目前,在我國大麻脫膠主要采用化學脫膠工藝。但是化學脫膠不但耗水、耗堿多,污染嚴重.而且處理時間較長。現(xiàn)在環(huán)境污染問題為全球所關(guān)注.生物技術(shù)在麻類脫膠上的應用已引起人們的重視。本文選用了生物酶,再輔以化學處理,進行大麻脫膠工藝研究。
1大麻原麻化學成分測試
所用大麻原麻由寧夏亞麻紡織印染廠提供。產(chǎn)于寧夏。由于大麻纖維目前無國家標準.因此采用國家標準GB5889-86苧麻化學成分分析方法測試大麻的化學成分。
2主要脫膠工藝
2.l預處理工藝
工藝條件為:H2S04濃度3g/L,溫度60℃,時間1.5h,浴比1:14。
2.2生物酶脫膠工藝
試驗中選用的果膠酶為無錫酶制劑廠產(chǎn)品.主要應用于食品加工。選用的纖維素酶為寧夏夏盛實業(yè)(集團)有限公司產(chǎn)品,主要用于織物風格調(diào)理,也可消除麻類織物的刺癢感。根據(jù)酶制劑生產(chǎn)廠提供的使用說明書.選擇最佳的pH值和溫度。浴比為l:14。通過正交試驗確定酶的種類、時間、濃度對脫膠效果的影響及最佳工藝條件。
通過多次不同的濃度、處理時間及比例的摸索試驗后,初步確定酶處理時較合適的各因素的水平。
根據(jù)選定的因素和水平,選用正交表L16(4S)。
2.3正交試驗結(jié)果與分析
與纖維可紡性能相關(guān)的因素,主要有纖維(束)的長度、細度和強度,也與晶體結(jié)構(gòu)和纖維束中殘余膠質(zhì)的成分、含量有關(guān)。因此選用纖維細度、束纖維強度、斷裂伸長率和殘膠率等性能指標評價生物酶脫膠效果,由此確定最佳生物酶脫膠工藝。
進行正交試驗分析,根據(jù)綜合比較,確定最佳工藝條件。
用果膠酶、纖維素酶及不同比例兩種酶混合進行脫膠,果膠酶脫膠效果最佳。其原因可能有:(1)脫膠的主要作用是果膠酶而不是纖維素酶。(2)在處理時間(6h)內(nèi),纖維素酶還不能進入到纖維內(nèi)部,不能分解初生胞壁中的纖維素,纖維素酶未起作用。(3)由于酶催化反應的速率不僅顯著地受到DH值和溫度的影響,而且還受到在處理溶液或基質(zhì)中共同存在的其他物質(zhì)的影響。兩種酶
由于在試驗過程中沒有采取劇烈的連續(xù)的機械攪拌作用,酶溶液基本上是靜止的,這對于脫膠效果和處理時問有很大影響。酶處理采用的加工方式和設(shè)備的不同,處理液流動速度或攪拌方式及速度不同,酶處理的反應速度和效果也將不同.而且這些影響因素是相互關(guān)聯(lián)的。一般來說,攪拌速度越快,處理時問越短,效果也越好。所以,在實際生產(chǎn)過程中,工廠要選用合適的脫膠設(shè)備(如使用離心式循環(huán)泵.保證處理液可循環(huán)流動)和流速,來改善脫膠效果,縮短處理時間或降低酶濃度。
2.4后處理工藝
從只用最佳生物酶脫膠工藝的脫膠效果來看,脫膠后的精干麻還含有較多的膠質(zhì),殘膠率為20%左右,主要是因為酶的活力不夠,必須經(jīng)過化學脫膠方能達到脫膠的質(zhì)量要求。根據(jù)生物酶脫膠程度調(diào)節(jié)堿液濃度,化學脫膠工藝條件為:
NaOH5g/L,Na5P5O100.8%,時間1.5h,浴比1:14,常溫常壓。
經(jīng)化學處理后,精干麻殘膠率為6.9%
3電鏡照片分析
為了觀察脫膠過程中膠質(zhì)的去除效果.分別對脫膠各階段的大麻纖維拍了電鏡照片。
浸酸后大麻纖維
在浸酸過程中,原麻中的絕大部分膠質(zhì)都會受到無機酸的作用而水解。由于原麻中的各成分對酸的水解穩(wěn)定性不同,纖維素對稀無機酸的作用比半纖維素和果膠物質(zhì)的穩(wěn)定,再加上膠質(zhì)絕大部分都處于大麻纖維的外表,對纖維素起一定的保護作用.所以在用稀的無機酸處理時.首先被水解的是半纖維素和果膠物質(zhì)等。所以浸酸工序可以更多地去除原麻中的膠質(zhì),也有利于后工序中生物酶分子與底物的結(jié)合。
浸酸、果膠酶處理后大麻纖維
在果膠酶的作用下,不僅可以使果膠呈游離狀態(tài),還可以隨之使表面其他雜質(zhì)脫落。由于酶處理過程中未采用連續(xù)的較劇烈的機械攪拌作用,膠質(zhì)與酶作用后的水解產(chǎn)物不易從纖維上脫離,仍然粘附在纖維表面,不利于酶溶液向纖維內(nèi)部滲透。
預浸酸、生物酶――脫膠后大麻纖維
在酶脫膠的基礎(chǔ)上進行的化學脫膠
4結(jié)論
4.1用果膠酶、纖維素酶及不同比例的兩種酶混和進行脫膠,果膠酶的脫膠效果最佳。