麻类脱胶酶脱胶应用前景及工艺研究

1、麻类脱胶酶脱胶应用前景及工艺研究苎麻原麻是一种韧皮纤维，其内部包含了多种不同化学成分，其中70%是纤维素，可以作为纺织原料，30%为非纤维素成分，统称为胶质，胶质中的绝大部分是果胶和半纤维素，这些胶质大多包围在纤维外表，半纤维素伴在纤维素周围，呈网络结构，果胶将半纤维素等杂质与纤维素相互胶结在一起，在纺纱前，必须先进行脱胶，除去胶质，使纤维呈单纤维分离状态。传统的苎麻脱胶采用以高温高压碱煮为中心，辅以强酸强漂的化学脱胶工艺，该工艺作用强烈，使苎麻纤维部分大分子链断裂，结晶度增加，使原本交叉扭曲排列的微纤维变得平直，纤维刚性大，抱合力差，刺痒感明显，纤维可纺性下降。为充分保持苎麻纤维的特性，提升

2、苎麻产品的档次，我们采用生物酶对苎麻进行脱胶，酶的作用专一，高效，而且条件温和，通过不同组分的酶系协同作用处理原麻，可使果胶和半纤维素的大分子链断裂，胶质复合体的结构松散，达到使胶质降解，又不损伤纤维素的目的。一、化学脱胶和酶法脱胶基本工艺1基本工艺流程化学脱胶扎把装笼浸酸碱煮拷麻漂酸洗给油抖麻烘干酶法脱胶扎把装笼浸酶碱煮拷麻漂酸洗给油抖麻烘干2基本工艺参数方法项目酶法脱胶化学脱胶扎把500-600g/把500-600g/把装笼500-600kg/笼500kg/笼浸渍酶3%PH=8.5-9T：55±2t:3.5hH2SO4：5%T：60t:2h碱煮NaOH：7g/l助剂：1.5%P：

3、0.2Mpat：3hI煮 用II煮回收液加4%水波璃P：0.2Mpa t：1.5hII煮NaOH：14g/l助剂：3% P：0.2Mpat：3h其余工艺相同因酶法脱胶作用温和，而各地原麻质量差异很大，按以上工艺进行推广时，生产中遇到不少难题，如煮炼麻拷麻难度大，精干麻色泽不匀，硬条并丝偏多等，针对这些问题，我们做了大量研究和试验进行工艺优选。二、工艺优化1酶的重复利用酶是一种生物催化剂，浸酶后，剩余酶液仍保留有一部分生物活性，为节约能源，我们经试验测试，利用剩余酶液，添加首次用量的50%的新酶液，完全可以达到第一次新酶液的脱胶效果。具体操作如下：浸完第1锅麻，吊麻出锅添加55-60的热水至需要

4、液面加入适量液碱调PH=8.5-9加入1.5%的新酶液吊麻入锅开始浸渍。相关质量数据比较如下：浸酶后残胶率第一次第二次补充第3次补充 1#16.5316.7220.55 2#16.7517.1519.68 3#15.8516.2318.32 4#17.2816.9521.55从上表可以看出，酶液回用1次，脱胶效果与新酶液相比并无大的差别，但回用第二次的效果却相差较大，可能是因为废液中积聚了太多被分解的糖类物质和其他杂质，制约了酶的作用，从而影响了脱胶效果。经过比较，我们采用回用一次的方式，可以降低酶用量25%。，同时利用第一锅酶液的热能，节约燃料成本。2碱液的重复利用原麻经酶的处理后，胶质的大

