论文部分内容阅读
[摘 要]苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的90%以上，在国际上称为“中国草”。随着人们生活水平的日益提高，高级苎麻织物因其粗犷、挺括、典雅、轻盈、凉爽、透气、抗菌等优点越来越受到人们的青睐。但是由于苎麻纺纱加工的规模远小于棉纺和毛纺，其加工装备与技术相对落后 ，严重制约了苎麻纺织业的发展。文章对苎麻的初加工技术瓶颈部分——机械收割剥麻和生物脱胶进行了探究，结合苎麻剥制加工机械的升级换代对现有的苎麻初加工技术进行了组合优化。
[关键词]苎麻；脱麻；割脱联合；生物酶；麻脱胶
中图分类号：TS124.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0077-01
引言
苎麻是我国特产，国际上俗称“中国草”，其种植面积和产量占世界的 90%。苎麻单纤维长、强度大，吸湿和散湿快，热传导性能好，脱胶后洁白有丝光，可以纯纺，也可和棉、丝、毛、化纤等混纺，现在国际市场的需求量越来越大，因此我国苎麻产业必将迎来新的发展机遇。然而，苎麻为多年生韧皮纤维作物，一般年收3次，且必须经过剥制才能获得粗制纤维。目前苎麻的剥制加工作业，基本是手工刮麻，作业成本高（4 ～5元/kg原麻），用工占整个苎麻生产过程中用工量的 60%以上，收麻季节性强、劳动强度大、用工多，是苎麻原料生产的关键难点。因此，发展苎麻剥制加工机械化是促进我国苎麻生产规模化、产业化及提高麻农经济效益的重要措施。目前苎麻的化学脱胶因其产生大量的化学污染物已越来越受到限制。从节能环保和清洁纺纱的角度来看，应用生物脱胶技术进行苎麻脱胶是主要的发展趋势，微生物脱胶具有能耗小、成本低等优势，酶脱胶则工艺简单、稳定性相对较好，因此，生物脱胶是较理想的工艺，目前已在几个苎麻纺织厂实现了产业化。
1 苎麻的收割与剥麻
苎麻产业发展不起来只因收获加工太困难。为了破解制约苎麻产业发展的机械化收获加工技术难题，为苎麻产业的发展提供科技支撑，农机研究所从2003年起把苎麻收获加工机械化技术的研究作为科技创新的重点，产学研推结合，从分析现有机械化技术和苎麻茎秆机械物理特性入手，经过10年的研究试验 ，完成了从手工工具到联合收获机多种收获方式的一 系列机械化技术创新，包括技术方案、专利技术、设计图纸、实体样机、研究报告、技术标准、科技论文等。
1.1新型人力反拉式——6TM 一2O型两用脱麻及手工工具—— 皮骨双脱器技术
6TM20型两用脱麻机。是将收割后的鲜麻秆脱去麻骨表皮和部分胶质或将剥制的鲜麻皮脱去表皮和部分胶质的苎麻纤维初加工机械，由动力、机架、皮带及齿轮机构、一对脱麻滚筒、带两个喂麻口的罩盖组成 。一对脱麻滚筒相互咬合，反向旋转，滚筒叶片在圆周上轴向均布，焊接结构，下滚叶片两端装有比滚筒外径大的撑盘，防止麻从滚筒两端滑落缠绕轴及轴承，罩盖和喂入口组成一个整体，设有挂麻杆插入管，水平和垂直两个喂麻口，水平喂麻口设有封盖并附漏斗，喂麻口为扁形，握拳的手进不去。本技术与国内同类技术相比有如下优点：安全性能好、操作使用简单、出麻质量高；既能脱麻秆，又能脱麻皮，能满足剥麻和割剥麻轮作的农艺要求；机具结构紧凑、简单、造价低、调整方便。
1.2苎麻联合收获机械化技术与设备
