本發(fā)明涉及植物纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法。

背景技術(shù)：

香蕉纖維可分為香蕉莖纖維和香蕉葉纖維，香蕉葉纖維蘊藏于香蕉樹的樹葉中，屬于葉纖維；香蕉莖纖維則蘊藏于香蕉樹的韌皮內(nèi)，屬于韌皮類纖維；香蕉韌皮的主要化學(xué)成分為纖維素，其次為半纖維素、木質(zhì)素、果膠物質(zhì)、水溶物、脂蠟質(zhì)等，可以看出，香蕉韌皮中的纖維素含量盡管低于亞麻、黃麻中的纖維素，但其在香蕉韌皮中含量也在60％左右；相對于亞麻、黃麻，其香蕉韌皮中的半纖維素和木質(zhì)素的含量較高，二者占了香蕉纖維化學(xué)組成的30％以上，大量研究表明，香蕉纖維具有諸多優(yōu)點如：強度高、伸長小、吸濕放濕快、初始模量高、服用衛(wèi)生性能良好等優(yōu)點。此外，香蕉纖維作為天然纖維的一種，又具有可再生、可降解、來源豐富、加工能耗小、原料價格低廉等優(yōu)點。如何開展香蕉纖維的綜合利用，延長香蕉產(chǎn)業(yè)鏈，有效降低香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)險、提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益、增加產(chǎn)品的附加值是香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟需解決的重大問題之一。香蕉纖維及制品的開發(fā)生產(chǎn)為紡織行業(yè)增添了一種新型的環(huán)保天然纖維材料，對紡織業(yè)的發(fā)展將起到積極地推動作用，香蕉纖維、紗線及產(chǎn)品應(yīng)用前景廣闊，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。目前，香蕉纖維基本上采用堿溶液進行浸提，利用汽爆技術(shù)進行脫膠，其中半纖維素和木質(zhì)素存在脫除不明顯的效果，易造成制備的香蕉纖維強度不勻，平均斷裂強度較低等問題。因此，本發(fā)明結(jié)合酶法和汽爆技術(shù)對香蕉粗纖維進行脫膠，使得香蕉粗纖維的表明覆蓋的半纖維素及木質(zhì)素含量較低，纖維素含量高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，解決上述問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，包括以下步驟：

1)汽爆提?。喝⌒迈r香蕉莖稈、葉切割后放入汽爆罐中在1.7～3.0mpa的汽爆壓力下維壓70～200s，瞬間釋放后水洗并脫水得到香蕉粗纖維；

2)預(yù)酸處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為0.5～2％的酸溶液中，固液比為1:15～1:30，進行蒸煮；

