CN107675270A

CN107675270A - 一种梯次利用麻类韧皮原料的方法

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Publication number: CN107675270A
Application number: CN201710910628.9A
Authority: CN
Inventors: 成莉凤
Original assignee: Institute of Bast Fiber Crops of CAAS
Current assignee: Institute of Bast Fiber Crops of CAAS
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: CN107675270B

Abstract

本发明公开了一种梯次利用麻类韧皮原料的方法，包括：S1、利用离子型萃取剂对麻类韧皮原料进行预处理，固液分离后得到果胶溶液和麻类韧皮纤维；S2、将果胶溶液浓缩后加入乙醇，搅拌后静置沉淀，洗涤烘干，得到麻类果胶；S3、采用生物法对麻类韧皮纤维进行脱胶处理得到麻纤维，将麻纤维进行后处理，得到精干麻。本发明通过离子型萃取剂对麻类韧皮原料进行预处理，适度萃取麻类韧皮原料中的果胶，既能降低后续麻类脱胶的难度，同时获得麻类优质果胶产品，能有效提高麻类韧皮原料的综合利用价值，实际意义重大。

Description

一种梯次利用麻类韧皮原料的方法

技术领域

本发明涉及麻类原料处理技术领域，具体涉及一种梯次利用麻类韧皮原料的方法。

背景技术

麻类韧皮原料是世界上重要的天然纤维来源之一。农产品麻类韧皮原料除含有大量纤维素纤维外，还包含有果胶、半纤维素、木质素等“胶质”成分。无论利用麻韧皮纤维开发何种纺织产品，都必须经过“脱胶”，除去韧皮纤维原料的非纤维素物质。

长期以来，麻类韧皮原料所含的果胶在纤维提取的过程中都是当成“杂质”被降解，随后作为污水的有机污染物排放，既浪费了多糖资源，又造成了严重的环境污染，成为困扰企业的一大难题。

综上所述，在麻类韧皮原料的加工方法的研究过程中，开发一种梯次利用麻类韧皮原料的方法，充分利用其含有的麻类果胶和麻类纤维，最大限度地提高其加工利用的附加值，有效促进麻类韧皮原料加工业的健康发展，具有巨大的社会和经济价值以及重要的实际意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种梯次利用麻类韧皮原料的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种梯次利用麻类韧皮原料的方法，包括以下步骤：

S1、利用离子型萃取剂对麻类韧皮原料进行预处理，固液分离后得到果胶溶液和麻类韧皮纤维；

S2、将所述果胶溶液浓缩后加入乙醇，搅拌后静置沉淀，洗涤烘干，得到麻类果胶；

S3、采用生物法对所述麻类韧皮纤维进行脱胶处理得到麻纤维，将麻纤维进行后处理，得到精干麻。

通过对麻类韧皮原料进行预处理，适度提取果胶，可回收原料中的果胶多糖，又可解除果胶质的“黏合”作用，使细胞结构松散，促进脱胶剂的有效渗透，从而大幅度提高脱胶效率和脱胶质量。

在上述技术方案中，步骤S1中，所述麻类韧皮纤维中果胶的含量为2-8％，优选为3-5％。

在麻类韧皮原料中，果胶占其干重的8-15％，通过对麻类韧皮原料进行预处理，提取麻类韧皮原料中易溶解的占三分之二左右的果胶类物质，一方面，尽最大量提取麻类韧皮原料中的果胶，另一方面，又不损坏麻类韧皮纤维。

在上述技术方案中，步骤S1中，所述预处理包括：将麻类韧皮原料与离子型萃取剂及助溶剂按1g：3-5ml：0.3ml的比例混匀，浸泡，煮沸1-2h，每20min搅拌1次。

