香蕉韌皮纖維及其製造方法

2023-06-04 08:52:01 2

專利名稱：香蕉韌皮纖維及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種韌皮纖維的製造方法，具體地說是一種香蕉韌皮纖維及其製造方
法，特別是一種香蕉韌皮纖維的生物脫膠方法。
背景技術：
香蕉在醫學界認為含有大量的蛋白質、脂肪、果膠、5-羥色胺、去甲腎上腺素、二羥基苯乙酸及多種酶類等物質。同時還含有豐富的鉀，據科學家檢測每100克香蕉果肉中，含鉀量高達472毫克，為果品之冠。經常食用香蕉可以取到抑癌、防癌作用。所以香蕉具有"快樂之果"、"智慧之果"之稱。由於香蕉具備如此優越的功能，所以深受人們喜愛。在我國南方廣東、廣西、福建、臺灣、雲南、海南、潮州等地區，種植了大量的香蕉。在哪些區域，無論走到哪裡都可以看到，漫山遍野，到處都是綠葉扶疏、果實纍纍的香蕉樹園。香蕉樹是巨型草本植物，它的莖是軟的，由巻起來的葉柄構成，屬於一年生長草本植物，香蕉莖不易腐爛，所以每年採完香蕉後必須將三米多高粗壯的香蕉莖砍倒，曬乾後集中燃燒，如果留在土壤裡幾年後會形成土壤板結，荒費土地，如此操作程序既費工又浪費資源。目前全球約有129個國家種植香蕉，香蕉莖皮每年廢棄量巨大，僅我國每年被丟棄的香蕉莖杆就超過200萬噸，造成了資源的極大浪費。香蕉纖維蘊藏於香蕉葉柄的韌皮內，屬韌皮纖維，香蕉纖維的化學成分主要是由纖維素、半纖維素和木質素、果膠、水溶物、脂蠟質、灰分組成。它具有薴麻的一般特性，伸長小、回潮大、吸溼放溼快、纖維粗硬、等特點。但其纖維素含量相對亞麻和黃麻較低，半纖維素與木質素含量較高，故纖維的光澤、柔軟性、彈性和可紡性能都遜於亞麻和黃麻。香蕉單纖維長度和黃麻相近，所以不能直接紡紗，必須通過工藝處理後，提取纖維素，降低半纖維素、木質素等，通過降低纖維的長度來提高纖維的細度，加工成可紡纖維。
世界上的香蕉纖維尚未得到大規模開發利用。目前，主要利用香蕉葉柄芯中提取柔軟的纖維內皮，經過乾燥、手工精練、解纖而製成香蕉纖維。大量粗硬的香蕉葉柄韌皮纖維基本未開發利用。專利號為200310109552. 8，申請日為2003年12月19日，發明名稱為香蕉韌皮纖維及其製造方法和用途的專利公開了採用傳統的化學脫膠工藝，經高溫、高壓、強酸、強鹼處理後製備香蕉韌皮纖維。而採用傳統的化學脫膠工藝，香蕉大部份纖維被溶解，而且纖維強力降低，後續工序無法生產，且帶來環境汙染。

發明內容
本發明的目的是提供一種採用生物脫膠方法製備香蕉韌皮纖維及其方法。 本發明是採用如下技術方案實現其發明的目的，一種香蕉韌皮纖維製造方法，它
包括下列步驟 (1)預處理對香蕉葉柄韌皮纖維殺菌、除雜； (2)接種、發酵預處理後的香蕉韌皮纖維裝籠，然後放入已配好菌液的發酵鍋內接種、發酵； (3)滅活對接種、發酵後的香蕉韌皮纖維水洗後滅活煮煉，首先加入燒鹼，煮煉20分鐘-30分鐘；再經水洗後加入雙氧水，煮煉20分鐘-30分鐘； (4)打纖用打纖機對滅活後的香蕉韌皮纖維打纖，即一邊水衝洗一邊拷打，採取 一圈一翻的拷打工藝；
(5)後處理。 本發明所述的後處理為打纖後對香蕉韌皮纖維進行水洗_漬油_脫油_抖纖_烘乾。 本發明在步驟(1)中，殺菌採用加熱烘乾、消毒殺菌，溫度控制在9(TC -IO(TC，含 水率控制在4% -5% ;除雜採用纖維搓揉機對香蕉韌皮纖維進行搓揉去雜。
