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脱胶

 tuojiao
 脱胶
 degumming 
        绢纺和麻纺生产中原料的初步加工工艺过程。蚕丝周围被覆着一层由多种氨基酸组成的丝胶。各种麻纤维组成中除纤维素外,还有果胶、半纤维素、木质素、脂肪质和水溶物等非纤维素的伴生物质,统称为胶质。脱胶是脱除纤维周围全部或部分胶质,使纤维分离、松散,制取可纺纤维,以适合纺纱要求。
   绢纺原料脱胶又称精练,最初采用碱性煮练,多用于手工纺纱。18世纪,工业上应用了微生物脱胶法,又称发酵脱胶,俗称腐化练;随后又出现了化学脱胶法(俗称化学练)和酶制剂脱胶法。麻纺原料中,苎麻采用高温碱性煮练化学脱胶法。黄麻、槿麻和苘麻等一般采用河流或池塘浸渍的微生物脱胶法,俗称精洗。亚麻(包括胡麻)有微生物法、高温水解法和化学脱胶法等,现多采用半脱胶的微生物脱胶法,统称浸渍,有雨露浸渍法和温水浸渍法之分。有的纤维在纺纱过程中或制成纱、织成布后,还需进一步精练脱胶。
   化学脱胶 ①绢纺原料化学脱胶:绢纺原料(如废丝、疵茧等)丝纤维周围的丝胶,主要是由排列不整齐的非结晶性丝胶球蛋白所组成。丝胶对于化学药剂的敏感性比丝素高。化学脱胶的原理是利用丝胶和丝素对于碱类、无机酸等化学药剂稳定性的差异而去除丝胶,丝胶较丝素易被水解生成易溶于水的化合物,经洗涤除去。桑蚕、柞蚕、蓖麻蚕和木薯蚕等不同品种的茧,对于酸、碱等的作用也不同,脱胶工艺也有差异。从原料到脱胶制取精干绵,可分为前处理、煮练脱胶和后处理三个阶段。前处理有原料选别、扯松和除杂、干茧切茧除蛹等工序,除去杂质、杂纤维和蚕蛹等,然后按品质选别分档,以便脱胶均匀,并提高精干绵质量。后处理有温水浸洗、水力冲洗、脱水、烘干等工序,进一步除去附在纤维上的丝胶、杂质和色素等。可以提高纤维洁净度、改善色泽、避免并结,从而提高纤维的可纺性。碱性煮练是化学脱胶的主要环节,煮练次数可视原料品质和工艺要求而定。应用的碱类有碳酸钠和硅酸钠等,柞蚕茧可用氢氧化钠。采用的助剂有渗透剂和净洗剂等。影响脱胶的主要因素有:练液的pH值、温度、浴比和时间。化学脱胶的优点是脱胶速度快、占用场地少、适于连续化生产。设备主要有练桶、筒式煮练机、带式煮练机、水力冲洗机和烘干机等。
   ②麻类的化学脱胶:主要适用于苎麻。苎麻韧皮中的果胶是多醣类高分子化合物的混合物,半纤维素是低聚合度的多醣类高分子化合物。化学脱胶的原理是利用植物韧皮中纤维素和胶质对碱、无机酸和氧化剂等稳定性不同而去除丝胶。在高温碱液煮练下,果胶和半纤维素等胶质较纤维素易被水解,经洗涤除去。苎麻脱胶可分为前处理、碱液煮练和后处理三个阶段。前处理有选麻、 分把、 浸酸等工序。选麻分把是按品质拣选原麻、重新松匀扎把。浸酸是溶解一部分可溶物质,以便脱胶均匀、提高煮练效率。碱液煮练是苎麻脱胶的中心工序,应用氢氧化钠另加助剂。碱液的浓度、浴比、煮练的次数、压力、时间和练液的循环,对脱胶效果和质量起重要作用。后处理有打纤、冲洗、酸洗、水洗(漂白或精练)、脱水、给油和烘干等工序,进一步去除纤维上的胶质、改善色泽、提高纤维可纺性能和去除色素。苎麻脱胶使用的主要设备有煮锅(高压或常压)、打洗机、冲洗机、脱水机、烘干机等。
   微生物脱胶 ①绢纺原料的微生物脱胶:工艺流程包括初练、微生物脱胶和复练。初练是对原料进行初步碱性煮练,以脱除部分丝胶、油脂和杂质等。复练是对经过微生物脱胶的原料,再进行第二次碱性煮练,以提高脱胶和脱脂效果。绢纺原料经过初练后放置在腐化缸内,在一定条件下自然发酵数昼夜,使空气中的细菌:霉菌、酵母菌、放线菌等在缸中自然生长繁殖,从而产生蛋白酶和脂肪酶等,促进丝胶和油脂水解而脱除。一般含有蚕蛹和油脂较多的原料可采用此法。绢纺微生物脱胶的杆菌现都属于好气性杆菌。为使空气通入发酵液,以便杆菌充分生长繁殖,促进丝胶水解脱胶,常采用搅拌、翻缸的方法。影响脱胶的主要因素有:发酵液的pH值、温度、时间、浴比和其他化学药剂等。微生物脱胶的优点是作用缓和并兼有脱脂作用。 缺点是时间长、 环境卫生差、劳动强度高、在杆菌繁殖过程中也会有杂菌生长,会发生臭味和损害丝质。使用的主要设备有练桶和腐化缸等。
