酶在纺织中的应用
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酶的应用与工业生产酶是一类具有高效催化活性的蛋白质生物催化剂,广泛存在于自然界中,对许多化学反应起着关键作用。
随着科技的进步和人们对环保、高效生产的需求,酶的应用在工业生产中显得越来越重要。
本文将介绍酶在工业生产中的应用和相关的生产流程。
一、酶在食品工业中的应用1. 酶在面包和面制品生产中的应用面包和面制品的生产过程中需要进行发酵,而酶可以分解碳水化合物转化为发酵所需的营养物质和二氧化碳,促进面团的膨胀。
同时,酶还能改善面包的质地和口感,使得面包更加松软可口。
2. 酶在乳制品生产中的应用乳制品生产中常用的酶有乳清蛋白酶和凝乳酶。
乳清蛋白酶能够将乳清中的蛋白质分解为多肽和氨基酸,从而改善乳制品的口感和稳定性。
凝乳酶则能够促使牛奶凝结,产生乳酪和奶酪等乳制品。
二、酶在制药工业中的应用1. 酶在药物合成中的应用酶能够催化复杂有机分子的合成,从而在药物合成中起到关键的作用。
例如,通过酶催化反应,可以合成高效抗癌药物、抗生素和激素等。
与传统的化学方法相比,酶催化反应具有选择性高、副反应少的优点。
2. 酶在药物转化中的应用许多药物在人体内需要经过转化才能发挥治疗作用。
而酶能够催化这些药物的转化反应,使其更容易被人体吸收和代谢。
例如,酶可以将不活性的药物转化为活性形式,提高药效。
三、酶在能源生产中的应用1. 酶在生物质能源生产中的应用酶能够分解生物质中的多糖类物质,如纤维素和木聚糖,产生发酵所需的糖类物质。
这些糖类物质可以被微生物发酵为生物气体、生物醇和生物柴油等可再生能源,用于替代化石燃料。
2. 酶在生物燃料电池中的应用生物燃料电池是一种将生物质能直接转化为电能的装置,而酶在其中起到的是催化剂的作用。
酶能够催化生物质中的氧化反应和还原反应,从而产生电子和离子,在电解质中产生电流。
四、酶在纺织工业中的应用1. 酶在纺织品整理中的应用酶可以用于处理纺织品的整理工艺,如去除纤维表面的不纯物和污渍,改善纺织品的柔软度和光泽度,提高纺织品的品质。
酶在棉织物的前处理中的应用及探讨摘要:在环境污染和社会化生产之间的矛盾日益严重的今天,绿色染整加工已成为纺织业可持续发展的基础。
随着国家环保标准的日趋严格,企业对清洁生产的认识逐步增强,节能环保的新技术、新工艺、新设备的推广应用将是大势所趋。
生物酶制剂,作为一种节能减排、对环境友好的助剂,正在纺织印染加工中扮演着越来越重要的角色。
文章主要对生物酶的性质和特点,酶退浆的原理和工艺,酶煮练的原理和工艺,以及过氧化氢酶的漂白进行了研究及探讨,并对酶的发展前景进行了分析。
关键词:生物酶棉织物退浆煮练漂白1.前言织物前处理是染整生产过程中的基础工序,它对稳定提高后道工序(染色、印花、后整理)的产品质量,起着重要作用,尤其是纯棉织物的前处理工艺,其加工目的,是要去除织物上的天然杂质和在纺织过程中附加的浆料、助剂及玷污物,包括去除化纤织物上的各种油剂及助剂,使织物具有良好的润湿性,均匀的白度、较好的清洁外观、光泽、手感和稳定的尺寸、强力,还要满足近年来客户及消费者对产品色差、色牢度、色泽鲜艳度、纯正度、实物外观、缩水率、手感及生态环境等方面越来越高的要求,这更显示出其重要性。
再由于染整前处理工序的能耗在总能耗中占有较大比例,据报导其能耗约为染整过程总能耗的70%以上(耗水量占60%以上)。
同时前处理工序产生的污水对环境污染影响极大,其污染程度也要占到70%以上,因此,染整前处理工序的重要性是不言而喻的。
纯棉织物的前处理生产工艺,传统上一直采用高温强碱的化学方法,这种工艺消耗大量能源,并产生大量对环境有害的物质。
在环境污染和社会化生产之间的矛盾日益严重的今天,绿色染整加工已成为纺织业可持续发展的基础。
为此,国际上早在20世纪90年代初就研究采用生物酶技术进行纯棉织物的前处理工艺,以取代传统的高温强碱工艺,我国近几年也开始采用这一新工艺。
棉织物生物酶前处理是有利于环保的新兴技术。
在棉织物的退浆、煮练、漂白工序都有应用酶的研究,其优点是有利于生物降解、低温节能和手感柔软,但与常规棉织物的前处理相比,还存在加工成本高等问题。
・39・纤维素酶在纺织品染整中的应用摘要:阐述了纤维素酶的作用机理,并分别简述了纤维素酶在生物抛光整理和牛仔布返旧整理中应用的原理、工艺、处理效果及存在的一些问题。
进一步指出,纤维素酶在绿色染整工艺中的重要性。
关键词:纤维素酶染整抛光整理返旧整理随着节能环保的深入人心,绿色染整工艺也备受瞩目,生物酶在其中的应用至关重要,随着工艺的日趋成熟而被广泛的应用,这其中也包括纤维素酶,纤维素酶在生物抛光整理与牛仔布的返旧整理中取得不小的成绩。
纤维素酶是由多种酶组成的混合物,一般首先,EG随机水解切断无定形区的纤维素分子链,使结晶纤维素出现更多的分子链端基,其次,由CHB使纤维素链非还原末端发生1-4甙键水解,最后BG使纤维二糖、低聚糖分解为单个葡萄糖[3]。
