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基本信息

項(xiàng)目名稱：
年產(chǎn)3萬噸級麻類纖維生物脫膠技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
小類：
能源化工
簡介：
由于半纖維素、果膠和木質(zhì)素等膠質(zhì)膠結(jié)在原麻纖維外面，使得原麻中的纖維呈現(xiàn)堅(jiān)固的片條狀。因此，原麻在紡紗前必須“脫膠”，使其中的纖維相互分離，以滿足紡紗要求。目前，麻纖維“脫膠”方法主要是化學(xué)法，導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。本項(xiàng)目在現(xiàn)代生物工程學(xué)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建高效、規(guī)模化、低成本優(yōu)勢脫膠菌體系及其相應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程具有專一性強(qiáng)、作用條件溫和、加工質(zhì)量好、環(huán)境污染少和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
詳細(xì)介紹：
麻是紡織原料之一，其品種主要有苧麻、亞麻、大麻、黃麻、羅布麻、劍麻、蕉麻、蕁麻和苘麻等。麻纖維是從各種麻植物取得的纖維的統(tǒng)稱，具有吸濕、透氣、散熱和抗菌等其他天然纖維無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。我國作為世界上麻類資源最豐富的國家之一，每年生產(chǎn)的麻纖維及其制品除滿足國內(nèi)市場的需求，還作為大宗商品出口美國、西歐及東南亞國家，2010年出口創(chuàng)匯近百億美元。在國家節(jié)能減排政策和消費(fèi)者回歸自然、追求綠色的消費(fèi)觀念推動下，麻類纖維綠色加工技術(shù)和高檔化產(chǎn)品開發(fā)成為紡織領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 麻纖維的主要組成為纖維素，此外還有較多的半纖維素、果膠和木質(zhì)素等非纖維素物質(zhì)，麻紡工業(yè)將這些非纖維素物質(zhì)統(tǒng)稱為膠質(zhì)。由于半纖維素、果膠和木質(zhì)素等非纖維素物質(zhì)膠結(jié)在纖維素外面，使得原麻呈堅(jiān)固的片條狀。所以，原麻在紡紗前須“脫膠”除去這些膠質(zhì)，以滿足紡紗要求。目前，麻紡行業(yè)常用的“脫膠”方法主要是化學(xué)方法，即利用強(qiáng)酸強(qiáng)堿對原麻進(jìn)行處理。化學(xué)脫膠工藝能耗大，設(shè)備損耗大、且排放的廢水無法循環(huán)利用，污染問題嚴(yán)重。為從根本上解決麻行業(yè)的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，中國紡織工業(yè)協(xié)會根據(jù)《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃的建議》編寫了《紡織工業(yè)“十二五”科技進(jìn)步綱要》（以下簡稱《綱要》），《綱要》要求在麻紡行業(yè)范圍內(nèi)加快研發(fā)和推廣綠色環(huán)保技術(shù)，資源循環(huán)利用技術(shù)，高性能、高效率、節(jié)能減排的先進(jìn)適用工藝、技術(shù)和裝備，淘汰落后產(chǎn)能，全面完成國家下達(dá)的節(jié)能減排和淘汰落后任務(wù)，加快產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級。進(jìn)一步突破麻纖維機(jī)械脫膠和生物脫膠技術(shù)、開發(fā)生物酶及配套裝備，提高脫膠效率和技術(shù)穩(wěn)定性。重點(diǎn)推廣麻快速脫膠、生物脫膠等環(huán)保脫膠技術(shù)，到2015年推廣到全行業(yè)的25%，每年可節(jié)約煤約10%，減少廢水排放15%。 本項(xiàng)目在現(xiàn)代生物工程學(xué)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建高效、規(guī)?；?、低成本優(yōu)勢脫膠菌體系及其相應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)過程。本項(xiàng)目生產(chǎn)過程具有專一性強(qiáng)、作用條件溫和、加工質(zhì)量好、環(huán)境污染少和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，對有效解決制約麻類相關(guān)高檔產(chǎn)品開發(fā)中存在的諸多問題具有積極的推動作用。