3)清洗：將蒸煮后的香蕉粗纖維在20～50℃溫水中清洗；

4)酶脫膠：利用復(fù)合酶進行脫膠處理，所述復(fù)合酶為半纖維素酶、果膠酶和木質(zhì)素酶，且重量比為2～4:0.1～0.5:1～2；

5)汽爆脫膠：將酶脫膠后的香蕉纖維再放入汽爆罐中，在壓力1.0～1.5mpa的條件下維壓時間為30～120s，瞬間釋放后水洗并脫水；

6)第一次漂白：取汽爆脫膠后的香蕉纖維，在溫度為60～65℃、固液比為1:10～1:15下進行漂白液漂白處理，水洗至中性；

7)第二次漂白：在溫度為50～60℃、固液比為1:5～1:10下漂白液處理，水洗至中性；

8)后處理：對漂白后的香蕉纖維進行給油、干燥、開松、梳理而得到柔順潔白的香蕉纖維。

優(yōu)選地，所述步驟2)中，所述酸溶液是由水、鹽酸溶液或稀硝酸溶液和滲透劑組成，且重量比為50～100：1～10：0.1～2。

優(yōu)選地，所述滲透劑為滲透劑jfc-1或低泡滲透劑sf。

優(yōu)選地，所述步驟2)中，所述高溫蒸煮的溫度為80～100℃，時間為10～20h。

優(yōu)選地，所述步驟4)中，酶脫膠的溫度為30～60℃，ph值為4.0～6.0，處理時間為5～10h。

優(yōu)選地，所述步驟5)中，汽爆脫膠的香蕉纖維水分含量控制在20～40％。

優(yōu)選地，所述步驟6)中，所述漂白液含2～2.5％的na2sio3、3～4％的naoh、3～4％的h2o2，處理2～3h。

優(yōu)選地，所述步驟7)中，所述漂白液含1～2％的na2sio3、0.5～1％的naoh、1.5～2.0％的h2o2，處理1～2h。

優(yōu)選地，所述步驟8)中，采用椰子油或甘油給漂白后的香蕉纖維進行潤滑處理。

采用本發(fā)明所提供的一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，具有以下有益效果：

1、在濃度較低的酸溶液的作用下，纖維素的水解速度較快，它能降低甙鍵的活化能，因而水解速度較快，使得纖維素不易受到破壞；

2、將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維在溫水中清洗，目的是為了將香蕉粗纖維上殘留的酸溶液清洗徹底，使得依附在纖維素上的木質(zhì)素等物質(zhì)留有縫隙，便于去除；

3、采用復(fù)合酶進行預(yù)處理脫膠，將部分的木質(zhì)素、半纖維素及果膠等進行降解，使得纖維進行分離；

4、采用汽爆脫膠進行二次處理，快速將纖維進行脫離，充分將香蕉粗纖維中果膠等物質(zhì)進行降解，復(fù)合酶和汽爆結(jié)合進行脫膠，使得附在纖維上的木質(zhì)素、果膠等物質(zhì)易脫落降解，提高纖維細度，不僅提高香蕉纖維的得率，又降低了香蕉纖維殘膠率。

5、采用二次漂白方式能夠進行適度的漂白，且其溫度、固液比呈階梯，增加纖維的漂白度，進而能夠提高產(chǎn)品后續(xù)的染色和印花質(zhì)量，而且其色澤效果好。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1

一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，包括以下步驟：

1)汽爆提?。喝⌒迈r香蕉莖稈、葉切割后放入汽爆罐中在1.7mpa的汽爆壓力下維壓70s，瞬間釋放后水洗并脫水得到香蕉粗纖維。

2)預(yù)酸處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為0.5％的酸溶液中，固液比為1:15，進行高溫蒸煮；所述酸溶液是由水、鹽酸溶液或稀硝酸溶液和滲透劑組成，且重量比為50：1：0.1，所述滲透劑為滲透劑jfc-1。

3)清洗：將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維在20℃溫水中清洗，所述高溫蒸煮的溫度為80℃，時間為10h。

4)酶脫膠：利用復(fù)合酶進行脫膠處理，所述復(fù)合酶為半纖維素酶、果膠酶和木質(zhì)素酶，且重量比為2:0.1:1；酶脫膠的溫度為30℃，ph值為4.0，處理時間為5h。

5)汽爆脫膠：將酶脫膠后的香蕉纖維再放入汽爆罐中，在壓力1.0mpa的條件下維壓時間為30s，瞬間釋放后水洗并脫水；汽爆脫膠的香蕉纖維水分含量控制在20％。

6)第一次漂白：取汽爆脫膠后的香蕉纖維，在溫度為60℃、固液比為1:10下進行漂白液漂白處理，水洗至中性；所述漂白液含2％的na2sio3、3％的naoh、3％的h2o2，處理2h。

7)第二次漂白：在溫度為50℃、固液比為1:5下漂白液處理，水洗至中性；所述漂白液含1％的na2sio3、0.5％的naoh、1.5％的h2o2，處理1h。

8)后處理：對漂白后的香蕉纖維進行給油、干燥、開松、梳理而得到柔順潔白的香蕉纖維。采用椰子油或甘油給漂白后的香蕉纖維進行潤滑處理。

實施例2

一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，包括以下步驟：

1)汽爆提?。喝⌒迈r香蕉莖稈、葉切割后放入汽爆罐中在3.0mpa的汽爆壓力下維壓200s，瞬間釋放后水洗并脫水得到香蕉粗纖維。

2)預(yù)酸處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為2％的酸溶液中，固液比為1:30，進行高溫蒸煮；所述酸溶液是由水、鹽酸溶液或稀硝酸溶液和滲透劑組成，且重量比為100：10：2，所述滲透劑為低泡滲透劑sf。

