CN115028758B - 一种提高低蛋白天然橡胶干燥效率的胶乳处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高低蛋白天然橡胶干燥效率的胶乳处理方法，包括以下步骤：(1)取鲜胶乳搅拌均匀，加水调整干胶浓度至20～25％，调节pH值至7.0～8.5；(2)加入蛋白酶，搅拌适宜时间，再依次加入助干剂和木醋液，所述助干剂为多羟基的糖类或多羟基的醇类，助干剂的加入量为干胶重量的0.1～1％，所述木醋液的加入量为干胶重量的0.1％～5％，将所得物搅拌均匀后静置；(3)待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，将所得胶片进行热风干燥处理。本发明提供的方法能够在现有的热风干燥生产方式的前提下，不增加大量设备成本和改变干燥工工艺，即可实现显著缩短天然橡胶干燥时间的效果。

Description

一种提高低蛋白天然橡胶干燥效率的胶乳处理方法

技术领域

本发明属于天然橡胶加工技术领域，具体涉及一种提高低蛋白天然橡胶干燥效率的胶乳处理方法。

背景技术

天然橡胶是由橡胶树收集的鲜胶乳利用加酸凝固或自然凝固后，经过一系列的加工工艺制备而成。鲜胶乳中主要成分为橡胶烃，橡胶烃主要结构为顺式聚异戊二稀，因橡胶树品种、土壤品质、气候及其他条件的不同，其成分和结构存在较大的差异。新鲜天然胶乳中含有30％左右的橡胶烃、60％左右的水分和6％左右的非橡胶组分，其中非橡胶组分中蛋白质占整个胶乳体系的1～2％。基于鲜胶乳的组成成分中含有大量的水分，因此干燥工艺是其加工的重要环节，是加工生产天然橡胶中成本控制的最主要指标，同时也关系到天然橡胶产品的质量优劣。虽然有文献提及可采用远红外干燥技术和微波干燥技术来提高天然橡胶的干燥效率，但由于其带来设备成本的增加和干燥工艺的改进，目前国内外的橡胶生产企业仍然主要采用热风干燥来加工生产天然橡胶。

加工生产的天然橡胶中含有蛋白质、糖类、类脂物、无机盐等非胶组分，其中以蛋白质含量最高。从微观结构来看，蛋白质是以片状的形态包裹在橡胶粒子的表面，橡胶中所有的蛋白质层是相通的。当天然橡胶在干燥后期，天然橡胶表面干燥后会形成封闭层，此时天然橡胶内部的水分会被疏水性的橡胶完全包裹，很难扩散出来，这时亲水性的蛋白质则起到水分通道的作用，使水分由内而外扩散。当制备低蛋白天然橡胶时，鲜胶乳中的大部分蛋白质可以通过离心、蛋白酶、尿素等方法脱除，天然橡胶中剩余很少量的蛋白质(此时蛋白质含量一般低于1.56％)，从橡胶内部往表面扩散水分的“通道”遭到破坏，导致天然橡胶干燥更加困难，并且氮含量越低天然橡胶越难以完全干燥，表现为胶粒中心出现“白点”现象，使橡胶质量不稳定。

为了改善低蛋白天然橡胶的干燥效率，提升橡胶的质量，研究者在干燥设备、热源、干燥温度、添加隔离剂以及胶乳处理等等方面做过大量研究，虽然这些方法能够起到提高天然橡胶干燥效率的作用，但是其中提及的方法均需要对设备或工艺进行改进，显著增加了干燥成本，同时并不适用于现有企业普遍采用的热风干燥体系，需要对现有干燥工艺进行较大改进，无法在现有基础上进行大规模推广应用。

如专利CN100560609C采用在酸凝天然橡胶和微生物凝固天然橡胶凝固过程中加入纳米二氧化硅悬浮液，提高了天然橡胶的干燥效率。但是纳米二氧化硅使用前需要添加一缩二乙二醇和表面活性剂，且需要在超声振荡器的作用下制备成二氧化硅悬浮液，增加了工艺和设备成本，需要对现有热风干燥设备进行较大改进，且二氧化硅及试剂的使用会造成天然橡胶灰分的增大。

如专利CN 106738532 B中公开了一种胶乳快速干燥的方法，其制成了含红外吸收剂镁铝水滑石的胶乳凝固剂溶液，需要在凝固池底部按100-500mL/m²均匀铺上凝固剂溶液，然后将稀释的胶乳导入凝固池中，并采用红外线发生装置进行干燥。虽然该方法提高了胶乳的干燥效率，但是其中涉及的红外线发生装置和红外吸收剂需要专用设备，增加了设备成本，同时其处理步骤复杂，不适于现有的热风干燥体系进行使用。

