酶制劑在紡織工業(yè)中的應用

酶制劑在紡織工業(yè)中的應用前言酶的應用已經(jīng)成為紡織加工中一個組成部分，盡管在幾十年前酶就已經(jīng)應用在退漿上，但在最近幾年里由于新品種的不斷產(chǎn)生，酶的應用已日趨廣。隨著人們對環(huán)保越來越重視，酶已成為最佳選擇，因為酶的生物降解性好，工作條件溫和，并且節(jié)約能源，酶是一種生物催化劑，具有高效的專一性。第2頁,共39頁，2024年2月25日，星期天中國紡織酶劑發(fā)展現(xiàn)狀中國紡織工業(yè)總體存在嚴重污染的問題，尤其是在印染加工過程中，傳統(tǒng)工藝耗費大量的水和化學品，同時造成環(huán)境污染井破壞生態(tài)平衡。據(jù)2010年《第一次全國污染源普查公報》，造紙行業(yè)污水排放量和COD總量均為第一，紡織行業(yè)分別為第五和第二，因此基于酶技術的紡織生物技術對紡織工業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)環(huán)境友好工藝和生物材料(纖維功能化)加工，從而促進中國傳統(tǒng)紡織產(chǎn)業(yè)的升級改造將起到重要的作用。第3頁,共39頁，2024年2月25日，星期天進入21世紀以后．中國酶制劑在紡織工業(yè)中的應用領域逐步擴大，包括纖維改性、原麻脫膠、印染前處理、印染廢水處理、服裝成衣加工等領域。目前，紡織用酶制劑加工工藝已涉及到幾乎所有的紡織濕加工領域，市場規(guī)模呈穩(wěn)定遞增趨勢第4頁,共39頁，2024年2月25日，星期天實現(xiàn)生態(tài)整理、綠色染整成為印染行業(yè)的當務之急，此時生物酶退漿處理工藝應運而生在紡織物處理過程中，應用堿性淀粉酶可使退漿與精練工藝合并，此工藝具有如下優(yōu)點：高預洗滌效果，高織物質(zhì)量，高預處理效益，低污染，高纖維表面效果，節(jié)省時間，更小的織物損壞，極大提高了產(chǎn)品市場競爭力和經(jīng)濟效益。對織物前處理進行進一步分析發(fā)現(xiàn)，將退漿與精練兩步合并，成本并沒有降至最低。如果堿性淀粉酶具有一定的抗過氧化氫能力，則退漿、精練與漂白可合為一步，這樣既節(jié)省了時間，對織物造成的損壞會降至最低，極大提高了經(jīng)濟效益，是下一步棉織物前處理的發(fā)展趨勢第5頁,共39頁，2024年2月25日，星期天目前無論是在學術界還是工業(yè)界。以開發(fā)新型高效復合酶制劑用于染整前處理(堿性果膠裂解酶、角質(zhì)酶等)、織物后整理(腈水合酶、角質(zhì)酶等)、棉織物漂白(過氧化氫酶)和麻類生物脫膠(果膠酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶等)為主導，包括原料改造、工藝改進、材料改性等內(nèi)涵的紡織生物技術在同際上形成了新的熱潮。隨著紡織工業(yè)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)技術的大力推廣，中國紡織用酶制劑將得到更快發(fā)展。第6頁,共39頁，2024年2月25日，星期天我國紡織酶產(chǎn)業(yè)存在的問題：中國紡織酶制劑加工技術在加工理論和加工工藝以及酶制劑的性能方面與世界先進水甲仍存在較大差距，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)同內(nèi)酶制劑研究、生產(chǎn)單位缺乏對紡織加工領域的認識，不熟悉各種紡織加工的特點，對紡織加工中能用到的酶處理技術并未引起足夠的重視和興趣。2)紡織行業(yè)無法自行開發(fā)相應的紡織專用酶制劑，只能采用傳統(tǒng)食品領域生化試劑。由于傳統(tǒng)食品領域生化試劑不適合紡織纖維加工特點和要求，性能上尚存在很大差距．難以實際應用。3)國內(nèi)紡織酶產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)水平低、與紡織工業(yè)生產(chǎn)處理適應性差、缺少工業(yè)應用研究。市場長久被國外酶制劑公司壟斷，價格居高不下，紡織酶處理工藝在國內(nèi)一直沒有得到大規(guī)模推廣。第7頁,共39頁，2024年2月25日，星期天酶劑的分類及在紡織工業(yè)中的應用淀粉酶和退漿脂肪酶和助理退漿纖維素酶及其表面處理蛋白酶與羊毛、真絲的加工氧化還原酶第8頁,共39頁，2024年2月25日，星期天酶制劑在紡織工業(yè)中的應用α-淀粉酶棉織物退漿工藝纖維素酶

返舊整理，生物拋光果膠酶生物煮練取代堿液煮練蛋白酶羊毛和絲纖維表面改性第9頁,共39頁，2024年2月25日，星期天酶制劑在紡織工業(yè)中的應用脂肪酶聚酯纖維的改良；去除蠶絲、羊毛纖維和皮革中的油脂；精煉加工過氧化氫酶染色工藝中去除雙氧水漆酶