在上述技术方案中，步骤S1中，所述离子型萃取剂为0.2-0.8％草酸铵溶液，所述助溶剂为2％六偏磷酸钠溶液。

通过采用草酸铵和六偏磷酸钠混合溶液对麻类韧皮纤维原料进行预处理，提取其中的部分果胶，能避免强酸强碱萃取条件对麻类韧皮纤维造成损伤。

在上述技术方案中，步骤S1中，所述固液分离采用离心脱水的方法，离心转速为1500-2500r/min，离心时间为5-10min。

在上述技术方案中，步骤S2包括：采用真空干燥或低温蒸发法将果胶溶液浓缩得到浓度为1-3g/L的果胶浓缩液，将果胶浓缩液置于浓度为95-98.5％的乙醇溶液中静置沉淀，用浓度为60-70％的乙醇溶液洗涤沉淀，低温烘干。

干燥技术对果胶的品质有严重影响，常压干燥设备简单，但干燥后的产品溶解性差，色泽较深；采用真空干燥或低温干燥所得的果胶色泽较浅，溶解性好，果胶性质改变小。

优选地，在上述技术方案中，步骤S2还包括向95-98.5％的乙醇溶液中添加1-3wt％的助剂，所述助剂为醋酸钠和/或醋酸钾。添加痕量的电解质有助于果胶沉淀，提高果胶得率。

在上述技术方案中，步骤S2还包括：将麻类果胶粉碎得到果胶得率为6％-10％的粉状大分子量的成品果胶。

与同类果胶产品相比，该法提取的麻类果胶分子链完整，热稳定性好，胶凝性强，是食品和医药工业的优良的乳化剂。

在上述技术方案中，步骤S3中，所述生物法脱胶工艺包括：将麻类韧皮纤维与脱胶菌剂按浴比1g:8-10ml浸泡，控制脱胶菌剂的活菌数浓度为10⁶-10⁸个/ml，33-35℃下发酵8-15h后，沸水淋洗8-10min，终止脱胶；或将麻类韧皮纤维与脱胶酶制剂按浴比1g:8-10ml浸泡，控制果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶的活力分别大于200U/ml、80U/ml、100U/ml，45-55℃下反应2-4h，终止脱胶。

上述两种生物脱胶工艺均有各自的优缺点，菌剂脱胶是利用微生物在麻类韧皮纤维上生长繁殖过程中所产生的酶降解麻类韧皮纤维的胶质，其部分胶质可作为脱胶菌剂生长所需的营养，脱胶菌剂生产成本低，胶质降解彻底，排放的污水里有机物含量较少；酶制剂脱胶周期短，作用条件温和，但酶制剂的生产成本高。

在上述技术方案中，步骤S3中，所述麻纤维后处理包括：用水柱压力为0.6-0.8MPa的洗麻机冲洗麻纤维10min，脱水机脱水至含水率小于20％，浸泡于85-95℃的乳化油液中处理6-8min，使纤维表面包被一层油膜，保持分散状态；二次脱水至含水率小于50％，烘干至含水率小于10％，获得得率大于65％、残胶率小于10％以及纤维强度大于15cN/tex的精干麻。

本发明的优点：

(1)本发明所提供麻类韧皮原料的梯次利用方法，通过离子型萃取剂对麻类韧皮原料进行预处理，作用条件温和，克服了强酸强碱条件下易破坏果胶和纤维品质的难题；

(2)本发明所提供麻类韧皮原料的梯次利用方法，所得到的麻类果胶分子量大，热稳定性好，胶凝性强，是食品和医药工业的优良乳化剂；所得到的精干麻残胶率低，纤维强度大；

(3)本发明所提供麻类韧皮原料的梯次利用方法，不仅能高效提取麻类韧皮纤维，同时回收利用了传统麻类脱胶过程中作为“杂质”去除的部分果胶，提高了麻类韧皮原料的综合利用价值。

