RU2011697C1

RU2011697C1 - Process for producing powder from natural silk

Info

Publication number: RU2011697C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Карпов; Светлана Ивановна Колинько; Валерий Ильич Воронов
Original assignee: Анатолий Михайлович Карпов; Светлана Ивановна Колинько; Валерий Ильич Воронов
Priority date: 1991-09-16
Filing date: 1991-09-16
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: textile industry. SUBSTANCE: silk waste such as rags, strings, strips or cut shells of mulberry or oaken silkworm cocoons were treated in autoclave using 3 to 7 % by mass aqueous solution of oxalic acid at temperature of 105 to 120 C during 2 to 5 h. Solution drained, silk fibers were washed in water three times, kept in water at room temperature for 2 h and again washed in water three times after solution was neutralized by sodium hydroxide. Silk fibers were then centrifuged, dried at room temperature and comminuted in ball mill. About 10 g of mulberry silkworm waste yielded from 7.5 to 8.0 g white powder and 10 g of oaken silkworm yielded 9.5 g grey powder. Resultant powder was soft, had silky feel, produced characteristic "touch" crunch and was of homogeneous consistency. EFFECT: higher quality of end product.

Description

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к технологии первичной переработки отходов шелка-сырца в волокно с целью получения из него порошка, который может быть использован в пищевой и косметической промышленности. The invention relates to the textile industry, and in particular to a technology for the primary processing of raw silk waste into fiber in order to obtain powder from it, which can be used in the food and cosmetic industries.

Известен способ получения шелковой массы из отходов кокономотания, включающий стабилизацию физического состояния коконных оболочек, последующее их разрушение, удаление куколок и получение волокна путем выдержки коконных оболочек в кислой среде при рН 3,0-3,5 в течение 20-25 мин при 55-60^оС [1] .A known method of producing silk mass from waste coconut winding, including stabilization of the physical condition of cocoon shells, their subsequent destruction, removal of pupae and obtaining fiber by holding cocoon shells in an acidic environment at pH 3.0-3.5 for 20-25 minutes at 55- 60 ^about C [1].

Недостатком известного способа является щадящий режим обработки волокна и получение длинных эластичных волокон. The disadvantage of this method is the gentle mode of processing the fiber and obtaining long elastic fibers.

Наиболее близким к изобретению является способ получения порошка из натурального шелка обработкой отходов шелка-сырца 1,2 н. водным раствором соляной кислоты при 60-70^оС в течение 24 ч с последующей многократной водной промывкой, нейтрализацией щелочным раствором, повторной промывкой в этаноле, сушкой и механическим измельчением [2] .Closest to the invention is a method for producing a powder from natural silk by processing waste silk 1.2 N aqueous hydrochloric acid at 60-70 ^{° C} for 24 hours, followed by repeated washing with water, neutralization with an alkali solution, re-washing with ethanol, drying and mechanical shearing [2].

Недостатками данного способа является невозможность использования отходов шелка-сырца диких шелкопрядов, например дубового, а также длительность процесса. The disadvantages of this method is the inability to use raw silk waste from wild silkworms, such as oak, as well as the length of the process.

Целью изобретения является обеспечение возможности использования отходов шелка-сырца диких шелкопрядов и сокращение продолжительности процесса. The aim of the invention is to enable the use of waste silk raw silkworms and reduce the duration of the process.

Цель достигается способом получения порошка из натурального шелка обработки отходов шелка-сырца водным раствором кислоты при повышенной температуре с последующей нейтрализацией, сушкой и механическим измельчением, причем, по изобретению, в качестве кислоты используют щавелевую кислоту и обработку проводят при концентрации ее в растворе 3-7 мас. % и температуре 105-120^оС в течение 2-5 ч.The goal is achieved by the method of obtaining powder from natural silk, processing raw silk waste with an aqueous acid solution at elevated temperature, followed by neutralization, drying and mechanical grinding, and, according to the invention, oxalic acid is used as an acid and processing is carried out at a concentration of 3-7 in the solution wt. % and a temperature of 105-120 ^about C for 2-5 hours