牛仔服飾的特殊風格整理，染液廢液的脫色葡萄糖氧化酶

織物的漂白第10頁,共39頁，2024年2月25日，星期天α-淀粉酶1949年，由于日本采用深層培養(yǎng)法生產(chǎn)細菌α-淀粉酶獲得成功，才使酶制劑的生產(chǎn)和應用進入工業(yè)化的階段。α-淀粉酶是紡織中最早使用的工業(yè)酶制劑，廣泛應用于淀粉漿料的退漿。在紡織工業(yè)中，為了增強纖維的強度和光滑性，便于紡織，需要先上漿，然后在漂白、印染之前又需退漿。第11頁,共39頁，2024年2月25日，星期天α-淀粉酶上漿

將淀粉用α-淀粉酶處理一段時間，使粘度達到一定程度以用作上漿的漿料。退漿

紡織品在漂白、印染之前，需將附著在其上的漿料除去。第12頁,共39頁，2024年2月25日，星期天α-淀粉酶退漿防染枧油（Lerkamscour系列）

洗去織物上的漿料及剝落的染料；

防止返染

滲透劑

加快漿料的溶脹脫落純堿

白坯偏黃時，用它輕煮及精練

用于PVA、PA、淀粉等漿料的退漿

α-淀粉酶

用于淀粉類漿料的退漿第13頁,共39頁，2024年2月25日，星期天α-淀粉酶退漿注意點

退漿不凈或不勻不僅染料不易剝落，而且還會產(chǎn)生水線，嚴重影響布面整理質(zhì)量，成衣退漿前需做手針，布面較硬的要打水泡第14頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶纖維素酶的組分

纖維素酶是復合酶

纖維素內(nèi)切酶

纖維素外切酶

纖維二糖酶第15頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶纖維素酶對纖維素水解過程

目前認為纖維素酶水解纖維素是β-1,4-內(nèi)切葡聚糖酶（EG，Cx酶）、β-1,4-外切葡聚糖酶（CBH，C1酶）和β-葡萄糖苷酶（BG）協(xié)同作用下進行的。第16頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶影響纖維素酶催化效率的因素pH值

溫度

纖維素酶的來源

纖維素的超分子結(jié)構(gòu)

抑制劑

活化劑第17頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶纖維素酶作為一種高效生物催化劑，因其具有可降解性及對織物能產(chǎn)生可控的整理而廣泛應用于紡織行業(yè)。牛仔布的仿舊整理及紡織品的生物拋光是纖維素酶最成功的應用。第18頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶返舊整理

藍色牛仔服在近些年來越來越受到人們的青睞。在20世紀70年代后期及80年代初期,工業(yè)上主要采用浮石洗工藝去除纖維表面的染料,以達到霜白效果。第19頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶這種磨損的效果主要是通過用浮石去除表面的靛藍染料獲得的，并得到磨損的外表。浮石整理的主要問題是由于消耗的浮石在廢水缸里沉積的大量污泥，這些污泥必須與廢水相分離，并且去除掉。纖維素酶取代或減少了浮石的使用，這種酶作用在面紗上，促使靛藍染料從紗線表面褪去。纖維素酶破壞紗線表面的纖維，同時使得靛藍層疏松，比機械磨損更易去除染料。第20頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶采用纖維素酶洗滌不僅能對纖維表層進行可控的“刻蝕”，使織物產(chǎn)生不均勻的褪色，而且對織物內(nèi)部纖維的強力不會過度損傷。纖維素酶的使用一方面有利于保護環(huán)境；另一方面，處理后的織物手感細膩、柔軟、耐用性增強，因而纖維素酶洗工藝已廣泛取代了傳統(tǒng)的石磨水洗。第21頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶生物拋光

為了防止及除去織物表面的毛球，運用纖維素酶對織物進行生物拋光顯得格外必要。

用纖維素酶處理在織物表面改性方面開辟出了新領域。第22頁,共39頁，2024年2月25日，星期天纖維素酶

在酶洗過程中，因纖維素酶分子比水分子要大1千倍以上，不能透入棉纖維的內(nèi)部。所以只有接近纖維素纖維表面的β-1,4-葡萄糖苷鍵受到影響。

織物表面的纖細纖維在生物降解和機械力作用的影響下脫落，得到了平滑的纖維表面。

織物經(jīng)纖維素酶處理后，大大降低了起毛起球的趨勢；而且手感柔軟，懸垂性好；吸水性也得到了改善。第23頁,共39頁，2024年2月25日，星期天對應用工廠來說,纖維素酶制劑的性能和品質(zhì)是需要考察的,而采取測試酶活力的方法卻又是不可靠的,且沒有實際意義。

