丁紹敏，馬藝華，蘇靖，劉學軍，李明，鄭文武

(1.廣西絹麻紡織科學研究所,南寧530031;2.江蘇通用環(huán)保集團廣西分公司，南寧530022;3.南寧市水果生產(chǎn)技術指導站，南寧530012)

0 引言

天然纖維“健康、舒適和環(huán)?！钡奶匦砸幌驗橄M者所推崇，作為麻家族成員的香蕉纖維以其冰爽排濕、抗菌宜膚的優(yōu)異特性正在被人們逐漸認識。

采用香蕉刮麻機制取從香蕉分離出的原麻由于含有大量膠質成分如果膠、半纖維素、木質素、不成熟纖維素等，存在“粗、硬、脆”等問題，只能用于窗簾、坐墊和涼席等家用紡織品。 將“粗、硬、脆”香蕉原麻轉化成“細、柔、韌”的香蕉纖維應用于高檔紡織品，需要進行脫膠處理。

本文探討了酶預處理化學脫膠與雙氧水預處理化學脫膠工藝，并對其工藝條件進行了優(yōu)化，為香蕉麻纖維制品的深度開發(fā)奠定基礎。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗材料

香蕉原麻（用香蕉刮麻機制取，并經(jīng)水洗、曬干而成）。

1.1.2 試劑

氫氧化鈉，三聚磷酸鈉，雙氧水（30%），山東康地恩大麻酶，ZY-1苧麻油劑等。

1.2 儀器

SH-82水浴恒溫振蕩器(金壇市醫(yī)療儀器廠);XSZ-0800顯微鏡(梧州奧卡光學儀器有限公司)，F(xiàn)N101-5型鼓風干燥箱（長沙儀器儀表廠）;T1000型電子天平（常熟市測試儀器廠）；AR244CN高精度數(shù)字天平（上海奧豪斯）。

1.3 主要測試方法

1.3.1 含膠率

香蕉原麻含膠率檢測參照GB 5889-86《苧麻化學成分定量分析方法》規(guī)定進行。

1.3.2 膠質溶除率

為盡量接近香蕉原麻加工實際情況，對試驗原料不作分類，除雜處理。由于工藝纖維制備采用低堿處理，有相當一部分膠質雖然與纖維主體已分離但并未溶解，這些呈凝膠態(tài)的膠質是可以采用機械處理或水洗方法去除的。若以機械分離或水力沖洗掉，對膠質分析誤差較大，為更全面地觀察香蕉麻膠質去除狀況與香蕉麻工藝纖維成型狀態(tài)并有利于工業(yè)化生產(chǎn)，本試驗采用膠質溶除率快速測試方法。

采取膠質溶除率較為直觀和簡便，能較好地反映短纖維脫膠工藝試驗效果。

以60目滌綸濾網(wǎng)沖洗過濾處理試樣，收集、擠干,110℃干燥1.5h，自然環(huán)境下放置平衡半小時后稱量，對比處理樣品與原料的質量百分數(shù)即是膠質溶除率（%）。

1.4 香蕉麻纖維脫膠工藝與試驗方案

1.4.1 酶處理工藝優(yōu)化

酶處理選用山東康地恩大麻酶，用量2%-6%owf,pH7～9，時間4～6h，55℃，浴比1：20。酶處理后用濾網(wǎng)沖洗過濾，收集、擠干,在110℃干燥1.5h，測膠質溶除率（%）。

在酶處理試驗中，選L9（34）正交試驗設計表。三因子A、B、C分別對應pH值、酶用量、時間，因子A分別為7、8、9三水平，因子B分別為2%、4%、6%三水平，因子C分別為4h、5h、6h三水平，第四列空置。

1.4.2 酶預處理脫膠

1.4.2.1 試驗流程與方案

香蕉原麻→酶處理→精煉→排液→凈洗→熱洗（95℃×20min）→冷洗→脫水→給油→脫水→烘干→測試

在酶預處理脫膠中，選L9（34）正交試驗設計表。三因子A、B、C分別對應酶處理時間、NaOH濃度、精練時間，因子A分別為4h、5h、6h三水平，因子B分別為6g/L、7 g/L、8 g/L三水平，因子C分別為1.5h、2.0h、3.0h三水平，第四列空置。

