一种将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法

摘要

本发明涉及一种将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法，使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG‑116(保藏编号为CCTCC No:M 2014438)和芽孢杆菌Bacillus sp.HG‑247(保藏编号为CCTCC No:M 2014439)分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液，并将菌液稀释后作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。在本发明苎麻脱胶拷打过程中，木槌的物理作用和微生物的生化分解作用相互配合，从而显著降低苎麻纤维残胶率，大幅提高精干麻品质，使其能适应军用、医用、宇航等特殊领域对织物用品的高端要求。

权利要求

1.一种将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S10、菌液培养：使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116作为菌种，经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液A；使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG-247作为菌种，分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液B；

S20、拷打：将所述菌液A和菌液B按照体积比1∶1～5∶1混和得到混和菌液，将所述混和菌液加水稀释5～50倍得到稀释混和菌液，将所述稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S20中，脱胶苎麻的上样量为5～

50kg/m2，注入拷打液浸没所述脱胶苎麻，在拷打液的流量为0.05～3m3/min、木槌击打频率为30～300次/min、木槌击打压强5×104～4×105Pa、温度30～45℃下持续拷打脱胶苎麻5～

25min。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S20中，拷打液循环使用2～5次，每次循环使用时添加体积分数为0.05％～5％的所述混和菌液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S20之前还包括：S15、预拷打：脱胶苎麻的上样量为5～50kg/m2，在水的流量为0.5～5m3/min、木槌击打频率为60～300次/min、木槌击打压强5×104～4×105Pa下持续拷打脱胶苎麻5～25min，得预拷打苎麻。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S20中，注入拷打液浸没所述预拷打苎麻，在拷打液的流量为0.05～3m3/min、木槌击打频率为30～300次/min、木槌击打压强

5×104～4×105Pa、温度30～45℃下持续拷打所述预拷打苎麻2～25min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S20中，拷打液循环使用10～30次，每次循环使用时添加体积分数为0.05％～5％的所述混和菌液。

说明书

一种将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法

技术领域

[0001] 本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法。

背景技术

[0002] 拷打是工业领域中苎麻脱胶生产精干麻的必需工序，其目的是去除经化学或生物脱胶处理后依然残留在苎麻纤维表面的胶质或胶质降解产物。传统方法是用表面覆盖橡胶的木槌以向下的作用力连续撞击成束的苎麻纤维表面，辅以大量流水冲刷，从而使覆盖在纤维表面残留的胶质或胶质降解产物被带走。但是，能被木槌拷打而脱离的胶质或胶质降解产物，其与苎麻纤维之间的化学键已经完全或者绝大多数被打断，随着拷打施以的物理作用方式脱离苎麻纤维，进而被流水带走，仍然存在于苎麻纤维间隙、与苎麻纤维之间的化学键连接较为完整的少部分胶质，即使受到木槌拷打也不会脱落或者需要长时间的此种物理作用才能脱落，未脱落的这部分胶质会一直伴随苎麻纤维通过后续所有工序而成为影响苎麻精干麻中品质的残胶，因此，现有的苎麻脱胶工艺制得的精干麻依然有较高的残胶率，国家标准GB/T 20793-2006中规定一级精干麻的残胶率应当低于2.00％，现有工艺中想要进一步降低残胶率非常困难，即使在脱胶处理过程和脱胶拷打过程中延长处理时间和增加处理强度，其进一步降低残胶率的效果也不甚理想。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题在于：现有技术的苎麻脱胶工艺制得的精干麻依然有较高的残胶率，延长处理时间和处理强度成本较高且对进一步降低残胶率的效果也不好的问题。

[0004] 本发明解决上述问题的技术方案在于：提供一种将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法，所述方法包括如下步骤：

[0005] S10、菌液培养：使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116作为菌种，经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液A；使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG-247作为菌种，分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液B；芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116为一株高产木聚糖酶的菌株，该菌株于2014年9月22日提交给中国典型培养物保藏中心保藏，地址在中国湖北省武汉市武汉大学，保藏编号为CCTCC No:M 2014438)；芽孢杆菌Bacillus sp.HG-247为一株高产甘露聚糖酶的菌株，该菌株于2014年9月22日提交给中国典型培养物保藏中心保藏，地址在中国湖北省武汉市武汉大学，保藏编号为CCTCC No:M 2014439)。

