CN103806316A - 一种细化生姜纤维素及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种细化生姜纤维素及其制备方法，本发明提供的细化生姜纤维素，其平均长度为45.8-49.9mm，断裂强度为1.3-1.8cN/dtex，断裂强度CV值为22.22-29.41%，结晶指数为27.882-31.402%。本发明所提供的制备方法包括（1）生姜纤维的碱化；（2）用酸调节步骤（1）溶液；（3）过滤、水洗、干燥即得，该方法对平均长度和断裂强度影响较小，所得产品表面较为干净，内部空腔结构基本消失。
Description
技术领域
本发明提供了一种细化生姜纤维素及其制备方法，属于纺织领域。
背景技术
生姜是著名的药食兼用作物，也是我国人民普遍采用的香辛调味蔬菜。生姜富含多种营养成分，据美国USDA 统计，100g 磨碎的生姜干粉中，除含有10% 左右的水分外，还含有约40%-45% 淀粉、20%-25% 纤维素（其中有14.1% 膳食纤维）、9% 的蛋白质、4.24% 脂类和3.39% 糖。在生姜深加工的实际生产中，往往只提取一种有效成分后，将生姜的其它部分作为废料舍弃，如利用溶剂萃取法或蒸馏法提取生姜油后，剩余残渣中的纤维素通常被丢弃，造成材料的极大浪费，也未达到生姜加工综合利用的效果。
研究表明，生姜具有很强的抗菌作用，姜丝纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌作用，同时纤维素的内部具有很多空隙，具有重量轻的特点，但其纤维较粗，易脆，难以应用于纺织工业，新的优良的生姜纤维素引起了发明人的兴趣。
发明内容
本发明提供了一种细化生姜纤维素及其制备方法。本发明提供的细化生姜纤维素，其特征在于：平均长度为45.8-49.9mm，断裂强度为1.3-1.8cN/dtex，断裂强度CV值为22.22-29.41%，结晶指数为27.882-31.402%。
本发明还提供了一种上述细化生姜纤维的制备方法，本发明提供的上述细化生姜纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）生姜纤维的碱化；
（2）用酸调节步骤（1）溶液；
（3）过滤、水洗、干燥。
其中，上述步骤（1）的碱化处理，可采用的碱为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或多种；所用碱的质量体积比为1-20g/L；碱化反应温度为50-100℃；碱化反应时间为0.5-5h。
碱化过程对细化生姜纤维的影响很大，碱化处理过程既要去除木质素、果胶等可溶的成分，以细化生姜纤维素，又要尽量保持纤维素的强度和长度，使之更好适合加工制作纺织材料，发明人对步骤（1）的碱化处理进行了优选。优选地，上述步骤（1）的碱化，所用的碱为氢氧化钠；所用碱的质量体积比为3-7g/L；碱化反应温度为80-100℃；碱化反应时间为0.5-2h，最优选，所用氢氧化钠的质量体积比为5g/L；碱化反应温度为98℃；碱化反应时间为1h。
其中步骤（2）所用的酸为；盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、硝酸中的一种或多种；将步骤（1）溶液的pH值调为2-7。发明人发现，使用醇酸调节pH，由于形成了醋酸-醋酸钠的缓冲溶液，使得木质素等可溶性纤维很好的留在溶液中，细化生姜纤维析出最多，故优选地上述步骤（2）所用的酸醋酸。
将上述步骤（2）溶液通过过滤、纯化水洗涤成中性、干燥，即得细化的生姜纤维素。
本发明所述的生姜纤维原料可为生姜食品如生姜汁、生姜粉、生姜活性成分等在生姜压榨、提取等加工过程中的副产物姜渣，或者是通过对原姜进行净洗、挤压、出汁、沉淀成粉，收集的姜渣。这些姜渣烘干后，经过一、二、三级过筛，机械分拣，上机梳理，即得到本发明所需生姜纤维原料，生姜纤维平均长度为35～ 55mm。
本发明制备的细化生姜纤维素，通过检测可以发现，该纤维素的表面较为干净，纤维素的内部空腔结构基本消失。本发明方法对生姜纤维素的平均长度和断裂强度影响较小，提高了生姜纤维素的细度，为生姜纤维在纺织工业上的应用做出了突出的贡献。
附图说明
图1.为本发明所用生姜纤维原料的扫描电镜照片。
图2.为实施例3所得细化生姜纤维的扫描电镜照片。
图3.为本发明所用生姜纤维原料与实施例3所得细化生姜纤维的红外谱图。
图4.为不同浓度NaOH处理所得细化生姜纤维的X射线衍射曲线。
具体实施例
通过以下实施例来进一步说明本发明，以下实施例仅用于例证，而不限制本发明。
实施例1
称取生姜纤维1.0g，加入3g/L的氢氧化钠溶液11mL，溶液缓慢加热至98℃，加热1小时，冷却至室温，随后用醋酸调节pH值为4-6，过滤，用纯化水洗涤滤饼至中性，干燥即得。
实施例2
