亚麻快速生物脱胶技术应用研究.pdf

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1、第2 6 卷第5 期 2 0 0 5 年l O 月 纺织学报 J o u m a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 5 0 c t 2 0 0 5 亚麻快速生物脱胶技术应用研究 彭源德1 ，刘正初1 ，金关荣2 ，胡镇修1 ，臧巩固1 ，郑科1 ，傅福道2 ( 1 中国农业科学院麻类研究所，湖南长沙4 1 0 0 0 6 ；2 浙江省萧山棉麻研究所，浙江萧山3 3 0 0 0 0 ) 摘要对亚麻快速生物脱胶技术进行了研究。结果表明，与常规温水沤麻方法相比，该技术具有脱胶周期短、纤 维产量高、品质好、效益高和环境污染轻的特点，其中，脱胶

2、时间缩短7 0 以上，长麻率提高3 4 个百分点，纤维品 质大幅度提高，生化需氧量B 0 取和悬浮物s s 排放总量分别减少3 3 和8 9 以上；每加工l t 原茎产生直接经济效 益2 7 0 元以上，经济、社会和生态效益十分显著。 关键词亚麻；快速；生物脱胶 中图分类号：偈1 2 3文献标识码：A文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 5 0 0 9 0 0 3 S t u d yo nf a s tb i o r e t t i n go fn 锻 P E N GY u a n d e l ，u uz h e n g c h u l ，J I NG u a

3、n r o n f ，H uz h e n x i u l ，z A N GG o n g g u l ，z H E N GK e l ，F uF u d a ( 1 船疵啪矿B 见锄c r o p s ，饥i 榔eA c 口幽吖矿A 鲥c 砒“m ZS c 拓厅唧，仍咿施，肌M n 4 1 0 0 0 6 ，醌i 阳； 2 劢彬n 愕x 如 口凡m 把0 ，c o 泐n 口以B # n 6 e rc r o p s ，x 洳5 地n ，z 比洳，l g3 3 0 0 0 0 ，仍打m ) A b s t r a c tA na p p l i e ds t u d yo nf a s tb

4、i o r e t t i n go fn a xw a su n d e r t a k e n ，a n dt h er e s u l t si n d i c a t e dt I I a tw h e nc o m p a r e dw i t ht h e c o n v e n t i o n a lw 删w a t e rr e t t i n go fn a 】【，t I i st e c h n i q u ew a sc h a r a c t e r i z e db ys h o n e rr e t t i n gc y c l et i m e ，h i g hy

5、 i e l d ，g o o dq u a l i t y ，h i g h e m c i e n c ya n ds l i g h tp o u t i o nw i t hr e t t i n gc y c l et i m er e d u c e db y o v e r7 0 ，t l l em t eo f l i n en a xi n c r e a s e db y3 4p e r c e n t a g e p o i n t s ，t I eq u a l 时o ft h ef i b e ri m p r o v e dg r e a t l y ，a n dd

6、 i s c h a 瞎eo fB O D 5a n dS Sr e d u c e db y3 3 a n d8 9 r e s p e c t i v e l y W h e n1t o n o fn a xs t a l kw a sp m c e s s e d ，d i r e c tp r o mo fm o r et h a n2 7 0y u a nw a so b t a i n e d I t se c o n o m i c ，s o c i a l 锄de c o l o g i c a lb e n e f i t sa r e o b v i o u s K e y

7、w o r d sn a x ；f a s t ；m i c r o b i a lr e t t i n g 亚麻是优良的纺织原料。脱胶是连接亚麻种植 与纺织加工的桥梁和纽带，是亚麻产业中的关键环 节。目前，生产上普遍采用传统的温水沤麻和雨露 沤麻2 种亚麻脱胶方法，均存在着脱胶时间长( 温水 沤麻约为4d ；雨露沤麻为1 5 2 0d ) 、综合出麻率低 ( 仅为2 0 左右) 、质量不稳定( 束纤维强力低) 和环 境污染重等诸多问题，严重制约着亚麻产业的大力 发展。为此，国内外广泛开展了微生物脱胶或酶解 亚麻非纤维素方法和亚麻脱胶影响因素等方面的研 究圳。本文针对传统温水沤麻方法存在的诸