[0006] S20、拷打：将所述菌液A和菌液B按照体积比1∶1～5∶1混和得到混和菌液，将所述混和菌液加水稀释5～50倍得到稀释混和菌液，将所述稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。

[0007] 在本发明的将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法中，所述步骤S20中，脱胶苎麻的上样量为5～50kg/m2，注入拷打液浸没所述脱胶苎麻，在拷打液的流量为0.05～3m3/min、木槌击打频率为30～300次/min、木槌击打压强5×104～4×105Pa、温度30～45℃下持续拷打脱胶苎麻5～25min。本发明的上样量是指单位拷打面积上的待拷打苎麻的质量，拷打面积是指木槌与苎麻纤维接触的总面积，该待拷打苎麻为脱胶处理过程得到的脱胶苎麻沥干所得，因此待拷打苎麻的质量为湿重而非干重。

[0008] 在本发明的将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法中，所述步骤S20中，拷打液循环使用2～5次，每次循环使用时添加体积分数为0.05％～5％的所述混和菌液。

[0009] 在本发明的将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法中，所述步骤S20之前还包括：

[0010] S15、预拷打：脱胶苎麻的上样量为5～50kg/m2，在水的流量为0.5～5m3/min、木槌击打频率为60～300次/min、木槌击打压强5×104～4×105Pa下持续拷打脱胶苎麻5～25min，得预拷打苎麻。此预拷打步骤中待拷打苎麻为脱胶处理过程得到的脱胶苎麻沥干所得，因此与前文类似，在计算上样量时，待拷打苎麻的质量为湿重而非干重，下同。

[0011] 在本发明的将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法中，所述步骤S20中，预拷打苎麻的上样量为5～50kg/m2，注入拷打液浸没所述预拷打苎麻，在拷打液的流量为0.05～3m3/min、木槌击打频率为30～300次/min、木槌击打压强5×104～4×105Pa、温度30～45℃下持续拷打所述预拷打苎麻2～25min。

[0012] 在本发明的将生物发酵液用于苎麻脱胶拷打过程的方法中，所述步骤S20中，拷打液循环使用10～30次，每次循环使用时添加体积分数为0.05％～5％的所述混和菌液。

[0013] 实施本发明，具有如下有益效果：借助拷打施以的物理作用方式，未被降解的胶质成分会从苎麻纤维的间隙中暴露出来，拷打液中的微生物可以迅速打断残留胶质成分与苎麻纤维之间的部分化学键连接，木槌的物理作用和微生物的生化分解作用相互配合，从而显著降低苎麻纤维残胶率，大幅提高精干麻品质，使其能适应军用、医用、宇航等特殊领域对织物用品的高端要求。由于现有技术中未见到对脱胶后的苎麻纤维用生物方法进行拷打的报道，因而本方法在本技术领域内属于首创。

具体实施方式

[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0015] 实施例1菌液培养

[0016] 使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116作为菌种，经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液A；使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG-247作为菌种，分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液B；

[0017] Ⅰ、芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116的菌种保存、活化及扩大培养[0018] 菌种保存：将芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116菌种按1％的接种量接种到盛有80mL一号培养基的250mL摇瓶中，于36℃、180r/min转速的条件下培养3h，培养后的菌液用甘油保种方法于-20℃条件下保存，得到HG-116菌种管；

[0019] 活化：将HG-116菌种管于室温下放置3min至菌液融化后，按1.2％的接种量接种到盛有250mL一号培养基的1L摇瓶中，于36℃、160r/min转速的条件下培养4h，得到HG-116活化菌种。

[0020] 扩大培养：活化后的菌株HG-116按3％的接种量接种到装有30L二号培养基的规格为50L的一级种子罐中，于36℃，120r/min转速和2m3/h通气量的条件下培养4h。然后将一级种子罐的菌液按5％的接种量接种到装有600L二号培养基的规格为1t的二级种子罐中，于37℃，70r/min转速和7m3/h通气量的条件下培养4h。

[0021] 一号培养基包括：蔗糖25g/L、蛋白胨6g/L、磷酸二氢钾3g/L、七水合硫酸镁1.5g/L、硝酸钙0.7g/L，氯化钠1.1g/L；用水定容，调节pH为7.1。

[0022] 二号培养基包括：燕麦木聚糖22g/L、硫酸铵8g/L、磷酸二氢钾4g/L、七水合硫酸镁2g/L、硝酸钙0.7g/L，氯化钠3g/L。用水定容，调节pH为7.1。

