新型生物酶综合前处理技术

新型生物酶综合前处理技术

　　

　　利用综合酶体系使面料上的木质素、淀粉浆料、棉蜡及棉籽壳降解和乳化，木质素酶与纤维素酶配合使用，有助于去除棉籽壳及纤维细胞壁的木质素。

　　整个工艺生产过程无毒害物质产生，工艺过程可连续操作，工艺简单、流程短。经此工艺处理后的面料棉籽壳去除较好，布身柔软性好，强力保留好。

　　采用以新型综合生物酶体系：木质素酶、淀粉酶、纤维素酶，复合果胶酶组成，用两种复合酶体系替代传统前处理加工中的退浆、煮练工序。利用综合酶体系使面料上的木质素、淀粉浆料、棉蜡及棉籽壳降解和乳化，木质素酶与纤维素酶配合使用，有助于去除棉籽壳及纤维细胞壁的木质素，复合果胶酶进入初生胞壁层使果胶质降解，使得通向纤维囊腔的通道打开，纤维素酶去除纱束表面的短纤，有效解决了棉籽壳在生物酶处理中难以去除的难题，既降低了烧碱、化学药剂、蒸汽、电力、水量以及污水排放的COD含量，又使得生产工序变得简单可控，对多纤维复合面料的加工变得简单易行，提升了产品的品质和质量。整个工艺生产过程无毒害物质产生，工艺过程可连续操作，工艺简单、流程短。经此工艺处理后的面料棉籽壳去除较好，布身柔软性好，强力保留好。

　　一、新型复合酶体系的酶种组成

　　1.木质素酶 木质素酶是一种含铜的氧化还原酶，属于氧化酶的蓝铜家族。木质素是纤维素和半纤维素之间的连接者，它们之间存在着牢固的共价键。由于木质素是复杂的体系，是水不溶的，不能为酶接近，必需使用中介分子增强木质素酶与底物结合的比例，以利于后续漂白使棉籽壳进一步的降解。pH值在4.0~5.5范围为该酶种的最大活力范围，最佳PU为4.5。温度在20~45℃范围都有较好的活力，最佳活力范围为35~40℃。

　　2.淀粉酶   淀粉酶属于水解酶的一种，是淀粉水解的生物催化剂，能够快速的将淀粉降解成糊精，影响α-淀粉酶的主要因素：pH值、温度和金属离子。一般α-淀粉酶在pH值为5.5~8.0时活性较稳定，pH值小于酶易失去活性。目前所用的淀粉酶主要有耐中温（60~70℃）和耐高温（90~95℃），而本工艺使用淀粉酶的温度活力范围为30~80℃，最佳温度条件为40~45℃，pH值范围为5.0~7.5。有利于在堆置条下发挥作用。

　　3.复合果胶酶   传统碱性果胶酶的主要组分是果胶裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶以及果胶酯酶。果胶贡是高聚合度的半乳糖醛酸。果胶裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物长链上的甙键，而果胶酯酶使酯类发生水解产生更多供果胶裂解酶和多聚半乳糖醛酸酶作用的位置。

　　采用复合碱性果胶酶(碱性果胶酶、中性纤维素酶)对棉织物进行处理时，使得果胶酶能够突破纤维表面的蜡质层、角质层和主要分布在纤维表皮层、初生胞壁的果胶质能够更好的结合，结合的程度直接影响酶处理的效果。该复合酶种的pH值范围是6.0~10.0，温度作用范围40-600℃，最佳pH值是7.0~9.0，最佳作用温度55℃。

　　4.纤维素酶　　纤维素是β-d-葡萄糖剩基以1，4甙键连结而成的大分子，主要是由内切葡聚糖酶（EC）破坏纤维素长链中间的结合键（β-1，4糖苷键），产生非还原性末端后，外切葡聚糖纤维二糖水解酶（CBH）结合上去，破坏纤维素长链尾端的结合键，将纤维素从结晶型态转变为无定型态，产生纤维二糖。

　　β-葡萄糖苷酶将纤维二糖转变为葡萄糖，一般分为中性纤维素酶和酸性纤维素酶，酸性纤维素酶：除毛、起花速度快，但强力保持差，操作要求高，需调节pH值4.5~5.5。中性纤维素酶：除毛、起花速度慢，操作简单，强力保持好，相对比较安全。

