number: CN2011102060732A
Authority: CN
Inventors: 盛占武; 高锦合; 金志强
Original assignee: Haikou Experimental Station of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Current assignee: Haikou Experimental Station of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2011-12-14

Abstract

本发明属纺织业领域，涉及一种利用汽爆技术对香蕉纤维进行提取和脱胶的方法，取香蕉茎秆为原料，切分后进行汽爆提取得到香蕉粗纤维，将香蕉粗纤维浸泡于碱液中进行预碱处理，然后再经汽爆脱胶、漂白、后处理得到香蕉纤维。本发明工艺简单，工艺周期短，以蕉园废弃的香蕉茎秆资源为主要原料，成本低，采用预碱处理和蒸汽爆破结合的方式，既有效地提高香蕉纤维得率，又降低香蕉纤维残胶率，同时避免环境污染，开辟了香蕉茎秆纤维提取和脱胶的新途径，有利于蕉园废弃物资源的综合利用和产品附加值的进一步提升。

Description

利用汽爆技术对香蕉纤维进行提取和脱胶的方法

技术领域

本发明属纺织业领域，涉及纤维提取及脱胶的方法，尤其涉及一种以香蕉茎秆为原料利用汽爆技术进行纤维提取和脱胶的方法。

背景技术

香蕉产业是我国热带农业的支柱产业之一，我国香蕉产区每年约产生700多万吨香蕉茎秆，目前均采用直接还田或丢弃的方法处理，既造成了资源的极大浪费又破坏了生态环境。香蕉纤维主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，其纤维素含量相对亚麻和黄麻较低，半纤维素与木质素含量较高，大量研究表明，香蕉纤维具有诸多优点如：强度高、伸长小、吸湿放湿快、初始模量高、服用卫生性能良好等优点。此外，香蕉纤维作为天然纤维的一种，又具有可再生、可降解、来源丰富、加工能耗小、原料价格低廉等优点。如何开展香蕉纤维的综合利用，延长香蕉产业链，有效降低香蕉产业发展的风险、提高产业经济效益、增加产品的附加值是香蕉产业发展中亟需解决的重大问题之一。

汽爆技术的全称是蒸汽爆破处理技术，是利用高温、高压水蒸汽处理纤维原料，并通过瞬间释压过程实现原料的组分分离和结构变化。其本质是将渗透在植物组织内部被压缩的气体在超短时间(0.00875s)内突发性的释放，使植物组织由高温、高压的状态瞬间释放为常温常压，从而达到降解纤维素和木质素的目的。

香蕉纤维的提取常用的方式是采用机械刮麻的方式获得，由于生产劳动强度大，得率低，一直未得到广泛的应用。常见的纤维脱胶方法有机械脱胶法、化学脱胶法、生物脱胶法、超声脱胶法及生物-化学联合脱胶法，而目前国内应用于香蕉纤维脱胶的方法主要是化学脱胶法和生物酶法脱胶。化学脱胶可以去除韧皮中的绝大部分胶质，达到脱胶的要求，具有时间短、效率高、可在短期内获得成效的特点，但是香蕉纤维胶质含量高，生产成本高且处理过的废水中含有有害的化学成分，回收难度大，极易造成环境污染。生物脱胶是利用微生物来分解胶质。目前国内生物技术在纤维脱胶方面的应用尚未形成规模，酶制剂功能尚不完整，例如脱胶酶的活性还不够高，脱胶率仅在40％-50％，因而生物脱胶还不能完全代替化学脱胶。可见，香蕉纤维脱胶技术是目前我国香蕉纤维加工方面急需突破的主要技术难题。