3)清洗：將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維在50℃溫水中清洗，所述高溫蒸煮的溫度為100℃，時間為20h。

4)酶脫膠：利用復(fù)合酶進行脫膠處理，所述復(fù)合酶為半纖維素酶、果膠酶和木質(zhì)素酶，且重量比為4:0.5:2；酶脫膠的溫度為60℃，ph值為6.0，處理時間為10h。

5)汽爆脫膠：將酶脫膠后的香蕉纖維再放入汽爆罐中，在壓力1.5mpa的條件下維壓時間為120s，瞬間釋放后水洗并脫水；汽爆脫膠的香蕉纖維水分含量控制在40％。

6)第一次漂白：取汽爆脫膠后的香蕉纖維，在溫度為65℃、固液比為1:15下進行漂白液漂白處理，水洗至中性；所述漂白液含2.5％的na2sio3、4％的naoh、4％的h2o2，處理3h。

7)第二次漂白：在溫度為60℃、固液比為1:10下漂白液處理，水洗至中性；所述漂白液含2％的na2sio3、1％的naoh、2.0％的h2o2，處理2h。

8)后處理：對漂白后的香蕉纖維進行給油、干燥、開松、梳理而得到柔順潔白的香蕉纖維。采用椰子油或甘油給漂白后的香蕉纖維進行潤滑處理。

實施例3

一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，包括以下步驟：

1)汽爆提?。喝⌒迈r香蕉莖稈、葉切割后放入汽爆罐中在2.0mpa的汽爆壓力下維壓100s，瞬間釋放后水洗并脫水得到香蕉粗纖維。

2)預(yù)酸處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為1％的酸溶液中，固液比為1:20，進行高溫蒸煮；所述酸溶液是由水、鹽酸溶液或稀硝酸溶液和滲透劑組成，且重量比為70：5：0.5，所述滲透劑為滲透劑jfc-1。

3)清洗：將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維在30℃溫水中清洗，所述高溫蒸煮的溫度為85℃，時間為12h。

4)酶脫膠：利用復(fù)合酶進行脫膠處理，所述復(fù)合酶為半纖維素酶、果膠酶和木質(zhì)素酶，且重量比為3:0.2:1.5；酶脫膠的溫度為40℃，ph值為5.0，處理時間為6h。

5)汽爆脫膠：將酶脫膠后的香蕉纖維再放入汽爆罐中，在壓力1.2mpa的條件下維壓時間為50s，瞬間釋放后水洗并脫水；汽爆脫膠的香蕉纖維水分含量控制在30％。

6)第一次漂白：取汽爆脫膠后的香蕉纖維，在溫度為62℃、固液比為1:12下進行漂白液漂白處理，水洗至中性；所述漂白液含2.2％的na2sio3、3％的naoh、4％的h2o2，處理2小時。

7)第二次漂白：在溫度為55℃、固液比為1:8下漂白液處理，水洗至中性；所述漂白液含1％的na2sio3、1％的naoh、1.5％的h2o2，處理1小時。

8)后處理：對漂白后的香蕉纖維進行給油、干燥、開松、梳理而得到柔順潔白的香蕉纖維。采用椰子油或甘油給漂白后的香蕉纖維進行潤滑處理。

實施例4

一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，包括以下步驟：

1)汽爆提取：取新鮮香蕉莖稈、葉切割后放入汽爆罐中在2.5mpa的汽爆壓力下維壓150s，瞬間釋放后水洗并脫水得到香蕉粗纖維。

2)預(yù)酸處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為1.5％的酸溶液中，固液比為1:25，進行高溫蒸煮；所述酸溶液是由水、鹽酸溶液或稀硝酸溶液和滲透劑組成，且重量比為80：5：1，所述滲透劑為低泡滲透劑sf。

3)清洗：將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維在40℃溫水中清洗，所述高溫蒸煮的溫度為90℃，時間為20h。

4)酶脫膠：利用復(fù)合酶進行脫膠處理，所述復(fù)合酶為半纖維素酶、果膠酶和木質(zhì)素酶，且重量比為4:0.5:2；酶脫膠的溫度為55℃，ph值為5.0，處理時間為8h。