纤维素酶可作用于多种纤维素纤维,在染整认为至少包括3类性质不同的酶,包括[1]工业中应用广泛,不论是作为天然纤维的棉和各1,4-内切葡聚糖酶(EG);β-1,4-外切葡聚糖酶(CHB);β -葡萄糖苷酶(BG)。
纤维素酶在纺织品染整加工中所起到的主要是水解作用,纤维素酶的水解是固液多相反应,首先纤维素酶扩散到纤维表面或内部,吸附到纤维底物上,从而进一步发生水解反应,其水解反应机理,如种麻纤维,或作为再生纤维的粘胶、铜铵,富纤、Tencel纤维等,及作为人造纤维的二醋酸纤维、三醋酸纤维,都可得到较优异的处理效果。
下面以棉为例,介绍纤维素酶在生物抛光整理及牛仔布返旧整理中的应用。
1纤维素酶在生物抛光整理中的应用1.1原理生物酶抛光需要纤维素酶对纤维素的水解及机械搅动配合实现,搅动有助于织物表面被酶水解的茸毛从织物的表面脱落,形成光洁的织物表面,是纤维素酶工业化应用中不可缺少的条件。
同时,搅动也曾加了酶分子与织物的接触频率,从而获得理想的处理效果。
1.2工艺:β-图[2]:现阶段的生物酶抛光工艺应用较为成熟,一・ 40 ・济南纺织化纤科技2009 年第 2 期般在退浆后染色前进行[4],为了使织物的化学减 量降低,强度损伤减小,用仅由内切酶水解纤维 素的无定形分子链,使纤维形成微隙,目前工程 纤维素酶制剂由于除了 CBH Ⅰ或 CBH Ⅱ(含量 很少),实际作用的主要是 EG,其生物抛光性能[5]不同的织物对于设备、浴比、酶用量、PH 值、温 度,处理时间等条件的要求不同,进行相应的选 择,使织物的处理效果达到最佳,还应注意,酶 处理后必须进行失活处理,避免造成织物强力损 失过多。
酶技术在轻工业中的应用随着生物技术的不断发展,酶技术在各个领域的应用越来越广泛。
其中,轻工业作为国民经济的重要支柱产业,对酶技术的需求也在不断增加。
本文将介绍酶技术在轻工业中的应用现状、前景、具体案例以及优势和不足之处,以期为相关领域的发展提供参考。
酶技术与轻工业概述酶技术简介酶是一种具有生物催化功能的蛋白质,可以在特定条件下加速化学反应的进行。
酶技术就是利用酶的特性,通过合理的工艺流程,将底物转化为产品的方法。
轻工业概述轻工业是指不断向消费领域转移的工业产品的生产和制造,包括日常生活用品、文化用品、耐用消费品等。
轻工业的发展对于国家经济的增长和社会进步具有重要意义。
酶技术在轻工业中的应用领域纺织工业在纺织工业中,酶技术可用于纺织物的生物整理,提高织物的柔软度和抗皱性。
同时,也可用于染料和印染废水的处理,降低环境污染。
造纸工业在造纸工业中,酶技术可用于改进纸张的质量和生产效率。
例如,利用木聚糖酶处理纸浆,可以提高纸张的强度和防水性。
食品工业在食品工业中,酶技术可用于生产功能性食品、饮料和调味品等。
例如,利用酶技术生产的高果糖浆,具有更高的甜度和更低的热量。
酶技术在轻工业应用中的具体案例纺织工业:利用蛋白酶对纺织物进行生物整理,可以显著提高织物的亲肤性和抗皱性,同时降低对环境的污染。
造纸工业:木聚糖酶在造纸工业中的应用可以提高纸张的强度和防水性,从而提高纸张的质量和生产效率。
食品工业:利用酶技术生产的高果糖浆具有更高的甜度和更低的热量,可以作为功能性食品和饮料的甜味剂。
酶技术在轻工业中的优势和不足之处(1)高效性:酶具有极高的催化效率,可以在常温常压下进行催化反应,节约能源。
(2)专一性:酶只能催化一种或一类底物进行反应,这种专一性使得酶在生产过程中具有更强的针对性,提高产品质量和效率。
(3)环保性:酶促反应不产生污染环境的副产物,有助于实现绿色生产。
不足之处(1)稳定性:酶的活性受环境影响较大,如温度、pH值和金属离子等,这降低了其在工业生产中的稳定性。
浅谈纤维素酶在纺织行业的应用摘要:近年来,随着生物技术的快速发展,酶制剂向低价高效的方向快速发展,在工业上的应用日渐广泛。
从传统的织物退浆和精练发展到利用纤维酶对织物进行改性加工和整理,纺织品行业中纤维素酶的应用逐渐扩大,年需求量在1.5万吨以上,并在逐年递增。
酶制剂在我国纺织行业面临向高端、高效转型挑战中有着良好的发展前景。
关键词:纤维素酶纺织织物整理1 纤维素酶及其性质、来源纤维素酶是将纤维素水解成葡萄糖的一组酶的总称,它不是单种酶[1]。
在适当的条件下,它们协同作用,将天然纤维素水解成葡萄糖。
一般纤维素酶的分子量在45,000-75,000之间,最适pH4-5[2]。
但是,不同的生产菌种所产的纤维素酶在分子量、含糖量、等电点、最适pH、最适温度等方面又有所不同,有的甚至相差较大。
纤维素酶的来源广泛,发酵生产纤维素酶是发展趋势。
在目前的研究中,多以霉菌为研究对象,其中酶活力较强的菌种为木霉、曲霉、根霉和青霉,特别是里斯木霉是目前公认最具工业应用价值的生产菌[3]。