1.4.2.2 主要工藝條件

酶預處理：按酶處理 6%owf,pH8，50℃×4～6h，浴比 1：20。

精練：氫氧化鈉濃度6-8g/L，三聚磷酸鈉品質濃度2 g/L，浴比1：20，加熱95℃，時間2-3h。

凈洗：洗滌劑濃度2g/L浴比1：20，加熱95℃，時間40min。

給油：ZY-1 油劑 2%owf，浴比 1：7，加熱 50℃，時間 20min。

烘干：110℃×1.5h。

1.4.3 雙氧水預處理脫膠

1.4.3.1 試驗流程與方案

香蕉莖桿原麻→雙氧水預處理→精煉→排液→凈洗→熱洗（95℃×20min）→冷洗→脫水→給油→脫水→烘干→測試

在雙氧水預處理脫膠中，選L9（34）正交試驗設計表。三因子A、B、C分別對應pH值、溫度、時間，因子A分別為4、7、9三水平，因子B分別為30℃、50℃、70℃三水平，因子C分別為30 min、60h min、90 min三水平，第四列空置。

1.4.3.2 主要工藝條件

雙氧水預處理：雙氧水6ml/L，浴比1：20。其余見表4。

精練：氫氧化鈉濃度6g/L，三聚磷酸鈉濃度2 g/L，浴比1：20，加熱95℃，時間1.5h。

凈洗：洗滌劑濃度2g/L浴比1：20，加熱95℃，時間40min。

給油：ZY-1 油劑 2%owf，浴比 1：7，加熱 50℃，時間 20min。

烘干：110℃×1.5h。

1.4.4 正交設計方案

在酶處理試驗、酶預處理脫膠和雙氧水預處理脫膠中，采用通用的L9（34）正交試驗設計表，實驗序號由 1#～9#，因子 ABC 按水平編序分別是 111、122、133，213、221、232，312、323、331。

2 試驗結果與分析

2.1 香蕉原麻化學成分

香蕉麻脫膠就是通過生物和化學等不同方法有效去除果膠、半纖維素、木質素等膠質成份，從而精制生產(chǎn)出性能良好的香蕉纖維，用于后道的紡織加工。

表1 香蕉原麻化學成分分析（單位:%）Tab.1 Analysis of chemical constituents of banana stalk(unit:%)

膠質是植物生長過程中的細胞壁伴生物，主要成份為果膠、半纖維素、木質素、脂臘質和水溶物，不同產(chǎn)地、品種、收獲季節(jié)其含量存在差異，香蕉原麻化學成分系統(tǒng)分析測試按照GB 5889-86《苧麻化學成分定量分析方法》規(guī)定進行，見表1。

表2 酶處理正交試驗結果Tab.2 Orthogonal test results of enzyme treatment

表3 酶處理正交試驗結果分析Tab.3 Results analysis of orthogonal test of enzyme treatment

2.2 酶處理正交試驗結果與分析

采用生物酶單一處理方法，香蕉麻纖維外觀改變并不明顯，但香蕉原麻的膠質已有一部分溶除。酶處理正交試驗結果見表2，其中3#試樣的膠質溶除率最高，為21.36%，1#試樣最低，為13.86%。

由表3的正交直觀分析可知，對生物酶處理后香蕉麻纖維膠質溶除率的影響大小順序是：處理時間＞生物酶用量＞pH值，相應的酶處理最佳工藝條件是：處理時間6h，生物酶用量6%owf，pH值8。

2.3 酶預處理脫膠正交試驗結果分析

酶生化法聯(lián)合脫膠是目前一種較好的脫膠方法。先用復合酶(或微生物產(chǎn)酶或酶制劑)處理麻，使原麻膠質分子結構上發(fā)生較大變化，膠質復合體的結構受到破壞，活化了膠質大分子的化學反應性能，提高了大分子對堿的敏感性。然后，在較短的時間內以稀堿液去除酶脫膠后殘余膠質。酶預處理脫膠正交試驗結果見表4。其中3#試樣的膠質溶除率最高，為57.06%，1#試樣最低，為52.32%。

