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新型生物酶綜合前處理技術

來源：全球紡織網　發布時間：2015年06月13日

新型生物酶綜合前處理技術
　　
　　利用綜合酶體系使面料上的木質素、淀粉漿料、棉蠟及棉籽殼降解和乳化，木質素酶與纖維素酶配合使用，有助于去除棉籽殼及纖維細胞壁的木質素。
　　
　　整個工藝生產過程無毒害物質產生，工藝過程可連續操作，工藝簡單、流程短。經此工藝處理后的面料棉籽殼去除較好，布身柔軟性好，強力保留好。
　　
　　采用以新型綜合生物酶體系：木質素酶、淀粉酶、纖維素酶，復合果膠酶組成，用兩種復合酶體系替代傳統前處理加工中的退漿、煮練工序。利用綜合酶體系使面料上的木質素、淀粉漿料、棉蠟及棉籽殼降解和乳化，木質素酶與纖維素酶配合使用，有助于去除棉籽殼及纖維細胞壁的木質素，復合果膠酶進入初生胞壁層使果膠質降解，使得通向纖維囊腔的通道打開，纖維素酶去除紗束表面的短纖，有效解決了棉籽殼在生物酶處理中難以去除的難題，既降低了燒堿、化學藥劑、蒸汽、電力、水量以及污水排放的COD含量，又使得生產工序變得簡單可控，對多纖維復合面料的加工變得簡單易行，提升了產品的品質和質量。整個工藝生產過程無毒害物質產生，工藝過程可連續操作，工藝簡單、流程短。經此工藝處理后的面料棉籽殼去除較好，布身柔軟性好，強力保留好。
　　
　　一、新型復合酶體系的酶種組成
　　
　　1.木質素酶木質素酶是一種含銅的氧化還原酶，屬于氧化酶的藍銅家族。木質素是纖維素和半纖維素之間的連接者，它們之間存在著牢固的共價鍵。由于木質素是復雜的體系，是水不溶的，不能為酶接近，必需使用中介分子增強木質素酶與底物結合的比例，以利于后續漂白使棉籽殼進一步的降解。pH值在4.0~5.5范圍為該酶種的最大活力范圍，最佳PU為4.5。溫度在20~45℃范圍都有較好的活力，最佳活力范圍為35~40℃。
　　
　　2.淀粉酶淀粉酶屬于水解酶的一種，是淀粉水解的生物催化劑，能夠快速的將淀粉降解成糊精，影響α-淀粉酶的主要因素：pH值、溫度和金屬離子。一般α-淀粉酶在pH

值為5.5~8.0時活性較穩定，pH值小于酶易失去活性。目前所用的淀粉酶主要有耐中溫（60~70℃）和耐高溫（90~95℃），而本工藝使用淀粉酶的溫度活力范圍為30~80℃，最佳溫度條件為40~45℃，pH值范圍為5.0~7.5。有利于在堆置條下發揮作用。
　　
　　3.復合果膠酶傳統堿性果膠酶的主要組分是果膠裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶以及果膠酯酶。果膠貢是高聚合度的半乳糖醛酸。果膠裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶直接作用于果膠聚合物長鏈上的甙鍵，而果膠酯酶使酯類發生水解產生更多供果膠裂解酶和多聚半乳糖醛酸酶作用的位置。
　　
　　采用復合堿性果膠酶(堿性果膠酶、中性纖維素酶)對棉織物進行處理時，使得果膠酶能夠突破纖維表面的蠟質層、角質層和主要分布在纖維表皮層、初生胞壁的果膠質能夠更好的結合，結合的程度直接影響酶處理的效果。該復合酶種的pH值范圍是6.0~10.0，溫度作用范圍40-600℃，最佳pH值是7.0~9.0，最佳作用溫度55℃。
　　
　　4.纖維素酶　　纖維素是β-d-葡萄糖剩基以1，4甙鍵連結而成的大分子，主要是由內切葡聚糖酶（EC）破壞纖維素長鏈中間的結合鍵（β-1，4糖苷鍵），產生非還原性末端后，外切葡聚糖纖維二糖水解酶（CBH）結合上去，破壞纖維素長鏈尾端的結合鍵，將纖維素從結晶型態轉變為無定型態，產生纖維二糖。
　　
　　β-葡萄糖苷酶將纖維二糖轉變為葡萄糖，一般分為中性纖維素酶和酸性纖維素酶，酸性纖維素酶：除毛、起花速度快，但強力保持差，操作要求高，需調節pH值4.5~5.5。中性纖維素酶：除毛、起花速度慢，操作簡單，強力保持好，相對比較安全。
　　
　　酸性纖維素酶，其pH值范圍是4.5~5.5，最佳工作pH值4.5~5.0，活力溫度范圍是40~68℃，最佳工作溫度條件50~60℃傳統上主要用于生物拋光，去除紗線的短纖毛上，主要破壞纖維的表皮層