附图说明

图1为本发明实施例所提供麻类韧皮原料的梯次利用方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

一种梯次利用麻类韧皮原料的方法包括以下步骤：

S1、将麻类韧皮原料与0.2-0.8％草酸铵溶液和2％六偏磷酸钠溶液、按1g:3-5ml:0.3ml的比例混匀浸泡，煮沸1-2h，每20min搅拌1次，随后在离心转速为2000r/min下离心分离5-10min得到果胶溶液和麻类韧皮纤维，控制麻类韧皮纤维的果胶含量为3％-5％；

S2、采用真空干燥或低温蒸发法将步骤S1中得到的果胶溶液浓缩得到浓度为1-3g/L的果胶浓缩液，将果胶浓缩液置于浓度为95-98.5％的乙醇溶液中静置沉淀，必要时可添加1-3wt％的醋酸钠和/或醋酸钾增强沉淀效果，用浓度为60-70％的乙醇溶液洗涤果胶沉淀，低温烘干得到麻类果胶，粉碎得到果胶得率为6％-10％的粉状大分子量的成品果胶；

S3、采用生物法对麻类韧皮纤维进行脱胶处理得到麻纤维，再将麻纤维进行后处理，获得得率大于65％、残胶率小于10％、纤维强度大于15cN/tex的精干麻，具体地，生物法脱胶工艺可选自以下工艺中的一种：1)将麻类韧皮纤维与脱胶菌剂按浴比1g:8-10ml浸泡，控制脱胶菌剂的活菌数浓度为10⁶-10⁸个/ml，33-35℃下发酵8-15h后，沸水淋洗8-10min，终止脱胶；2)将麻类韧皮纤维与脱胶酶制剂按浴比1g:8-10ml浸泡，控制果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶的活力分别大于200U/ml、80U/ml、100U/ml，45-55℃下反应2-4h，终止脱胶；具体地，麻纤维后处理包括：用洗麻机冲洗麻纤维10min，控制洗麻机水柱压力为0.6-0.8MPa，脱水机脱水至含水率小于20％，随后浸泡于乳化油液中，在85-95℃条件下处理6-8min，使麻纤维表面包被一层油脂膜，并保持分散状态，最后二次脱水至含水率小于50％，烘干至含水率小于10％。

实施例1一种苎麻原麻的梯次利用方法

将采集自湖南沅江实验基地的苎麻原麻自来水冲洗除尘后，低温干燥至含水率<5％，按2kg/把的规格扎把，按浴比1:5的比例置于0.6％草酸铵溶液中浸泡，添加0.2％六偏磷酸钠溶液助溶，煮沸1h，每20min搅拌1次，随后在转速为2000r/min下离心分离5min，得到果胶溶液和苎麻韧皮纤维；采用旋转蒸发仪对果胶溶液进行低温浓缩，得到浓度为1.8g/L的果胶浓缩液，再向果胶浓缩液中缓慢加入无水乙醇，控制乙醇的浓度在95％以上，静置2.5h，直至苎麻果胶充分沉淀，随后用3倍体积的浓度为65％的乙醇溶液洗涤沉淀2次，在低于50℃下烘干，得到含水量小于2％苎麻果胶成品，粉碎得到果胶得率为8.67％的粉状大分子量的苎麻成品果胶粉末；按浴比1g:9ml的比例将苎麻韧皮纤维置于一种嗜果胶杆菌的脱胶菌剂稀释液中，控制脱胶菌剂稀释液中嗜果胶杆菌活菌浓度为10⁷个/mL左右，在35℃下发酵9h，麻纤维分散后，用沸水冲洗10min灭活嗜果胶杆菌，用水柱压力为0.7MPa的洗麻机冲洗生物脱胶后的麻纤维10min，脱水机脱水至含水率小于20％，随后浸泡于乳化油液中，在90℃条件下处理6min，使麻纤维表面包被一层油脂膜，并保持分散状态，最后二次脱水至含水率小于50％，烘干至含水率小于10％，得到得率为65％，残胶率为5％，纤维强度为15.8cN/tex的精干麻。