   ②麻类微生物脱胶:多用于黄麻、槿麻、苘麻和亚麻等。这种方法是在一定条件下,通过自然发酵使一些微生物以韧皮中胶质为营养料逐步生长繁殖,促使麻茎组织内的胶质水解脱去。对于黄麻、槿麻和苘麻,通常是将收割的麻茎或剥制的生麻皮捆成一定重量的麻捆浸于河流、池塘或小溪等缓流中使其自然发酵,主要是利用嫌气性微生物进行部分脱胶,俗称精洗,这种脱胶的麻纤维,一般称熟麻。
   亚麻的浸渍,是将收割后除去籽、叶的麻茎(称原茎),捆成一定重量的麻捆进行浸渍。可因地制宜或按照习惯使用不同方法。浸渍的方法有池浸(温水或冷水)、河水浸、雨露浸等。亚麻原料加工厂则普遍采用温水浸渍法,水温一般掌握在28~34℃,浸渍数昼夜,使麻茎发酵脱胶。发酵过程分为三个阶段:物理阶段,麻茎吸水膨胀,水溶性物质溶解于水;前生物阶段,通过发酵好气性微生物逐渐生长繁殖,并逐渐被嫌气性微生物取代;主生物阶段是脱胶的主要阶段,由于嫌气性微生物的生长繁殖,促使胶质发酵水解而溶于水中。雨露浸渍法是将秋季收获的原茎铺在草地上,借雨露使韧皮保持湿润,利用好气性微生物生长繁殖促使胶质分解,进行脱胶。亚麻由原茎经浸渍发酵后称水茎,再经干燥成为干茎,通过碎茎、打麻机械制取的亚麻纤维,称打成麻,即成为亚麻纺纱厂的原料。影响微生物脱胶的主要因素是温度和酸度。亚麻原料加工厂一般是采用控制发酵液的温度和酸度来促使果胶酶的生长繁殖,另一方面还要抑制杂菌的生长来提高脱胶质量。麻类微生物脱胶的缺点是手工操作多,劳动强度高,脱胶周期长和生产的季节性。
   酶脱胶 在原料脱胶时使用适当的酶制剂来提高脱胶速度和质量,简称酶脱胶。它比微生物自然发酵法前进了一步。酶是一种具有特殊性能的蛋白质,又称生物催化剂,具有较多的选择性。催化效率高,但不耐高温。绢纺原料酶脱胶的原理是利用蛋白酶能先与丝胶生成中间物,然后再经水解放出原来的酶,使丝胶中肽键断裂而水解。适当的蛋白酶可促使丝胶迅速水解,而对于丝素影响较小,不损伤纤维。蛋白酶的种类有植物性的木瓜酶、动物的胰蛋白酶和微生物的中性蛋白酶、碱性蛋白酶等。绢纺酶脱胶生产上多应用微生物蛋白酶,工艺流程可分为前处理、预碱处理和浸酶脱胶、后处理三个阶段。通过预碱处理使丝胶膨化和稍有溶解,然后再经低温浸酶脱胶,达到内外脱胶均匀。影响脱胶的主要因素有酶的种类、用量、温度、时间、浴比和pH值等。酶脱胶的优点是减少工序、缩短时间、改善环境卫生、节约能源、提高质量和降低成本,是脱胶工艺发展方向之一。有些麻类原料,也在试验利用酶制剂脱胶。
   绢和麻脱胶用水量大,水质好坏对产品质量起着重要作用,因此要求用水含杂少,硬度低。水中铁、铜、锰、铅等金属离子影响质量,应尽量除去。不符合使用要求的水源应先经过处理。绢纺脱胶工业废水中含有大量丝胶、蛋白质、氨基酸和化工原料等,麻纺脱胶工业废水中含有大量碱液、果胶和半纤维的水解产物、色素和化工原料等,均需进行处理,保护环境卫生。
   绢和麻的脱胶在工业生产上已有很久的历史,但还存在着机械化程度低、劳动强度高、工艺流程长和不够连续等问题。在工艺方面,化学脱胶正在研究提高煮练效能,向快速煮练方向发展;微生物脱胶正在向酶脱胶方向发展;在机械设备方面,也正在与工艺相结合向连续化和自动化方向发展。
   绢丝和绢织物、亚麻粗纱、细纱和织物等的煮练和漂白工艺也都有进一步脱胶作用,多采用化学脱胶方法,在一定条件下经过煮练或漂白将丝胶或果胶等杂质进一步脱除。具体工艺随着纱支和织物品种不同而有所差异。                                                                                                                                                                                                  (刘定武)
 
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