　　酸性纤维素酶，其pH值范围是4.5~5.5，最佳工作pH值4.5~5.0，活力温度范围是40~68℃，最佳工作温度条件50~60℃传统上主要用于生物抛光，去除纱线的短纤毛上，主要破坏纤维的表皮层(角质层)，增大表皮层的缝隙，有利于后续的果胶酶进人和更好的与初生胞壁层的果胶质结合，同时对棉籽壳的纤维素进行分解，有利于木质素酶渗入，但用量要严格控制，否则会造成强力损伤。同时纤维素酶的加入使织物整理后的手更加丰满和柔滑，表面更加光洁。

　　中性纤维素酶，其pH值范围是5.5~7.0，最佳工作pH值6.0~6.5，最佳工作温度条件50~600℃，在第二酶组分中使用，有助于与果胶酶产生协同作用。

　　二、不同酶体系的组合运用

　　针对上述的酶种的特性和处理的底物特性进行合理的组合成两种酶体系。退浆、煮练一步法需要处理的底物分别是棉籽壳、浆料（淀粉浆、CMC）、果胶质，浆料中的蜡质。一般薄型织物（40S以下的）纱线的配棉较好，棉籽壳较少，可直接选用复合果胶酶、淀粉酶与乳化剂进行处理，较厚重织物棉杂和浆料较多，可先用木质素酶和酸性纤维素酶进行处理，降解棉籽壳中的木质素使之变得疏松，纤维素酶去除纤维表面的短纤和使得纤维表皮层产生裂缝，然后再使用复合果胶酶和淀粉酶进行处理。

　　根据酶种的pH值和温度的活力特性，将酸性的木质素酶与淀粉酶和纤维素酶进行组合，pH值控制在4.5~5.0，温度条件控制在40~45℃，作为第一酶组分，将复合果胶酶、淀粉酶作为第二酶组分，pH值控制在7~8，温度条件控制在55~60℃，根据不同的布种情况，分别选用单组分或双组分配合使用。

　　三、不同酶种针对各自对应的底物作用

　　1.浆料特性及作为底物与酶结合的特性　　目前梭织物的上浆工艺中的上浆配方多为淀粉、纯合成浆料PVA(聚乙烯醇)(或聚乙烯乙酸酯、丙烯酸聚酯、CMC(酸甲基纤维素)混合浆料淀粉)等混合物，也有根据纱线和织造的特点单独使用，以及蜡质、防腐剂、渗透剂等，在酶发挥作用之前必须使板结的浆料有一个充分膨化、糊化的过程，必要的浸泡时间、温度条件是保证，较高的带液率保证淀粉酶能够更多的和淀粉结合，不能被分解的PVA等在后续的漂白水洗中得以去除，达到较好的除浆效果。

　　一般经此工艺处理的面料，退浆效果：薄布：PVA去除7~8级，(主要上PVA，50S以下的)；中等布：PVA去除6级左右，淀粉去除6级左右；厚布(粗支)：PVA去除>6级左右，淀粉去除5~6级。可以达到不低于正常退浆效果的前处理面料。

　　2.棉籽壳的特性及作为底物与酶结合的特性　　棉籽壳的主要组成部分为蜡质层、角质层、纤维素、果胶质和木质素，棉籽壳具有一定的疏水性，一般正常的浸轧方式很难使得酶和底物得到最大量的结合，布匹经热水浸泡后，棉籽壳会吸水膨化，大多数会由交缠在纱束的内部转移到纱束的表面，传统的轧压方式会使棉籽壳与酶液接触的机会大为降低，极大地影响了木质素酶对棉籽壳内木质素的降解，使用非离子高效乳化剂破坏表层的蜡质增加其亲水性，使用淀粉酶对经纱上的淀粉浆进行降解，在少量的纤维素酶的作用下对棉籽壳中的纤维素进行降解，使得木质素酶与棉籽中的木质素的结合的能力增强，同时保持合理的带液率有利于酶与作用底物的最大可能的接触，同时也有助于棉籽壳的进一步的膨化，有利于整个复合酶体系的作用。

　　四、棉纤维的蜡质、果胶质、木质素作为底物与酶结合的特性

　　果胶质是以聚半乳糖醛酸主链，通常以鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖以及其他糖类为支链，果胶质虽然具有大量的亲水性的羟基和羧基，但在棉纤维上的果胶物质却是部分以Ca、Mg盐和甲脂的形式存在，因此它的亲水性比纤维素要低，而且它在纤维中可能部分地与纤维素大分子以酯键结合在一起，所以不去除果胶物质对纤维的色泽和润湿性会有一定的影响，不利于以后的染色、印花等。果胶质的存在对染色牢度也有不良的影响。非离子高效乳化剂对纤维表层、浆料中的蜡质进行乳化，增强了纤维表面的可及性，使得酶分子和对应的底物结合的几率变大。□ 乐德忠
$ \1 g: l7 _, y5 x/ Z& }