酶制剂在纺织工业中的应用

酶制剂在纺织工业中的应用,飘逸人生2011年02月,前言,酶的应用已经成为纺织加工中一个组成部分，尽管在几十年前酶就已经应用在退浆上，但在最近几年里由于新品种的不断产生，酶的应用已日趋广。随着人们对环保越来越重视，酶已成为最佳选择，因为酶的生物降解性好，工作条件温和，并且节约能源，酶是一种生物催化剂，具有高效的专一性。,酶的基本知识,酶的本质酶是由活细胞产生的，是生物体内在一定条件下根据生命活动的需要而合成的生物催化剂，其主要成分为蛋白质。酶的分子结构酶的分子结构也和蛋白质一样，具有一条或多条肽链，并可以分为一级、二级、三级和四级结构等结构层次。不同的酶的分子结构层次会有所差异。,酶的基本知识,酶的催化特性高催化效率高度的专一性反应条件温和活性受一些化合物调控辅（助）因子,酶的基本知识,酶的分类氧化还原酶转移酶水解酶裂解酶异构酶合成酶（连接酶）,酶的基本知识,酶的活力酶活力由实验测量结果推导得到。它表示在给定各项条件下酶催化一个反应的能力，也就是在单位时间内由于反应而使底物消失或者产物生成的量。在规定的条件下每分钟催化一个mol的底物使之转化生成反应产物所需要的酶的量。酶的活力用U/g（U/ml）来表示。,酶活越高越好吗,酶活也称酶活力，是指酶催化某一化学反应的能力，酶活力的大小可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速率来表示。酶催化的反应速率越大，酶的活力越高；反应越小，速率越低。从这一点考虑，我们当然希望添加的酶的活力尽可能的高。,酶活越高越好吗,但我们不能片面的以酶活的大小来衡量酶制剂的质量。但我们不能片面的以酶活的大小来衡量酶制剂的质量。酶的活性受到温度、pH值、时间和金属离子强度等的影响，在实验室特定条件下测定的酶活并不一定代表酶发挥作用的大小。在选择用酶制剂时，不仅要考虑其活性，还要看其活性对工艺条件的耐受能力。,酶活比较有多大的意义,理论上讲，在相同条件下可以测定不同厂家酶制剂的活性，从而可以对其酶活进行比较。酶活的测定法法有多种，其参数设置也有很大差异。到目前为止，还没有统一的酶活检测标准，因而市场上不同厂家提供的酶活不能作为评价酶制剂质量的标准。,酶制剂在纺织工业中的应用,纺织用酶制剂的性能要求一定的储存期较宽的活性域良好的兼容性,酶制剂在纺织工业中的应用,-淀粉酶棉织物退浆工艺纤维素酶返旧整理，生物抛光果胶酶生物煮练取代碱液煮练蛋白酶羊毛和丝纤维表面改性,酶制剂在纺织工业中的应用,脂肪酶聚酯纤维的改良；去除蚕丝、羊毛纤维和皮革中的油脂；精炼加工过氧化氢酶染色工艺中去除双氧水漆酶牛仔服饰的特殊风格整理，染液废液的脱色葡萄糖氧化酶织物的漂白,-淀粉酶,1949年，由于日本采用深层培养法生产细菌-淀粉酶获得成功，才使酶制剂的生产和应用进入工业化的阶段。-淀粉酶是纺织中最早使用的工业酶制剂，广泛应用于淀粉浆料的退浆。在纺织工业中，为了增强纤维的强度和光滑性，便于纺织，需要先上浆，然后在漂白、印染之前又需退浆。,-淀粉酶,上浆将淀粉用-淀粉酶处理一段时间，使粘度达到一定程度以用作上浆的浆料。退浆纺织品在漂白、印染之前，需将附着在其上的浆料除去。