作品圖片

  • 年產(chǎn)3萬噸級麻類纖維生物脫膠技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
  • 年產(chǎn)3萬噸級麻類纖維生物脫膠技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
  • 年產(chǎn)3萬噸級麻類纖維生物脫膠技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
  • 年產(chǎn)3萬噸級麻類纖維生物脫膠技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
  • 年產(chǎn)3萬噸級麻類纖維生物脫膠技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)目將高效、清潔和節(jié)能型生物脫膠技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。生物脫膠技術(shù)主要是將脫膠菌株培養(yǎng)后接種到原麻上進(jìn)行生化反應(yīng)，利用對膠質(zhì)有分解作用的菌株去除原麻內(nèi)的膠質(zhì)，從而將原麻加工成松散、柔軟的麻纖維。 本項(xiàng)目主要工藝參數(shù)：溫度、壓力、攪拌轉(zhuǎn)數(shù)全部實(shí)現(xiàn)自動控制。每班一人操作即可。所用脫膠菌種由自然界中篩選選出，歷經(jīng)長期脫膠實(shí)驗(yàn)研究，培養(yǎng)條件簡單、專一性強(qiáng)、性能穩(wěn)定。生產(chǎn)過程中需要控制的幾個基本參數(shù)為：浴比1:20~1:25，發(fā)酵溫度30~35℃，自然pH值，定時開動攪拌通氧，纖維分離時脫膠過程結(jié)束。生物處理后，采用環(huán)境友好型過氧化物進(jìn)行處理，將菌種的“滅活”、“精煉”、“漂白”工序合為一個工序，進(jìn)一步縮短工藝流程，減少水、電、煤和各種化學(xué)試劑的用量，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。過氧化物處理的溫度為80~100℃，時間為1~3小時，用量為原麻重量的4~8%。 本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)：本項(xiàng)目在現(xiàn)代生物工程學(xué)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建高效、規(guī)模化、低成本優(yōu)勢脫膠菌體系及其相應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程具有專一性強(qiáng)、作用條件溫和、加工質(zhì)量好、環(huán)境污染少和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，對有效解決制約麻類相關(guān)高檔產(chǎn)品開發(fā)中存在的諸多問題具有積極的推動作用。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本項(xiàng)目與現(xiàn)有技術(shù)相比，先進(jìn)性如下： 1、利用現(xiàn)代微生物工程和生物工藝學(xué)方法，從自然界中篩選高效、適宜工業(yè)化生產(chǎn)的脫膠優(yōu)勢菌群，將其應(yīng)用于脫膠工藝體系中。 2、在對典型天然麻脫膠體系微生物群體特征、數(shù)量結(jié)構(gòu)充分了解的基礎(chǔ)上，構(gòu)建工業(yè)級生物脫膠體系，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 3、結(jié)合麻行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)，使用環(huán)境友好型過氧化物，將生物脫膠工藝模型中的菌種“滅活”、“精煉”和“漂白”工藝“三合一”，進(jìn)一步縮短工藝流程，優(yōu)化生物脫膠工藝模型，為工業(yè)化應(yīng)用提供理論支撐和技術(shù)支持。 實(shí)驗(yàn)表明，本技術(shù)具有生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品制成率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好、品質(zhì)好和環(huán)境污染少等特點(diǎn)。由于使用環(huán)境友好型過氧化物對生物處理后的麻進(jìn)行后處理，并將生物脫膠工藝中的“滅活”、“精煉”和“漂白”工藝“三合一”，故本項(xiàng)目脫膠技術(shù)與其他脫膠技術(shù)相比，脫膠時間縮短70%左右、出麻率提高5~6%、進(jìn)入水體污染物減少40%以上；每加工1噸精干麻，可節(jié)約成本800元以上，社會經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

1.第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技作品競賽上海選拔賽特等獎 2.申請發(fā)明專利6項(xiàng)（授權(quán)1項(xiàng)），專利保藏菌種8項(xiàng)，發(fā)表論文10篇 3.項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用證明1份 4.上海出入境檢驗(yàn)檢疫局紡織品檢測中心檢測報(bào)告2份 5.科技查新報(bào)告1份 （以上資料詳細(xì)情況請參閱上傳附件資料）

作品所處階段

生產(chǎn)階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

已與相關(guān)企業(yè)達(dá)成合作協(xié)議（專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓）

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、圖片、錄像、樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