表4 酶預處理脫膠正交試驗結果Tab.4 Results of orthogonal test of degumming by enzyme pretreament

表5 酶預處理脫膠正交試驗結果分析Tab.5 Results analysis of orthogonal test of degumming by enzyme pretreatment

由表5的正交直觀分析可知，對酶預處理脫膠的膠質溶除率的影響大小順序是：氫氧化鈉濃度>精煉時間>酶處理時間，相應的酶預處理脫膠最佳工藝條件是：氫氧化鈉濃度8g/L,精煉時間3h,酶處理時間6h.。

對烘干后的香蕉精干麻品質檢測包括纖維長度、纖維細度、束纖維強度、白度和纖維分離度；本試驗采用感官模糊綜合評定，主要有纖維粗細、工藝纖維長度、纖維斷裂強度和白度。根據(jù)實驗結果觀察評定，7#試樣最好，纖維細長、不易脆斷，纖維白凈，相應工藝條件為A3B1C3,酶處理時間為6h,氫氧化鈉濃度 6g/L,精練時間 3h。5#、8# 試樣其次，1#、9#、2# 試樣一般，4#、6#、3# 試樣較差。

以上結果表明采用膠質溶除率和采用感官模糊綜合評定并不一致，這種狀況是由于原料來源造成的，說明原料分類處理，刮麻干凈程度非常重要；另外，從凝膠體烘干后可觀察到碎絨，說明采用低堿處理保留了相當一部分不成熟的纖維素。

2.4 雙氧水預處理脫膠正交試驗結果分析

化學脫膠方法其原理是利用酸、堿和氧化劑的水解氧化作用，破壞植物細胞壁上的膠質大分子，使之變成能溶于溶液的小分子，從而將膠質與麻纖維分離。傳統(tǒng)化學脫膠能使香蕉麻的纖維性能在一定程度上達到紡織要求，但是，該方法會對纖維造成一定程度的損傷，且煮煉廢液含堿較多，污水處理難度較大；因此，采用雙氧水工藝是一條綠色環(huán)保的技術途徑。雙氧水預處理脫膠正交試驗結果見表6。其中8#試樣的膠質溶除率最高，為55.10%，1#試樣最低，為41.00%。

表6 雙氧水預處理脫膠正交試驗結果Tab.6 Results of orthogonal test of degumming by hydrogen peroxide pretreatment

表7 雙氧水預處理脫膠正交試驗結果分析Tab.7 Results analysis of orthogonal test of degumming by hydrogen peroxide pretreatment

由表7的正交直觀分析可知，對雙氧水預處理脫膠的膠質溶除率的影響大小順序是：預處理溫度>pH值>預處理時間，相應的脫膠最佳工藝條件是：pH9,溫度50℃,處理時間30 min。

根據(jù)實驗結果觀察對試樣進行感官模糊評定2#試樣最好，纖維細長、不易脆斷，纖維白凈，相應工藝條件為A1B2C2，即 pH4,雙氧水預處理溫度50℃,處理時間60 min；3#試樣其次，1#、4#、5#、6# 試樣一般，7#、8#、9# 試樣外觀較差。

3 結論

香蕉麻酶預處理脫膠與雙氧水預處理化學脫膠工藝最佳優(yōu)化條件：

一是酶預處理脫膠，以膠質溶除率評定，最佳脫膠工藝條件是：氫氧化鈉濃度8g/L,精煉時間3h,酶處理時間6h.；以感官模糊綜合評定，試樣最好的相應工藝條件為:：酶處理時間為6h,氫氧化鈉濃度6g/L,精煉時間3h..。

二是雙氧水預處理脫膠，以膠質溶除率評定，最佳脫膠工藝條件是：pH9,溫度50℃,處理時間30 min.。以感官模糊綜合評定，試樣最好的相應工藝條件為pH4,雙氧水預處理溫度50℃,處理時間60 min。

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