CN101736407B - 香蕉韧皮纤维及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用生物脱胶方法制备香蕉韧皮纤维，其特征是它包括下列步骤：预处理，接种、发酵，灭活，打纤，后处理，制备的香蕉韧皮纤维其外观柔软，松散，色泽一致，无味，无明显疵点；纤维长度80mm-200mm，纤维支数300Nm-500Nm，束纤维断裂强度3.5g/D-5.0g/D，残胶率1.5％-3.2％，本发明生物脱胶后的香蕉纤维有效去除了胶质、木质素、半纤维素等不可纺的成份，保留了纤维的本有特性防菌，吸湿放湿快等特点，保证了纤维的强力；同时脱胶前通过杀菌消毒和机械对香蕉纤维的搓揉碾压，保证了脱胶的效果和顺利进行，使脱胶后的纤维有利于后道工序的生产与产品开发。
Description
技术领域：
本发明涉及一种韧皮纤维的制造方法，具体地说是一种香蕉韧皮纤维及其制造方法，特别是一种香蕉韧皮纤维的生物脱胶方法。
背景技术：
香蕉在医学界认为含有大量的蛋白质、脂肪、果胶、5-羟色胺、去甲肾上腺素、二羟基苯乙酸及多种酶类等物质。同时还含有丰富的钾，据科学家检测每100克香蕉果肉中，含钾量高达472毫克，为果品之冠。经常食用香蕉可以取到抑癌、防癌作用。所以香蕉具有“快乐之果”、“智慧之果”之称。由于香蕉具备如此优越的功能，所以深受人们喜爱。在我国南方广东、广西、福建、台湾、云南、海南、潮州等地区，种植了大量的香蕉。在哪些区域，无论走到哪里都可以看到，漫山遍野，到处都是绿叶扶疏、果实累累的香蕉树园。香蕉树是巨型草本植物，它的茎是软的，由卷起来的叶柄构成，属于一年生长草本植物，香蕉茎不易腐烂，所以每年采完香蕉后必须将三米多高粗壮的香蕉茎砍倒，晒干后集中燃烧，如果留在土壤里几年后会形成土壤板结，荒费土地，如此操作程序既费工又浪费资源。目前全球约有129个国家种植香蕉，香蕉茎皮每年废弃量巨大，仅我国每年被丢弃的香蕉茎杆就超过200万吨，造成了资源的极大浪费。香蕉纤维蕴藏于香蕉叶柄的韧皮内，属韧皮纤维，香蕉纤维的化学成分：主要是由纤维素、半纤维素和木质素、果胶、水溶物、脂蜡质、灰分组成。它具有苎麻的一般特性，伸长小、回潮大、吸湿放湿快、纤维粗硬、等特点。但其纤维素含量相对亚麻和黄麻较低，半纤维素与木质素含量较高，故纤维的光泽、柔软性、弹性和可纺性能都逊于亚麻和黄麻。香蕉单纤维长度和黄麻相近，所以不能直接纺纱，必须通过工艺处理后，提取纤维素，降低半纤维素、木质素等，通过降低纤维的长度来提高纤维的细度，加工成可纺纤维。
世界上的香蕉纤维尚未得到大规模开发利用。目前，主要利用香蕉叶柄芯中提取柔软的纤维内皮，经过干燥、手工精练、解纤而制成香蕉纤维。大量粗硬的香蕉叶柄韧皮纤维基本未开发利用。专利号为200310109552.8，申请日为2003年12月19日，发明名称为香蕉韧皮纤维及其制造方法和用途的专利公开了采用传统的化学脱胶工艺，经高温、高压、强酸、强碱处理后制备香蕉韧皮纤维。而采用传统的化学脱胶工艺，香蕉大部份纤维被溶解，而且纤维强力降低，后续工序无法生产，且带来环境污染。
发明内容：
本发明的目的是提供一种采用生物脱胶方法制备香蕉韧皮纤维及其方法。
本发明是采用如下技术方案实现其发明的目的，一种香蕉韧皮纤维制造方法，它包括下列步骤：
(1)预处理：对香蕉叶柄韧皮纤维杀菌、除杂；
(2)接种、发酵：预处理后的香蕉韧皮纤维装笼，然后放入已配好菌液的发酵锅内接种、发酵；
(3)灭活：对接种、发酵后的香蕉韧皮纤维水洗后灭活煮炼，首先加入烧碱，煮炼20分钟-30分钟；再经水洗后加入双氧水，煮炼20分钟-30分钟；
(4)打纤：用打纤机对灭活后的香蕉韧皮纤维打纤，即一边水冲洗一边拷打，采取一圈一翻的拷打工艺；
(5)后处理。
本发明所述的后处理为打纤后对香蕉韧皮纤维进行水洗-渍油-脱油-抖纤-烘干。
本发明在步骤(1)中，杀菌采用加热烘干、消毒杀菌，温度控制在90℃-100℃，含水率控制在4％-5％；除杂采用纤维搓揉机对香蕉韧皮纤维进行搓揉去杂。