如专利CN 109195997 B公开了一种用于干燥天然橡胶的方法，其是在185℃至210℃的温度下将湿天然橡胶凝固物进行压缩，然后在至少100巴的压差下使经压缩的凝固物经受闪蒸绝热膨胀，从而提高了天然橡胶的干燥效率，该方法能够产生氮含量为至多0.3％的干燥的天然橡胶，一定程度上解决了低蛋白天然橡胶干燥效率低的问题。但是该方法需要采用大型的压缩设备和绝热闪蒸膨胀设备，其设备昂贵，成本极高，并不适用于现有的热风干燥方式，对现有工艺的影响较大，企业也无法大量引进该技术。

因此，针对于现有的天然橡胶加工而言，如何在不改变现有热风干燥方式来生产天然橡胶的模式下，且在不增加大量成本，无需增设额外的大型设备的前提下，如何解决低蛋白天然橡胶干燥效率低的问题，成为天然橡胶生产领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，从而提供一种提高低蛋白天然橡胶干燥效率的胶乳处理方法。本发明的技术目的，是基于如何在不改变现有企业大多采用热风干燥来生产天然橡胶的前提下，不额外增加大量成本和增设大型设备，来从源头解决如何提高低蛋白天然橡胶干燥效率的问题。本发明中强调的低蛋白天然橡胶一般是指蛋白质含量低于1.56％的天然橡胶。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种提高低蛋白天然橡胶干燥效率的胶乳处理方法，包括以下步骤：

(1)取鲜胶乳经过筛除杂，将筛下物混合均匀，加水调整干胶浓度至20～25％，加入氨水调节pH值至7.0～8.5；

(2)加入蛋白酶的水溶液，搅拌适宜时间，使蛋白酶与胶乳中的蛋白质充分接触；再依次加入助干剂和木醋液，所述助干剂为多羟基的糖类或多羟基的醇类，所述助干剂的加入量为干胶重量的0.1～1％，所述木醋液的加入量为干胶重量的0.1％～5％，将所得混合物搅拌均匀后静置；

(3)待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，将所得胶片进行热风干燥处理。

本发明提供的上述处理方法，对于蛋白质含量低于1.56％的天然橡胶的干燥而言，能够极大程度提升其干燥效率。由于低蛋白天然橡胶中的水分通道被破坏，常规的热风干燥方法效率极低，本发明中利用了含有多羟基的糖类或多羟基的醇类作为助干剂，配合木醋液对胶乳凝块起到了软化作用，从而实现显著提高低蛋白天然橡胶的干燥效率。与传统的低蛋白天然橡胶热风干燥相比，本发明提供的方法使得干燥效率得到了大幅度提升，能够在现有的热风干燥生产方式的前提下，不增加大量设备成本和改变干燥工工艺，即可实现显著缩短天然橡胶干燥时间的效果，特别是针对于低蛋白天然橡胶干燥效率极低的现状而言，本发明方法能够很好将干燥时间减少10％～15％。

本发明利用助干剂的亲水性，易溶于水形成水溶液，操作简单，且易与胶乳均匀混合。在胶乳凝固时，一部分吸附在胶乳粒子上，在胶乳凝固后保留在橡胶中，在疏水的天然橡胶中均匀分散，利用其自身含有的多个亲水性羟基，在橡胶中形成极性的水分通道，此时低蛋白的天然橡胶虽然蛋白质形成的水分通道被破坏，但新形成的极性通道能够利于水分从橡胶的内部往外扩散，显著提高了低蛋白天然橡胶的干燥效率。而木醋液则可以起到软化胶乳凝块，使凝块压绉后形成的绉片硬度下降，橡胶粒子之间结合的更松散，利于水分的由内而外扩散；并且在压绉机相同的辊距下压出的绉片更薄，水分通道缩短，也利于橡胶的干燥。另外，木醋液中含有的各种有机物质，部分吸附于胶乳粒子，对橡胶的干燥也起到促进的作用。

通过本发明方法制备得到的低蛋白天然橡胶，其生胶性能符合国标《天然生胶技术分级橡胶》(GB/T8081-2008)SCR5的产品标准，杂质含量≤0.02％，塑性初值P0≥40，塑性保持率PRI≥75，氮含量为0.17～0.20％，灰分含量≤0.40％，挥发分≤0.60％。本发明的方法还有利于胶乳的凝固、防止臭气产生，其操作简单，适于实际应用，所得天然产品性能优异，且安全环保、成本低。