8、多问 题，研究了亚麻快速生物脱胶新技术1 0 0 。 1实验部分 1 1 实验材料 1 1 1 亚麻原茎实验采用的亚麻原茎为浙江开 化县中村乡2 0 0 2 年和2 0 0 3 年的冬种亚麻，品种混 杂，播种期、收获期及原茎等级不一。 1 1 2 脱胶生物制剂中国农业科学院麻类研究 所生物制剂中试车间试制，菌种编号为Y m 6 8 。脱 胶生物制剂采用真空包装，自然环境条件下保存 1 0 9 0d 。 1 1 3 工艺辅料亚麻快速生物脱胶技术中间实 验涉及的工艺辅料包括菌种活化与扩大培养的培养 基组分和尿素等，这些物质均为市售商品。 1 2 实验场地 实验在浙江省开化县三益亚麻原料厂进行，年

9、加工亚麻原茎15 0 0t 。 1 3 实验方法 1 3 1 工艺流程每次亚麻原茎投入量为 12 0 0k g ，共加工亚麻原茎约1 0 0t ，其工艺流程： 菌种制备一扩大培养一配液一沤麻水一消化一排放 十 原茎分级打捆一装池接种一生物发酵一晒麻一 养生一制纤。 基金项目：国家农业结构调整重大技术专项资助项目( 2 0 0 2 1 2 一0 5 A ) 作者简介：彭源德( 1 9 6 5 一) ，男，汉族，副研究员，学士。主要从事农产品生物加工研究。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to re

10、move the watermark 2 0 0 5 年第5 期纺织学报【9 1 】 1 3 2 技术参数1 ) 菌种制备。采用中国农业科 学院麻类研究所设计，湖南省益阳化工机械厂制造 的3 0 0L 细菌培养罐( 规格：内径6 0 0m m ，壁厚6m m ， 高度26 2 0m m ) ，对固态脱胶生物制剂进行活化与扩 增。接种后在温度为( 3 5 2 ) 、通气量为 0 0 2m 3 ( m 2 m i n ) ，并适当搅拌条件下培养5 6h 即制成菌液。 2 ) 配液。取上述菌液1 5 2 或发酵液 3 0 、脱胶助剂( 尿素) 0 5 制成菌悬液，其水温为 3 0 3 5 ，自然p

11、H 值。 3 ) 接种与生物发酵。将菌悬液注入盛亚麻原 茎的脱胶池中，3 0 3 5 通气发酵1 6 2 4h 。 4 ) 原茎打捆、晒麻与养生及制纤工艺同传统温 水沤麻工艺。 5 ) 以河水、温水沤麻为对照( c K ) 。 1 3 3测定方法 脱胶终点判定采用抽茎法； 沤麻废水的监测委托煤科总院杭州环保研究所进 行，生化需氧量( B O D ，) 和悬浮物( s s ) 测定分别采用 溶解氧法和重量法引；亚麻纤维品质检测由农业部 麻类产品质量与监督检验测试中心承担，标准为 G B ，T1 7 3 4 5 1 9 9 8 ；亚麻纱的梳理纺纱委托浙江金 鹰股份有限公司进行，依据为F z T3

12、2 0 0 1 1 9 9 8 。 2 结果与讨论 2 1 快速生物脱胶周期 表1 为亚麻脱胶周期的比较。从表1 看出，亚 麻快速生物脱胶的脱胶周期明显缩短，平均为2 1h ， 比传统温水沤麻平均缩短7 0 以上。2 1h 内完成 亚麻脱胶，有利于工业化生产，既具有很强的实用 性，又可提高设备的利用率和工作效率，大幅度降低 生产成本。 表1 亚麻脱胶周期比较 2 2 纤维产量与品质 表2 是2 种脱胶方法的纤维产量和品质比较。 由表2 可知，亚麻快速生物脱胶技术具有纤维产量 高和品质好等特点。与温水沤麻相比，其于茎制成 率和长麻率分别提高3 和3 5 ；在纤维分裂度相 当的情况下，纤维强力和纤

13、维长度分别提高2 5 5 和2 0 。这主要是由于亚麻脱胶高效菌株对非纤 维素物质降解的专一性强，而不损失纤维素物质，从 而提高了产量和品质。 表22 种脱胶方法的纤维产量和品质比较 对亚麻快速生物脱胶打成麻进行了梳理和纺纱 实验，并对亚麻纱的主要指标进行检测，结果见 表3 。其梳成率高达5 5 ；麻纱断裂强度为 2 0 6 3c N ，t e x 。 表3 快速脱胶亚麻纱检测结果 支数，强力，强力不断裂强度麻粒子，条于，( 分- N mc N 匀c w ( c N t e x _ 1 ) ( 个( 4 0 0m ) 一1 )( 1 0 板) 一1 ) 2 48 6 02 02 0 6 31