称取生姜纤维1.0g，加入4g/L的氢氧化钠溶液11mL，溶液缓慢加热至98℃，加热1小时，冷却至室温，随后用醋酸调节pH值为4-6，过滤，用纯化水洗涤滤饼至中性，干燥即得。
实施例3
称取生姜纤维1.0g，加入5g/L的氢氧化钠溶液11mL，溶液缓慢加热至98℃，加热1小时，冷却至室温，随后用醋酸调节pH值为4-6，过滤，用纯化水洗涤滤饼至中性，干燥即得。
实施例4
称取生姜纤维1.0g，加入6g/L的氢氧化钠溶液11mL，溶液缓慢加热至98℃，加热1小时，冷却至室温，随后用醋酸调节pH值为4-6，过滤，用纯化水洗涤滤饼至中性，干燥即得。
实施例5
称取生姜纤维1.0g，加入7g/L的氢氧化钠溶液11mL，溶液缓慢加热至98℃，加热1小时，冷却至室温，随后用醋酸调节pH值为4-6，过滤，用纯化水洗涤滤饼至中性，干燥即得。
通过YG004D型单纤维强伸仪测定了实施例1-5所得的产品，测量10次，取平均值，测量温度为室温，湿度为（65±4）%
表1：实施例1-5的主要测定参数
上述表格的结果表明，经5g/L氢氧化钠处理后的生姜纤维的平均细度最小，综合性能最优。
采用扫描电子显微镜（HITACHI SU1510型扫描电子显微镜)，对本发明所用生姜纤维原料和得到的细化生姜纤维的表面形貌进行观察与分析，测试条件为温度20℃、相对湿度65%。
通过对所用生姜纤维原料的扫描电镜照片（图1）和实施例3得到的细化生姜纤维的扫描电镜照片（图2）进行观察对比分析，可知实施例3所的纤维素的表面较为干净，纤维素的内部空腔结构基本消失。
通过图3分析，可知碱处理后生姜纤维的纤维素含量明显下降。
采用D/max-B型X-射线衍射分析仪对实施例1-5所得产品进行测试，见图4，分析结果见表2，测试条件为：Ni片滤波，靶型Cu，辐射Cu-K.，电压40kV，电流40mA，扫描速度8°/min。
表2：不同浓度NaOH处理所得细化生姜纤维的结晶指数
| 实验样品 | 生姜纤维原样 | 3g/LNaOH处理的生姜纤维 | 4g/LNaOH处理的生姜纤维 | 5g/LNaOH处理的生姜纤维 | 6g/LNaOH处理的生姜纤维 | 7g/LNaOH处理的生姜纤维 |
| 结晶指数 | 27.882% | 29.095% | 26.758% | 29.486% | 28.850% | 31.402% |
由表2结果分析表明，碱浓度变化对所制备的生姜纤维的结晶度影响不大。
Claims (10)
1.一种细化生姜纤维素，其特征在于：平均长度为45.8-49.9mm，断裂强度为1.3-1.8cN/dtex，断裂强度CV值为22.22-29.41%，结晶指数为27.882-31.402%。
2.如权利要求1所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）生姜纤维的碱化；
（2）用酸调节步骤（1）溶液的pH值至2-7；
（3）水洗，过滤、干燥。
3.如权利要求2所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（1）所用的碱为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（1）所用所用碱的质量体积比为1-20g/L；碱化反应温度为50-100℃；碱化反应时间为0.5-5h。
5.如权利要求4所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（1）所用的碱为氢氧化钠。
6.如权利要求5所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于所述氢氧化钠的质量体积比为3-7g/L；碱化反应温度为80-100℃；碱化反应时间为0.5-2h。
7.如权利要求6所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于所用氢氧化钠的质量体积比为5g/L；碱化反应温度为98℃；碱化反应时间为1h。
8.如权利要求2所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（2）所用的酸为；盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、硝酸中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的细化生姜纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（2）所用的酸为醋酸。
10.如权利要求1-9任一权利要求所述的细化生姜纤维素在制备纺织材料中的应用。
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