При такой обработке разрушаются водородные связи, стабилизирующие В-складчатую структуру фибриона шелка, нарушается ионное взаимодействие между радикалами аминокислот, стабилизирующее третичную структуру молекулы шелка, нарушаются молекулярные взаимодействия между фибриллами, волокно теряет прочность и при механическом воздействии легко превращается в порошок. При обработке коконов диких шелкопрядов, например, дубового, щавелевая кислота растворяет мочекислые и щавелевокислые соли кальция, которые участвуют в цементировании оболочки, тем самым достигается размягчение оболочки. Волокно становится более доступным действию кислоты, прочность его резко падает, волокно приобретает хрупкость. With this treatment, hydrogen bonds that stabilize the B-folded structure of silk fibrion are destroyed, ionic interaction between amino acid radicals, stabilizes the tertiary structure of silk molecules is broken, molecular interactions between fibrils are broken, fiber loses its strength and is easily converted to powder by mechanical action. When processing cocoons of wild silkworms, for example, oak, oxalic acid dissolves the uric acid and oxalate salts of calcium, which are involved in cementing the shell, thereby softening the shell. The fiber becomes more accessible to the action of acid, its strength drops sharply, the fiber becomes brittle.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Шелковые отходы в виде рвани, струны, сдора или резаной оболочки заливают водным раствором щавелевой кислоты с концентрацией 3-7 мас. % и несколько часов нагревают в автоклаве при температуре 105-120^оС, затем промывают, нейтрализуют до рН 7, снова промывают, центрифугируют и сушат. Высохшее волокно измельчают на шаровых мельницах и получают порошок шелка, белого цвета, легко сыпучий, с характерным звуком при трении.Silk waste in the form of torn, string, quarrel or cut shell is poured with an aqueous solution of oxalic acid with a concentration of 3-7 wt. % and several hours heated in an autoclave at a temperature of 105-120 ^about C, then washed, neutralized to pH 7, washed again, centrifuged and dried. The dried fiber is crushed in ball mills and get a powder of silk, white, easily flowing, with a characteristic sound during friction.

При более низких концентрациях щавелевой кислоты в растворе не достигается требуемая степень охрупкости волокна даже при удлинении времени воздействия и повышении температуры обработки. При более высоких концентрациях щавелевой кислоты происходит частичное окисление тирозина, что приводит к потемнению продукта (порошок получается грязно-серого цвета), причем вследствие частичного растворения серицина в кислой среде снижается выход целевого продукта. At lower concentrations of oxalic acid in the solution, the required degree of fiber embrittlement is not achieved even when the exposure time is extended and the treatment temperature is increased. At higher concentrations of oxalic acid, a partial oxidation of tyrosine occurs, which leads to a darkening of the product (the powder turns dirty gray), and due to the partial dissolution of sericin in an acidic medium, the yield of the target product decreases.

П р и м е р 1 (по прототипу). 10 г рвани шелка-сырца тутового шелкопряда и 10 г шелка-сырца дубового шелкопряда по отдельности заливают 60 мл 1,2 н. водного раствора соляной кислоты и выдерживают в ней 24 ч при 70^оС. Затем 30 мин перемешивают и осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера. Приливают к каждому осадку по 400 мл воды и при медленном перемешивании сливают воду. Добавляют по 120 мл воды и выдерживают в ней шелк 12 ч, затем воду сливают, снова добавляют 120 мл воды и доводят рН до 7,0 2 н. водным раствором щелочи. Дважды промывают осадки водой на воронке Бюхнера под вакуумом. Заливают промытые осадки 96-ным этанолом, в котором выдерживают образцы 2 ч. Этанол удаляют фильтрованием на воронке Бюхнера. Осадки высушивают при комнатной температуре на фильтровальной бумаге. Сухой осадок измельчают в ступке. Из 10 г тутового шелка получают 5,5 г порошка белого цвета, а из 10 г дубового шелка получают 9,5 г волокна, не поддающегося размолу.PRI me R 1 (prototype). 10 g of tearing raw silkworm and 10 g of raw silk silkworm separately pour 60 ml of 1.2 N. aqueous hydrochloric acid solution and kept therein for 24 hours at 70 ^° C for 30 min then stirred and the precipitate was filtered off on a Buchner funnel. 400 ml of water are added to each precipitate and the water is drained with slow stirring. 120 ml of water are added and the silk is kept in it for 12 hours, then the water is drained, again 120 ml of water are added and the pH is adjusted to 7.0 2 N. aqueous alkali solution. The precipitates are washed twice with water on a Buchner funnel under vacuum. The washed precipitates are poured with 96-ethanol, in which the samples are kept for 2 hours. Ethanol is removed by filtration on a Buchner funnel. The precipitates are dried at room temperature on filter paper. Dry sediment is ground in a mortar. From 10 g of mulberry silk, 5.5 g of white powder is obtained, and from 10 g of oak silk, 9.5 g of milling fiber is obtained.

П р и м е р 2 (по изобретению). 10 г рвани шелка-сырца тутового шелкопряда заливают 100 мл 5% -ного водного раствора щавелевой кислоты и выдерживают 3 ч при 115^оС. Затем раствор декантируют, а волокно трехкратно промывают водой и выдерживают 2 ч в воде при комнатной температуре. После этого доводят рН до 7,0 водным раствором гидроксида натрия, трижды промывают водой и освобождают волокно из остатков воды в центрифуге при 700 об/мин. Волокно высушивают при комнатной температуре и измельчают в порошок в ступке. Получают порошок белого цвета массой 8 г, с характерным скрипом "туше", мягкий на ощупь.PRI me R 2 (according to the invention). 10 g of raw silk duds silkworm poured 100 ml of 5% aqueous oxalic acid solution and incubated for 3 hours at 115 ^C. Then the solution was decanted and the fiber washed with water three times and allowed to stand for 2 hours in water at room temperature. After that, the pH was adjusted to 7.0 with an aqueous solution of sodium hydroxide, washed three times with water and the fiber was freed from the remaining water in a centrifuge at 700 rpm. The fiber is dried at room temperature and pulverized in a mortar. Get a white powder weighing 8 g, with a characteristic creak "ink", soft to the touch.

