棉纤维的表层由棉蜡、蛋白质以及其他天然杂质组成。果胶质是一种线性聚合物,分子量在30000以上,有的甚至达100000,是半乳糖醛酸残留物经线性链接而成,其中还含有鼠李糖单元。果胶酶可高效解聚果胶质,去除棉纤维的部分表层或破坏表层的联系。影响酶对棉织物脱胶效果的因素有天然杂质,酶的品种,复合酶/特效酶的成分,酶的活性,表面活性剂的选用以及机械搅拌程度等。曾有人比较了碱和碱性果胶酶处理原料的性能,论述了果胶酶和蛋白酶的联合作用。各种纱线结构对酶处理效果的影响已有小组在研究。已对不同纤维的酶处理效果以及酸性果胶酶、碱性果胶酶、复合酶处理后对手感和其他性能的影响做了大量的研究,指出在不考虑棉纤维的品种和混合方式时存在着显著差异。目前正在研究棉纤维种类对果胶酶活性的影响,以及酶处理后纤维的重量损失、束纤维强度以及线密度的变化情况。
1实验
1.1原料
选用不同种类的棉纤维:MaharastraJyoti(24mm,4.5m),AtturRCH(28mm,4.0m),Taraghadi$6(28mm,3.9m)以及GunturMCU5(32mill,3.5m)。下文以I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示这4种棉纤维。
1.2方法
将已称重的棉纤维样品在供货商MapsIndia所建议的工艺条件下用工业级果胶酶处理。在旋转式洗涤设备中进行脱胶,以保证液体和样品的合适运动。为了比较,采用文献中提到的配方对样品进行碱处理。处理后的样品重量损失可由处理前后重量损失与原重量之比算出。有文献详细说明了纤维处理前后线密度和束纤维强度的情况。
2结果与讨论
将处理后的样品与未处理样品一起烘干,然后在27℃,相对湿度65%的环境中达到平衡状态。
图1所示为经酶、碱处理的纤维和未处理棉纤维的线密度情况。经脱胶处理后,全部样品的线密度值均呈增长趋势,其原因可能与处理的样品比未处理的样品具有更高的平衡吸收作用有关。但经碱处
图2所示为实验中各样品经不同浓度酶处理后的重量损失情况。与酶处理的纤维相比,利用碱脱胶的纤维的重量损失更为明显;且随着酶浓度的增加,重量损失进一步加大。经给定浓度的酶处理后,各种棉纤维的重量损失程度也各有不同。通过溶剂(四氯化碳)提取的方法发现各种样品的重量损失程度非常接近,如1.8%~1.9%。这直接表明各地区不同种类的棉纤维在生物脱胶工艺中存在差异,而碱水解对纤维种类的要求则不明显。
另一有趣的现象是即使棉纤维的线密度相近,其脱胶损耗也有所差异,这间接地为上述现象提供了另一证据,可参见样品Ⅱ、IV的情况。
图3所示为经酶和碱处理后样品的束纤维强度。经碱和酶脱胶后各种棉纤维的束纤维强度表现出显著差异。碱脱胶过的棉纤维强度比酶处理后的强度低,这也验证了很多研究人员的结论。在各种浓度的酶处理液中,高浓度对强度减少的影响比低浓度的更为显著。在酶浓度最高时,尤其是样品重量损失较少时,其强度更接近经碱处理的样品强度。表1和表2分别分析了样品的重量损失和强度。
表中数据也证实了棉纤维的种类对酶的活性和其他性能起着积极作用。本实验中纤维种类是造成重量损失的主要因素(F值为7.10),而浓度不会形成重要影响。ANOVA分析(方差分析)的结论是对早期结论的补充。束纤维强度也可获得相似的结论。所观察到的各种棉纤维的显著差异可归结到棉纤维自身的差异上。
3总结
研究中,通过对不同种类的棉纤维的酶处理得出很多有意义的结论:经碱与酶脱胶处理后棉纤维线密度变大,而经碱处理的棉纤维线密度会变得大些。碱脱胶处理后棉纤维重量损失较多,而酶脱胶处理后棉纤维重量损失随酶的浓度的提高呈渐增趋势。不同地区、不同种类棉纤维由于对酶的活性不同而存在显著的差异。不同种类棉纤维