(角質層)，增大表皮層的縫隙，有利于后續的果膠酶進人和更好的與初生胞壁層的果膠質結合，同時對棉籽殼的纖維素進行分解，有利于木質素酶滲入，但用量要嚴格控制，否則會造成強力損傷。同時纖維素酶的加入使織物整理后的手更加豐滿和柔滑，表面更加光潔。
　　
　　中性纖維素酶，其pH值范圍是5.5~7.0，最佳工作pH值6.0~6.5，最佳工作溫度條件50~600℃，在第二酶組分中使用，有助于與果膠酶產生協同作用。
　　
　　二、不同酶體系的組合運用
　　
　　針對上述的酶種的特性和處理的底物特性進行合理的組合成兩種酶體系。退漿、煮練一步法需要處理的底物分別是棉籽殼、漿料（淀粉漿、CMC）、果膠質，漿料中的蠟質。一般薄型織物（40S以下的）紗線的配棉較好，棉籽殼較少，可直接選用復合果膠酶、淀粉酶與乳化劑進行處理，較厚重織物棉雜和漿料較多，可先用木質素酶和酸性纖維素酶進行處理，降解棉籽殼中的木質素使之變得疏松，纖維素酶去除纖維表面的短纖和使得纖維表皮層產生裂縫，然后再使用復合果膠酶和淀粉酶進行處理。
　　
　　根據酶種的pH值和溫度的活力特性，將酸性的木質素酶與淀粉酶和纖維素酶進行組合，pH值控制在4.5~5.0，溫度條件控制在40~45℃，作為第一酶組分，將復合果膠酶、淀粉酶作為第二酶組分，pH值控制在7~8，溫度條件控制在55~60℃，根據不同的布種情況，分別選用單組分或雙組分配合使用。
　　
　　三、不同酶種針對各自對應的底物作用
　　
　　1.漿料特性及作為底物與酶結合的特性　　目前梭織物的上漿工藝中的上漿配方多為淀粉、純合成漿料PVA(聚乙烯醇)(或聚乙烯乙酸酯、丙烯酸聚酯、CMC(酸甲基纖維素)混合漿料淀粉)等混合物，也有根據紗線和織造的特點單獨使用，以及蠟質、防腐劑、滲透劑等，在酶發揮作用之前必須使板結的漿料有一個充分膨化、糊化的過程，必要的浸泡時間、溫度條件是保證，較高的帶液率保證淀粉酶能夠更多的

和淀粉結合，不能被分解的PVA等在后續的漂白水洗中得以去除，達到較好的除漿效果。
　　
　　一般經此工藝處理的面料，退漿效果：薄布：PVA去除7~8級，(主要上PVA，50S以下的)；中等布：PVA去除6級左右，淀粉去除6級左右；厚布(粗支)：PVA去除>6級左右，淀粉去除5~6級。可以達到不低于正常退漿效果的前處理面料。
　　
　　2.棉籽殼的特性及作為底物與酶結合的特性　　棉籽殼的主要組成部分為蠟質層、角質層、纖維素、果膠質和木質素，棉籽殼具有一定的疏水性，一般正常的浸軋方式很難使得酶和底物得到最大量的結合，布匹經熱水浸泡后，棉籽殼會吸水膨化，大多數會由交纏在紗束的內部轉移到紗束的表面，傳統的軋壓方式會使棉籽殼與酶液接觸的機會大為降低，極大地影響了木質素酶對棉籽殼內木質素的降解，使用非離子高效乳化劑破壞表層的蠟質增加其親水性，使用淀粉酶對經紗上的淀粉漿進行降解，在少量的纖維素酶的作用下對棉籽殼中的纖維素進行降解，使得木質素酶與棉籽中的木質素的結合的能力增強，同時保持合理的帶液率有利于酶與作用底物的最大可能的接觸，同時也有助于棉籽殼的進一步的膨化，有利于整個復合酶體系的作用。
　　
　　四、棉纖維的蠟質、果膠質、木質素作為底物與酶結合的特性
　　
　　果膠質是以聚半乳糖醛酸主鏈，通常以鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖以及其他糖類為支鏈，果膠質雖然具有大量的親水性的羥基和羧基，但在棉纖維上的果膠物質卻是部分以Ca、Mg鹽和甲脂的形式存在，因此它的親水性比纖維素要低，而且它在纖維中可能部分地與纖維素大分子以酯鍵結合在一起，所以不去除果膠物質對纖維的色澤和潤濕性會有一定的影響，不利于以后的染色、印花等。果膠質的存在對染色牢度也有不良的影響。非離子高效乳化劑對纖維表層、漿料中的蠟質進行乳化，增強了纖維表面的可及性，使得酶分子和對應的底物結合的幾率變大。□樂德忠

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