实施例2一种红麻韧皮原料的梯次利用方法

将采集自中国农业科学院麻类研究所87亩实验基地的红麻韧皮原料用自来水冲洗除尘后，低温干燥至含水率<3％，按2kg/把的规格扎把，按浴比1:5的比例置于0.8％草酸铵溶液中浸泡，添加0.2％六偏磷酸钠溶液助溶，煮沸1.5h，每20min搅拌1次，随后在转速为2000r/min下离心分离5min，得到果胶溶液和红麻韧皮纤维；采用旋转蒸发仪对果胶溶液进行低温浓缩，得到浓度为2.5g/L的果胶浓缩液，再向果胶浓缩液中缓慢加入无水乙醇，控制乙醇的浓度在95％以上，按2.5wt％的比例加入醋酸钾，混合均匀，静置2.5h，直至红麻果胶充分沉淀，随后用3倍体积的浓度为65％的乙醇溶液洗涤沉淀3次，在低于50℃下烘干，得到含水量小于2％红麻果胶成品，粉碎得到果胶得率为8.42％的粉状大分子量的红麻成品果胶粉末；按浴比1g:8ml的比例将红麻韧皮纤维置于一种嗜果胶杆菌的脱胶菌剂稀释液中，控制脱胶菌剂稀释液中嗜果胶杆菌活菌浓度为10⁷个/ml左右，在35℃下发酵10h，麻纤维分散后，用沸水冲洗10min灭活嗜果胶杆菌，用水柱压力为0.8MPa的洗麻机冲洗生物脱胶后的麻纤维10min，脱水机脱水至含水率小于20％，随后浸泡于乳化油液中，在90℃条件下处理7min，使麻纤维表面包被一层油脂膜，并保持分散状态，最后二次脱水至含水率小于50％，烘干至含水率小于10％，得到得率为68％，残胶率为7％，纤维强度为18cN/tex的精干麻。

实施例3一种黄麻韧皮原料的梯次利用方法

将采集自中国农业科学院麻类研究所87亩实验基地的黄麻韧皮原料用自来水冲洗除尘后，低温干燥至含水率<3％，按2kg/把的规格扎把，按浴比1:4的比例置于0.7％草酸铵溶液中浸泡，添加0.15％六偏磷酸钠溶液助溶，煮沸2h，每20min搅拌1次，随后在转速为2000r/min下离心分离5min，得到果胶溶液和黄麻韧皮纤维；采用旋转蒸发仪对果胶溶液进行低温浓缩，得到浓度为2g/L的果胶浓缩液，再向果胶浓缩液中缓慢加入无水乙醇，控制乙醇的浓度在95％以上，按2.3wt％的比例加入醋酸钠，混合均匀，静置3h，直至黄麻果胶充分沉淀，随后用3倍体积的浓度为65％的乙醇溶液洗涤沉淀3次，在低于50℃下烘干，得到含水量小于2％黄麻果胶成品，粉碎得到果胶得率为7.67％的粉状大分子量的黄麻成品果胶粉末；按浴比1g:8ml的比例将红麻韧皮纤维置于一种嗜果胶杆菌的脱胶菌剂稀释液中，控制脱胶菌剂稀释液中嗜果胶杆菌活菌浓度为10⁸个/ml左右，在35℃下发酵12h，麻纤维分散后，用沸水冲洗10min灭活嗜果胶杆菌，用水柱压力为0.8MPa的洗麻机冲洗生物脱胶后的麻纤维9min，脱水机脱水至含水率小于20％，随后浸泡于乳化油液中，在90℃条件下处理6min，使麻纤维表面包被一层油脂膜，并保持分散状态，最后二次脱水至含水率小于50％，烘干至含水率小于10％，得到得率为68％，残胶率为8％，纤维强度为22cN/tex的精干麻。