本項(xiàng)目與化學(xué)脫膠工藝相比，具有以下4點(diǎn)優(yōu)勢： 1、單位能耗降低44%左右，脫膠劑用量減少80%以上； 2、產(chǎn)品制成率提高5~6%，且大大改善纖維可紡性； 3、無機(jī)污染物和有機(jī)污染物的排放量分別減少70%和40%以上； 4、精梳梳成率提高5~6%，產(chǎn)品提高1~2個等級。 本技術(shù)既適用于麻產(chǎn)地興建的新型企業(yè)，又適用于麻加工企業(yè)的技術(shù)改造。本項(xiàng)目組已與湖南沅江明星麻業(yè)有限公司進(jìn)行合作。同化學(xué)工藝相比，本項(xiàng)目脫膠過程中不使用硫酸、氫氧化鈉、硅酸鈉等試劑，可減少90%的化工原料用量，減少60%的污染物總量，降低能耗和生產(chǎn)用水各50%，每噸產(chǎn)品降低成本800元以上，質(zhì)量提高1~2個等級。將產(chǎn)能擴(kuò)大到3萬噸，相對于化學(xué)脫膠，每年可節(jié)約燒堿31800噸，硫酸3762噸，液氯900噸，蒸汽24萬噸，節(jié)水1926萬噸，生產(chǎn)每噸精干麻所產(chǎn)生的CODcr，將由370公斤下降到160公斤，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著，符合國家“十二五”規(guī)劃的節(jié)能減排要求。

同類課題研究水平概述

本課題經(jīng)國內(nèi)“中國紡織文摘、中國期刊網(wǎng)CNKI、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫”和國外“EI 、SCI、TTD、WTA、CSA、PQDD、EBSCOhost、Science Direct (Elsevier)、Springer link、現(xiàn)代紡織信息參考平臺”等數(shù)據(jù)庫檢索參考文獻(xiàn),對當(dāng)前國內(nèi)外同類課題研究水平進(jìn)行分析。 國外相關(guān)研究方面，在1953年Chaudhury發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌(如：Clostridium, Bacillus等)和真菌(如：Aspergillus, Penicillium, Cladosporium等)具有脫膠能力后，陸續(xù)有學(xué)者對微生物脫膠進(jìn)行深入研究。Di Candilo,Sangeeta和Tamburini等學(xué)者將果膠降解菌接種入天然漚麻池，提高了漚麻池的漚麻能力。然而漚麻屬于早期的生物脫膠技術(shù)，這些研究者只是對其進(jìn)行了改良。Rudrapatna和Ghosh等學(xué)者在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了苧麻生物脫膠的初步探索，沒有進(jìn)行生物脫膠的工業(yè)化試驗(yàn)。其它學(xué)者則只是對生物脫膠菌種的菌群和生物學(xué)特征進(jìn)行了研究。 國內(nèi)相關(guān)研究方面，我國也有一些大學(xué)和科研單位在微生物脫膠方面進(jìn)行了較多的基礎(chǔ)研究。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所的劉正初等學(xué)者對苧麻和亞麻生物脫膠技術(shù)及其設(shè)備進(jìn)行了研究，他們初步建立了苧麻和亞麻生物脫膠工藝的理論模型并進(jìn)行了一定的實(shí)驗(yàn)。然而其生物脫膠工藝不能滿足工廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，還需要一道傳統(tǒng)化學(xué)脫膠煮漂工序才能達(dá)到要求，而本技術(shù)采用過氧化物三合一滅活工藝后，纖維性能技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。其他學(xué)者如齊齊哈爾大學(xué)的鄭喜群，大連工業(yè)大學(xué)的薛衛(wèi)巍和鄭來久，以及武漢大學(xué)的曹軍衛(wèi)也在大麻和羅布麻等麻類生物脫膠工藝上進(jìn)行了研究，不過目前都處于實(shí)驗(yàn)室階段。 綜上可以發(fā)現(xiàn)，微生物脫膠研究方面，國外學(xué)者目前仍聚焦于通過添加微生物菌種來改善天然漚麻方法的脫膠能力；而國內(nèi)研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段或中試階段，生產(chǎn)流程不完善，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。 本發(fā)明主要內(nèi)容為：在麻類生物脫膠的現(xiàn)代生物工程學(xué)機(jī)理解析基礎(chǔ)上，構(gòu)建麻類植物脫膠專用菌種的高效、規(guī)?；偷统杀局苽浜拖嚓P(guān)脫膠工藝。本課題具有專一性強(qiáng)、作用條件溫和、加工質(zhì)量好、環(huán)境污染輕和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，對有效解決制約麻類相關(guān)產(chǎn)品高檔開發(fā)的諸多問題具有積極的推動作用。
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