专利CN 100424237C公布了香蕉纤维及其制法、使用它的混纺纱以及纤维构造物，以机械方式提取香蕉纤维，对纤维的脱胶方式并未涉及，而机械刮麻存在劳动强度大，纤维得率低的特点。专利CN10109552.8公开了采用传统化学脱胶的工艺制备香蕉韧皮纤维的方法，采用化学脱胶，香蕉纤维强力减弱且会污染环境。专利CN101736407A公开了香蕉韧皮纤维的生物脱胶方法，但生物酶法脱胶普遍存在周期长，生产成本高，工艺复杂的特点。专利CN101748528和CN101748529公开了香蕉纤维纯纺和混纺纱线的生产方法，对于脱胶方法并未提及。专利CN10114926.4公布了一种可纺性麻纤维的制备方法，未对香蕉纤维的脱胶进行研究。经检索未见汽爆技术应用于香蕉纤维的提取和脱胶技术的相关报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种利用汽爆技术对香蕉纤维进行提取和脱胶的方法，采用预碱处理和蒸汽爆破结合的方式，既有效地提高香蕉纤维得率，又降低香蕉纤维残胶率，同时避免环境污染，开辟了香蕉茎秆纤维提取和脱胶的新途径，有利于蕉园废弃物资源的综合利用和产品附加值的进一步提升。

本发明所采用的技术方案：

一种利用汽爆技术对香蕉纤维进行提取和脱胶的方法，其步骤如下：

1、汽爆提取：将切分好的新鲜香蕉茎秆放入汽爆罐中在1.20～1.60Mpa的汽爆压力维压60～120s，瞬间释放后水洗并脱水得到香蕉粗纤维。

2、预碱处理：将香蕉粗纤维浸泡于浓度为10～20g/L的NaOH溶液中，在室温下浸泡24～48h，水洗至中性并脱水。

3、汽爆脱胶：将预碱处理后的纤维再次放入汽爆罐中，在压力1.35～1.55Mpa的条件下维压时间为80～130s，纤维水分含量控制在20～40％，瞬间释放后水洗并脱水。

4、漂白：将香蕉粗纤维进行漂白处理，漂白处理分二步进行：第一次：温度在55～62℃，固液比为1∶14～18，漂白液含1～1.6％的Na₂SiO₃、2～2.8％的NaOH、2～2.9％的H₂O₂，处理1～2小时，水洗至中性；第二次：60～68℃，固液比为1∶15～19，漂白液含1～3％的Na₂SiO₃、1％的NaOH、1～1.6％的H₂O₂，处理1～2小时，水洗至中性。

5、后处理：对漂白后的香蕉纤维进行给油、干燥、开松、梳理而得到柔顺洁白的香蕉纤维。

本发明工艺简单，工艺周期短，以蕉园废弃的香蕉茎秆资源为主要原料，成本低，采用预碱处理和蒸汽爆破结合的方式，既有效地提高香蕉纤维得率，又降低香蕉纤维残胶率，同时避免环境污染，开辟了香蕉茎秆纤维提取和脱胶的新途径，有利于蕉园废弃物资源的综合利用和产品附加值的进一步提升。

具体实施方式

下面用非限定性实施例对本发明作进一步说明，应当说明，以下实施例仅用于说明本发明，其不应该限制本发明的范围，任何在本领域可以容易的作出的改变都可以被认为在本发明的范围之内。

实施例一

1、汽爆提取：取新鲜香蕉茎秆10Kg，切分好后放入汽爆罐中在1.20Mpa的汽爆压力维压70s，瞬间释放后水洗并脱水得到香蕉粗纤维320g，得率在3.2％。

2、预碱处理：将香蕉粗纤维浸泡于浓度为15g/L的NaOH溶液中，在室温下浸泡36h，水洗至中性并脱水。

3、汽爆脱胶：将预碱处理后的纤维再次放入汽爆罐中，在压力1.5Mpa的条件下维压时间为90s，纤维水分含量为20％，瞬间释放后水洗并脱水。

4、漂白：采用两次漂白处理，第一次：温度在55℃，固液比为1∶14，漂白液含1％的Na₂SiO₃、2.2％的NaOH、2％的H₂O₂，处理1小时，水洗至中性；第二次：62℃，固液比为1∶15，漂白液含1％的Na₂SiO₃、1％的NaOH、1.2％的H₂O₂，处理1.5小时，水洗至中性。

5、后处理：对漂白后的香蕉纤维进行给油、干燥、开松、梳理而得到柔顺洁白的香蕉纤维。所得香蕉纤维长度为160mm，纤维支数在450Nm，束纤维断裂强度在3.5g/D，残胶率为4.5％。