5)汽爆脫膠：將酶脫膠后的香蕉纖維再放入汽爆罐中，在壓力1.4mpa的條件下維壓時間為100s，瞬間釋放后水洗并脫水；汽爆脫膠的香蕉纖維水分含量控制在30％。

6)第一次漂白：取汽爆脫膠后的香蕉纖維，在溫度為65℃、固液比為1:10下進行漂白液漂白處理，水洗至中性；所述漂白液含2.5％的na2sio3、3％的naoh、4％的h2o2，處理3h。

7)第二次漂白：在溫度為50℃、固液比為1:10下漂白液處理，水洗至中性；所述漂白液含2％的na2sio3、0.5％的naoh、1.5％的h2o2，處理2h。

8)后處理：對漂白后的香蕉纖維進行給油、干燥、開松、梳理而得到柔順潔白的香蕉纖維。采用椰子油或甘油給漂白后的香蕉纖維進行潤滑處理。

實施例5

一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，包括以下步驟：

1)汽爆提取：取新鮮香蕉莖稈、葉切割后放入汽爆罐中在2.5mpa的汽爆壓力下維壓160s，瞬間釋放后水洗并脫水得到香蕉粗纖維。

2)預(yù)酸處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為1.2％的酸溶液中，固液比為1:20，進行高溫蒸煮；所述酸溶液是由水、鹽酸溶液或稀硝酸溶液和滲透劑組成，且重量比為80：8：1，所述滲透劑為滲透劑jfc-1。

3)清洗：將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維在50℃溫水中清洗，所述高溫蒸煮的溫度為80℃，時間為20h。

4)酶脫膠：利用復(fù)合酶進行脫膠處理，所述復(fù)合酶為半纖維素酶、果膠酶和木質(zhì)素酶，且重量比為3:0.2:1.5；酶脫膠的溫度為50℃，ph值為5.0，處理時間為8h。

5)汽爆脫膠：將酶脫膠后的香蕉纖維再放入汽爆罐中，在壓力1.3mpa的條件下維壓時間為80s，瞬間釋放后水洗并脫水；汽爆脫膠的香蕉纖維水分含量控制在30％。

6)第一次漂白：取汽爆脫膠后的香蕉纖維，在溫度為65℃、固液比為1:15下進行漂白液漂白處理，水洗至中性；所述漂白液含2.5％的na2sio3、3％的naoh、3％的h2o2，處理3h。

7)第二次漂白：在溫度為60℃、固液比為1:10下漂白液處理，水洗至中性；所述漂白液含1％的na2sio3、0.5％的naoh、1.5％的h2o2，處理2h。

8)后處理：對漂白后的香蕉纖維進行給油、干燥、開松、梳理而得到柔順潔白的香蕉纖維。采用椰子油或甘油給漂白后的香蕉纖維進行潤滑處理。

為了驗證本發(fā)明的有益效果，設(shè)置對比例實驗：

對比例1

該對比例與實施例5的區(qū)別在于，所述步驟1)汽爆提?。喝⌒迈r香蕉莖稈、葉切割后放入汽爆罐中在1.5mpa的汽爆壓力下維壓100s，瞬間釋放后水洗并脫水得到香蕉粗纖維。

對比例2

該對比例與實施例5的區(qū)別在于，所述步驟2)預(yù)酸處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為1.2％的酸溶液中，固液比為1:20，進行高溫蒸煮，所述酸溶液為硫酸溶液。

對比例3

該對比例與實施例5的區(qū)別在于，所述步驟2)預(yù)堿處理：將香蕉粗纖維浸泡于濃度為1.2％的堿溶液中，固液比為1:20，進行高溫蒸煮，所述堿溶液為naoh溶液。

對比例4

該對比例與實施例5的區(qū)別在于，所述步驟3)清洗：將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維用自來水清洗，所述高溫蒸煮的溫度為120℃，時間為20h。

對比例5

該對比例與實施例5的區(qū)別在于，所述步驟4)中未采用復(fù)合酶進行脫膠，直接進行汽爆脫膠。

對比例6

該對比例與實施例5的區(qū)別在于，所述步驟5)中未進行汽爆脫膠。

對比例7

該對比例與實施例5的區(qū)別在于，所述步驟6)中第一次漂白：取汽爆脫膠后的香蕉纖維，在溫度為70℃、固液比為1:20下進行漂白液漂白處理，水洗至中性；所述漂白液含1.5％的na2sio3、2％的naoh、2％的h2o2，處理5h。