2 纤维素酶在纺织上的应用纤维素酶能作用与天然或再生纤维素纤维,包括棉、麻、竹纤维、构木纤维、粘胶纤维、铜氨纤维和Lyocell纤维等,纤维素酶对织物减量处理后,可去掉织物表面茸毛,使织物光洁、明亮、柔软,打光并减少起球现象。
根据处理的目的不同,可进行生物抛光、柔软减量、改善光泽以及石磨水洗等加工。
纤维素酶是多种酶的混合物,酶成分的表征对于了解和控制酶整理的效果是必不可的。
从目前研究结果看,EGⅡ酶在减量处理、生物抛光处理、水洗和石磨处理性能均十分优良,是非常重要的纤维素酶组分。
同时,温度、PH值、表面活性剂、无机盐、机械搅拌、超声波协同等因素都会影响纤维素酶处理的效果。
因此,对不同的纤维素酶品种,不同的纤维要选择合理的工艺条件,才能使酶处理的效果最佳。
2.1 减量处理纤维素纤维织物用纤维素酶处理都伴随着纤维的减量或失重,并引起许多性能变化。
1881、纤维素酶1.1 纤维素酶的定义纤维素酶是纤维素是由各种不同催化特性的酶组成的多组分的酶体系。
一般认为,纤维酶主要由CBI Ⅰ、CBH Ⅱ和葡萄糖苷酶组成的,这些酶在纤维素水解过程中具有协同作用。
纤维素酶正式应用于纺织品化学加工中已有20多年历史。
1.2 纤维素酶在纺织品染整加工中的作用纤维素酶在纺织品染整加工中所起到的主要是水解作用,纤维 素酶的水解是固液多相反应,首先纤维素酶扩散到纤维表面或内部,吸附到纤维底物上,而进一步发生水解反应。
1.3 纤维素酶在生物抛光整理中的应用原理生物抛光是一种用纤维素酶改善棉织物表面的整理工艺,以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。
天然纤维素的结构复杂,结晶度高,在一定酶浓度和时间条件下很难把纤维素完全水解成葡萄糖单体,仅对织物表面或伸出织物表面的茸毛状短小纤维作用。
生物抛光也就是去除从纤维表面伸出的细微纤维,经纤维素酶处理后稍经机械加工就可以得到表面平滑而茸毛少的织物。
生物抛光的主要功效是使服装和面料长久保持光鲜、手感更柔软。
与传统的加工方法比,生物抛光有如下优点:织物表面更光洁无茸毛;织物表面显得更加均匀;减少起毛起球的趋向;增加悬垂性并具滑爽手感;处理的织物更具有环保意义。
经过生物抛光处理的织物还有诸多优点:穿着洗涤不易起球,染色鲜艳,保色保新时间长,尤其对印花织物效果更好。
1.4 纤维素酶在牛仔裤加工中作用纤维素酶还应用于牛仔裤产品的洗涤加工,代替石洗加工工艺。
最早应用在靛蓝牛仔服装的洗涤整理上,以获得与石磨相同的染料脱色,洗白等褪色防旧效果。
这种加工的原理是,首先将牛仔服装上的浆料充分去除,充分发挥纤维素酶对牛仔服装表面的剥蚀作用;纤维素酶仅对牛仔服装表面部分水解,造成纤维在洗涤时发生脱落,在纤维素酶处理时,牛仔服装在转鼓中不断发生摩擦,加速服装表面纤维的脱落,并使吸附在纤维表面的靛蓝等染料一起去除,产生石磨洗涤的效果,并具有独特的外观和柔软的手感。
酶在纺织加工中的应用酶在纺织湿加工中的应用最先是用于淀粉退浆。
进人90年代后,酶在织物湿加工中的应用非常广泛,从退、煮、漂、染、后整理到废物处理;应用的织物从天然纤维到Tencel等再生纤维素纤维及涤纶等合成纤维。
近年来随着生物工艺学的发展,许多新的酶制剂品种不断涌现,生物技术及应用的最新进展将对印染产品的开发和清洁工艺的采用带来深远的影响,着重介绍酶应用的新进展。
1 退浆传统的工业退浆剂为碱、酸或氧化剂等,操作不当,易使织物强力受到严重损失,而且碱、酸和氧化剂对环境有污染。
利用生物酶退浆,既可减轻对环境的污染,又不损伤纤维。
使用的酶制剂开始是低温细菌淀粉酶(a一淀粉酶)。
后来开发了高温细菌淀粉酶(在95℃一97℃下使用),处理浴温度较高,酶的活性较高,这样酶剂量降低后也能达到退浆的目的,而且加工时间缩短。
Lange等人发现将淀粉酶与脂肪酶混合组成退浆浴,对含有动物脂(润滑剂)的棉织物进行退浆时,效果很明显,并证实淀粉酶与脂肪酶之间存在协同作用,借助脂肪酶催化脂类水解为水溶性的甘油、脂肪酸盐等,提高退浆效果,而且改善了后序的染色性能,织物也变得柔软。
2精练(煮练)最早的生物煮练是用纤维素酶。
虽然煮练后织物的润湿性和吸水性得到提高,但是织物强力和重量损失较大,因此可以认为纤维素酶有助于生物抛光,但不是前处理的合适选择。
后来日本坂井拓夫发现原果胶酶可用于棉织物精练。
处理后棉的润湿性和果胶质的游离与化学精练相同。
NovoNordik的科学家分离出一种碱性果胶酶,能快速催化初生胞壁基质中聚半乳糖醛酸盐的水解,既溶解掉果胶质,又使蜡质充分乳化而除去,不会重新沾污。
而且织物重量和强力的损失比碱煮或纤维素酶处理都小。
又有发现蛋白酶可作为棉的煮练剂。
用牙抱杆菌培植出的蛋白酶煮练棉织物后,与实验室碱煮(100℃,60min)效果相似。
而且水解蛋白酶处理的温度和时间(25℃和45℃,10min一30min)比果胶降解酶低,给反应介质提供较大的pH范围(4一7),织物的重量损失也较小。
