黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，該方法工藝設(shè)計(jì)合理，可操作性強(qiáng)，以黃蜀葵廢棄物為原料，通過(guò)優(yōu)選方法制備得到黃蜀葵纖維和精制多糖，制備得到的黃蜀葵纖維得率及利用率高，平均抗張指數(shù)大于0.35N·m/g，黃蜀葵精制多糖制備得到保濕面膜，保濕性強(qiáng)，安全環(huán)保。本發(fā)明以廢棄的黃蜀葵秸稈為原料，變廢為寶，可減少污染，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利說(shuō)明】
黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及黃蜀葵廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及黃蜀葵天然多糖和植物纖 維的綜合利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 黃蜀葵(Abelmoschus manihot(L. )Medic)為錦葵科植物，廣泛分布于我國(guó)華東、 中南、西南各地區(qū)，現(xiàn)在江蘇、安徽、江西等地栽培量較大。黃蜀葵每年僅在江蘇地區(qū)種植面 積就達(dá)1萬(wàn)多畝，全國(guó)栽培面積接近3萬(wàn)畝，主要以花為原料開(kāi)發(fā)中藥，而占其原植物生物量 95%以上的根、莖、葉的處理方式主要是堆放、掩埋或焚燒，造成環(huán)境污染。
[0003] 黃蜀葵莖葉產(chǎn)量是種子產(chǎn)量的220%，提取藥用成分后的廢棄物中含有大量植物 纖維及多糖。黃蜀葵莖的韌皮纖維發(fā)達(dá)，次生韌皮部的外圍有大量的韌皮纖維束分布，纖維 素含量高達(dá)41.80%，是優(yōu)良的纖維原絲。黃蜀葵纖維纖長(zhǎng)，與鋸末、木肩、竹肩、稻殼、麥秸、 甘蔗渣、棉秸桿、木薯殘?jiān)壬镔|(zhì)纖維相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。另一方面，黃蜀葵廢棄物中多 糖含量高達(dá)16%~20%，粘合性良好，是優(yōu)質(zhì)的天然膠。充分利用黃蜀葵中植物纖維和膠類 物質(zhì)，擴(kuò)大廢棄物的使用領(lǐng)域，可解決其廢棄資源的再生利用問(wèn)題。
[0004] 鋸末、木肩、竹肩等廢棄物制備的植物纖維素材料，由于原料中的纖維較短，有的 原料中纖維還較細(xì)，在粉碎過(guò)程中大量產(chǎn)生小于100目的過(guò)細(xì)粉末，造成在制粒過(guò)程中分散 不均勻。由于極性親水木纖維和非極性疏水界面之間粘接力小，相容性差，過(guò)細(xì)粉末更易出 現(xiàn)側(cè)彎、變形、裂紋、空心等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是解決黃蜀葵非藥用資源利用的不足，以廢棄物為原料， 變廢為寶，提供一種綜合利用黃蜀葵廢棄物的方法。
[0006] 技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0007] -種用黃蜀葵加工廢棄物綜合利用方法，其包括以下步驟：
[0008] (1)切割：首先取黃蜀葵廢棄莖桿，干燥后，切割成3~11cm小段，干燥使水分含量 為3~8%，得黃蜀葵小段；
[0009] (2)提取:將步驟（1)制備得到的黃蜀葵粉末1~3份，加入水6~20份，采用浸漬法 提取2~4次，每次提取6~24h，合并提取液，干燥，制備得到黃蜀葵粗多糖；
[0010] (3)精制：取步驟（2)制備得到的黃蜀葵多糖，加入乙醇，使乙醇濃度為70 %~ 95%，分級(jí)沉淀制備精制多糖，剩余粗多糖部分干燥備用；
[0011] (4)植物纖維制備:將步驟(3)提取多糖后的殘?jiān)偷浇諚U纖維制取機(jī)，以干物質(zhì) 0.2~0.5kg/min的喂入量喂入成段小段，機(jī)械轉(zhuǎn)速80~120r/min，制備纖維；