檢測實施例1～5及對比例1～7制備的香蕉纖維物理性能的實驗數(shù)據(jù)：

從表中結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明提供的制備方法可獲得物理性能較好的香蕉纖維，對比例2較對比例3的香蕉纖維的各個物理性能較好，對比例5較各個組別的性能較差，對比例6只采用汽爆進行脫膠，其物理性能也較差，從而表示了酶法和汽爆進行結(jié)合脫膠的方式，使得制備的香蕉纖維質(zhì)量更優(yōu)。纖維素在高溫水和酸的作用下都會發(fā)生水解作用，在無機酸作用下，纖維素的水解速度較快，酸是一種催化劑，它能降低甙鍵的活化能，因而水解速度較快，特別是強無機酸的影響更為明顯，滲透劑加速了溶脹的效果，因包圍在纖維外表的膠質(zhì)不利于紡織加工，酸溶液將香蕉韌皮的表面潤濕，水溶液中的化學(xué)試劑離子向香蕉韌皮表面擴散，香蕉韌皮纖維開始溶脹，待溶脹平衡、擴散平衡、吸附平衡、滲透終止，溶液與香蕉纖維體系之間的化學(xué)試劑離子分布平衡。采用生物酶和汽爆技術(shù)進行脫膠，生物酶預(yù)先將半纖維素等物質(zhì)與香蕉纖維進行分離，汽爆技術(shù)再快速進行脫除已分離的半纖維素等物質(zhì)，使得半纖維素和木質(zhì)素基本上從束纖維周圍脫除，完成脫膠作用。在后處理時，蠟質(zhì)物質(zhì)已經(jīng)基本上脫除，若直接進入開松、梳理等工序，則易造成香蕉纖維斷裂，降低成紗品質(zhì)，給椰子油工藝可防止香蕉纖維斷裂、提高柔軟度，椰子油原料易得，對香蕉纖維具有良好的保濕性，從而提高了利用香蕉纖維進行紡織的效果。

檢測實施例1～5及對比例1～7制備的香蕉纖維化學(xué)成分含量(％)的實驗數(shù)據(jù)(原香蕉纖維的脂蠟質(zhì)含量為3.25％、水溶物含量為3.37％、果膠含量為3.41％、半纖維素含量為30.25％、木質(zhì)素含量8.06％、纖維素含量60.21％)：

由表可知，采用本發(fā)明提供的制備方法獲得的香蕉纖維，其果膠、半纖維素和木質(zhì)素的含量較低，使得制備的纖維易制成性能好的成品，相對于采用預(yù)堿處理及單一采用酶法脫膠或汽爆脫膠的效果較好。

綜上所述，采用本發(fā)明所提供的一種利用汽爆技術(shù)對香蕉纖維進行提取和脫膠的方法，在濃度較低的酸溶液的作用下，纖維素的水解速度較快，它能降低甙鍵的活化能，因而水解速度較快，使得纖維素不易受到破壞；將高溫蒸煮后的香蕉粗纖維在溫水中清洗，目的是為了將香蕉粗纖維上殘留的酸溶液清洗徹底，使得依附在纖維素上的木質(zhì)素等物質(zhì)留有縫隙，便于去除；采用復(fù)合酶進行預(yù)處理，將部分的木質(zhì)素、半纖維素及果膠等進行降解，使得纖維進行分離；采用汽爆脫膠進行二次處理，充分將香蕉粗纖維的果膠等物質(zhì)進行降解，復(fù)合酶和汽爆結(jié)合進行脫膠，使得附在纖維上的木質(zhì)素、果膠等物質(zhì)易脫落降解，提高纖維細度，不僅提高香蕉纖維的得率，又降低了香蕉纖維殘膠率。采用二次漂白方式能夠進行適度的漂白，且其溫度、固液比呈階梯，增加纖維的漂白度，進而能夠提高產(chǎn)品后續(xù)的染色和印花質(zhì)量，而且其色澤效果好。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。