纤维素酶常见的应用
纤维素酶是一种能够将纤维素分解为简单糖类的酶,具有广泛的应用价值。
以下列举纤维素酶在五个领域中的应用:
一、饲料工业
纤维素酶在饲料工业中主要应用于动物饲料的加工。
由于动物无法消化纤维素,而纤维素酶可以将纤维素分解为单糖,使得动物能够更好地吸收和利用饲料中的营养成分。
通过在饲料中添加纤维素酶,可以提高饲料的转化率和利用率,促进动物的生长和发育。
二、纺织工业
在纺织工业中,纤维素酶主要用于处理棉麻等天然纤维,使其变得更加柔软、光滑,提高纤维的品质和附加值。
此外,纤维素酶还可以用于纺织品的退浆和洗涤,以及废旧纺织品的再生利用。
通过纤维素酶的处理,可以降低纺织品的生产成本,提高生产效率和产品质量。
三、食品工业
在食品工业中,纤维素酶主要用于食品的改良和加工。
例如,在
烘焙食品中添加纤维素酶可以提高食品的口感和营养价值;在果汁加工中添加纤维素酶可以降低果汁的黏度,提高果汁的澄清度和口感。
此外,纤维素酶还可以用于食品包装材料的处理,延长食品的保质期。
四、环保领域
纤维素酶在环保领域中主要用于废纸的脱墨和废气中纤维素的降解。
通过纤维素酶的处理,可以使废纸脱墨后的油墨粒子变得更加微小,方便回收和再利用;同时,将纤维素酶用于处理废气中的纤维素,可以降低废气的污染程度,保护环境。
五、农业领域
在农业领域中,纤维素酶主要用于有机肥料和生物农药的制备。
通过纤维素酶的作用,可以将有机废弃物转化为肥料或农药,为农业生产提供可持续的解决方案。
此外,在作物栽培中添加适量。
生物酶在工业生产中的应用酶作为一种生物催化剂,在工业生产中具有广泛的应用。
酶能够高效地促进化学反应的进行,使得反应速度大大加快,同时还能够选择性地催化特定的反应,减少副产品的生成。
在本文中,我将介绍酶在工业生产中的几个主要应用。
首先,酶在食品加工中发挥着重要的作用。
比如,在面包的制作过程中,酵母菌酵母转化成酒精和二氧化碳的能力使得面团发酵,增加了面包的松软度和口感。
同样地,酶也被广泛应用于果汁、酸奶、啤酒等食品的制作过程中。
在这些过程中,酶可以帮助分解果实中的淀粉和果胶,使得果汁更加纯净和透明,同时还能够改善口感和风味。
其次,酶在纺织和皮革工业中也发挥着重要的作用。
在纺织工业中,酶可以帮助去除棉纱中的杂质,并使得棉纱更柔软和光亮。
此外,酶还可以催化织物的染色反应,增加颜料的渗透性和印染的牢度。
在皮革工业中,酶可以用于鞣革过程中的脱毛和柔化。
相比传统的化学方法,酶在纺织和皮革工业中的应用能够减少对环境的污染和废物的产生。
另外,酶在制药工业中也有广泛的应用。
例如,酶可以被用来产生抗生素、激素和维生素等药物。
在制造这些药物中,酶能够催化合成反应,使得反应的纯度和产率得到提高。
此外,酶还可以用于合成活性药物前体,提高药物的生物利用度和疗效。
最后,酶还被用于环境保护和能源生产领域。
例如,酶可以用来处理废水和废气,降解有害物质并净化环境。
此外,酶还可以催化生物质转化产生生物燃料,如酒精和生物气体,减少对化石燃料的依赖和减少温室气体的排放。
总之,酶作为一种重要的生物催化剂,具有广泛的应用前景。
在食品加工、纺织和皮革工业、制药工业以及环境保护和能源生产等领域,酶的应用能够提高生产效率、减少污染和资源消耗,具有重要的经济和社会意义。
随着对酶科学的进一步研究和技术的发展,相信酶在工业生产中的应用将得到进一步拓展和深化。
继续写下文内容:随着对酶的研究不断深入,人们发现酶在工业生产中还有其他许多重要的应用领域。
下面,我将进一步介绍酶在纸浆和纸张工业、清洁剂、洗衣粉和生物传感器等方面的应用。
纤维素酶对纤维素的作用机理及其在纺织上的应用
纤维素酶(Cellulase)是一种对纤维素可以发挥作用的酶,它可以将纤维素分解成葡萄糖,从而被有机体完全吸收。
纤维素酶的作用机理及其在纺织上的应用被广泛研究,因此本文将首先简要介绍纤维素酶的作用机理,然后详细介绍纤维素酶在纺织上的应用。
纤维素酶是由微生物产生的,主要由细菌、酵母、真菌、藻类以及有机体产生的多种酶组成。
纤维素酶把多糖类物质(如纤维素)由其分子中间的碳链开始分解,这种分解的过程中,酶会将每一小段糖的键结分离,并分解成单糖,其中最常见的是葡萄糖。
而纤维素酶的反应速度受温度、PH值、酶度、添加物和糖类物质的种类等因素的影响。
纤维素酶在纺织上的应用被广泛研究。
在棉、麻纤维素降解中,纤维素酶可以有效地降解纤维素,使其纤维变得柔软,使穿着更加舒适。
纤维素酶也可以用于去除棉纤维的表面污渍以及除去棉纤维表面上的粘贴剂和印染剂。
此外,纤维素酶也可以用于制造拉链、缝纫线、针织物等,减少纤维之间的磨擦,使缝纫更加牢固。
综上所述,纤维素酶是一种非常有用的生物酶,其作用机理是将纤维素分解成单糖,从而可以被有机体完全吸收。