本发明在步骤(2)中，所述的菌种为由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏的胡萝卜软腐欧文氏杆菌(Erwiniacarotovora，编号：CGMCC0245)；发酵锅内菌液菌的密度控制在108cfu/ml-109cfu/ml，发酵温度控制在30℃-37℃，发酵时间8小时-12小时，香蕉韧皮纤维与发酵液的浴比1∶10。
本发明在步骤(3)中，接种、发酵后的香蕉韧皮纤维用80℃-90℃热水洗涤，加入烧碱煮炼时，烧碱的浓度控制在3克/升-4克/升，温度控制在90℃-95℃；再经80℃-90℃热水洗涤后，加入双氧水煮炼，双氧水浓度控制在1.0克/升-1.2克/升，稳定剂0.5克/升-0.6克/升，烧碱1克/升-2克/升，温度控制在90℃-95℃。
一种采用上述方法生产的香蕉韧皮纤维，其外观柔软，松散，色泽一致，无味，无明显疵点；纤维长度80mm-200mm，纤维支数300Nm-500Nm，束纤维断裂强度3.5g/D-5.0g/D，残胶率1.5％-3.2％。
由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，生物脱胶后的香蕉纤维有效去除了胶质、木质素、半纤维素等不可纺的成份，保留了纤维的本有特性防菌，吸湿放湿快等特点，而且，由于未经过强酸强碱的处理，对纤维未损伤，保证了纤维的强力；同时脱胶前通过杀菌消毒和机械对香蕉纤维的搓揉碾压，保证了脱胶的效果和顺利进行，使脱胶后的纤维有利于后道工序的生产与产品开发。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
由于原料中存在各种杂菌，在接种过程中抑制了脱胶细菌的发酵，胶质无法完全去除，因此，为保证脱胶的效果，本发明在步骤(1)中对原料进行预处理，即对香蕉叶柄韧皮纤维杀菌、除杂。杀菌采用加热烘干、消毒杀菌。本实施例采用专利号为200720306083.2，申请日为2007年11月27日，发明名称为脱胶前预处理消毒设备的专利技术。利用蒸汽对原料间接加热烘烤，加热均匀，杀菌效果好，温度控制在90℃-100℃，含水率控制在4％-5％(本实施例为5％)。
由于杀菌采用加热烘干、消毒杀菌，原料的回潮率降低，香蕉韧皮纤维更粗硬，为下步除杂即搓揉去杂创造了条件。
除杂采用纤维搓揉机对香蕉韧皮纤维进行搓揉去杂。本实施例采用专利号为200720309334.2，申请日为2007年12月21日，发明名称为脱胶前预处理去杂质设备的专利技术。首先将香蕉韧皮纤维分成每把重500克-600克，然后均匀地铺在纤维搓揉机的输入口，匀速地将香蕉韧皮纤维送入14对(上、下)沟槽罗拉中，罗拉压力控制在50kg-85kg，罗拉每分钟往复回转速度40次/分-60次/分。香蕉韧皮纤维在上下罗拉中进行搓揉碾压，通过罗拉作用在香蕉韧皮纤维上的搓揉碾压力，①使香蕉韧皮的纤维得到了初步的分离；②由于纤维的胶质都附在纤维的表层，通过罗拉碾压后将胶质分子链打断，更有利于香蕉韧皮纤维脱胶；③由于纤维经过多对加压沟槽罗拉的往复搓揉碾压，使纤维得到了柔软；④去除了一部分木质素、灰分、脂蜡质等，使之该部分从韧皮中分离出来，变为了有机物废渣通过纤维搓揉机的除尘排杂装置排出。
本发明通过对原料进行预处理即杀菌、除杂后，保证了下步脱胶的效果和顺利进行。
将预处理后的香蕉韧皮纤维装笼，然后吊入已配好菌液的发酵锅内接种、发酵。本发明在步骤(2)中，所述的菌种为专利号为95112564.8，申请日为1995年11月29，发明名称为苎麻生物脱胶工艺技术与设备专利公开的胡萝卜软腐欧文氏杆菌(Erwiniacarotovora，编号：T85-260)，该菌株于1995年11月12日提交北京中关村中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCC0245。发酵锅内菌液菌的密度控制在108cfu/ml-109cfu/ml(本实施例为109cfu/ml)，发酵温度控制在30℃-37℃(本实施例为35℃)，发酵时间8小时-12小时(本实施例为8小时)，香蕉韧皮纤维与发酵液的浴比1∶10。
生物脱胶过程是菌的繁殖与质变的过程，菌在繁殖过程中需要营养供给，而香蕉韧皮中的果胶、木质素、半纤维素等成分恰好可以补充生物菌的营养。同时当菌培养繁殖到一定程度与时间时就会发生质变，衍变为酶。酶可以继续分解果胶、木质素、半纤维素等物质。所以生物脱胶替代了传统的化学脱胶，由于取消了化学脱胶中高压强碱的煮炼与浸酸工序，从而保证了纤维的强度，又同时达到了除去纤维中的木质素、果胶、半纤维素等物质。