实施例4一种工业大麻韧皮原料的梯次利用方法

将采集自云南的工业大麻韧皮原料自来水冲洗除尘后，低温干燥至含水率<5％，按2kg/把的规格扎把，按浴比1:5的比例置于0.5％草酸铵溶液中浸泡，添加0.2％六偏磷酸钠溶液助溶，煮沸1.5h，每20min搅拌1次，随后在转速为2000r/min下离心分离5min，得到果胶溶液和工业大麻韧皮纤维；采用旋转蒸发仪对果胶溶液进行低温浓缩，得到浓度为2.2g/L的果胶浓缩液，再向果胶浓缩液中缓慢加入无水乙醇，控制乙醇的浓度在95％以上，静置3.5h，直至工业大麻果胶充分沉淀，随后用3倍体积的浓度为70％的乙醇溶液洗涤沉淀2次，在低于50℃下烘干，得到含水量小于2％工业大麻果胶成品，粉碎得到果胶得率为10.03％的粉状大分子量的工业大麻成品果胶粉末；按浴比1g:10ml的比例将工业大麻韧皮纤维置于一种嗜果胶杆菌的脱胶菌剂稀释液中，控制脱胶菌剂稀释液中嗜果胶杆菌活菌浓度为10⁷个/ml左右，在35℃下发酵9.5h，麻纤维分散后，用沸水冲洗10min灭活嗜果胶杆菌，用水柱压力为0.7MPa的洗麻机冲洗生物脱胶后的麻纤维10min，脱水机脱水至含水率小于20％，随后浸泡于乳化油液中，在90℃条件下处理6min，使麻纤维表面包被一层油脂膜，并保持分散状态，最后二次脱水至含水率小于50％，烘干至含水率小于10％，得到得率为68.9％，残胶率为6.8％，纤维强度为14.5cN/tex的精干麻。

最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种梯次利用麻类韧皮原料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述麻类韧皮纤维中果胶的含量为2-8％，优选为3-5％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述预处理包括：将麻类韧皮原料与离子型萃取剂及助溶剂按1g：3-5ml：0.3ml的比例混匀，浸泡，煮沸1-2h，每20min搅拌1次。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述离子型萃取剂为0.2-0.8％草酸铵溶液，所述助溶剂为2％六偏磷酸钠溶液。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述固液分离采用离心脱水的方法，离心转速为1500-2500r/min，离心时间为5-10min。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：采用真空干燥或低温蒸发法将果胶溶液浓缩得到浓度为1-3g/L的果胶浓缩液，将果胶浓缩液置于浓度为95-98.5％的乙醇溶液中静置沉淀，用浓度为60-70％的乙醇溶液洗涤沉淀，低温烘干。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S2还包括向95-98.5％的乙醇溶液中添加1-3wt％的助剂，所述助剂为醋酸钠和/或醋酸钾。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤S2还包括：将麻类果胶粉碎得到果胶得率为6％-10％的粉状大分子量的成品果胶。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述生物法脱胶工艺包括：将麻类韧皮纤维与脱胶菌剂按浴比1g:8-10ml浸泡，控制脱胶菌剂的活菌数浓度为10⁶-10⁸个/ml，33-35℃下发酵8-15h后，沸水淋洗8-10min，终止脱胶；或将麻类韧皮纤维与脱胶酶制剂按浴比1g:8-10ml浸泡，控制果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶的活力分别大于200U/ml、80U/ml、100U/ml，45-55℃下反应2-4h，终止脱胶。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述麻纤维后处理包括：用水柱压力为0.6-0.8MPa的洗麻机冲洗麻纤维10min，脱水机脱水至含水率小于20％，浸泡于85-95℃的乳化油液中处理6-8min，使纤维表面包被一层油膜，保持分散状态；二次脱水至含水率小于50％，烘干至含水率小于10％，获得得率大于65％、残胶率小于10％以及纤维强度大于15cN/tex的精干麻。