14、57 0 2 3 经济效益 根据快速生物脱胶投入和产出结果( 见表4 ) ， 采用亚麻快速生物脱胶技术加工1 t 亚麻原茎，比传 统温水沤麻方法虽然增加生产成本7 6 6 元，亚麻二 粗的产值减少6 1 8 元，但因长麻率提高3 ，长麻的 产值增加4 0 9 6 元，可增加直接经济效益2 7 1 2 元。 表42 种脱胶方法加工1 t 亚麻原茎的投入和产出比较元 注：生产成本包括亚麻原茎、脱胶辅料、水、电、燃油和人工费等； 温水沤麻的亚麻干茎制成率和长麻率分别按7 5 和l l 计，快速脱 胶的亚麻干茎制成率和长麻率分别为7 8 和1 4 。 2 4 环境污染 表5 为2 种脱胶方法加工亚麻的

15、工艺废水及其 污染指标。从表5 看出，亚麻快速生物脱胶工艺污 染物排放负荷明显低于常规温水沤麻方法，每吨亚 麻脱胶的B 0 映和S S 排放总量分别减少3 3 和 8 9 以上；排水量削减2 0t 。同时，从综合废水的水 质来看，快速生物脱胶工艺的综合废水的S S 含量 低，可直接进入生物氧化处理，而且处理负荷轻，处 理后的废水既可以重复利用也可以直接排放。这是 由于：一方面，生物脱胶时间短，麻梢等幼嫩的纤维 素物质未被降解，进入水体的悬浮物较少；另一方 面，脱胶微生物及来自河水、亚麻原茎、空气和设备 的杂菌在适宜条件下旺盛的生命活动，消耗了大量 有机物，使沤麻水中的生化需氧量降低。 表52

16、种亚麻脱胶方法的工艺废水及其污染指标 ( 下转第9 4 页) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【9 4 】 纺织学报 2 0 0 5 年第5 期 线密度不变) 时，纺纱方法对织物折皱回复角的趋势 影响并不大，捻系数为3 4 0 的织物在大豆蛋白纤维 含量较低时，环锭纺织物折皱回复角大于s i r o s p u n 纺织物；随着大豆蛋白纤维含量的增加，S i m s p u n 纺 织物的折皱回复角大于环锭纺织物，且随大豆蛋白 纤维含量的改变，s

17、i m s p u n 纺织物折皱回复角的变化 趋势较急。捻系数为4 7 0 的织物，两种纺纱方法对 织物折皱回复角的影响不很明显，只是环锭纺织物 的折皱回复角略大于s i m s p u n 纺织物。 由于在实际生产中，捻系数为4 0 5 的织物应用 最为广泛，因此主要讨论捻系数为4 0 5 的织物的折 皱回复性。随着大豆蛋白纤维含量的增加，织物的 折皱回复角呈增大的趋势。1 8 2t e x 纱线中大豆蛋 白纤维含量小于4 5 时，S i m s p u n 纺织物的折皱回 复角大于环锭纺织物，当大豆蛋白纤维含量大于 4 5 时，环锭纺织物折皱回复角大于s i r o s p u n 纺织

18、 物、纯大豆蛋白织物，s i r o s p u n 织物折皱回复角再次 大于环锭纺织物。由于1 2 9t e x 纱线的细度变细， 纺纱方法的改变对其折皱回复角的影响已不太明 显，总的趋势是s i r o s p u n 纺织物的折皱回复角大于 环锭纺织物。但纯棉织物是环锭纺织物的折皱回复 角大于s i m s p u n 纺织物。 说明随着捻系数的增加，纱线变得紧密，纱线结 构的改善，纺纱方法对织物折皱回复角的影响已不 明显。除了上述几方面的原因，生产和实验的设备、 环境等都会对织物的折皱回复性能产生影响。 3结 论 利用大豆蛋白纤维与棉混纺，通过研究分析不 同线密度、不同混纺比以及不同纺