本發明在步驟(2)中，所述的菌種為由中國微生物菌種保藏管理委員會普通微 生物中心保藏的胡蘿蔔軟腐歐文氏桿菌(Erwiniacarotovora，編號CGMCC0245);發酵鍋 內菌液菌的密度控制在108cfu/ml-10、fu/ml，發酵溫度控制在30°C -37t:，發酵時間8小 時-12小時，香蕉韌皮纖維與發酵液的浴比1 : 10。 本發明在步驟(3)中，接種、發酵後的香蕉韌皮纖維用80°C -g(rc熱水洗滌，加入 燒鹼煮煉時，燒鹼的濃度控制在3克/升-4克/升，溫度控制在90°C -95°C;再經80°C -90°C 熱水洗滌後，加入雙氧水煮煉，雙氧水濃度控制在1. 0克/升-1. 2克/升，穩定劑0. 5克/ 升-0. 6克/升，燒鹼1克/升-2克/升，溫度控制在90°C _95°C。 —種採用上述方法生產的香蕉韌皮纖維，其外觀柔軟，鬆散，色澤一致，無味，無明 顯疵點；纖維長度80mm-200mm，纖維支數300Nm-500Nm，束纖維斷裂強度3. 5g/D_5. Og/D，殘 膠率1. 5% -3. 2%。 由於採用上述技術方案，本發明較好的實現了發明目的，生物脫膠後的香蕉纖維 有效去除了膠質、木質素、半纖維素等不可紡的成份，保留了纖維的本有特性防菌，吸溼放 溼快等特點，而且，由於未經過強酸強鹼的處理，對纖維未損傷，保證了纖維的強力；同時脫 膠前通過殺菌消毒和機械對香蕉纖維的搓揉碾壓，保證了脫膠的效果和順利進行，使脫膠 後的纖維有利於後道工序的生產與產品開發。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。 由於原料中存在各種雜菌，在接種過程中抑制了脫膠細菌的發酵，膠質無法完全 去除，因此，為保證脫膠的效果，本發明在步驟(1)中對原料進行預處理，即對香蕉葉柄韌 皮纖維殺菌、除雜。殺菌採用加熱烘乾、消毒殺菌。本實施例採用專利號為200720306083. 2， 申請日為2007年11月27日，發明名稱為脫膠前預處理消毒設備的專利技術。利用蒸 汽對原料間接加熱烘烤，加熱均勻，殺菌效果好，溫度控制在9(TC -IO(TC，含水率控制在 4% -5% (本實施例為5% )。 由於殺菌採用加熱烘乾、消毒殺菌，原料的回潮率降低，香蕉韌皮纖維更粗硬，為 下步除雜即搓揉去雜創造了條件。 除雜採用纖維搓揉機對香蕉韌皮纖維進行搓揉去雜。本實施例採用專利號為 200720309334. 2，申請日為2007年12月21日，發明名稱為脫膠前預處理去雜質設備的專 利技術。首先將香蕉韌皮纖維分成每把重500克-600克，然後均勻地鋪在纖維搓揉機的輸 入口，勻速地將香蕉韌皮纖維送入14對(上、下)溝槽羅拉中，羅拉壓力控制在50kg-85kg，羅拉每分鐘往復迴轉速度40次/分-60次/分。香蕉韌皮纖維在上下羅拉中進行搓揉碾壓，通過羅拉作用在香蕉韌皮纖維上的搓揉碾壓力，①使香蕉韌皮的纖維得到了初步的分離；②由於纖維的膠質都附在纖維的表層，通過羅拉碾壓後將膠質分子鏈打斷，更有利於香蕉韌皮纖維脫膠；③由於纖維經過多對加壓溝槽羅拉的往復搓揉碾壓，使纖維得到了柔軟；④去除了一部分木質素、灰分、脂蠟質等，使之該部分從韌皮中分離出來，變為了有機物廢渣通過纖維搓揉機的除塵排雜裝置排出。 