引言
近年来,随着生物技术的发展,酶在织物精练中的应用日益受到重视。酶的反应条件比较温和,具有专一性;反应生成物易于水解,在工业化生产中具有节能降耗的特点。酶精练工艺对设备要求低,废水处理简单,环境污染小,处理后的织物还具有更好的柔软性。
酶精练的机理是利用原果胶酶与不溶性果胶之间的反应,使果胶成游离状态,并使表面其它杂质脱落,达到精练目的。棉纤维初生胞壁中,纤维素占有很高的比例,而果胶并不是连续成膜地分布在纤维表面,而是分布在纤维素大分子之间。如果单纯使用果胶酶,不仅所需时间长,且精练后织物还需用纤维素酶处理,以去除纤维表面的初生胞壁。因此,在通常情况下是利用多种酶(淀粉酶和纤维素酶等)和果胶酶复配来进行精练。在纤维素酶和果胶酶共同作用时,由于纤维表面存在不溶性果胶,纤维素酶难以进入纤维内部,反应仅局限于纤维表面,从而防止了纤维主体受到破坏,强力未明显下降。由于表面果胶分子与纤维分子同时受到分解作用,杂质分解会更迅速、更有效,纤维表面的杂质去除也比较干净。
本试验就影响酶精练效果的因素,如酶的用量、pH值、温度、时间等进行试验分析,以期得到相对合理的工艺条件,为酶精练生产制定工艺提供参考。
l试验
1.1试验材料、仪器和药品
1.1.1试验材料
29.5tex×29.5tex236根/10cm×236根/10cm纯棉机织坯布
1.1.2试验仪器
精密电子天平(上海化工仪器厂)、DL-6000型小样试色机(韩国DAELINSTARLET公司)、测色配色系统、精密pH值测试仪(上海化工仪器厂)、烧杯、移液管、玻璃棒、秒表
1.1.3化学药品
纯碘、盐酸溶液(2mol/L)、氯化钡、氢氧化钠、氯化钠、五水硫酸铜、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、硼酸、四硼酸钠(以上均为分析纯)、宽温退浆酶CTA—ALl、煮练酶A、煮练酶B、双氧水(27.5%)、精练漂
1.2测试
1.2.1退浆效果的检测及评定
剪取退浆布样,热水洗,烘干后在布面上滴数滴I2-KL和I2-KL-硼酸溶液,观察淀粉及PVA浆料的去除情况。当滴在布面上的I2-KL和I2-KL-硼酸溶液呈浅黄色,表示浆料已退净;如呈蓝色,表示织物上还残留有浆料。
1.2.2果胶去除率的测定
按FZ/T30001--1992测定布样的果胶含量,按式(1)计算:
果胶去除率/%=(L0—L1)×1O0/Lo(1)
式中:Lo——煮练前布样上的果胶含量;
L1——煮练后布样上的果胶含量。
1.2.3毛效测定
将不同温度下烘干后的试样在恒温恒湿箱(温度2O℃、湿度65%)内平衡24h,记录30min内水沿织物上升的高度,若液面参差不齐,取最低值。
1.2.4强力测试
按AATCC79—1995测定撕破强力的强降率,断裂强度电子织物强力机上布样尺寸为5cm×20cm,钳口间距为10cm。
1.2.5白度和K/S值测定
在Datacolor测色仪上,按标准方法测定漂白织物的CIE白度,以及染色织物的K/S值和L*、a*、b*、c、h值。
2结果与讨论
2.1退、煮、漂三步法
2.1.1最佳退浆工艺的确定
由表1可以看出,随着淀粉酶CTA—ALl用量增加,浆料的退除效果变好。淀粉酶CTA—ALl用量超过3.0g/L时,淀粉浆料已基本去除,再继续增加用量,浆料的去除情况变化不大。考虑处理成本,淀粉酶CTA—ALl的最佳用量定为3.0g/L。
从表2可以看出,淀粉酶退浆时,温度越高越好,100℃时淀粉浆料去除效果最好。考虑到成本,退煮漂三步法时退浆温度90℃。
从表3可以看出,退浆时间越长,淀粉浆料去除
2.1.2最佳煮练工艺的确定
分别选取了煮练酶A和煮练酶B进行试验,以选择效果较好的进行酶煮练。