此外,纤维素酶还可以广泛应用在纺织工业中,在棉、麻纤维素降解、除去洁棉中可以起到极佳的作用,而且也可以彩印起到抗污染,节约材料,提高工作效率等多方面的作用,同时也可以制作拉链、缝纫线、针织物等,提高了纺织品的质量。
因此,研究和开发纤维素酶将有助于改善纺织工业的生产效率,同时也有助于更好地利用和分解纤维素,保护环境,减少污染。
生物酶在纺织染整中的应用对生物酶进行介绍,简要概述了生物酶的特点和在纺织业中的应用价值,通过生物酶在染整前处理、后处理等不同时期的应用范围,与传统印染方法对比,突出了生物酶在纺织染整中的应用优势,提出生物酶处理与其它生产工序结合,更有利于进一步缩短工艺流程并且降低生产成本。
标签:生物酶;染整;应用0 引言作为由活细胞产生的具有催化作用的有机物,酶的生产和应用在国内外已经有着八十余年的历史,在本世纪八十年代,随着生物工程在国内的发展,酶的制造和应用范围也越来越广,尤其在纺织工业领域得到了广泛的应用。
1 染整加工类生物酶生物酶在纺织业的使用主要用于染整方面,其特点又与在其它领域使用的酶不同。
生物酶的共同特点虽然都是追求高效高转化率,但是在纺织染整业,对生物酶的要求还需要对纺织物纤维的低伤害,要求在保证高效高转化率的基础上对纤维的损伤降到最低,而生物酶只对特定的目标物质产生作用,对于织物纤维损伤小甚至是无损伤。
2 生物酶在纺织染整工业中的发展概况生物酶的应用领域非常广阔,在纺织工业中,曾经主要用来做棉织物的退浆和蚕丝的脱胶处理,而如今的纺织染整领域中,从前期处理到后整理加工都少不了生物酶的作用。
现在,酶处理工艺已被世界公认为是一种完全符合环保要求的生态生产工艺。
3 生物酶在纺织染整中的应用生物酶在纺织染整工业中通常为颗粒状及液体制剂两类。
粉状的酶制剂因为易形成粉尘危害,对操作工人的身体有损,因此少有使用。
在染整过程中酶主要应用于两个方面:一是用于天然纤维如棉、丝等织物的前期加工处理,去除纤维或织物上的杂质为后续的染整加工打下良好基础。
二是织物的后整理加工,去除纤维表面的细小绒毛或使纤维减量,经生物酶处理过的织物外观整洁美丽、手感柔软顺滑。
3.1 生物酶退浆织物在织造前都经过“浆洗”,而浆料在印染过程中又会对于染料的上色造成阻碍。
所以在织物染色前需要进行退浆处理。
传统最常用的退浆方法是采用先碱后酸的方法,对大部分浆料都有效,但是对于织物纤维有着无法避免的损害。
酶制剂在纺织工业中的应用及效果浅析一、酶制剂概述1.酶制剂的定义酶制剂是指在特定条件下能够引起生物催化反应的微生物系列酶类制剂。
酶制剂可分为单一酶和复合酶,常用的包括淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等。
2.酶制剂的分类酶制剂可分为多种类型,例如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶,以及多种复合酶制剂等。
3.酶制剂在纺织工业中的应用近年来,随着科技的不断发展,酶制剂在各行各业中得到广泛应用,特别是在纺织工业中。
酶制剂逐渐替代了传统的化学制剂,成为一种新型的加工剂。
酶制剂在纺织加工过程中的特殊功能及成本效益是其受到广泛应用的主要原因。
常用的酶制剂包括纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等。
二、酶制剂在纺织工业中的应用1.酶制剂在纺织前处理中的应用(1)漂白在纺织前处理中,常常需要使用漂白剂来去除纺织品表面的污渍、杂质等。
然而,传统的漂白剂在使用过程中会产生大量有害物质,环境负担较大。
而利用酶制剂则可不用使用如此多的化学物质,实现了低碳环保。
(2)去渍清洗去渍是一件耗费时间、人力、物力、财力的工作。
而酶制剂可在较短的时间内去除污渍,节省了大量的成本。
酶制剂具有较强的特异性,能较精确地作用于特定的污渍,而非将整个纺织品脱色。
2.酶制剂在染色中的应用(1)催化染色常见的催化染色工艺是通过催化剂将染料与纤维材料结合形成牢固的化学结合。
而酶催化染色则是通过利用酶制剂的特殊性质,促进染料与纤维材料之间的化学反应,形成更加牢固的化学结合。
酶催化染色工艺不仅能够节省用量,还能提高染色效果,提高纺织品的色牢度和耐久性。
(2)酶催化还原染色酶催化还原染色是一种新型的染色工艺。
通过使用酶制剂根据不同的材料和染料的组合来实现不同的染色效果。
酶催化还原染色能够带来更加鲜艳、明亮的色彩效果,并且这种染色工艺对环境污染较少。
3.酶制剂在印染加工中的应用(1)酶法印花酶法印花是利用酶制剂在压花和染色过程中发挥的特殊功能,实现更加高效的印染过程。
酶法印花不仅能够实现更加鲜艳、明亮的色彩效果,还能够提高印染品的柔软度和手感。
酶及其在纺织加工中的应用研究摘要:作为一种具有催化功能的高分子物质,酶的应用可以产生良好的提升生产效率效果。
就我国的纺织加工领域而言,酶的应用已经取得了诸多成果。
本文从酶的概念入手,对酶及其在纺织加工中的应用进行分析和研究。