[0012] (5)打漿:將步驟(4)所制備纖維篩選，送入打漿機(jī)打漿，制得黃蜀葵纖維；
[0013] (6)取步驟(3)所制備的精制多糖制備天然保濕面膜、學(xué)生無(wú)害膠水等產(chǎn)品，剩余 粗多糖制備板材無(wú)害粘合劑；
[0014] (7)取步驟(5)所制備的黃蜀葵纖維制備超輕纖維材料、可降解農(nóng)用地膜等。
[0015] 作為優(yōu)選方案，以上所述的用黃蜀葵制備塑木材料的方法，步驟(1)小段步驟中的 切割，保持小段不短于4cm。本發(fā)明通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)篩選，結(jié)果表明小段長(zhǎng)度在4cm~7cm時(shí)，所 制備纖維長(zhǎng)度及長(zhǎng)寬比最優(yōu)。
[0016] 作為優(yōu)選方案，以上所述的用黃蜀葵制備植物纖維和植物膠的方法，步驟(2)所述 的干燥可用冷凍干燥，浸漬可用60 °C~90 °C熱水浸提。
[0017]作為優(yōu)選方案，以上所述的用黃蜀葵制備植物纖維和植物膠的方法，步驟(4)所述 的纖維制備機(jī)進(jìn)樣速度以〇.35kg/min最優(yōu)，轉(zhuǎn)速98r/mim鐘最佳。
[0018] 本發(fā)明制備得到的黃蜀葵木質(zhì)纖維長(zhǎng)，可達(dá)1.66mm，較為粗糙，而且纖維含量高達(dá) 41.80%，容易產(chǎn)生長(zhǎng)度適中的粉末，生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?yōu)秀的植物纖維產(chǎn)品。并且，黃蜀葵含有少 量果膠，改性后，可使聚合物的粘度有所增加，在纖維產(chǎn)品制備過(guò)程中，有利于使應(yīng)力從較 薄弱的基體上轉(zhuǎn)移到改性的界面層和植物纖維上，界面層和纖維承受拉伸應(yīng)力的能力較 強(qiáng)，從而使纖維材料的拉伸強(qiáng)度得到改善。
[0019] 另外半纖維素的分子鏈很短，但支鏈很多，加熱狀態(tài)下更易分解，而黃蜀葵纖維素 含量高，但半纖維素和木質(zhì)素含量相對(duì)都較低，有利于纖維產(chǎn)品的制備。本發(fā)明制備得到的 黃蜀葵纖維和其它材質(zhì)纖維相比如表1所示：
[0020] 表1黃蜀葵與常見(jiàn)秸桿的比較
[0022] 本發(fā)明制備得到的黃蜀葵多糖中主要含有甘露糖、葡萄糖、半乳糖和極少量的阿 拉伯糖。其中，甘露糖、葡萄糖、半乳糖的含量之比接近1:1:1。
[0023] 本發(fā)明所述的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，本發(fā)明制備 得到的精制多糖2~4份，加入甘草酸二鉀0.2~0.4份、蘆芭膠油3~5份、甘油7~10份、1，3-丁二醇6~8份、尿囊素0.8~1份、透明質(zhì)酸鈉13~15份、卡波姆0.1~0.3份、三乙醇胺0.02 ~0.04份可制備成天然保濕面膜。
[0024] 制備的黃蜀葵纖維采用JIK-MB型亞麻氧漂添加劑處理黃蜀葵纖維，經(jīng)梳理、切斷， 再與皮/芯熔點(diǎn)為130/170°C的聚乳酸纖維二者按重量百分比為40~60:15~25的比例混 和，并噴灑脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑、蓬松柔軟劑(EP-100)、TF-481抗靜電劑三者按混合重 量百分比36~62:20~24:2~6配制的助劑，進(jìn)行二道養(yǎng)生處理，再經(jīng)精開(kāi)松、梳理成網(wǎng)、頭 道牽伸、針刺、二道牽伸、熱乳等工序而制成可降解黃蜀葵農(nóng)用地面覆蓋材料。