本發明通過對原料進行預處理即殺菌、除雜後，保證了下步脫膠的效果和順利進行。 將預處理後的香蕉韌皮纖維裝籠，然後吊入已配好菌液的發酵鍋內接種、發酵。本發明在步驟(2)中，所述的菌種為專利號為95112564.8，申請日為1995年11月29，發明名稱為薴麻生物脫膠工藝技術與設備專利公開的胡蘿蔔軟腐歐文氏桿菌(Erwiniacarotovora，編號T85-260)，該菌株於1995年11月12日提交北京中關村中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，編號為CGMCC0245。發酵鍋內菌液菌的密度控制在108Cfu/ml-109cfu/ml (本實施例為109cfu/ml)，發酵溫度控制在30°C _37°C (本實施例為35°C )，發酵時間8小時-12小時(本實施例為8小時)，香蕉韌皮纖維與發酵液的浴比1 : 10。 生物脫膠過程是菌的繁殖與質變的過程，菌在繁殖過程中需要營養供給，而香蕉韌皮中的果膠、木質素、半纖維素等成分恰好可以補充生物菌的營養。同時當菌培養繁殖到一定程度與時間時就會發生質變，衍變為酶。酶可以繼續分解果膠、木質素、半纖維素等物質。所以生物脫膠替代了傳統的化學脫膠，由於取消了化學脫膠中高壓強鹼的煮煉與浸酸工序，從而保證了纖維的強度，又同時達到了除去纖維中的木質素、果膠、半纖維素等物質。
對接種、發酵後的香蕉韌皮纖維水洗後滅活煮煉。 本發明在步驟(3)中，為進一步除去香蕉韌皮纖維中的膠質，對香蕉韌皮纖維上殘留的細菌進行滅菌。接種、發酵後的香蕉韌皮纖維首先用80°C -90°C (本實施例為85°C )的熱水洗滌，加入燒鹼煮煉時，燒鹼的濃度控制在3克/升-4克/升(本實施例為濃度30%的液鹼4克/升)，溫度控制在90°C _95°C (本實施例為95°C )，煮煉20分鐘-30分鐘(本實施例為30分鐘)。 為除去纖維中殘留木質素，提高纖維的白度。再經8(TC-9(rC (本實施例為85tO熱水洗滌後，加入雙氧水，雙氧水濃度控制在1. 0克/升-1. 2克/升(本實施例為濃度27. 5%的雙氧水1. 0克/升)，穩定劑0. 5克/升-0. 6克/升(雙氧水的穩定劑有矽酸鈉、植酸、多乙烯多胺多亞烷基膦酸鹽即過氧化氫穩定劑WPW-2，本實施例採用過氧化氫穩定劑WPW-2為0. 5克/升)，燒鹼1克/升-2克/升(本實施例為濃度30%的液鹼1. 0克/升)，溫度控制在90°C _95°C (本實施例為90°C )，煮煉20分鐘-30分鐘(本實施例為20分鐘)。 本發明在步驟(4)中，打纖時，本實施例採用園盤拷麻機對滅活後的香蕉韌皮纖維打纖，即一邊水衝洗一邊拷打，採取一圈一翻的拷打工藝。打纖目的，主要是對煮煉後的纖維進一步開纖，將束纖維分解為單纖維。 拷打後進行步驟(5)後處理，即對拷打後的香蕉韌皮纖維進行水洗-漬油-脫油_抖纖_烘乾五道工序，後處理工藝引用薴麻纖維脫膠的後處理工藝，製成精幹香蕉韌皮纖維，香蕉韌皮纖維製成率達到50%。 採用上述方法生產的香蕉韌皮纖維，其外觀柔軟，鬆散，色澤一致，無味，無明顯疵點；纖維長度80腿-200mm，纖維支數300Nm-500Nm，束纖維斷裂強度3. 5g/D-5. Og/D，殘膠率1. 5% -3. 2%，白度30度-40度。 香蕉韌皮纖維通過以上工藝脫膠後的精幹香蕉纖維的質量均達到後工序生產質量的要求，可與棉、薴麻等纖維進行混紡。