通過對其應用效果的考察來評價纖維素酶制劑的性能和品質(zhì)則是既直接又容易操作的。

對于考察內(nèi)容,可以根據(jù)生產(chǎn)加工的目的、要求著重測試、對比某些項目。

至于其技術經(jīng)濟指標或性價比,當測試完性能和品質(zhì)后,性價比的問題自然有結(jié)論。

第24頁,共39頁，2024年2月25日，星期天果膠酶傳統(tǒng)的紡織工廠中生產(chǎn)棉產(chǎn)品要通過一系列工序，才能使纖維變成織物。坯布或紗線要通過不同的濕處理工序如退漿、煮練和漂白才能具有可濕潤、可白和染色的性能。煮練需要濃燒堿和高溫條件以確保有效去除雜質(zhì)，使織物易于染色。第25頁,共39頁，2024年2月25日，星期天果膠酶生物預處理這一新概念已逐漸受到重視，這是對傳統(tǒng)堿煮練的挑戰(zhàn)。果膠酶和纖維素酶的混合物用于棉的煮練，煮練的主要目的是去除表面和蠟質(zhì)，蠟質(zhì)是吸濕性最大的障礙。生物預處理的原理是果膠酶像膠水似的把蠟質(zhì)粘結(jié)合在纖維表面通過乳化作用去除果膠的主要部分，從而有效去除蠟質(zhì)。第26頁,共39頁，2024年2月25日，星期天果膠酶傳統(tǒng)的煮練用氫氧化鈉，由于氫氧化鈉的強堿特性，因此濃縮液態(tài)的氫氧化鈉具有較強的腐蝕性，又由于它的不專一性和苛刻的工作條件，堿性煮練對纖維素有破壞作用，導致棉花較大的失重，這會增加環(huán)境負荷，由于用高濃度的燒堿（通常用硫酸中和），需要大量的水漂洗，又導致高的總?cè)芙夤腆w量。第27頁,共39頁，2024年2月25日，星期天果膠酶酶煮練只需低溫，溫和的酸性條件酶是可生物降解的，BOD/COD可以減少到正常水平的50%廢水中的鹽含量大大降低，這道工序可節(jié)約50%以上的漂洗水。第28頁,共39頁，2024年2月25日，星期天蛋白酶蛋白酶催化蛋白質(zhì)分子上特定的肽鍵的水解反應。蛋白酶用于從原絲的絲膠表面去除堅硬、無光的膠質(zhì)、以改善光澤柔軟度。蛋白酶整理可以使羊毛和絲纖維表面改性，是一種新穎、獨性特的整理方法。第29頁,共39頁，2024年2月25日，星期天蛋白酶絲的脫膠蠶絲的絲心蛋白長絲，天然地被蛋白質(zhì)絲膠粘在一起。從原絲上去除絲膠的工藝叫脫膠。傳統(tǒng)的脫膠方法，如皂液脫膠、堿液脫膠，要消耗大量能源和堿性極強的化學試劑，如蘇打粉、馬賽皂等。酶脫膠而不傷害絲心蛋白。酶脫膠的絲要光滑的多，絲對不知性染料的親和力也赤著增加，同時降低了環(huán)境負荷。第30頁,共39頁，2024年2月25日，星期天蛋白酶羊毛加工羊毛衫具有天然的縮水縮絨的性質(zhì)，這點很受消費者的歡迎，可洗的羊毛制品是當今的需要，縮絨性是由于羊毛表皮層結(jié)構(gòu)中的鱗片質(zhì)，許多化學改良工藝，大部分都是氯基化學物和聚合物。氯的應用導致廢水中的AOX含量增加，應用蛋白酶可以均勻降解角質(zhì)層，增加抗縮性，抗縮絨酶化是一個生態(tài)的清潔工序。第31頁,共39頁，2024年2月25日，星期天脂肪酶PET是疏水性纖維，改良其吸濕性的有效方法是堿液水解。堿液水解的主要缺點是強力損失和苛化作用。研究發(fā)現(xiàn)，用脂肪酶比用堿液能更好地改善吸濕性的保型性。酶反應需要25℃下作用10min，不影響強力。第32頁,共39頁，2024年2月25日，星期天過氧化氫酶應用雙氧水漂白，是因為它比氯漂毒性小，如果任何漂白物殘留在紗線或織物上，會導致染色不均。在常用的工序，漂白后要有傳統(tǒng)的還原劑像重硫酸鈉來中和多余的雙氧水，為了有效去除雙氧水，大部分還原劑需要高溫條件，這必然增加能耗。第33頁,共39頁，2024年2月25日，星期天過氧化氫酶過氧化氫酶可以中和多余的漂白殘留物，它不用漂洗水就可以去除多余的雙氧水。過氧化氫酶在冷水中作用，可節(jié)約大量能源。正常情況下，每公斤織物需要30—40L水去漂洗掉多余的還原劑。用過氧化氫酶處理后，根本不需要漂洗，可節(jié)約大量的水。第34頁,共39頁，2024年2月25日，星期天過氧化氫酶過氧化氫酶將雙