进一步的是，本发明中所述蛋白酶包括木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或胰蛋白酶。

作为优选的方案，本发明中所述蛋白酶的加入量为干胶质量的0.1～0.2％。

进一步的是，所述助干剂为多羟基的糖类时，这些糖类包括蔗糖、葡萄糖、果糖、核糖、阿拉伯糖或糖蜜，所述助干剂为多羟基的醇类时，这些醇类包括山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇或甘露醇。

作为优选的方案，本发明中所述助干剂的加入量为干胶质量的0.2～0.6％。

进一步的是，所述木醋液为木质材料干馏所得液相产物，其pH值≤3.0。

作为优选的方案，所述木醋液的加入量为干胶质量的0.5～1％。

进一步的是，步骤(1)中所述过筛为过40目筛。

进一步的是，步骤(2)中所述搅拌时间为6-180s。

进一步的是，步骤(3)中所述热风干燥处理的温度为70～80℃。虽然现有企业采用的热风干燥工艺均为110～120℃左右，但是当高于90℃时，低蛋白天然橡胶的性能如塑性初值、硫化胶的拉伸强度会出现急剧下降，因而本发明方法可以将热风干燥的温度降低至70～80℃，来保证所得天然橡胶的性能极为优异，同时，本发明在能够降低干燥温度的同时，还不会带来干燥时间的延长。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明能够在不改变现有热风干燥工艺的前提下，不增加昂贵的设备成本和复杂的处理工艺，即可实现提高低蛋白天然橡胶的干燥效率，其与低蛋白天然橡胶的普通热风干燥处理相比，干燥时间减少了10～15％；

(2)本发明方法从制备天然橡胶的源头出发，对胶乳进行处理，可以实现对胶乳的大量处理，经过该处理工艺后再进行后续的天然橡胶生产步骤，能够显著提升其干燥效率，节约干燥成本，降低能耗，适合大范围推广；

(3)本发明制备得到的低蛋白天然橡胶的生胶性能符合国标《天然生胶技术分级橡胶》(GB/T8081-2008)SCR5的产品标准，杂质含量≤0.02％，塑性初值P0≥40，塑性保持率PRI≥75，氮含量为0.17～0.20％，灰分含量≤0.40％，挥发分≤0.60％，其橡胶性能极其优异。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做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

将来自橡胶树的鲜胶乳经40目筛过滤除杂，混合均匀后取鲜胶乳2kg，测量干胶含量为34.5％，加水调整干胶浓度至23％，测量胶乳的pH值，加入氨水调节pH值至7.5，先加入木瓜蛋白酶的水溶液(含木瓜蛋白酶1.38g)，搅拌60s，使蛋白酶与胶乳中的蛋白质充分接触，然后再加入葡萄糖水溶液(含葡萄糖1.38g)和稀释后的木醋液(含木醋液3.45g)，搅拌均匀后静置，待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，胶片放于70℃鼓风干燥箱中干燥，所用干燥时间为175h。

经检测，该方法生产的橡胶产品的杂质含量为0.01％，P0为51，PRI为78，氮含量为0.17％，灰分含量为0.31％，挥发分含量为0.48％。

实施例2

将来自橡胶树的鲜胶乳经40目筛过滤除杂，混合均匀后取鲜胶乳2kg，测量干胶含量为30.8％，加水调整干胶浓度至25％，测量胶乳的pH值，加入氨水调节pH值至7.0，先加入菠萝蛋白酶的水溶液(含菠萝蛋白酶0.62g)，搅拌20s，使菠萝蛋白酶与胶乳中的蛋白质充分接触，然后加入山梨糖醇水溶液(含山梨糖醇3.70g)和稀释后的木醋液(含木醋液4.93g)，搅拌均匀后静置，待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，胶片放于70度鼓风干燥箱中干燥，所用干燥时间为165h。

经检测，该方法生产的橡胶产品的杂质含量为0.01％，P0为48，PRI为81，氮含量为0.20％，灰分含量为0.37％，挥发分含量为0.46％。

实施例3

将来自橡胶树的鲜胶乳经40目筛过滤除杂，混合均匀后取鲜胶乳2kg，测量干胶含量为31.3％，加水调整干胶浓度至20％，测量胶乳的pH值，加入氨水调节pH值至8.0，先加入胰蛋白酶的水溶液(含胰蛋白酶0.63g)、搅拌40s，使胰蛋白酶与胶乳中的蛋白质充分接触，然后加入糖蜜水溶液(含糖蜜1.25g)和稀释后的木醋液(含木醋液6.26g)，搅拌均匀后静置，待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，胶片放于70度鼓风干燥箱中干燥，所用干燥时间为163h。