5、分子链被打断，部分被降解溶于水中，部分仍附着在纤维表面，还必须采用一道弱碱煮的工序才能将其完全脱离。碱煮后，废液中仍残留部分煮炼助剂和NaOH，以及大量热能。我们利用碱煮后废碱液对酶处理麻进行浸泡，可以去除一部分胶质，降低后续工序的负担，减少拷麻圈数，提高精干麻产品的质量。具体操作如下：浸酶浸废碱液水洗废碱浸泡时碱消耗与时间关系见下图：·3 21g/lNaOH温度· ··· 时间h根据碱消耗曲线选择处理时间1h，增加废碱处理质量数据比较如下：精干麻残胶拷麻圈数精干麻一等品率并丝、硬条率不经废碱处理3.128-9855.25%经废碱处理2.856

6、-7903.02%3提高精干麻白度酶法脱胶因其作用特点限制，精干麻产品的白度比化学脱胶要差一些，其外观上的差距一直是制约其推广的瓶颈。对此，我们设计了三种方案，一种是浸酸工艺，一种是氯漂工艺，一种是氧漂工艺，经过大量的试验和比较，最终采用氧漂工艺，比较圆满地解决了这一难题。浸酸工艺方法：原麻浸酶后，再浸酸、水洗，然后煮炼。试验方案工艺及相关数据：H2SO4浓度温度时间强力残胶白度4g/l551h4.58g/D3.32703g/l551h4.65g/D3.17602g/l551h4.89g/l2.95401g/l551h5.4g/l3.0840浸酸浓度3g/l时，精干麻白度基本与化学脱胶接近，我

7、们在H2SO4浓度2.5-3.5g/l范围内又多次试验，证明精干麻质量都可达到纺纱要求，但由于硫酸的强腐蚀性，对设备要求高（必须用不锈钢制作），而大部分厂都不具备这个条件。很多厂都是采用水泥池内衬玻璃钢来浸酸，操作起来也很不方便，所以此工艺不能被普遍采用。氯漂工艺（NaClO漂白）方法：煮炼水洗氯漂即煮炼后，用NaClO对煮炼麻进行漂白，以达到提高精干麻色泽的目的。试验方案及相关质量数据如下表：Cl-浓度温度时间强力残胶白度0.4g/l常温1h5.48g/D3.28300.6g/l升温至351h4.85g/D3.27300.8g/l常温1h5.2g/D2.92501.0g/l升温至301h4.

8、58g/D3.05601.5g/l常温30min4.77g/D2.8560经过比较，用0.8-1.0g/l的NaClO对煮炼后的麻进行漂白，再拷麻，可适当提高白度和均匀性，且质量基本满足纺纱要求，但氯漂对设备的要求更高，而且温度和浓度增加对纤维强力的损伤也越大，也不能被广泛采用。氧漂工艺（H2O2漂白）工艺流程：煮炼水洗氧漂吊麻出锅补充碱和助剂煮炼氧漂工艺条件试验：30% H2O2用量稳定剂温度时间强力%残胶白度3%6%90-95°1h4.683.23802%4%90-95°1h4.952.98701.5%3%90-95°1h5.523.07701%2%90-95

9、°1h5.412.6950经过比较，我们采用1.5-2%的用量进行氧漂，白度可以达到一般化学脱胶精干麻的标准，为节约能源，氧漂后，我们直接补充适量的NaOH和助剂，作煮炼液，不仅可以利用其中残留的化工原料和热量，而且经大批量的生产检验，采用此工艺，精干麻不仅色泽均匀，而且硬条和并丝进一步降低。由于氧漂比氯漂作用温和，且有效浓度低，腐蚀小，对设备无特殊要求，故适合普遍推广，经市场检验，用户都很满意。三、工艺成型及质量数据比较（一）经过企业的批量生产检验，麻类脱胶酶的推荐工艺确定如下：扎把 500-600g/把装笼 500kg/笼浸酶 第1次加酶剂3%，调PH=8.5-9 浴比1：12