对接种、发酵后的香蕉韧皮纤维水洗后灭活煮炼。
本发明在步骤(3)中，为进一步除去香蕉韧皮纤维中的胶质，对香蕉韧皮纤维上残留的细菌进行灭菌。接种、发酵后的香蕉韧皮纤维首先用80℃-90℃(本实施例为85℃)的热水洗涤，加入烧碱煮炼时，烧碱的浓度控制在3克/升-4克/升(本实施例为浓度30％的液碱4克/升)，温度控制在90℃-95℃(本实施例为95℃)，煮炼20分钟-30分钟(本实施例为30分钟)。
为除去纤维中残留木质素，提高纤维的白度。再经80℃-90℃(本实施例为85℃)热水洗涤后，加入双氧水，双氧水浓度控制在1.0克/升-1.2克/升(本实施例为浓度27.5％的双氧水1.0克/升)，稳定剂0.5克/升-0.6克/升(双氧水的稳定剂有硅酸钠、植酸、多乙烯多胺多亚烷基膦酸盐即过氧化氢稳定剂WPW-2，本实施例采用过氧化氢稳定剂WPW-2为0.5克/升)，烧碱1克/升-2克/升(本实施例为浓度30％的液碱1.0克/升)，温度控制在90℃-95℃(本实施例为90℃)，煮炼20分钟-30分钟(本实施例为20分钟)。
本发明在步骤(4)中，打纤时，本实施例采用园盘拷麻机对灭活后的香蕉韧皮纤维打纤，即一边水冲洗一边拷打，采取一圈一翻的拷打工艺。打纤目的，主要是对煮炼后的纤维进一步开纤，将束纤维分解为单纤维。
拷打后进行步骤(5)后处理，即对拷打后的香蕉韧皮纤维进行水洗-渍油-脱油-抖纤-烘干五道工序，后处理工艺引用苎麻纤维脱胶的后处理工艺，制成精干香蕉韧皮纤维，香蕉韧皮纤维制成率达到50％。
采用上述方法生产的香蕉韧皮纤维，其外观柔软，松散，色泽一致，无味，无明显疵点；纤维长度80mm-200mm，纤维支数300Nm-500Nm，束纤维断裂强度3.5g/D-5.0g/D，残胶率1.5％-3.2％，白度30度-40度。
香蕉韧皮纤维通过以上工艺脱胶后的精干香蕉纤维的质量均达到后工序生产质量的要求，可与棉、苎麻等纤维进行混纺。
Claims (3)
1.一种香蕉韧皮纤维制造方法，其特征是它包括下列步骤：
(1)预处理：对香蕉叶柄韧皮纤维杀菌、除杂；杀菌采用加热烘干、消毒杀菌，温度控制在90℃-100℃，含水率控制在4％-5％；除杂采用纤维搓揉机对香蕉韧皮纤维进行搓揉去杂；
(2)接种、发酵：预处理后的香蕉韧皮纤维装笼，然后放入已配好菌液的发酵锅内接种、发酵；所述的菌种为由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏的胡萝卜软腐欧文氏杆菌(Erwinia carotovora，编号：CGMCC0245)；发酵锅内菌液菌的密度控制在108cfu/ml-109cfu/ml，发酵温度控制在30℃-37℃，发酵时间8小时-12小时，香蕉韧皮纤维与发酵液的浴比1∶10；
(3)灭活：对接种、发酵后的香蕉韧皮纤维水洗后灭活煮炼，首先加入烧碱，煮炼20分钟-30分钟；再经水洗后加入双氧水，煮炼20分钟-30分钟；
(4)打纤：用打纤机对灭活后的香蕉韧皮纤维打纤，即一边水冲洗一边拷打，采取一圈一翻的拷打工艺；
(5)后处理：所述的后处理为打纤后对香蕉韧皮纤维进行水洗-渍油-脱油-抖纤-烘干。
2.根据权利要求1所述的香蕉韧皮纤维制造方法，其特征是在步骤(3)中，接种、发酵后的香蕉韧皮纤维用80℃-90℃热水洗涤，加入烧碱煮炼时，烧碱的浓度控制在3克/升-4克/升，温度控制在90℃-95℃；再经80℃-90℃热水洗涤后，加入双氧水煮炼，双氧水浓度控制在1.0克/升-1.2克/升，稳定剂0.5克/升-0.6克/升，烧碱1克/升-2克/升，温度控制在90℃-95℃。
3.一种如权利要求1或2所述方法生产的香蕉韧皮纤维，其特征是其外观柔软，松散，色泽一致，无味，无明显疵点；纤维长度80mm-200mm，纤维支数300Nm-500Nm，束纤维断裂强度3.5g/D-5.0g/D，残胶率1.5％-3.2％。
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