苎麻联合收获机。创造性关键技术是割脱联合一次性连续完成割麻和脱麻，直接得到苎麻纤维的联合收获技术。设备由立式割台、中间输送装置、双向自動脱麻机、集麻仓等专用部件和底盘（包括动力及传动装置、操作控制机构、行走装置组成。割台配置在正前方，脱麻机配置在后上方，割台和脱麻机通过配置在一侧的中间输送 装置连接，三者呈[ 型配置。底盘部分与半喂入式稻麦联合收获机通用，换上谷物输送、脱粒及清选装置即成谷物联合收获机，实现一机多用。脱麻 采用自动高效的双向脱麻机见，是本机的关键核心部件；割台为立式割台，由分麻器、扶麻器、拨麻星轮、切割器和侧向输送器组成，中间输送装置为侧面旋转输送装置，由下夹持输送链和中上拨指输送链组成。三道输送链倾斜安装，前后两端分别与割台输送链和脱麻机喂麻夹持链衔接。效率预计是人工 的100倍，现行机械的20倍左右，每小时收获4～6亩（1hm=15亩），填补了苎麻联合收获机空白。
2 苎麻脱胶
苎麻纤维包埋于茎秆的韧皮部，纤维中除了含有纤维素外，还含有25%～30%的果胶质。必须经过脱胶去除果胶、半纤维素和木质素等非纤维素物质（统称为胶质），才能获得用于轻纺的纤维。脱胶过程能引起主苎麻纤维化学组成及微观形态结构的变化，这种变化对其工艺纤维的性能有很大的影响，因此，脱胶是链接苎麻种植与纺织加工的桥梁和纽带，是苎麻产业中的关键环节。传统的化学脱胶方式造成严重的水质污染，影响水生动植物的生存。目前，酶法脱胶技术成为国内外苎麻研究者的研究热点。研究表明：果胶酶，特别是碱性果胶酶，更适合于麻织物酶法脱胶。碱性果胶酶是指在碱性范围内具有较高活性的果胶酶，一般多指聚半乳糖醛酸裂解酶。除了在植物病毒的纯化、纸浆漂白等方面得到应用以外，已成为棉麻织物脱胶处理过程中至关重要的生物酶制剂。碱性果胶酶的使用将改变传统的碱煮脱胶工艺，不仅减少环境污染，节约大量的工艺用水，而且可以在满足我国棉麻纺织物的特殊性的基础上提高棉麻纺织物的品质。
刘唤明等【1】用果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶进行苎麻酶法脱胶，进行了每种酶的单一酶脱胶和3种酶的联合脱胶试验，结果表明，只用果胶酶脱胶，只能去除约4.30%的胶质，单一木聚糖酶只能去除1.20%的胶质，单一甘露聚糖酶果胶去除率仅为1.00%；3种酶联合脱胶最终残胶率为5.20%，虽然达不到可纺标准，但是该研究进一步证实了多种酶间协同作用的存在。李德舜等【2】利用丙酮分级沉淀法，将Bacillussp.No.16A发酵液中的果胶酶和甘露糖聚酶处理成不同活性比例的3组脱胶酶液，进行脱胶试验，发现甘露聚糖胶效果有一定的协同作用，前者能增加后者的脱胶效果。另外，由于酶是一种特殊的蛋白质，其结构精细，环境、温度和pH值的变化都会对酶的催化活性产生影响。因此，储长流等【3】从酶液活性中心、金属离子、温度和pH值等角度研究了产高活性果胶酶和半纤维素酶的菌株S2分泌酶液的稳定性。酶脱胶法较化学方法优越，具体表现在酶脱胶专一性强，作用条件温和，可以提高苎麻纤维的加工质量：增加苎麻纤维的光泽度；能减少苎麻纤维的成束断裂坚韧度的降低，使降低率小于5.0%。同时，酶脱胶法能降低生产成本，提高经济效益；能大幅度地减轻环境污染。
总结
自从我国加入WTO以后，国内纺织、服装行业迅速发展，苎麻纺织需求量也大幅度增长，而苎麻产品也不再受配额限制，但是由于种植规模的限制，在有关苎麻加工生产技术的研究上受到制约，在苎麻收割剥制的农机开发中往往是适应个体农户小面积种植的小型割剥机得到更为广泛的推广。总的看来，由于酶脱胶具有高效能、优质量、低消耗，无污染等特点，苎麻脱胶将会向酶脱胶的方向发展。但是同时还存在酶活性低，残胶率高，成本高的问题等待广大研究者探索克服办法。
参考文献
[1]刘唤明，彭定祥等.苎麻酶法脱胶的研究[J].中国麻业，2006，28（2）：87.90.