关键词:酶;纺织加工;应用前言:从本质角度来讲,除了少数DNA分子与RNA分子酶之外,大多数酶都属于蛋白质。
在实际的化学反应过程中,酶的加入可以将化学反应的基础反应速率提升至几十倍、几百倍甚至更多。
作为人口大国,我国的纺织加工行业十分发达,酶研究的不断深入为我国纺织加工行业的发展带来了新的生机。
一、酶(一)酶的概念从本质角度来讲,酶属于一种具有一定生物催化功能的高分子物质。
生物酶的专一催化特点、高催化率特点是由自身的复杂性结构引发的[1]。
(二)酶的催化作用机理在化学反应过程中,酶的催化作用机理为:第一,与底物之间产生作用形成由酶、底物构成的复合物。
第二,通过生化作用产生底物、生物酶的过度态络合物;第三,生物酶与所生成物质之间发生分离反应,将最初的生物酶和生成物释放出来。
在化学反应前后,酶的性质与质量不会产生变化。
(三)固定与改性就纺织加工过程而言,生物酶产生的催化作用会受到多种外部因素的影响。
为了保证酶在纺织加工中的应用应用,可以通过改性、固定的方式,将可对纺织加工各个环节产生催化功能的酶固定在相关载体上,进而解决外部影响因素对酶催化过程产生的干扰[2]。
二、酶在纺织加工中的应用这里主要从以下几方面入手,对酶在纺织加工中的应用进行分析:(一)退浆方面退浆是纺织加工中的重要环节之一。
在我国以往的纺织加工退浆过程中,纺织产品加工企业通常会利用氧化剂、碱等物质作为退浆剂。
结合实际退浆效果可知,该环节很容易出现织物强力受损问题。
某纺织加工企业中应用的退浆机设备如图1所示。
为了改善这种状况,人们开始将脂肪酶与淀粉酶以一定的比例混合在一起,对内部存在动物脂的棉织物进行退浆处理[3]。
加工成果表明,这两种生物酶的应用在帮助防止企业实现退浆目的的同时,还有效解决了传统退浆过程中的污染问题和织物强力下降问题。
生物酶在纺织工业中的应用随着科技的不断发展,生物酶在纺织工业中的应用得以迅速推进。
作为一种生物催化剂,酶能够在较温和的条件下加速化学反应的进行,有效地改善纺织工业的生产效率和产品质量。
本文将介绍生物酶在纺织工业中的几个主要应用领域,并进一步探讨其带来的益处和潜在的问题。
一、酶洗剂的应用1. 酶洗剂的作用机制酶洗剂是一种利用生物酶来清洁织物的产品。
其作用机制是通过酶与污渍之间的特定作用,将污渍分解为可溶性的物质,从而达到清洁的效果。
酶洗剂通常包含淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等多种酶类。
2. 酶洗剂的优势相比传统的化学洗涤剂,酶洗剂具有以下优势:- 降低洗涤温度:酶洗剂可以在较低的温度下有效作用,从而减少能源消耗。
- 去除顽固污渍:酶洗剂在去除特定类型的污渍(如血渍和蛋白质污渍)方面效果显著。
- 保护纤维素纤维:酶洗剂对于纤维素纤维如棉和亚麻纤维更加温和,减少纤维损伤。
3. 潜在问题然而,酶洗剂在应用过程中也存在一些潜在问题,如酶活性的稳定性、洗涤残留物的安全性和抗菌效果等。
这些问题需要在实际应用中进行充分考虑和解决。
二、酶漂白剂的应用1. 酶漂白剂的作用机制酶漂白剂是利用生物酶来去除织物上的色素,使其达到漂白的效果。
常见的酶漂白剂包括淀粉酶和过氧化氢。
2. 酶漂白剂的优势相比传统的化学漂白剂,酶漂白剂具有以下优势:- 无毒性和环境友好:酶漂白剂不含有害物质,对环境更加友好。
- 易于控制:酶漂白剂可以根据不同的需求进行调节,以获得理想的漂白效果。
- 保护纤维:酶漂白剂对织物纤维的损伤较小。
3. 潜在问题然而,酶漂白剂也存在一些潜在问题,如酶与光敏剂的相容性、漂白效果的稳定性等。
这些问题需要在实际应用中加以解决。
三、酶降解染料的应用1. 酶降解染料的作用机制酶降解染料是利用生物酶来降解染料颗粒,使其在处理过程中更容易分散、分解和去除。
2. 酶降解染料的优势酶降解染料具有以下优势:- 高效去除:酶可以迅速降解染料颗粒,提高染料的去除效率。
植物、动物以及微生物中都有酶,它们对细胞的功能具有重要的作用。
酶已在啤酒、葡萄酒酿造业及食品加工业中应用了很多年。
在这些行业中,它们被用来加工奶酪、改良人类消费所需的豆类及谷物、清洁柑橘类水果、制造稳定的浓缩果汁等。
在纺织工业中,较为著名的是酶在传统的退浆工艺中的应用,而随着生物技术的发展,在纺织生产中酶的应用越来越多,从对纤维的改性到织物的漂白都有相应的酶制剂的使用。
1酶的认识1.1酶的特性催化剂是一类能改变反应速度,但不改变反应性质、反应方向和反应平衡点, 而且反应完成后其本身不发生变化的物质。
酶是一种特殊的催化剂,作为催化剂它有一定的特点。
(1)高催化效率:在与无机或有机催化剂相比的情况下,酶的催化效率高达107 ~ 1012倍,某些酶甚至可加快反应速率高达1014倍。
酶的这种高催化效率是因为酶能够显著降低反应过渡态能量。
(2)高度的专一性:酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。