[0023] Ⅱ、芽孢杆菌Bacillus sp.HG-247的菌种保存、活化及扩大培养[0024] 菌种保存：将芽孢杆菌Bacillus sp.HG-247菌种按1.5％的接种量接种到盛有80mL三号培养基的250mL摇瓶中，于36℃、160r/min转速的条件下培养4h，培养后的菌液用甘油保种方法于-20℃条件下保存，得到HG-247菌种管。

[0025] 活化：将HG-247菌种管于室温下放置3min至菌液融化后，按1.5％的接种量接种到盛有250mL三号培养基的1L摇瓶中，于36℃、16r/min转速的条件下培养4h，得到HG-247活化菌种。

[0026] 扩大培养：将HG-247活化菌种按3％的接种量接种到装有30L四号培养基的规格为50L的一级种子罐中，于36℃，120r/min转速和2.5m3/h的通气量的条件下培养5h；然后将一级种子罐的菌液按4％的接种量接种到装有600L四号培养基的规格为1t的二级种子罐中，于36℃、80r/min转速和8.5m3/h通气量的条件下培养4h；

[0027] 三号培养基包括：葡萄糖32g/L、蛋白胨12g/L、酵母浸粉7g/L、磷酸二氢钾4g/L、硝酸钙0.7g/L。用水定容，调节pH为7.0。

[0028] 四号培养基包括：魔芋粉35g/L、蛋白胨14g/L、酵母浸粉7g/L、磷酸二氢钾7g/L、0.6g/L。用水定容，调节pH为7.1。

[0029] 菌液A和菌液B按照体积比1∶1混和得到混和菌液，混和菌液中几种常见胶质分解酶类的酶活值见表1。

[0030] 表1 混和菌液酶活浓度

[0031]

[0032] 实施例2拷打

[0033] 将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比1∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释5倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。脱胶苎麻的上样量为5kg/m2，注入拷打液浸没脱胶苎麻，在拷打液的流量为0.05m3/min、木槌击打频率为30次/min、木槌击打压强4×105Pa、温度30℃下持续拷打脱胶苎麻5min。拷打液循环使用2次，每次循环使用时添加体积分数为5％的混和菌液。实施例2的实验结果如下表2。

[0034] 表2 实施例2的实验结果

[0035]

[0036] 实施例3拷打

[0037] 将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比5∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释50倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。脱胶苎2 3
麻的上样量为50kg/m ，注入拷打液浸没脱胶苎麻，在拷打液的流量为3m/min、木槌击打频率为300次/min、木槌击打压强5×104Pa、温度45℃下持续拷打脱胶苎麻25min。拷打液循环使用5次，每次循环使用时添加体积分数为0.05％的混和菌液。实施例3的实验结果如下表
3。

[0038] 表3 实施例3的实验结果

[0039]

[0040] 实施例4拷打

[0041] 将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比2∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释30倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。脱胶苎麻的上样量为40kg/m2，注入拷打液浸没脱胶苎麻，在拷打液的流量为1m3/min、木槌击打频率为100次/min、木槌击打压强3×105Pa、温度40℃下持续拷打脱胶苎麻20min。拷打液循环使用4次，每次循环使用时添加体积分数为2％的混和菌液。实施例4的实验结果如下表4。

[0042] 表4 实施例4的实验结果

[0043]

[0044] 实施例5拷打

[0045] 将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比3∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释20倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。脱胶苎麻的上样量为30kg/m2，注入拷打液浸没脱胶苎麻，在拷打液的流量为0.5m3/min、木槌击打频率为200次/min、木槌击打压强2×105Pa、温度38℃下持续拷打脱胶苎麻15min。拷打液循环使用3次，每次循环使用时添加体积分数为1％的混和菌液。实施例5的实验结果如下表5。

[0046] 表5 实施例5的实验结果

[0047]

[0048] 实施例6预拷打+拷打

[0049] 预拷打：脱胶苎麻的上样量为5kg/m2，在水的流量为0.5m3/min、木槌击打频率为60次/min、木槌击打压强4×105Pa下持续拷打脱胶苎麻5min，得预拷打苎麻。将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比2∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释30倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。注入拷打液浸没预拷打苎麻，在拷打液的流量为1m3/min、木槌击打频率为100次/min、木槌击打压强3×105Pa、温度40℃下持续拷打预拷打苎麻20min。拷打液循环使用30次，每次循环使用时添加体积分数为0.05％的混和菌液。实施例6的实验结果如下表6。