[2]李德舜，颜涛，宗雪梅等.芽孢杆菌（Bacillus sp.No.16A）苎麻脱胶研究[J].山东大学学报：理学版，2006，41（5）：151.154.
[3]储长流，郑皆德.苎麻脱胶用菌株S2的酶液稳定性[J].纺织学报2007.28（10）：64.66.
[关键词]苎麻；脱麻；割脱联合；生物酶；麻脱胶
中图分类号：TS124.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0077-01
引言
苎麻是我国特产，国际上俗称“中国草”，其种植面积和产量占世界的 90%。苎麻单纤维长、强度大，吸湿和散湿快，热传导性能好，脱胶后洁白有丝光，可以纯纺，也可和棉、丝、毛、化纤等混纺，现在国际市场的需求量越来越大，因此我国苎麻产业必将迎来新的发展机遇。然而，苎麻为多年生韧皮纤维作物，一般年收3次，且必须经过剥制才能获得粗制纤维。目前苎麻的剥制加工作业，基本是手工刮麻，作业成本高（4 ～5元/kg原麻），用工占整个苎麻生产过程中用工量的 60%以上，收麻季节性强、劳动强度大、用工多，是苎麻原料生产的关键难点。因此，发展苎麻剥制加工机械化是促进我国苎麻生产规模化、产业化及提高麻农经济效益的重要措施。目前苎麻的化学脱胶因其产生大量的化学污染物已越来越受到限制。从节能环保和清洁纺纱的角度来看，应用生物脱胶技术进行苎麻脱胶是主要的发展趋势，微生物脱胶具有能耗小、成本低等优势，酶脱胶则工艺简单、稳定性相对较好，因此，生物脱胶是较理想的工艺，目前已在几个苎麻纺织厂实现了产业化。
1 苎麻的收割与剥麻
苎麻产业发展不起来只因收获加工太困难。为了破解制约苎麻产业发展的机械化收获加工技术难题，为苎麻产业的发展提供科技支撑，农机研究所从2003年起把苎麻收获加工机械化技术的研究作为科技创新的重点，产学研推结合，从分析现有机械化技术和苎麻茎秆机械物理特性入手，经过10年的研究试验 ，完成了从手工工具到联合收获机多种收获方式的一 系列机械化技术创新，包括技术方案、专利技术、设计图纸、实体样机、研究报告、技术标准、科技论文等。
1.1新型人力反拉式——6TM 一2O型两用脱麻及手工工具—— 皮骨双脱器技术
6TM20型两用脱麻机。是将收割后的鲜麻秆脱去麻骨表皮和部分胶质或将剥制的鲜麻皮脱去表皮和部分胶质的苎麻纤维初加工机械，由动力、机架、皮带及齿轮机构、一对脱麻滚筒、带两个喂麻口的罩盖组成 。一对脱麻滚筒相互咬合，反向旋转，滚筒叶片在圆周上轴向均布，焊接结构，下滚叶片两端装有比滚筒外径大的撑盘，防止麻从滚筒两端滑落缠绕轴及轴承，罩盖和喂入口组成一个整体，设有挂麻杆插入管，水平和垂直两个喂麻口，水平喂麻口设有封盖并附漏斗，喂麻口为扁形，握拳的手进不去。本技术与国内同类技术相比有如下优点：安全性能好、操作使用简单、出麻质量高；既能脱麻秆，又能脱麻皮，能满足剥麻和割剥麻轮作的农艺要求；机具结构紧凑、简单、造价低、调整方便。
1.2苎麻联合收获机械化技术与设备
苎麻联合收获机。创造性关键技术是割脱联合一次性连续完成割麻和脱麻，直接得到苎麻纤维的联合收获技术。设备由立式割台、中间输送装置、双向自動脱麻机、集麻仓等专用部件和底盘（包括动力及传动装置、操作控制机构、行走装置组成。割台配置在正前方，脱麻机配置在后上方，割台和脱麻机通过配置在一侧的中间输送 装置连接，三者呈[ 型配置。底盘部分与半喂入式稻麦联合收获机通用，换上谷物输送、脱粒及清选装置即成谷物联合收获机，实现一机多用。脱麻 采用自动高效的双向脱麻机见，是本机的关键核心部件；割台为立式割台，由分麻器、扶麻器、拨麻星轮、切割器和侧向输送器组成，中间输送装置为侧面旋转输送装置，由下夹持输送链和中上拨指输送链组成。三道输送链倾斜安装，前后两端分别与割台输送链和脱麻机喂麻夹持链衔接。效率预计是人工 的100倍，现行机械的20倍左右，每小时收获4～6亩（1hm=15亩），填补了苎麻联合收获机空白。