,-淀粉酶,退浆防染枧油（Lerkamscour系列）洗去织物上的浆料及剥落的染料；防止返染渗透剂加快浆料的溶胀脱落纯碱白坯偏黄时，用它轻煮及精练用于PVA、PA、淀粉等浆料的退浆-淀粉酶用于淀粉类浆料的退浆,-淀粉酶,退浆注意点退浆不净或不匀不仅染料不易剥落，而且还会产生水线，严重影响布面整理质量，成衣退浆前需做手针，布面较硬的要打水泡,纤维素酶,纤维素酶的组分纤维素酶是复合酶纤维素内切酶纤维素外切酶纤维二糖酶,纤维素酶,纤维素酶对纤维素水解过程目前认为纤维素酶水解纤维素是-1,4-内切葡聚糖酶（EG，Cx酶）、-1,4-外切葡聚糖酶（CBH，C1酶）和-葡萄糖苷酶（BG）协同作用下进行的。,纤维素酶,影响纤维素酶催化效率的因素pH值温度纤维素酶的来源纤维素的超分子结构抑制剂活化剂,纤维素酶,纤维素酶作为一种高效生物催化剂，因其具有可降解性及对织物能产生可控的整理而广泛应用于纺织行业。牛仔布的仿旧整理及纺织品的生物抛光是纤维素酶最成功的应用。,纤维素酶,返旧整理蓝色牛仔服在近些年来越来越受到人们的青睐。在20世纪70年代后期及80年代初期,工业上主要采用浮石洗工艺去除纤维表面的染料,以达到霜白效果。,纤维素酶,这种磨损的效果主要是通过用浮石去除表面的靛蓝染料获得的，并得到磨损的外表。浮石整理的主要问题是由于消耗的浮石在废水缸里沉积的大量污泥，这些污泥必须与废水相分离，并且去除掉。纤维素酶取代或减少了浮石的使用，这种酶作用在面纱上，促使靛蓝染料从纱线表面褪去。纤维素酶破坏纱线表面的纤维，同时使得靛蓝层疏松，比机械磨损更易去除染料。,纤维素酶,采用纤维素酶洗涤不仅能对纤维表层进行可控的“刻蚀”，使织物产生不均匀的褪色，而且对织物内部纤维的强力不会过度损伤。纤维素酶的使用一方面有利于保护环境；另一方面，处理后的织物手感细腻、柔软、耐用性增强，因而纤维素酶洗工艺已广泛取代了传统的石磨水洗。,返旧整理的效果评价,花度对比度沾色度柔软度光洁度吸水性,返旧整理的效果评价,花度所谓花度是对酵洗后效果的一种说法,也有称“雪花点”或“砂点”的。这种说法源于牛仔布“小雪花洗”。花度的好坏是看其白点是否明显、突出,是靠眼睛看,并没有一个量化指标。在生产过程中与客户来样的花度进行对比,以达到来样的花度为准。在评价某种纤维素酶制剂时,可将用其他不同纤维素酶制剂洗涤后的样品加以对比、判断。观察花度既可以在水中适时观察判断,也可将织物干燥后加以对比判断。,返旧整理的效果评价,对比度所谓对比度是指经酵洗后布样上的白色点子(即花度)与地色进行对比,看其蓝白(或黑白)对比是否强烈,对比强烈者效果好。观察时,既可以在水中,也可待织物干燥后加以对比判断。,返旧整理的效果评价,沾色度是观察经洗涤后的牛仔布的纬纱表面所沾染颜色的程度。因为牛仔布是经纱染色后与未经染色的本色纬纱织造的。一般情况下,对比度好沾色就轻微;反之,对比度差沾色就较重。沾色程度通常只有在织物干燥后才便于进行比较。,返旧整理的效果评价,柔软度用手感觉织物的柔软情况进行比较。一般情况下只有在织物干燥后才进行比较。,返旧整理的效果评价,光洁度观察、对比经洗涤后的样布表面上的绒毛去除的程度,即看织物表面上残留的绒毛情况。根据其残留绒毛的多少、有无长毛毛羽、短毛是否齐整等加以比较判断。观察时,既可以在水中适时判断,也可待织物干燥后对比判断。当然,在评价时还可以参照织物织纹的清晰程度进行比较判断。,返旧整理的效果评价,吸水性在布样上滴清水,观察经洗涤后的布样对水的扩散、渗透的速度。对吸水性的观察只有在织物干燥后才可进行。总之,当进行比较时,应该在同样的条件下进行,否则就没有可比性。判断不同酶制剂时还要结合其用量和价格,甚至其处理时间的长短进行综合评价。