10、温度：55-57 时间：3.5h 浸完第1锅，再补充1.5%的新酶液，加适量热水至需要浴比（1：10即可），调PH=8.5-9，时间3.5h。预浸碱：用碱煮废液浸泡1h。 若原麻质量很差，则建议上压0.1Mpa，效果更好。碱煮：NaOH：7g/l P: 0.2Mpa 助剂：1.5% t: 3h氧漂：H2O2：1.5% 水玻璃：2% PH=10-11 T：90-95 t:1h 氧漂结束后，直接补充适量碱和助剂，即可进行碱煮。拷麻：6-7圈，其余工艺同化学脱胶（二）各工序试验数据经质量监督检验授权站检测如下：1原麻及酶处理后各成分含量：项 目原麻酸处理后总残胶%28.2516.85脂腊质%0.74

11、0.12水溶物7.453.85果胶4.901.23半纤维素15.5711.79木质素0.790.59纤维素70.6380.212.两种脱胶方法精干麻质量指标项 目酶法脱胶化学脱胶残胶率%2.482.79含油率%0.740.68纤维支数Nm20191895强力g/D5.215.533.复精梳条质量比较项 目酶法脱胶化学脱胶硬条率 %0.260.32麻粒 粒/g57纤维平均长度 cm9.969.62短纤率 %4.955.44. 36Nm苎麻质量比较项 目单位FZ/T3200-2003优等36Nm酶脱胶36Nm化学脱胶实际支数Nm36.4936.23重量不匀率%31.662.6重量偏差%±

12、2.5-1.36-0.64品质指标-17751669黑板条干均匀度分10010090大节个/800m000小节个/800m1068麻粒个/400m201719条干均匀度变异系数（CV）%2118.2718.91单纱断裂强度CN/tex1924.0822.46单纱强力变异系数（CV）%1917.0919.52断裂伸长%-5.122.895. 36N m纯苎麻坯布质量比较项 目酶法脱胶化学脱胶坯布入库一等品率9997.56.印染后整理比较生物酶脱胶产品，因其布面偏黄，与化学脱胶产品通过常规印染加工对比，发现色泽略暗，布面偏红光，如果针对生物酶产品调整一下印染加工工艺，染色效果正常。（三）综合经济效

13、益比较1酶法脱胶与化学脱胶化工料消耗成本比较项目单价酶法脱胶用量及成本化学脱胶用量及成本酶剂1400011.25kg157.5元液碱850150kg127.5元300kg255元硫酸600-40kg24元助剂60007kg42元15kg90元水波璃75020kg15元20kg15元双氧水170010kg17元-小计359元384元生物酶法脱胶比化学脱胶化工料消耗成本节约25元/锅，约75元/T。2燃料成本酶法脱胶因少一次高压煮炼，每吨精干麻可节约燃料成本200元。3制成率酶法脱胶制成率要比化学脱胶平均提高2%，节约成本260元。精梳制成率比较项 目酶法脱胶化学脱胶精梳头梳65.362.9精梳复

14、梳88.387.8精核制成率57.6655.22纺纱制成率96.595.4酶法脱胶由于纤维损伤少，纤维长度长，精梳制成率明显高于化学脱胶，麻条手感极佳，集中性好，麻网均匀、清晰、细纱断头少、风箱花少。精梳制成率增加2.44%，纺纱制成率增加1.1%，降低成本200元以上。4纺纱千锭时断头比较项目单位36Nm酶法脱胶36Nm化学脱胶千锭时断头根/千锭时76.1101.6由于酶脱胶纤维柔软，可纺性提高，断头明显减少，纺纱效率提高。536N苎麻织布效率比较项 目酶法脱胶化学脱胶整经百根万米断头（根）710布机效率（剑杆）%8981由于生物酶脱胶纱线质量好，使整经和织布效率提高。6污水处理比较两种脱胶方法碱煮排放废液监测项目测定碱煮脱胶监测项目测定方法计量方法结果酶法脱胶PH玻璃电极法11.9化学脱胶11.9酶法脱胶SS重量法mg/l362化学脱胶1054酶法脱胶COD重铬酸钾法mg/l12525化学脱胶18584酶法脱胶污水COD比化学脱胶降低30%，而且处理难度也