经检测，该方法生产的橡胶产品的杂质含量为0.01％，P0为47，PRI为83，氮含量为0.18％，灰分含量为0.34％，挥发分含量为0.39％。

对比例1

传统的天然橡胶生产与热风干燥方法如下，为保证天然橡胶的性能，将传统热风干燥温度从115℃调整为70℃：

取来自橡胶树的鲜胶乳经40目筛过滤除杂，混合均匀后取鲜胶乳2kg，测量干胶含量为34.5％，加水调整干胶浓度至23％，测量胶乳的pH值，加入氨水调节pH值至7.5，只加入木瓜蛋白酶的水溶液(含木瓜蛋白酶1.38g)，搅拌均匀后静置，待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，胶片放于70℃鼓风干燥箱中干燥，所用干燥时间为195h。

对比例2

取来自橡胶树的鲜胶乳经40目筛过滤除杂，混合均匀后取鲜胶乳2kg，测量干胶含量为31.3％，加水调整干胶浓度至20％，测量胶乳的pH值，加入氨水调节pH值至8.0，加入胰蛋白酶的水溶液(含胰蛋白酶0.94g)、淀粉与水的混合物(含淀粉3.75g)以及稀释后的木醋液(含木醋液4.70g)，搅拌均匀后静置，待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，胶片放于70℃鼓风干燥箱中干燥，所用干燥时间为193h。

经检测，该方法生产的橡胶产品的杂质含量为0.02％，P0为47，PRI为80，氮含量为0.18％，灰分含量为0.35％，挥发分含量为0.38％。

由对比例2的结果可知，采用不溶性淀粉作为助干剂时，干燥时间为193h，与对比例1的干燥时间为195h相比，并未显著缩短干燥时间，且干燥后胶片表面出现黑褐色针点。

对比例3

在实施例1-3的处理方法中，对加入蛋白酶水溶液后的搅拌处理时间进行了考查，将搅拌处理时间调整为200s，结果发现：搅拌时间过长，胶乳会发生部分凝固，再加入助干剂溶液和木醋液溶液，会导致助干剂和木醋液不能均匀的分布于胶乳中。而当搅拌时间较短时(5s以内)，无法充分混匀。

对比例4

在实施例1-3的处理方法中，对胶乳的pH值进行了考查，将胶乳的pH值进行调整，分别调整为pH为2和10，结果发现：pH过低，不仅会导致在搅拌过程中凝固，导致各种溶液与胶乳不能均匀混合，还会影响蛋白酶对胶乳中蛋白质的分解效果；pH过高，会造成胶乳凝固困难，不能正常加工成生胶。

对比例5

在实施例1-3的处理方法中，对助干剂的用量进行了考查，将助干剂的用量进行调整，分别调整至0.08％和1.5％，结果发现：当助干剂用量低于0.1％时，助干的效果不好，缩短时间小于1％；当助干剂用量增大至超过1％时，橡胶的颜色由黄色变成黑褐色，最后为黑色，影响了橡胶的品质。

Claims (9)

1.一种提高低蛋白天然橡胶干燥效率的胶乳处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取鲜胶乳经过筛除杂后，将所得物搅拌均匀，加水调整干胶浓度至20～25wt％，然后加入氨水调节pH值至7.0～8.5；

(2)向步骤(1)所得物中加入蛋白酶水溶液，搅拌适宜时间，使蛋白酶与胶乳中的蛋白质充分接触，再依次加入助干剂和木醋液，所述助干剂为葡萄糖、糖蜜或山梨糖醇，助干剂的加入量为干胶重量的0.1～1％，所述木醋液的加入量为干胶重量的0.1％～5％，将所得物搅拌均匀后静置；

(3)待胶乳凝固、熟化后，用小型绉片机压绉，然后清水洗涤，经悬挂滴水后，将所得胶片进行热风干燥处理。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述蛋白酶包括木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或胰蛋白酶。

3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述蛋白酶的加入量为干胶重量的0.1～0.2％。

4.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述助干剂的加入量为干胶重量的0.2～0.6％。

5.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述木醋液为木质材料干馏所得液相产物，pH值≤3.0。

6.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述木醋液的加入量为干胶重量的0.5～1％。

7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述过筛为过40目筛。

8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌时间为6-180s。

9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述热风干燥处理的温度为70～80℃。