,纤维素酶,生物抛光为了防止及除去织物表面的毛球，运用纤维素酶对织物进行生物抛光显得格外必要。用纤维素酶处理在织物表面改性方面开辟出了新领域。,纤维素酶,在酶洗过程中，因纤维素酶分子比水分子要大1千倍以上，不能透入棉纤维的内部。所以只有接近纤维素纤维表面的-1,4-葡萄糖苷键受到影响。织物表面的纤细纤维在生物降解和机械力作用的影响下脱落，得到了平滑的纤维表面。织物经纤维素酶处理后，大大降低了起毛起球的趋势；而且手感柔软，悬垂性好；吸水性也得到了改善。,生物抛光的评价内容和方法,抛光效果白度光泽强力损失起毛起球光洁度柔软度蓬松度沾色度吸水性去杂百分率,生物抛光的评价内容和方法,抛光效果抛光是纤维素酶制剂的一种代表性作用。评价其抛光水平可以采用烧毛等级的评价方法和标准,按5级制评定。,生物抛光的评价内容和方法,白度织物经过较好的纤维素酶制剂处理后其白度都有一定的提高,所以考察纤维素酶制剂的品质,应该对处理后织物的白度提升水平进行考察。白度的评价方法为织物白度测试方法,可以用目测定性,最好使用白度仪进行定量的评价。,生物抛光的评价内容和方法,光泽好的纤维素酶制剂都可以提高含棉纺织品的光泽。因此,在全面考察某一个酶制剂品质时,需要进行该性能的测试。光泽可以通过光泽仪做定量的考察,或由技术人员进行直观的对比评价。,生物抛光的评价内容和方法,强力损失织物经过纤维素酶制剂处理后,由于纤维素纤维受到一定的损伤,织物都表现出强力的降低。一般的纤维素酶制剂的拉伸强力降强百分率都在30%左右,否则就不能够达到预期的处理效果。所以降强水平的高低直接反映出该酶制剂的性能,是选择酶制剂的一个极其重要的、必须考虑的因素。在实际生产中,尤其是加工处理轻薄织物,特别是做14.5tex以下纯棉纱的仿绸整理,以及做含麻纤维产品的时候,这个强力指标可以说是“一票否决”。强力的考察不仅是拉伸强力,最重要的还有顶破强力。强力降低性能的考察方法并不新鲜,传统的方法就完全实用,而且是定量的考察,其详细内容这里就不做介绍了。,生物抛光的评价内容和方法,起毛起球由于针织产品多为内衣,所以这个性能是非常重要的。既然纤维素酶制剂处理都可以提高这个性能指标,因此就必须对这个性能进行考察。,生物抛光的评价内容和方法,光洁度纤维素酶制剂处理过的织物必然表现出“织纹纹路清晰”的明显结果,所以评价处理后织物的光洁度水平也就从一个侧面反映出该酶制剂的品质。光洁度的评价可以采用“专家评定法”,可以用5分制也可用100分制,这是半定量的评价方法。所谓“专家评定法”是让有一定经验的技术人员或有经验的工人进行打分。人数为35人。,生物抛光的评价内容和方法,柔软度柔软性能是纤维素酶处理纤维素纤维类纺织品的一个很重要的方面。通常是通过测试其硬挺度来表达,也可以通过测试悬垂度指标来表达。,生物抛光的评价内容和方法,蓬松度蓬松度是表明蓬松性优劣的定量指标。蓬松度的含意是指单位质量的体积,一般用m3/g来表示,其数值愈大表明蓬松度愈好。在棉印染行业也有方法标准。这个指标是做含棉类纺织品仿毛整理的重要指标,当进行仿毛整理时,应该特别重视。,生物抛光的评价内容和方法,沾色度对纤维素酶制剂的沾色性好坏,或者说保色效果如何,在做色织产品的酶处理时就需要特别加以重视,否则就会使最终成品面目全非,不仅不能够提高产品的附加值,反而成了疵品,降低了价值。当然在对染色后的纺织品进行酶处理时,也需要给以足够的重视,否则就很难控制成品的色差,是非常麻烦的事情。