[0050] 表6 实施例6的实验结果

[0051]

[0052]

[0053] 实施例7预拷打+拷打

[0054] 预拷打：脱胶苎麻的上样量为50kg/m2，在水的流量为5m3/min、木槌击打频率为300次/min、木槌击打压强5×104Pa下持续拷打脱胶苎麻25min，得预拷打苎麻。将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比3∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释20倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。注入拷打液浸没预拷打苎麻，在拷打液的流量为0.5m3/min、木槌击打频率为200次/min、木槌击打压强2×105Pa、温度38℃下持续拷打预拷打苎麻15min。拷打液循环使用10次，每次循环使用时添加体积分数为5％的混和菌液。实施例7的实验结果如下表7。

[0055] 表7 实施例7的实验结果

[0056]

[0057] 实施例8预拷打+拷打

[0058] 预拷打：脱胶苎麻的上样量为40kg/m2，在水的流量为3m3/min、木槌击打频率为100次/min、木槌击打压强1×105Pa下持续拷打脱胶苎麻10min，得预拷打苎麻。将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比3∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释20倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。注入拷打液浸没预拷打苎麻，在拷打液的流量为0.5m3/min、木槌击打频率为200次/min、木槌击打压强2×105Pa、温度38℃下持续拷打预拷打苎麻15min。拷打液循环使用15次，每次循环使用时添加体积分数为2％的混和菌液。实施例8的实验结果如下表8。

[0059] 表8 实施例8的实验结果

[0060]

[0061] 实施例9预拷打+拷打

[0062] 预拷打：脱胶苎麻的上样量为30kg/m2，在水的流量为2m3/min、木槌击打频率为200次/min、木槌击打压强2×105Pa下持续拷打脱胶苎麻15min，得预拷打苎麻。将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比3∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释20倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。注入拷打液浸没预拷打苎麻，在3 5
拷打液的流量为0.5m/min、木槌击打频率为200次/min、木槌击打压强2×10 Pa、温度38℃下持续拷打预拷打苎麻15min。拷打液循环使用20次，每次循环使用时添加体积分数为1％的混和菌液。实施例9的实验结果如下表9。

[0063] 表9 实施例9的实验结果

[0064]

[0065] 实施例10预拷打+拷打

[0066] 预拷打：脱胶苎麻的上样量为30kg/m2，在水的流量为2m3/min、木槌击打频率为200次/min、木槌击打压强2×105Pa下持续拷打脱胶苎麻15min，得预拷打苎麻。将实施例1中的菌液A和菌液B按照体积比3∶1混和得到混和菌液，将混和菌液加水稀释20倍得到稀释混和菌液，将稀释混和菌液作为苎麻脱胶拷打过程中的拷打液。注入拷打液浸没预拷打苎麻，在拷打液的流量为0.5m3/min、木槌击打频率为200次/min、木槌击打压强2×105Pa、温度38℃下持续拷打预拷打苎麻10min。拷打液循环使用25次，每次循环使用时添加体积分数为2％的混和菌液。实施例10的实验结果如下表10。

[0067] 表10 实施例10的实验结果

[0068]

[0069] 对比实施例水拷打

[0070] 脱胶苎麻的上样量为30kg/m2，在水的流量为5m3/min、木槌击打频率为300次/min、5
木槌击打压强2×10Pa下持续拷打脱胶苎麻25min，得水拷打苎麻。对比实施例的实验结果如下表11。

[0071] 表11 对比实施例的实验结果

[0072]

[0073] 结果分析：木槌的物理作用和微生物的生化分解作用在相互配合的情况下才能使胶质脱除率最大化；实施例2中短时间高强度的微生物作用在很少的物理作用配合下在就可以达到比很强物理作用(对比实施例)更好的效果；通过调整微生物作用与物理作用的作用强度(实施例3～5)，胶质脱除效果显著优于对比实施例中单纯的物理作用，并且处理时间更短；在将发酵液用于苎麻脱胶拷打之前先用水进行预拷打(实施例6～10)，在总处理时间与对比实施例基本相当的情况下，精干麻残胶率可以达到1.16％的最低值，使其能适应军用、医用、宇航等特殊领域对织物用品的高端要求。