[0025] 本發(fā)明制備得到的黃蜀葵中多糖膠與化妝品中常用增稠劑相比較，黃蜀葵多糖膠 在相對(duì)濕度48 %，6小時(shí)后失水率為1.92%，保濕性優(yōu)于卡波普(Carbomer941)的2.43 %。黃 蜀葵在30°C，放置10天時(shí)的粘為10800mpa.s，優(yōu)于漢生膠2650mpa.s，增稠性具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0026] 本發(fā)明制備得到的黃蜀葵纖維地膜和普通地膜的性能測(cè)試結(jié)果如表2所示：
[0027]表2黃蜀葵纖維測(cè)試結(jié)果(GB/T 13735-92;FZ/T 60005-91)
[0029] 有益效果:本發(fā)明提供的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法具 有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0030] 本發(fā)明提供的用黃蜀葵制備植物纖維和植物膠的方法，工藝設(shè)計(jì)合理，可操作性 強(qiáng)，本發(fā)明根據(jù)黃蜀葵的纖維和多糖特征和理化性質(zhì)，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出制備工藝，制備 得到的纖維得率及利用率高，平均抗張指數(shù)大于0.35N · m/g，制備得到的黃蜀葵精制多糖 制備得到天然保濕面膜，保濕性強(qiáng)，粘合力高，安全環(huán)保。本發(fā)明以廢棄的黃蜀葵秸桿為原 料，變廢為寶，可減少污染，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形 式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] -種用黃蜀葵加工廢棄物綜合利用方法，其包括以下步驟：
[0034] (1)切割：首先取黃蜀葵廢棄莖桿，干燥后，切割成6cm小段，干燥使水分含量為 8%，得黃蜀葵小段；
[0035] (2)提取:將步驟（1)制備得到的黃蜀葵粉末1份，加入水10份，采用冷浸法提取2 次，每次提取8h，提取液經(jīng)加熱干燥，制備黃蜀葵粗多糖。
[0036] (3)精制：取步驟（2)制備的黃蜀葵多糖經(jīng)70 %~95 %乙醇分級(jí)沉淀制備精制多 糖，沉淀、過(guò)濾，剩余粗多糖部分干燥備用；
[0037] (4)植物纖維制備:將步驟(3)提取多糖后的殘?jiān)偷浇諚U纖維制取機(jī)，以干物質(zhì) 0.30kg/min的喂入量喂入成段小段，機(jī)械轉(zhuǎn)速100r/min，制備纖維；
[0038] (5)打漿:將步驟(4)所制備纖維篩選，送入打漿機(jī)打漿，制得黃蜀葵纖維；
[0039] (6)取步驟(3)所制備的精制多糖3份加入甘草酸二鉀0.3份、蘆芭膠油4份、甘油7 份、1，3_ 丁二醇6份、尿囊素1份、透明質(zhì)酸鈉14份、卡波姆0.1份、三乙醇胺0.02份制備成天 然保濕面膜，相對(duì)濕度48%、6小時(shí)后失水率為1.80% ;剩余粗多糖制備板材無(wú)害粘合劑。
[0040] (7)取步驟(5)所制備的黃蜀葵纖維采用JIK-MB型亞麻氧漂添加劑處理，經(jīng)梳理、 切斷，再與皮/芯熔點(diǎn)為130/170°C的聚乳酸纖維二者按重量百分比為46:24的比例混和，并 噴灑脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑、蓬松柔軟劑(EP-100)、TF-481抗靜電劑三者按混合重量百 分比52:22:6配制的助劑，進(jìn)行二道養(yǎng)生處理，再經(jīng)精開(kāi)松、梳理成網(wǎng)、頭道牽伸、針刺、二道 牽伸、熱乳等工序而制成可降解黃蜀葵農(nóng)用地面覆蓋材料。所制得的地膜的干抗張力大于 18牛，濕抗張力大于6.5牛。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042] -種用黃蜀葵加工廢棄物綜合利用方法，其包括以下步驟：
