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2010年12月08日前言•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•漆酶牛仔服饰的特殊风格整理酶制剂在纺织工业中的应用•过氧化氢酶染色工艺中去除双氧水•蛋白酶羊毛和丝纤维表面改性•脂肪酶聚酯纤维的改良淀粉酶•1949年，由于日本采用深层培养法生产细菌α—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α-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。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β-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。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。漆酶•漂白的劳动布上会有许多斑点。•用次氯酸钠或漂白过程，使用不同的洗涤方式如水洗和巴塔洗。•这种工艺的主要缺点是应用氯漂白，不利于环保，而且工作环境恶劣。•漆酶可以使靛蓝褪色，在整理劳动布服装，为控制漂白过程，使用不同的洗涤方式如水洗和巴塔洗。漆酶•漆酶可以使靛蓝褪色，在整理劳动布织物时起重要作用。这个系统是酶和催化剂的混合物，酶本身不能破坏靛蓝，然而水溶性中间介质的存在使酶被氧化，然后媒质反应，反它转化成自由基，自由基再作用靛蓝染料，反靛蓝染料转化成氧化物。•漆酶使得不用氯漂白剂成为可能，在这种系统中，酶的控制比次氯酸盐容易得多。过氧化氢酶•应用双氧水漂白，是因为它比氯漂毒性小，如果任何漂白物残留在纱线或织物上，会导致染色不均。•在常用的工序，漂白后要有传统的还原剂像重硫酸钠来中和多余的双氧水，为了有效去除双氧水，大部分还原剂需要高温条件，这必然增加能耗。过氧化氢酶•过氧化氢酶可以中和多余的漂白残留物，它不用漂洗水就可以去除多余的双氧水。•过氧化氢酶在冷水中作用，可节约大量能源。•正常情况下，每公斤织物需要30—40L水去漂洗掉多余的还原剂。•用过氧化氢酶处理后，根本不需要漂洗，可节约大量的水。过氧化氢酶•过氧化氢酶将双氧水分解成水和氧气。•这两种物质都不增加污染。•过氧化氢酶的应用不仅节约水、时间和能源，同时也显著减少了环境负荷。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碱液水解。•碱液水解的主要缺点是强力损失和苛化作用。•研究发现，用脂肪酶比用碱液能更好地改善吸湿性的保型性。•酶反应需要25℃下作用10min，不影响强力。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。