目前,在我国大麻脱胶主要采用化学脱胶工艺。但是化学脱胶不但耗水、耗碱多,污染严重.而且处理时间较长。现在环境污染问题为全球所关注.生物技术在麻类脱胶上的应用已引起人们的重视。本文选用了生物酶,再辅以化学处理,进行大麻脱胶工艺研究。
1大麻原麻化学成分测试
所用大麻原麻由宁夏亚麻纺织印染厂提供。产于宁夏。由于大麻纤维目前无国家标准.因此采用国家标准GB5889-86苎麻化学成分分析方法测试大麻的化学成分。
2主要脱胶工艺
2.l预处理工艺
工艺条件为:H2S04浓度3g/L,温度60℃,时间1.5h,浴比1:14。
2.2生物酶脱胶工艺
试验中选用的果胶酶为无锡酶制剂厂产品.主要应用于食品加工。选用的纤维素酶为宁夏夏盛实业(集团)有限公司产品,主要用于织物风格调理,也可消除麻类织物的刺痒感。根据酶制剂生产厂提供的使用说明书.选择最佳的pH值和温度。浴比为l:14。通过正交试验确定酶的种类、时间、浓度对脱胶效果的影响及最佳工艺条件。
通过多次不同的浓度、处理时间及比例的摸索试验后,初步确定酶处理时较合适的各因素的水平。
根据选定的因素和水平,选用正交表L16(4S)。
2.3正交试验结果与分析
与纤维可纺性能相关的因素,主要有纤维(束)的长度、细度和强度,也与晶体结构和纤维束中残余胶质的成分、含量有关。因此选用纤维细度、束纤维强度、断裂伸长率和残胶率等性能指标评价生物酶脱胶效果,由此确定最佳生物酶脱胶工艺。
进行正交试验分析,根据综合比较,确定最佳工艺条件。
用果胶酶、纤维素酶及不同比例两种酶混合进行脱胶,果胶酶脱胶效果最佳。其原因可能有:(1)脱胶的主要作用是果胶酶而不是纤维素酶。(2)在处理时间(6h)内,纤维素酶还不能进入到纤维内部,不能分解初生胞壁中的纤维素,纤维素酶未起作用。(3)由于酶催化反应的速率不仅显著地受到DH值和温度的影响,而且还受到在处理溶液或基质中共同存在的其他物质的影响。两种酶
由于在试验过程中没有采取剧烈的连续的机械搅拌作用,酶溶液基本上是静止的,这对于脱胶效果和处理时问有很大影响。酶处理采用的加工方式和设备的不同,处理液流动速度或搅拌方式及速度不同,酶处理的反应速度和效果也将不同.而且这些影响因素是相互关联的。一般来说,搅拌速度越快,处理时问越短,效果也越好。所以,在实际生产过程中,工厂要选用合适的脱胶设备(如使用离心式循环泵.保证处理液可循环流动)和流速,来改善脱胶效果,缩短处理时间或降低酶浓度。
2.4后处理工艺
从只用最佳生物酶脱胶工艺的脱胶效果来看,脱胶后的精干麻还含有较多的胶质,残胶率为20%左右,主要是因为酶的活力不够,必须经过化学脱胶方能达到脱胶的质量要求。根据生物酶脱胶程度调节碱液浓度,化学脱胶工艺条件为:
NaOH5g/L,Na5P5O100.8%,时间1.5h,浴比1:14,常温常压。
经化学处理后,精干麻残胶率为6.9%
3电镜照片分析
为了观察脱胶过程中胶质的去除效果.分别对脱胶各阶段的大麻纤维拍了电镜照片。
浸酸后大麻纤维
在浸酸过程中,原麻中的绝大部分胶质都会受到无机酸的作用而水解。由于原麻中的各成分对酸的水解稳定性不同,纤维素对稀无机酸的作用比半纤维素和果胶物质的稳定,再加上胶质绝大部分都处于大麻纤维的外表,对纤维素起一定的保护作用.所以在用稀的无机酸处理时.首先被水解的是半纤维素和果胶物质等。所以浸酸工序可以更多地去除原麻中的胶质,也有利于后工序中生物酶分子与底物的结合。
浸酸、果胶酶处理后大麻纤维
在果胶酶的作用下,不仅可以使果胶呈游离状态,还可以随之使表面其他杂质脱落。由于酶处理过程中未采用连续的较剧烈的机械搅拌作用,胶质与酶作用后的水解产物不易从纤维上脱离,仍然粘附在纤维表面,不利于酶溶液向纤维内部渗透。
预浸酸、生物酶――脱胶后大麻纤维
在酶脱胶的基础上进行的化学脱胶
4结论
4.1用果胶酶、纤维素酶及不同比例的两种酶混和进行脱胶,果胶酶的脱胶效果最佳。