П р и м е р 3 (по изобретению). 10 г сдора тутового шелкопряда отмывают мыльно-содовым раствором от грязи, отжимают между листами фильтровальной бумаги и помещают в стакан. Заливают 3% -ным водным раствором щавелевой кислоты и нагревают 5 ч при температуре 120^оС. Раствор сливают, волокно трижды промывают водой, после чего еще 2 ч вымачивают в воде при комнатной температуре. По окончании нейтрализуют раствор гидроксидом натрия до рН 7, трижды промывают водой, каждый раз декантируя осадок. Отжимают волокно в центрифуге при 700 об/мин и высушивают при комнатной температуре. Полученную массу измельчают в ступке. Получают 7,5 г порошка белого цвета, мягкой, шелковистой однородной консистенции, с характерным "туше".PRI me R 3 (according to the invention). 10 g of silkworm fever are washed with soap and soda solution from dirt, squeezed between sheets of filter paper and placed in a glass. Pour 3% aqueous solution of oxalic acid and heated for 5 hours at 120 ^C. The solution was decanted, the fiber is washed three times with water, then soaked for an additional 2 hours in water at room temperature. At the end, the solution is neutralized with sodium hydroxide to pH 7, washed three times with water, each time decanting the precipitate. The fiber is squeezed in a centrifuge at 700 rpm and dried at room temperature. The resulting mass is ground in a mortar. Get 7.5 g of a white powder, soft, silky uniform consistency, with a characteristic "carcass".

П р и м е р 4 (по изобретению). 10 г оболочки коконов дубового шелкопряда заливают 700 мл 7% -ного водного раствора щавелевой кислоты и выдерживают 2 ч при температуре 110^оС. ПО окончании раствор сливают, оболочку трижды промывают водой и 2 ч вымачивают в воде при комнатной температуре. После чего доводят рН 7,0 и оболочку трижды промывают водой. Отжимают оболочку в центрифуге, высушивают при комнатной температуре и измельчают в ступке. Получают порошок серого цвета, мягкий, шелковистый, с характерным "туше". Выход продукта 9,5 г.PRI me R 4 (according to the invention). 10 g of oak silkworm cocoon shell is poured 700 ml of a 7% aqueous solution of oxalic acid and left for 2 hours at 110 ^C. Upon completion the solution was emptied, washed three times with water shell and 2 hours soaked in water at room temperature. Then adjusted to pH 7.0 and the shell washed three times with water. Squeeze the shell in a centrifuge, dry at room temperature and grind in a mortar. Get a gray powder, soft, silky, with a characteristic "carcass". Yield 9.5 g.

П р и м е р 5 (сравнительный). 10 г рвани шелка-сырца тутового шелкопряда обрабатывают как описано в примерах 3 и 4, но в качестве химического реагента используют 10% -ный раствор щавелевой кислоты, в которой выдерживают шелковые отходы 2 ч при температуре 105^оС. Получают продукт грязно-серого цвета, выход 6,3 г. Порошок получается без характерного "туше".PRI me R 5 (comparative). 10 g of tearing raw silkworms are treated as described in examples 3 and 4, but as a chemical reagent use a 10% solution of oxalic acid, which can withstand silk waste for 2 hours at a temperature of 105 ^about C. The product is dirty gray , yield 6.3 g. The powder is obtained without the characteristic "carcass".

П р и м е р 6 (сравнительный). 10 г шелка-сырца коконов дубового шелкопряда обрабатывают 1% -ным водным раствором щавелевой кислоты в течение 5 ч при 125^оС. Получают продукт в виде нитей разной длины, ватообразного вида, не поддающийся измельчению в ступке. Выход 9,8 г.PRI me R 6 (comparative). 10 g of raw silk cocoons oak moth treated with a 1% aqueous solution of oxalic acid for 5 hours at 125 ^C. The product was obtained in the form of filaments of different lengths, cotton-like form that can not be crushed in a mortar. Yield 9.8 g.

Таким образом, способ по изобретению позволяет использовать шелковые отходы как тутового, так и диких шелкопрядов, например дубового, при значительном сокращении продолжительности процесса. Thus, the method according to the invention allows the use of silk waste from both mulberry and wild silkworms, for example oak, with a significant reduction in the duration of the process.

Claims

METHOD FOR PRODUCING POWDER FROM NATURAL SILK by treating raw silk waste with an aqueous acid solution at an elevated temperature, followed by neutralization, drying and mechanical grinding, characterized in that oxalic acid is used as the acid and processing is carried out at a concentration of 3-7 wt. % and a temperature of 105 - 120 ^o C for 2 to 5 hours