19、纱方法对织物抗 折皱性能的影响，可以对大豆蛋白纤维如何适应服 装面料的要求有进一步的认识。 参考文献： 1 A m nN a i k ，胁r i c o 【坤e z A I P i l l i n gp r o p e r t yo fb l e n d e dt e x t i l e s J M e l l i dT h t i l b e r ，1 9 8 2 ，5 9 ( 6 ) ：4 0 3 4 l O ( 上接第9 1 页) 3 结论 在工厂化条件下，进行亚麻快速生物脱胶技术 的生产应用研究，共用亚麻原茎约1 0 0t ，可以得出 如下结论。 1 ) 亚麻快速生物脱胶技术的脱胶时间

20、为2 1h 左 右，脱胶时间比传统温水沤麻方法缩短7 0 以上。 2 ) 亚麻快速生物脱胶技术具有纤维产量高和 品质好的特点。与温水沤麻方法相比，其干茎制成 率和长麻率分别提高3 和3 5 ，纤维强力和纤维 长度分别提高2 5 5 和2 0 。 3 ) 亚麻快速生物脱胶技术的经济和生态环境 效益显著。与传统温水沤麻方法相比，每加工1 t 亚 麻原茎可增加直接经济效益2 7 1 2 元；B O D 5 和s S 排放总量分别减少3 3 和8 9 以上。 致谢：参加实验工作的还有冯湘沅、邓硕苹、段盛文、王玉富、李 念军、肖坤成、韦茂兔、徐金浩和张琼虎等，谨此一并致谢! 参考文献： 1 关风芝，王玉

21、富亚麻微生物脱胶技术的研究J 1 中国麻作， 1 9 9 9 ，2 l ( 1 ) ：4 l 一4 2 刘晓兰，郑喜群，江洁，等亚麻脱胶新工艺的初步研究 J 微 生物学杂志，2 0 0 l ，2 l ( 3 ) ：3 5 3 7 F m d kJA ，A k i nDE ，D o d dRB P m c e s s i n gt e c h n i q u e sf o ri m p r o v i n g e n z y m 争r e t I l g0 fn 戕【JJ I n d u s t r i a IC p 叩s 明dP r o d u c t s ，2 0 0 l ，1 3 ( 3

22、) ：2 3 9 2 4 8 A k i nDE ，F O I l I kJA ，D 0 d dRB ，e ta I E n z y m e r e t 6 n g0 fn 趿粕d c h 姗c t e r i 盟t i o n0 fp r o c e s s e d6 b e 璐 J J o 岍l a l0 fB i o t e c I l I l o l o g y ， 2 0 0 l ，8 9 ( 2 ) ：1 9 3 2 0 3 E 啪sJD ，A k i nDE ，F o l l l kJA n 麟一m n i n gb yp o l y g a l t u r 叫a 睁 c o m

23、 a i l l i n ge n 2 y l eI I l i x t u r e s 粕de 舵c t s0 n 肺r ep 叩e n i e s 【J J J 0 啪a l o fB i o l e c h n o l 嘧r ，2 0 0 2 ，9 7 ( 3 ) ：2 2 3 2 3 1 A k i nDE ，M o r r i nWHI ，R i g s b yLL ，e ta 1 I n n u e T l c e0 fw a t e r p r e s o a ko ne n z y I n e r e t t i n go fn 娃 J I n d u 8 t r i a lc

24、 m p s 锄dP r o d u c t s ， 2 0 0 3 ，1 7 ( 3 ) ：1 4 9 1 5 9 H a y l o c kRw ，D o n a 曲yJA A n 舵m b i cm a c e r a t i 伽sf o rt h ep r o d u c t i n 0 ft e x t i l ef i b r e 8 J B i o d e t e r i o r a t i o nA b s t r a c t s ，1 9 9 0 ，4 ( 2 ) ：9 7 1 0 7 彭源德，刘正初，孙焕良，等南方亚麻微生物脱胶技术研究 ( I ) J 中国麻作，1 9 9

25、 7 ，1 9 ( 2 ) ：3 8 4 1 彭源德，刘正初，冯湘沅，等亚麻快速生物脱胶技术研究一l J 中国麻业，2 0 0 3 ，2 5 ( 3 ) ：1 3 5 一1 3 8 郑科，彭源德，刘正初，等亚麻快速生物脱胶技术研究一2 J 】中国麻业，2 0 0 4 ，( 1 ) ：3 5 3 8 中国农业科学院麻类研究所中国麻类作物栽培学 M 北 京：农业出版社。1 9 8 2 何增耀环境监测 M 北京：农业出版社，1 9 9 0 2 3 4 5 6 7 8 9 m j ； 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark