CN116623302B - 一种以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
一种以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，本发明的目的是为了解决现有亚麻短纤维的处理方式存在纤维受损严重、强力下降等问题。制备亚麻短纤维的方法：一、将枯草芽孢杆菌接种到液体种子培养基中进行培养；二、芽孢杆菌液体发酵培养；三、将亚麻二粗浸入H2O2溶液中，同时通入臭氧，得到预处理粗麻；四、软水中加入枯草芽孢杆菌液，加入预处理粗麻；五、软水中加入NaOH片碱和硅酸钠溶液进行浸泡处理；六、脱水；七、烘干处理；八、机械打击。本发明亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法先通过H2O2溶液和臭氧进行预处理，再利用单菌液枯草芽孢杆菌产生的果胶酶针对性的去除纤维共生物，提高了纤维的分裂度，增加了纤维的可纺性。
Description
技术领域
本发明涉及一种以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法。
背景技术
目前亚麻短纤维的处理方法主要是机械法、化学法和雨露法，现广泛使用的是机械法。机械法无法有效的去除亚麻纤维的共生物：果胶、木质素、半纤维素等，所以纤维粗、硬，可纺性和染色性差，干纺麻棉55/45品种，行业标准最高20英支(34公支)。产品档次低，结构简单，生产的坯布在染整时，为提高染色性能，不得不进行强化煮炼漂白，但在去除大量纤维共生物和麻皮、麻屑等杂质同时，织物纤维受损严重，纤维强力下降，不仅损失亚麻混纺布原有的风格，还造成严重的废水污染。雨露沤麻主要流程是将晾干亚麻原茎或者亚麻鲜茎均匀的平铺在平坦的草地上，利阳光、雨水、草地上露水等自然条件沤制亚麻，但此种方法沤麻时间长，纤维质量不稳定。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有亚麻短纤维的处理方式存在纤维受损严重、强力下降及可纺织性和染色性差的问题，而提供一种以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法。
本发明以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法按照以下步骤实现：
一、将枯草芽孢杆菌接种到液体种子培养基中进行培养，得到种子液；
二、将步骤一的种子液转接到液体发酵培养基中，以葡萄糖为碳源，进行液体发酵，得到枯草芽孢杆菌液；
三、将亚麻二粗浸入H2O2溶液中，同时通入臭氧，控制H2O2溶液的浓度为0.25～0.35mmol/L，臭氧浓度为11mg/L～13mg/L，反应时间为20min～40min，洗涤后得到预处理粗麻；
四、将软水加热到32℃～40℃，在pH值在6.5～7.5的条件下加入枯草芽孢杆菌液，然后加入预处理粗麻，浸泡处理4～8h，得到脱胶处理的粗麻；
五、将软水加热50℃～100℃，依次加入NaOH片碱和模数为2.2～2.5的硅酸钠溶液，搅拌均匀，再加入脱胶处理的亚麻浸泡处理，得到二次处理的粗麻；
六、将二次处理的粗麻加入水洗机，控制水温在50℃～100℃，加入柔顺剂进行脱水，得到脱水后的粗麻；
七、将脱水后的粗麻送入喂麻机梳理松散，经过烘干处理，得到烘干后的粗麻；
八、对烘干后的粗麻进行机械打击，得到亚麻短纤维。
亚麻短纤维的应用是将制备的亚麻短纤维和棉纤维按L40-60/C35-55(亚麻含量在40％-60％之间，棉含量在35％-65％之间)比例混合，经过清梳联、精梳、并条、粗纱、细纱、络筒工序纺制成织造用的19.57tex纱线，其中织造过程：经过织布机织造成坯布，经密*纬密为70-80根/英寸*55-65根/英寸，幅宽63英寸±1英寸。
本发明以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法中先采用液体发酵工艺制备枯草芽孢杆菌液，然后采用H2O2溶液浸泡处理亚麻二粗，同时通入臭氧，利用过氧化氢引发臭氧的分解，产生大量活性的羟基自由基(·OH)，使果胶等多糖类物质发生自由基氧化降解，此过程需要控制H2O2溶液、臭氧浓度(H2O2与臭氧的摩尔比)以及反应时间，以保留亚麻二粗纤维束内部的胶层，如果改变H2O2溶液和臭氧浓度大小，或者改变反应时间，会使纤维束内部被破坏，导致过度脱胶，或者增大枯草芽孢杆菌的脱胶难度。
本发明后续利用微生物(单菌液芽孢杆菌)产生的酶(果胶酶)针对性地去除大部分纤维共生物，进一步降解果胶，提高了纤维的分裂度，通过增加纤维的可纺性，提高了纺纱支数和成布规格。加工设备和操作方法都非常简单，利于推广应用。
本发明亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法包含以下有益效果：
1、本发明亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法先通过H2O2溶液和臭氧进行预处理，再利用单菌液枯草芽孢杆菌产生的果胶酶针对性的去除纤维共生物，提高了纤维的分裂度，增加了纤维的可纺性；
2、本发明预处理时间为20min～40min，枯草芽孢杆菌浸泡处理时间为4～8h，整体处理时间短，脱胶效率高；
3、本发明制备亚麻短纤维的方法中预处理过程中采用H2O2溶液和臭氧，采用微生物发酵方法制备芽孢杆菌液，H2O2溶液和臭氧几乎无污染性，脱胶处理造成的废水污染小；
4、本发明以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法在常压设备中进行，脱胶率和分裂度均较高，所制备亚麻短纤维纺纱能由现在的17、25公支提升至34、51公支。
附图说明
图1是实施例得到的亚麻短纤维实物图；
图2是应用实施例将亚麻短纤维纺制成织布的实物图；
图3是应用实施例将亚麻短纤维纺制白布的实物图；
图4是应用实施例染色后织布的实物图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法按照以下步骤实施：
一、将枯草芽孢杆菌接种到液体种子培养基中进行培养，得到种子液；
二、将步骤一的种子液转接到液体发酵培养基中，以葡萄糖为碳源，进行液体发酵，得到枯草芽孢杆菌液；
三、将亚麻二粗浸入H2O2溶液中，同时通入臭氧，控制H2O2溶液的浓度为0.25～0.35mmol/L，臭氧浓度为11mg/L～13mg/L，反应时间为20min～40min，洗涤后得到预处理粗麻；
四、将软水加热到32℃～40℃，在pH值在6.5～7.5的条件下加入枯草芽孢杆菌液，然后加入预处理粗麻，浸泡处理4～8h，得到脱胶处理的粗麻；
五、将软水加热50℃～100℃，依次加入NaOH片碱和模数为2.2～2.5的硅酸钠溶液，搅拌均匀，再加入脱胶处理的亚麻浸泡处理，得到二次处理的粗麻；
六、将二次处理的粗麻加入水洗机，控制水温在50℃～100℃，加入柔顺剂进行脱水，得到脱水后的粗麻；
七、将脱水后的粗麻送入喂麻机梳理松散，经过烘干处理，得到烘干后的粗麻；
八、对烘干后的粗麻进行机械打击，得到亚麻短纤维。
本实施方式步骤二得到了枯草芽孢杆菌液，还可对该枯草芽孢杆菌液进行扩大培养。步骤五中NaOH片碱的作用是去除纤维外的果胶、半纤维素、木质素、脂肪质和水溶物等非纤维素的伴生物质。硅酸钠主要作用是吸附伴生物质，避免纤维二次吸附。
本实施方式步骤四将软水加热到32℃～40℃，在pH值在6.5～7.5的条件下加入枯草芽孢杆菌液，体系中的含菌量约为5～8亿/ml。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中液体种子培养基按照质量百分含量由5％～10％的氯化钠，5％～15％的葡萄糖，5％～10％的蛋白胨，5％～10％的牛肉膏，水50％～70％组成，用NaOH调节体系pH至7.2～7.5，经过高温灭菌处理。
本实施方式灭菌处理是以120℃～125℃的高温灭除杂菌30～45分钟。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中培养时间为20～24h。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二液体发酵过程中控制通风压力0.1MPa～0.3MPa，搅拌速度为90～120转/分钟。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二液体发酵时间为36～48h。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中控制H2O2溶液的浓度为0.28～0.32mmol/L，臭氧浓度为11.5mg/L～12.5mg/L，反应时间为25min～35min。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤五中NaOH片碱的加入量占脱胶处理的粗麻重量的1.5％～5％，液体硅酸钠溶液的加入量占脱胶处理的粗麻重量的1％～5％。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤五中浸泡处理时间为40min～60min。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤六中控制水温在60℃，加入柔顺剂后进行脱水。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤六中柔顺剂的加入量占缓冲液处理的粗麻重量的1％～5％。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是亚麻短纤维的长度为20～38mm。
实施例一：本实施例以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法按照以下步骤实施：
一、将枯草芽孢杆菌接种到液体种子培养基中进行培养24h，得到种子液；
二、将步骤一的种子液转接到液体发酵培养基中，进行液态发酵36h，以葡萄糖为碳源，糖化水解，得到枯草芽孢杆菌液，扩大培养培养过程中控制体系pH＝6.5～7.5，温度为32℃～36℃，通风压力0.1MP，搅拌速度为100转/分钟；
三、将亚麻二粗浸入H2O2溶液中，同时通入臭氧，控制H2O2溶液的浓度为0.28mmol/L，臭氧浓度为12mg/L，反应时间为30min，洗涤后得到预处理粗麻；
四、将软水加热到35℃，在pH＝7.0的条件下加入枯草芽孢杆菌液，体系中的含菌量约为6亿/mL，然后加入预处理粗麻，浸泡处理4.5h，得到脱胶处理的粗麻；
五、将软水加热60℃，依次加入NaOH片碱(纯度为96％)和模数为2.2的硅酸钠溶液，NaOH片碱的加入量占脱胶处理的粗麻重量的2.5％，液体硅酸钠溶液的加入量占脱胶处理的粗麻重量的2％，搅拌均匀，再加入脱胶处理的亚麻浸泡处理40min，得到二次处理的粗麻；
六、将二次处理的粗麻加入水洗机，控制水温在60℃，加入柔顺剂后进行脱水，柔顺剂的加入量占缓冲液处理的粗麻重量的2％，得到脱水后的粗麻；
七、将脱水后的粗麻送入喂麻机梳理松散，经过烘干处理，得到烘干后的粗麻；
八、对烘干后的粗麻进行机械打击，得到亚麻短纤维。
本实施例步骤一中液体种子培养基按照质量百分含量由10％的氯化钠、10％的葡萄糖、5％的蛋白胨、5％的牛肉膏和70％的水组成，用NaOH调节体系pH至7.2，经过高温灭菌处理制备获得。
本实施例步骤二中液体发酵培养基按照质量百分含量由4％蛋白胨、0.5％牛肉膏、10％葡萄糖、1.7％氯化钠、0.3％尿素、0.2％硫酸镁和余量的水，pH＝7.2～7.5。
本实施例步骤四得到脱胶处理的粗麻的脱胶率为38.3％。
对比实施例：本实施例与实施例一不同的是步骤三将亚麻二粗浸入H2O2溶液中，同时通入臭氧，控制H2O2溶液的浓度为0.45mmol/L，臭氧浓度为18mg/L，反应时间为30min，洗涤后得到预处理粗麻。
本实施例经过步骤三处理后，纤维束内部已有破坏，无法制备纺织用亚麻纤维。
本实施例得到的亚麻短纤维经过测试得到如下测试参数：
应用实施例：将实施例制备的亚麻短纤维和棉纤维按L40-60/C35-55比例混合，经过清梳联、精梳、并条、粗纱、细纱、络筒工序纺制成织造用的19.57tex纱线，经过织布机织布。图4为染色后的织布，可见染色性好，染色均匀。
Claims (10)
1.以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤实现：
一、将枯草芽孢杆菌接种到液体种子培养基中进行培养，得到种子液；
二、将步骤一的种子液转接到液体发酵培养基中，以葡萄糖为碳源，进行液体发酵，得到枯草芽孢杆菌液；
三、将亚麻二粗浸入H2O2溶液中，同时通入臭氧，控制H2O2溶液的浓度为0.25～0.35mmol/L，臭氧浓度为11mg/L～13mg/L，反应时间为20min～40min，洗涤后得到预处理粗麻；
四、将软水加热到32℃～40℃，在pH＝6.5～7.5的条件下加入枯草芽孢杆菌液，然后加入预处理粗麻，浸泡处理4～8h，得到脱胶处理的粗麻；
五、将软水加热50℃～100℃，依次加入NaOH片碱和模数为2.2～2.5的硅酸钠溶液，搅拌均匀，再加入脱胶处理的亚麻浸泡处理，得到二次处理的粗麻；
六、将二次处理的粗麻加入水洗机，控制水温在50℃～100℃，加入柔顺剂进行脱水，得到脱水后的粗麻；
七、将脱水后的粗麻送入喂麻机梳理松散，经过烘干处理，得到烘干后的粗麻；
八、对烘干后的粗麻进行机械打击，得到亚麻短纤维。
2.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤一中液体种子培养基按照质量百分含量由5％～10％的氯化钠，5％～15％的葡萄糖，5％～10％的蛋白胨，5％～10％的牛肉膏，水50％～70％组成，用NaOH调节体系pH至7.2～7.5，经过高温灭菌处理。
3.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤一中培养时间为20～24h。
4.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤二液体发酵过程中控制通风压力0.1MPa～0.3MPa，搅拌速度为90～120转/分钟。
5.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤二液体发酵时间为36～48h。
6.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤三中控制H2O2溶液的浓度为0.28～0.32mmol/L，臭氧浓度为11.5mg/L～12.5mg/L，反应时间为25min～35min。
7.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤五中NaOH片碱的加入量占脱胶处理的粗麻重量的1.5％～5％，液体硅酸钠溶液的加入量占脱胶处理的粗麻重量的1％～5％。
8.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤五中浸泡处理时间为40min～60min。
9.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤六中控制水温在60℃，加入柔顺剂后进行脱水。
10.根据权利要求1所述的以亚麻二粗为原料制备亚麻短纤维的方法，其特征在于步骤六中柔顺剂的加入量占缓冲液处理的粗麻重量的1％～5％。
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