,生物抛光的评价内容和方法,吸水性根据经验,织物经过较好的纤维素酶制剂处理后其吸水性可以提高20%左右,所以考察纤维素酶制剂的品质,应该对处理后织物的吸水性进行考察。吸水性的评价方法为织物毛效测试方法,最好做瞬时毛效和常规毛效两个指标(即5min毛效和30min毛效)。,生物抛光的评价内容和方法,去杂百分率织物经过较好的纤维素酶制剂处理后织物表面的杂质、包括棉结等都有明显的减少。所以考察纤维素酶制剂的品质,应该对处理后织物的去杂程度进行考察和评价。,生物抛光的评价内容和方法,去杂百分率评价方法为:取处理前的布样(最好使用未经任何处理的坯布)标为B0,取处理后的布样标为B1,在布样上画出经向和纬向各20cm(也可为10cm10cm)的正方形区域,使用织物密度镜观察,并对明显可见的杂质(包括棉结)进行计数,总杂质数记录为B0和B1,布样的去杂百分率为:去杂百分率=(B0-B1)/B0100%测试按3块为一组,取其平均值。这样的测试可以定量地表述该纤维素酶制剂的去杂水平。实践证明,该测试结果具有代表性。,总结,对应用工厂来说,纤维素酶制剂的性能和品质是需要考察的,而采取测试酶活力的方法却又是不可靠的,且没有实际意义。通过对其应用效果的考察来评价纤维素酶制剂的性能和品质则是既直接又容易操作的。对于考察内容,可以根据生产加工的目的、要求着重测试、对比某些项目。至于其技术经济指标或性价比,当测试完性能和品质后,性价比的问题自然有结论。,果胶酶,传统的纺织工厂中生产棉产品要通过一系列工序，才能使纤维变成织物。坯布或纱线要通过不同的湿处理工序如退浆、煮练和漂白才能具有可湿润、可白和染色的性能。煮练需要浓烧碱和高温条件以确保有效去除杂质，使织物易于染色。,果胶酶,生物预处理这一新概念已逐渐受到重视，这是对传统碱煮练的挑战。果胶酶和纤维素酶的混合物用于棉的煮练，煮练的主要目的是去除表面和蜡质，蜡质是吸湿性最大的障碍。生物预处理的原理是果胶酶像胶水似的把蜡质粘结合在纤维表面通过乳化作用去除果胶的主要部分，从而有效去除蜡质。,果胶酶,传统的煮练用氢氧化钠，由于氢氧化钠的强碱特性，因此浓缩液态的氢氧化钠具有较强的腐蚀性，又由于它的不专一性和苛刻的工作条件，碱性煮练对纤维素有破坏作用，导致棉花较大的失重，这会增加环境负荷，由于用高浓度的烧碱（通常用硫酸中和），需要大量的水漂洗，又导致高的总溶解固体量。,果胶酶,酶煮练只需低温，温和的酸性条件酶是可生物降解的，BOD/COD可以减少到正常水平的50%废水中的盐含量大大降低，这道工序可节约50%以上的漂洗水。,蛋白酶,蛋白酶催化蛋白质分子上特定的肽键的水解反应。蛋白酶用于从原丝的丝胶表面去除坚硬、无光的胶质、以改善光泽柔软度。蛋白酶整理可以使羊毛和丝纤维表面改性，是一种新颖、独性特的整理方法。,蛋白酶,丝的脱胶蚕丝的丝心蛋白长丝，天然地被蛋白质丝胶粘在一起。从原丝上去除丝胶的工艺叫脱胶。传统的脱胶方法，如皂液脱胶、碱液脱胶，要消耗大量能源和碱性极强的化学试剂，如苏打粉、马赛皂等。酶脱胶而不伤害丝心蛋白。酶脱胶的丝要光滑的多，丝对不知性染料的亲和力也赤著增加，同时降低了环境负荷。,蛋白酶,羊毛加工羊毛衫具有天然的缩水缩绒的性质，这点很受消费者的欢迎，可洗的羊毛制品是当今的需要，缩绒性是由于羊毛表皮层结构中的鳞片质，许多化学改良工艺，大部分都是氯基化学物和聚合物。氯的应用导致废水中的AOX含量增加，应用蛋白酶可以均匀降解角质层，增加抗缩性，抗缩绒酶化是一个生态的清洁工序。,脂肪酶,PET是疏水性纤维，改良其吸湿性的有效方法是