催化反应的专一性是酶最重要的特性之一, 是酶与其它非酶催化剂最主要的不同之处,这种原理通过图1所示的锁-钥匙原理可以形象的表达。
图1 锁-玥匙原理(3)反应条件温和:酶来自生物体,因而一般酶催化反应均可在常温常压条件下进行,有利于生产控制,并可节约能源,降低设备成本。
另外,酶催化反应都在弱酸、弱碱或中性条件下进行,对环境污染小,对设备的腐蚀小,生产安全性高。
1.2酶的作用机理和过程酶和底物的作用机理和过程如下表示:酶与底物作用→形成酶和底物的复合物→生化作用→形成酶与底物过度态络合物→酶和生成物分离而释放反应生成物和原来的酶。
这样可使整个反应的活化能降低, 从而加快了反应速度。
生化反应完成后, 酶和生成物分离, 酶又可重新催化反应。
1.3影响酶活性的因素酶催化反应的效率取决于以下因素:酶的浓度、反应物浓度、保温或反应时间、反应温度、系统的PH值、所存在的活化剂及阻化剂。
在最佳的温度和PH值下,酶的催化水解反应总的反应速度取决于形成酶反应复合物的时间和生成产物的时间。
要使复合物易于形成, 酶的浓度应足够高。
且在酶附近的反应物浓度也应较高。
反应物的浓度太高,反而不利于反应进行。
这是因为过多的反应集中于酶的连接点或反应点上, 形成瓶颈其中的一种或两种情况发生都会降低反应速率。
若反应时间较长, 酶的用量应低一些,较高用量的酶可降低总的反应时间, 但也不能过高。
酶在纺织湿加工中的应用最先是用于淀粉退浆。
进人90年代后, 酶在织物湿加工中的应用非常广泛, 从退、煮、漂、染、后整理到废物处理;应用的织物从天然纤维到Tencel等再生纤维素纤维及涤纶等合成纤维。
2.1 酶退浆传统的退浆剂为酸、碱及氧化剂等, 若是操作不当, 易使织物受到损失, 而且碱、酸和氧化剂对环境有污染。
利用生物酶退浆, 既可减轻对环境的污染, 又不对纤维造成损伤。
而用于退浆使用的酶是淀粉酶,淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称,它也是纺织工业中最早进行工业化应用的酶制剂之一。
淀粉酶的种类很多(图2),比较重要的是α-淀粉酶和β-淀粉酶。
酶退浆是应用淀粉酶(主要是α-淀粉酶)对淀粉的分解作用, 迅速降低分子质量和溶液黏度使浆料迅速洗脱的工艺。
酶退浆的退浆率可以达到90%~95%, 浆料的去除不需要剧烈的机械作用, 用水量少, 可以在低温条件下达到退浆效果。
织物用酶进行退浆, 不仅作用的化学条件( 温度、pH 值) 缓和, 而且机械作用和常规退浆工艺相比也缓和得多, 这都非常有利于高湿膨胀、高原纤化原料的退浆处理。
此外, 淀粉酶退浆对织物的损伤小、手感柔软、丰满, 光泽好, 且染色鲜艳。
图2 各种淀粉酶及其作用形式根据浆料组成的不同, 酶退浆除使用淀粉酶外, 其它酶制剂也可应用。
如用蛋白酶实现蛋白(皮胶、骨胶和明胶等)浆料的退浆, 纤维素酶进行CMC浆料的退浆等, 对多元混合浆料还可以用复合酶进行退浆。
2.2精练果胶物质主要是由D-半乳糖醛酸及D-半乳糖醛酸甲酯通过α-1, 4-糖苷键连接形成的直线状高聚物, 在植物中呈胶态分布。
在纺织纤维中, 棉纤维中含有一定的果胶物质, 需要通过精练去除; 麻纤维中果胶含量较高, 生麻果胶含量更高, 沤麻的主要化学作用即是去除果胶。
果胶酶根据作用方式可以分为解聚酶( 理论上应包括聚半乳糖醛酸甲酯酶PMG和聚半乳糖醛酸甲酯裂解酶PMGL、聚半乳糖醛酸酶PG和聚半乳糖醛酸裂解酶PGL) 和果胶酯酶PE 两大类。
PG和PGL是最常见的微生物果胶酶, 它们的内切酶和外切酶均已得到成功分离。
果胶酶在纺织工业中主要用于替代棉的碱精练。
由于果胶质位于蜡质与纤维之间, 因此果胶质去除后, 蜡质与纤维的结合力降低, 可在随后的高温浴中经乳化去除。
Novo Nordisk的科学家分离出一种碱性果胶酶, 能快速催化初生胞壁基质中聚半乳糖醛酸盐的水解, 既溶解掉果胶质, 又使蜡质充分乳化而除去,不会重新沾污。
而且织物重量和强力的损失比碱煮或纤维素酶处理都小。
2.3漂白对于酶漂白曾经有两种思路: 一是用直接攻击天然色素的酶进行,分解天然色素,达到漂白的目的,可以考虑用过氧化物酶和漆酶。
另一种是采用氧化酶处理,即将淀粉转化成葡萄糖后,用氧化酶处理产生过氧化氢,通过过氧化氢的作用达到漂白目的,氧化酶为葡萄糖氧化酶和葡萄糖淀粉酶。
目前的研究看,用第一种方法效果并不理想,即使增加酶浓度、延长处理时间,白度的提高也非常有限。
因此,用氧化酶进行织物的漂白整理就成为最有前途的方法。
用氧化酶处理的作用机理如下:其作用机理是, 淀粉在葡萄糖淀粉酶的作用下转化为件β-D葡萄糖, 归β-D葡萄糖再在葡萄糖氧化酶的作用下产生H2O2和葡萄糖酸, 一方面H2O2对织物漂白, 另一方面葡萄糖酸能和金属离子鳌合, 使漂白浴稳定, 防止纤维脆化。