实施例二

1、汽爆提取：取新鲜香蕉茎秆15Kg，切分好后放入汽爆罐中在1.60Mpa的汽爆压力维压120s，瞬间释放后水洗并脱水得到香蕉粗纤维540g，得率在3.6％。

2、预碱处理：将香蕉粗纤维浸泡于浓度为18g/L的NaOH溶液中，在室温下浸泡48h，水洗至中性并脱水。

3、汽爆脱胶：将预碱处理后的纤维再次放入汽爆罐中，在压力1.55Mpa的条件下维压时间为90s，纤维水分含量控制为20％，瞬间释放后水洗并脱水。

4、漂白：采用两次漂白处理，第一次：温度在60℃，固液比为1∶18，漂白液含1.6％的Na₂SiO₃、2.8％的NaOH、2.5％的H₂O₂，处理1小时，水洗至中性；第二次：65℃，固液比为1∶19，漂白液含1％的Na₂SiO₃、1％的NaOH、1.6％的H₂O₂，处理1小时，水洗至中性。

5、后处理：对漂白后的香蕉纤维进行给油、干燥、开松、梳理而得到柔顺洁白的香蕉纤维。所得香蕉纤维长度为100mm，纤维支数在600Nm，束纤维断裂强度在2.5g/D，残胶率为3.5％。

实施例三

1、汽爆提取：取新鲜香蕉茎秆20Kg，切分好后放入汽爆罐中在1.40Mpa的汽爆压力维压100s，瞬间释放后水洗并脱水得到香蕉粗纤维660g，得率为3.3％。

2、预碱处理：将香蕉粗纤维浸泡于浓度为12g/L的NaOH溶液中，在室温下浸泡30h，水洗至中性并脱水。

3、汽爆脱胶：将预碱处理后的纤维再次放入汽爆罐中，在压力1.40Mpa的条件下维压时间为120s，纤维水分含量控制在30％，瞬间释放后水洗并脱水。

4、漂白：采用两次漂白处理：第一次：温度在58℃，固液比为1∶16，漂白液含1.3％的Na₂SiO₃、2.5％的NaOH、2.9％的H₂O₂，处理2小时，水洗至中性；第二次：65℃，固液比为1∶17，漂白液含2％的Na₂SiO₃、1％的NaOH、1.3％的H₂O₂，处理2小时，水洗至中性。

5、后处理：对漂白后的香蕉纤维进行给油、干燥、开松、梳理而得到柔顺洁白的香蕉纤维。所得香蕉纤维长度为140mm，纤维支数在530Nm，束纤维断裂强度在3.2g/D，残胶率为3.9％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用汽爆技术对香蕉纤维进行提取和脱胶的方法，其特征在于，其步骤如下：

1)、汽爆提取：将切分好的新鲜香蕉茎秆放入汽爆罐中在1.20～1.60Mpa的汽爆压力维压60～120s，瞬间释放后水洗并脱水得到香蕉粗纤维；

2)、预碱处理：将香蕉粗纤维浸泡于浓度为10～20g/L的NaOH溶液中，在室温下浸泡24～48h，水洗至中性并脱水；

3)、汽爆脱胶：将预碱处理后的纤维再次放入汽爆罐中，在压力1.35～1.55Mpa的条件下维压时间为80～130s，纤维水分含量控制在20～40％，瞬间释放后水洗并脱水；

4)、漂白：将香蕉粗纤维进行漂白处理，漂白处理分二步进行：第一次：温度在55～62℃，固液比为1∶14～18，漂白液含1～1.6％的Na₂SiO₃、2～2.8％的NaOH、2～2.9％的H₂O₂，处理1～2小时，水洗至中性；第二次：60～68℃，固液比为1∶15～19，漂白液含1～3％的Na₂SiO₃、1％的NaOH、1～1.6％的H₂O₂，处理1～2小时，水洗至中性；

5)、后处理：对漂白后的香蕉纤维进行给油、干燥、开松、梳理而得到柔顺洁白的香蕉纤维。