[0043] (1)切割：首先取黃蜀葵廢棄莖桿，干燥后，切割成8cm小段，干燥使水分含量為 8%，得黃蜀葵小段；
[0044] (2)提取:將步驟（1)制備得到的黃蜀葵粉末1份，加入水12份，采用冷浸法提取2 次，每次提取6h，提取液經(jīng)加熱干燥，制備黃蜀葵粗多糖。
[0045] (3)精制：取步驟（2)制備的黃蜀葵多糖經(jīng)70 %~95 %乙醇分級(jí)沉淀制備精制多 糖，沉淀、過(guò)濾，剩余粗多糖部分干燥備用；
[0046] (4)植物纖維制備:將步驟(3)提取多糖后的殘?jiān)?，送到秸桿纖維制取機(jī)，以干物質(zhì) 0.4kg/min的喂入量喂入成段小段，機(jī)械轉(zhuǎn)速80r/min，制備纖維；
[0047] (5)打漿:將步驟(4)所制備纖維篩選，送入打漿機(jī)打漿，制得黃蜀葵纖維；
[0048] (6)取步驟(3)所制備的精制多糖3.5份，加入甘草酸二鉀0.2份、蘆芭膠油3份、甘 油6份、1，3_ 丁二醇6份、尿囊素1份、透明質(zhì)酸鈉14份、卡波姆0.2份、三乙醇胺0.03份制備成 天然保濕面膜，相對(duì)濕度48%、6小時(shí)后失水率為1.90% ;剩余粗多糖制備板材無(wú)害粘合劑。 [0049] (7)取步驟(5)所制備的黃蜀葵纖維采用JIK-MB型亞麻氧漂添加劑處理，經(jīng)梳理、 切斷，再與皮/芯熔點(diǎn)為130/170°C的聚乳酸纖維二者按重量百分比為50:16的比例混和，并 噴灑脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑、蓬松柔軟劑(EP-100)、TF-481抗靜電劑三者按混合重量百 分比55:26:5配制的助劑，進(jìn)行二道養(yǎng)生處理，再經(jīng)精開(kāi)松、梳理成網(wǎng)、頭道牽伸、針刺、二道 牽伸、熱乳等工序而制成可降解黃蜀葵農(nóng)用地面覆蓋材料。所制得的地膜的干抗張力大于 20牛，濕抗張力大于8 · 2牛。
[0050] 實(shí)施例3
[0051] -種用黃蜀葵加工廢棄物綜合利用方法，其包括以下步驟：
[0052] (1)切割：首先取黃蜀葵廢棄莖桿，干燥后，切割成10cm小段，干燥使水分含量為 8%，得黃蜀葵小段；
[0053] (2)提取:將步驟（1)制備得到的黃蜀葵粉末1份，加入水12份，采用冷浸法提取2 次，每次提取12h，提取液經(jīng)加熱干燥，制備黃蜀葵粗多糖。
[0054] (3)精制：取步驟（2)制備的黃蜀葵多糖經(jīng)70 %~95 %乙醇分級(jí)沉淀制備精制多 糖，沉淀、過(guò)濾，剩余粗多糖部分干燥備用；
[0055] (4)植物纖維制備:將步驟(3)提取多糖后的殘?jiān)?，送到秸桿纖維制取機(jī)，以干物質(zhì) 0.5kg/min的喂入量喂入成段小段，機(jī)械轉(zhuǎn)速110r/min，制備纖維；
[0056] (5)打漿:將步驟(4)所制備纖維篩選，送入打漿機(jī)打漿，制得黃蜀葵纖維；
[0057] (6)取步驟(3)所制備的精制多糖4份加入甘草酸二鉀0.3份、蘆芭膠油3份、甘油8 份、1，3_ 丁二醇6份、尿囊素1份、透明質(zhì)酸鈉13份、卡波姆0.2份、三乙醇胺0.03份制備成天 然保濕面膜，相對(duì)濕度48%、6小時(shí)后失水率為1.98% ;剩余粗多糖制備板材無(wú)害粘合劑。 [0058] (7)取步驟(5)所制備的黃蜀葵纖維采用JIK-MB型亞麻氧漂添加劑處理，經(jīng)梳理、 切斷，再與皮/芯熔點(diǎn)為130/170°C的聚乳酸纖維二者按重量百分比為58:18的比例混和，并 噴灑脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑、蓬松柔軟劑(EP-100)、TF-481抗靜電劑三者按混合重量百 分比55:24:4配制的助劑，進(jìn)行二道養(yǎng)生處理，再經(jīng)精開(kāi)松、梳理成網(wǎng)、頭道牽伸、針刺、二道 牽伸、熱乳等工序而制成可降解黃蜀葵農(nóng)用地面覆蓋材料。所制得的地膜的干抗張力大于 22牛，濕抗張力大于9.7牛C3