用此方法漂白(95 ℃,120 min) 的织物白度达到88.9 , 虽比常规相同浓度玩姚碱性漂白( 白度为92.1)稍差, 但织物手感柔软且厚实。
2.4 染色在温和的条件下蛋白酶可作为羊毛染色的助剂。
试验了不同蛋白酶在耐缩绒酸性染料染羊毛中的影响。
发现Novo Nordisk公司制造的Alcalase2.0T(水解蛋白质的丝氨酸蛋白酶)能明显提高染料的上染率,而且低温染色(85℃)70min后就可达到常规无酶染色(10℃)140 m in 时的上染率, 从而降低了染色温度, 减少了染色时间,而且织物的染色牢度不受影响, 耐光牢度还有所提高(0.5级左右)。
这表明酶不但能提高染料的吸附, 而月还促进染料在纤维中的扩散。
羊毛在50℃和pH 为5下染色时, 变动漆酶处理的时间和邻苯二酚和间苯二酚等辅酶剂的浓度, 就可以得到不同色光和色泽深度的制品。
显微镜检测显示, 染料已渗入到纤维内部。
2.5整理生物酶在织物整理上的应用非常广, 如牛仔布砂洗、生物抛光、羊毛的防毡缩处理等。
其目的主要是改善织物的表面性能及手感、增进织物的吸水性、改善织物与染料的亲和力, 给色率和色光。
2.5.1纤维素酶在纺织品整理中的应用在纺织品染整加工中,纤维素纤维纺织品的酶处理发展最快,取得的成就也最大。
纤维素纤维的品种相当多,如棉、麻,粘胶,铜氨,富纤以及Tencel 等纤维。
纤维素酶处理这些纤维的纺织品,加工的目的各异,效果也不同。
2.5.1.1纤维素酶的生物抛光作用生物酶处理的棉织物表面光洁且具有耐久性,一般认为生物抛光整理耐久性的原因在于纤维素酶催化纤维素中的B-1,4-葡萄糖苷键水解,因此,棉纤维表面的小原纤被削弱,易于从纤维上断裂,得到更为光洁的纤维表面,使织物手感、悬垂性和吸水性也有所提高。
利用这种生物抛光作用可减少麻类织物的刺痒感。
麻纤维的结晶度高,刚性大,致使苎麻织物手感粗糙,易起皱,并具有较强的刺痒感。
苎麻织物经纤维素酶减量处理后,使分子结晶区变小,结晶区之间的空隙增大,因此在受到外力作用时,结晶区之间容易产生相对运动,纤维的刚度减弱,从而使织物的服用性能得到改善。
2.5.1.2纤维素酶的生物水洗作用对牛仔布整理的传统工艺是石磨水洗,它是依靠浮石与服装的机械摩擦和水流冲刷作用产生服装表面的纤维磨损,使纤维上的靛蓝染料脱落,使织物具有自然仿旧效果,且织物变得柔软舒适。
而生物水洗则是利用纤维素酶对织物表面纤维的刻蚀作用,去除染料,从而产生同样的效果。
生物水洗具有以下优点:加工质量好;生产效率高;不污染环境;适用范围广;对缝线,边角,标记损坏少;一般不需另加柔软剂;设备磨损少等。
2.5.1.3使织物蓬松并具有厚实和柔软的效果纤维在纺纱、织造的过程中常施加一定的油剂以减少它们之间的摩擦系数,并使织物柔软,经过前处理之后,油质大幅降低,织物往往会产生硬挺的感觉,所以需进行柔软整理,纤维素酶可作用于纤维结晶区,使纤维表面局部产生沟槽和减量变细,形成多孔性纤维,使织物组织疏松,减少纤维间的粘搭,纤维滑爽,增加织物的蓬松性。
因此可获得一般柔软剂处理达不到的蓬松、厚实和柔软的效果。
2.5.1.4对纤维素纤维进行减量加工减量加工后,织物轻薄飘逸,增加织物的悬垂性。
这种加工类似于涤纶织物的碱减量仿丝绸加工工艺,加工后纱线的横截面变小,经纬纱交织点松动,织物表面光洁,从而产生特殊的风格,增加了产品的附加价值。
2.5.2蛋白酶在纺织品种中的应用羊毛织物防毡缩处理传统的防毡缩整理方法是剥除羊毛表面的鳞片层,即减法防毡缩整理;或将羊毛表面鳞片层覆盖,即加法防毡缩整理。
这些改性方法不仅会造成环境污染,且会影响织物手感,影响羊毛的优良弹性和卷曲性的发挥。
蛋白酶整理是利用蛋白酶对羊毛肽键的水解作用使羊毛的鳞片、细胞膜复合物等产生部分溶解,达到部分剥除鳞片层及削去鳞片棱角的目的。
羊毛纤维剥除鳞片层后,防毡缩性能提高,可以机洗;同时,纤维光泽增加,故也将剥除鳞片的羊毛称为丝羊毛;纤维变细,减少了起毛起球性,手感柔软,悬垂性提高,综合服用性能提高。
目前完全用蛋白酶处理,还难以满足防毡缩的要求,一般与其他方法结合。
羊毛经过蛋白酶处理后可获得一定的抗起毛起球性能。
羊毛纤维虽然强度不高, 但断裂伸长较大, 具有较好的耐疲劳性能, 因而是天然纤维中唯一会明显起毛起球的纤维。
通过酶种的选择和工艺优化, 羊毛的抗起毛起球等级可以从3级提高到4~4.5级。
传统的丝脱胶方式为皂碱法脱胶。
丝胶以溶胀最终溶解的方式脱落,但仍以大分子存在于脱胶液中,只有一小部分水解或小分子溶于水。
这样很容易沾污织物,污染严重,且织物的手感和光泽不理想。
利用两者之间蛋白质的不同,选择合适的酶对蚕丝进行整理而不损伤丝素,则可大大减少了对织物的沾污,节约能源和化学药品,使织物的手感和光泽较好,提高渗透性,提高白度。
2.6 对纺织废液废物的生物降解纺织湿加工给人类制造产品的同时, 也给环境带来了负担一废液和废物。