(1)煮练酶A和煮练酶B用量的选择
从表4可以看出,随着煮练酶A用量的增加,果胶去除情况越来越好。根据经验,果胶去除率达80%以上就可以满足精练的要求。综合成本等各因素,煮练酶A的最佳用量定为1.0g/L。
从表5可以看出,随着煮练酶B用量的增加,果胶去除情况越来越好。综合成本等各因素,煮练酶B的最佳用量定为1.0g/L。
(2)正交试验法确定最佳煮练工艺
①煮练酶A煮练工艺正交试验
极差大者为主要因素,它的改变对试验结果影响较大。根据表7,对果胶去除率来说,影响因素的重要性依次为:煮练温度>煮练时间>酶活促进剂sT—O9的用量;最佳的工艺为:煮练温度65℃,煮练时间50min,ST一09用量2g/i~。pH值为8.5。
②煮练酶B煮练工艺正交试验
根据表8得出:对于果胶去除率,其影响因素依次为:煮练温度>煮练时间>ST-09用量;最佳工艺为:煮练温度65℃,煮练时间50min,ST-09用量2g/L。
由于煮练酶B对果胶的去除效果总体上比煮练酶A好些,故选择煮练酶B进行煮练。然后进行漂白工艺的优化。
2.1.3最佳漂白工艺确定
根据表9、10得出,对于白度、毛效和撕破强力。其影响因素均依次为:烧碱用量>双氧水用量>FK-03用量。对于白度来说,最佳工艺为:双氧水2OmL/L,烧碱4g/L,FK-032g/L;对于毛效来说,最佳工艺为:双氧水2OmL/L,烧碱4g/L,FK-03
根据表11可知,退煮漂三步法生物前处理与传统前处理工艺相比,无论染料浓度大小,其染色性能相差甚微,染色效果可以达到应用要求。
2.2退煮一浴法
2.2.1退浆酶与煮练酶的相容性
(1)煮练酶对淀粉酶CTA.ALl活性的影响淀粉酶CTA-ALl浓度为3.0g/L,依次选取煮练酶A和煮练酶B的浓度为0、2.0、4.0、6.0、10.0g/L,pH值为6.5,测定煮练酶对该淀粉酶活性的影响。
由表l2可以看出,煮练酶A和煮练酶B对淀粉酶CTA-ALl的退浆效果有促进作用,这说明它们对淀粉酶的活性没有负面影响。
(2)淀粉酶CTA.ALl对煮练酶活性的影响煮练酶A、B的浓度均为1.0g/L,淀粉酶的浓度为0、3.0、5.0、7.0、10.0L,pH值为8.5。
由表l3可以看出,淀粉酶CTA—ALl对煮练酶A和煮练酶B去除果胶有促进作用。综合表l2~l3,可认为淀粉酶与煮练酶A和煮练酶B的相容性很好。
2.2.2退煮一浴后氧漂工艺
根据表l5得出,对于果胶去除率来说,其影响因素依次为:淀粉酶用量>ST-09用量>煮练酶用量;最佳工艺为:煮练酶用量1.0g/L,淀粉酶用量3.0g/L,ST-09用量1.0g/L,pH值8.5。
由表l7知,对于白度来说,氢氧化钠用量的影响最为重要;对毛效和撕破强力来说,影响因素依次为氢氧化钠用量>双氧水用量>FK-03用量。综上,确定最佳工艺为:氢氧化钠2g/L,双氧水l4mL/L。FK-034g/L。
由表l8可以看出,与传统前处理工艺相比,采用退煮一浴法生物前处理的织物,无论染深色或浅
3结论
(1)生物酶前处理退煮漂三步法的最佳工艺最佳退浆工艺宽温退浆酶CTA—ALl3.0g/LpH值6.5,温度9O℃,退浆时间20min。最佳煮练工艺煮练酶B1.0g/L,ST-092g/L,温度65℃,时间50min。最佳漂白工艺27.5%双氧水l8mL/L,烧碱2g/L,FK-034g/L,100℃保温1h。
(2)生物酶前处理退煮一浴法的最佳工艺最佳退煮工艺煮练酶1.0g/L,淀粉酶3.0g/L,ST-091.0g/L,pH值8.0,温度65℃,时间50min。最佳漂白工艺氢氧化钠2g/L,27.5%双氧水14mL/L,FK-034g/L,100℃保温1h。