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 切割:首先取黃蜀葵廢棄莖桿，干燥后，切割成3~I Icm長(zhǎng)的碎枝，干燥，使水分含量 為2~10%，得黃蜀葵小段； (2) 提取:將步驟（1)制備得到的黃蜀葵小段，加水浸漬提取2~4次，每次提取6~24h， 合并提取液，干燥，制備得黃蜀葵粗多糖； (3) 精制：取步驟(2)制備的黃蜀葵粗多糖，加入乙醇，使乙醇濃度為70%~95%，分級(jí) 沉淀制備得到精制多糖，剩余粗多糖干燥備用； (4) 植物纖維制備：將步驟（2)提取多糖后的殘?jiān)偷嚼w維制備機(jī)，以干物質(zhì)0.2~ 0.5kg/min的喂入量喂入，機(jī)械轉(zhuǎn)速80~120r/min，制備纖維； (5) 打漿:將步驟(4)所制備纖維篩選，送入打漿機(jī)打漿，得到黃蜀葵纖維； (6) 取步驟(3)所制備的精制多糖制備成天然保濕面膜或無(wú)害膠水，剩余粗多糖制備板 材無(wú)害粘合劑； (7) 取步驟(5)黃蜀葵纖維制備成超輕纖維材料或可降解農(nóng)用地膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，其特 征在于，步驟(1)取黃蜀葵廢棄莖桿，干燥后，切割成4~7cm長(zhǎng)的小段，干燥，使水分含量為3 ~8%，得黃蜀葵小段。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，其特 征在于，步驟(2)浸漬提取溫度為60 °C~90 °C，干燥方法為冷凍干燥。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，其特 征在于，步驟(4)所述的纖維制備機(jī)進(jìn)樣速度為0.35kg/min，轉(zhuǎn)速為98r/mim。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，其特 征在于，步驟(6)中2~4份黃蜀葵精制多糖加入甘草酸二鉀0.2~0.4份、蘆芭膠油3~5份、 甘油7~10份、1,3-丁二醇6~8份、尿囊素0.8~1份、透明質(zhì)酸鈉13~15份、卡波姆0.1~0.3 份、三乙醇胺0.02~0.04份制備成天然保濕面膜。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，其特 征在于，黃蜀葵纖維，經(jīng)梳理、切斷，再與皮/芯熔點(diǎn)為130/170°C的聚乳酸纖維，二者按重量 百分比為40~60:15~25的比例混和，并噴灑脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑、蓬松柔軟劑和TF-481抗靜電劑配制成的助劑，進(jìn)行二道養(yǎng)生處理，再經(jīng)精開(kāi)松、梳理成網(wǎng)、頭道牽伸、針刺、二 道牽伸、熱乳制成可降解黃蜀葵農(nóng)用地面覆蓋材料。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的黃蜀葵廢棄物中天然多糖和植物纖維的綜合利用方法，其特 征在于，脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑、蓬松柔軟劑和TF-481抗靜電劑的重量百分比36~62:20 ~24:2~6〇
【文檔編號(hào)】C08B37/00GK105926044SQ201610357471
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】嚴(yán)輝, 陳佩東, 段金廒, 李宜華, 史永松, 濮春娟, 王秀清
【申請(qǐng)人】南京中醫(yī)藥大學(xué)