2 苎麻脱胶
苎麻纤维包埋于茎秆的韧皮部，纤维中除了含有纤维素外，还含有25%～30%的果胶质。必须经过脱胶去除果胶、半纤维素和木质素等非纤维素物质（统称为胶质），才能获得用于轻纺的纤维。脱胶过程能引起主苎麻纤维化学组成及微观形态结构的变化，这种变化对其工艺纤维的性能有很大的影响，因此，脱胶是链接苎麻种植与纺织加工的桥梁和纽带，是苎麻产业中的关键环节。传统的化学脱胶方式造成严重的水质污染，影响水生动植物的生存。目前，酶法脱胶技术成为国内外苎麻研究者的研究热点。研究表明：果胶酶，特别是碱性果胶酶，更适合于麻织物酶法脱胶。碱性果胶酶是指在碱性范围内具有较高活性的果胶酶，一般多指聚半乳糖醛酸裂解酶。除了在植物病毒的纯化、纸浆漂白等方面得到应用以外，已成为棉麻织物脱胶处理过程中至关重要的生物酶制剂。碱性果胶酶的使用将改变传统的碱煮脱胶工艺，不仅减少环境污染，节约大量的工艺用水，而且可以在满足我国棉麻纺织物的特殊性的基础上提高棉麻纺织物的品质。
刘唤明等【1】用果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶进行苎麻酶法脱胶，进行了每种酶的单一酶脱胶和3种酶的联合脱胶试验，结果表明，只用果胶酶脱胶，只能去除约4.30%的胶质，单一木聚糖酶只能去除1.20%的胶质，单一甘露聚糖酶果胶去除率仅为1.00%；3种酶联合脱胶最终残胶率为5.20%，虽然达不到可纺标准，但是该研究进一步证实了多种酶间协同作用的存在。李德舜等【2】利用丙酮分级沉淀法，将Bacillussp.No.16A发酵液中的果胶酶和甘露糖聚酶处理成不同活性比例的3组脱胶酶液，进行脱胶试验，发现甘露聚糖胶效果有一定的协同作用，前者能增加后者的脱胶效果。另外，由于酶是一种特殊的蛋白质，其结构精细，环境、温度和pH值的变化都会对酶的催化活性产生影响。因此，储长流等【3】从酶液活性中心、金属离子、温度和pH值等角度研究了产高活性果胶酶和半纤维素酶的菌株S2分泌酶液的稳定性。酶脱胶法较化学方法优越，具体表现在酶脱胶专一性强，作用条件温和，可以提高苎麻纤维的加工质量：增加苎麻纤维的光泽度；能减少苎麻纤维的成束断裂坚韧度的降低，使降低率小于5.0%。同时，酶脱胶法能降低生产成本，提高经济效益；能大幅度地减轻环境污染。
总结
自从我国加入WTO以后，国内纺织、服装行业迅速发展，苎麻纺织需求量也大幅度增长，而苎麻产品也不再受配额限制，但是由于种植规模的限制，在有关苎麻加工生产技术的研究上受到制约，在苎麻收割剥制的农机开发中往往是适应个体农户小面积种植的小型割剥机得到更为广泛的推广。总的看来，由于酶脱胶具有高效能、优质量、低消耗，无污染等特点，苎麻脱胶将会向酶脱胶的方向发展。但是同时还存在酶活性低，残胶率高，成本高的问题等待广大研究者探索克服办法。
参考文献
[1]刘唤明，彭定祥等.苎麻酶法脱胶的研究[J].中国麻业，2006，28（2）：87.90.
[2]李德舜，颜涛，宗雪梅等.芽孢杆菌（Bacillus sp.No.16A）苎麻脱胶研究[J].山东大学学报：理学版，2006，41（5）：151.154.
[3]储长流，郑皆德.苎麻脱胶用菌株S2的酶液稳定性[J].纺织学报2007.28（10）：64.66.