權利要求
一種香蕉韌皮纖維製造方法，其特徵是它包括下列步驟(1)預處理對香蕉葉柄韌皮纖維殺菌、除雜；(2)接種、發酵預處理後的香蕉韌皮纖維裝籠，然後放入已配好菌液的發酵鍋內接種、發酵；(3)滅活對接種、發酵後的香蕉韌皮纖維水洗後滅活煮煉，首先加入燒鹼，煮煉20分鐘-30分鐘；再經水洗後加入雙氧水，煮煉20分鐘-30分鐘；(4)打纖用打纖機對滅活後的香蕉韌皮纖維打纖，即一邊水衝洗一邊拷打，採取一圈一翻的拷打工藝；(5)後處理。
2. 根據權利要求1所述的香蕉韌皮纖維製造方法，其特徵是所述的後處理為打纖後對香蕉韌皮纖維進行水洗_漬油_脫油_抖纖_烘乾。
3. 根據權利要求1或2所述的香蕉韌皮纖維製造方法，其特徵是在步驟(1)中，殺菌採用加熱烘乾、消毒殺菌，溫度控制在9(TC _1001:，含水率控制在4% -5% ;除雜採用纖維搓揉機對香蕉韌皮纖維進行搓揉去雜。
4. 根據權利要求1或2所述的香蕉韌皮纖維製造方法，其特徵是在步驟(2)中，所述的菌種為由中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏的胡蘿蔔軟腐歐文氏桿菌(Erwinia carotovora，編號CGMCC0245);發酵鍋內菌液菌的密度控制在108cfu/ml-10、fu/ml，發酵溫度控制在30°C _371:，發酵時間8小時-12小時，香蕉韌皮纖維與發酵液的浴比l : 10。
5. 根據權利要求1或2所述的香蕉韌皮纖維製造方法，其特徵是在步驟(3)中，接種、發酵後的香蕉韌皮纖維用80°C _901:熱水洗滌，加入燒鹼煮煉時，燒鹼的濃度控制在3克/升-4克/升，溫度控制在90°C _95°C ;再經80°C _901:熱水洗滌後，加入雙氧水煮煉，雙氧水濃度控制在1. 0克/升-1. 2克/升，穩定劑0. 5克/升-0. 6克/升，燒鹼1克/升_2克/升，溫度控制在90°C _95°C。
6. —種如權利要求1或2所述方法生產的香蕉韌皮纖維，其特徵是其外觀柔軟，鬆散，色澤一致，無味，無明顯疵點；纖維長度80mm-200mm，纖維支數300Nm-500Nm，束纖維斷裂強度3. 5g/D-5. 0g/D，殘膠率1. 5 % -3. 2 % 。
全文摘要
本發明公開了一種採用生物脫膠方法製備香蕉韌皮纖維，其特徵是它包括下列步驟預處理，接種、發酵，滅活，打纖，後處理，製備的香蕉韌皮纖維其外觀柔軟，鬆散，色澤一致，無味，無明顯疵點；纖維長度80mm-200mm，纖維支數300Nm-500Nm，束纖維斷裂強度3.5g/D-5.0g/D，殘膠率1.5％-3.2％，本發明生物脫膠後的香蕉纖維有效去除了膠質、木質素、半纖維素等不可紡的成份，保留了纖維的本有特性防菌，吸溼放溼快等特點，保證了纖維的強力；同時脫膠前通過殺菌消毒和機械對香蕉纖維的搓揉碾壓，保證了脫膠的效果和順利進行，使脫膠後的纖維有利於後道工序的生產與產品開發。
文檔編號D01C1/04GK101736407SQ20101002201
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月1日 優先權日2010年1月1日
發明者馮定安, 劉秀梅, 曾慧, 李興高, 李坤 申請人:沅江市明星麻業有限公司