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酶退浆工艺及其多种形式介绍

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:在酶退浆中使用的主要是α-淀粉酶,但其中会含有微量的其他淀粉酶如β-淀粉酶、支链淀粉酶和异淀粉酶等。酶退浆工艺随着酶制剂、设备和织物品种的不同而有多种形式,如轧堆法、浸渍法、轧蒸法等,但总的来说,都是由四步组成:预水洗、浸轧或浸渍酶退浆液、保温堆置和水洗后处理。浸渍法多使用喷射、溢流或绳状染色机进行退浆。其缺点是退浆废水的COD值较高,环境污染严重。

酶退浆工艺及其多种形式介绍

织物织造前,经纱一般都要经过上浆处理(经纱在浆液中浸轧后,再经烘干),使纱中的纤维黏着抱合起来,并在纱线表面形成一层薄膜,便于织造。棉织物一般用淀粉或变性淀粉浆料或与聚乙烯醇和聚丙烯酸(酯)浆料上浆,在浆液中还加有润滑剂、柔软剂、防腐剂等助剂。

经纱上浆率的高低,视品种不同而有一定的差异,通常是纱支细、密度大的织物经纱上浆率高些,一般织物的上浆率大约在10%左右,而线织物如线卡其可不上浆或上浆率在1%以下。

退浆是织物前处理的基础,必须去除原布上大部分的浆料,以利于煮练和漂白加工,退浆时也去除了部分天然杂质。常用的退浆方法较多,有酶、碱、酸和氧化剂退浆等,可根据原布的品种、浆料组成情况、退浆要求和工厂设备,选用适当的退浆方法。退浆后,必须及时用热水洗净,因为淀粉的分解产物等杂质会重新凝结在织物上,严重妨碍以后的加工过程。

1.酶退浆

酶是一种高效、高度专一的生物催化剂。淀粉酶对淀粉的水解有高效催化作用,可用于淀粉和变性淀粉上浆织物的退浆。淀粉酶的退浆率高,不会损伤纤维素纤维,但淀粉酶只对淀粉类浆料有退浆效果,对其他天然浆料和合成浆料没有退浆作用。

淀粉酶主要有α-淀粉酶和β-淀粉酶两种。α-淀粉酶可快速切断淀粉大分子链中的α-1,4-苷键,催化分解无一定规律,与酸对纤维素的水解作用很相似,形成的水解产物是糊精、麦芽糖葡萄糖。它使淀粉糊的黏度很快降低,有很强的液化能力,又称为液化酶或糊精酶。

β-淀粉酶从淀粉大分子链的非还原性末端顺次进行水解,产物为麦芽糖。β-淀粉酶对支链淀粉分枝处的α-1,6-苷键无水解作用,因此对淀粉糊的黏度降低没有α-淀粉酶来得快。另外淀粉酶中还有支链淀粉酶和异淀粉酶等,支链淀粉酶只水解支链淀粉分枝点的α-1,6-苷键,而异淀粉酶能够水解所有支链或非支链的α-1,6-苷键。

在酶退浆中使用的主要是α-淀粉酶,但其中会含有微量的其他淀粉酶如β-淀粉酶、支链淀粉酶和异淀粉酶等。α-淀粉酶分为普通型(中温型)和热稳定型(高温型)两大类,我国长期以来使用的BF—7658淀粉酶和胰酶都是中温型淀粉酶。BF—7658淀粉酶的最佳使用温度为55~60℃,胰酶的使用温度为40~55℃。目前商品化的耐高温型α-淀粉酶多为基因改性品种,推荐的最佳使用温度很宽,在40~110℃之间,特别适合于高温连续化退浆处理。

酶退浆工艺随着酶制剂、设备和织物品种的不同而有多种形式,如轧堆法、浸渍法、轧蒸法等,但总的来说,都是由四步组成:预水洗、浸轧或浸渍酶退浆液、保温堆置和水洗后处理。

(1)预水洗。淀粉酶一般不易分解生淀粉或硬化淀粉。预水洗可促使浆膜溶胀,使酶液较好地渗透到浆膜中去,同时可以洗除有害的防腐剂和酸性物质。因此酶退浆时在烧毛后,先将原布在80~95℃的水中进行水洗。为了提高水洗效果,可在洗液中加入0.5g/L的非离子表面活性剂

(2)浸轧或浸渍酶退浆液。经过预水洗的原布,在70~85℃和微酸性至中性(pH=5.5~7.5)的条件下浸轧(浸渍)酶液。所用酶制剂的性能不同,浸轧(浸渍)的温度和pH不同。酶的用量和所用的工艺有关,一般连续轧蒸法的酶浓度应高于堆置和轧卷法的。织物的带液率控制在100%左右。

(3)保温堆置。淀粉分解成可溶性糊精的反应从酶液接触浆料就开始了,但淀粉酶对织物上的淀粉完全分解需要一定的时间,保温堆置可以使酶对淀粉进行充分水解。堆置时间与温度有关,温度的选择视酶的耐热稳定性和设备条件而定。织物在40~50℃下堆置需要2~4h,高温型淀粉酶在100~115℃下汽蒸只需要15~120s。轧堆法将织物保持在浸渍温度(70~75℃)下卷在有盖的布轴上或放在堆布箱中堆置2~4h,堆置温度低时需堆置过夜。浸渍法多使用喷射、溢流或绳状染色机进行退浆。轧蒸法是连续化的加工工艺,适合于高温酶,可在80~85℃浸轧酶液,再进入汽蒸箱在90~100℃汽蒸1~3min,或在85℃浸轧酶液,在100~115℃汽蒸15~120s。

(4)水洗后处理。淀粉浆经淀粉酶水解后,仍然黏附在织物上,需要经过水洗才能去除。因此酶处理的最后阶段,要用洗涤剂在高温水中洗涤,对厚重织物可以加入烧碱进行碱性洗涤,以提高洗涤效果。轧堆法、浸渍法可用90~95℃、含10~15g/L洗涤剂或烧碱的水进行洗涤,轧蒸法的洗涤条件应更剧烈一些,采用95~100℃和15~30g/L的洗涤剂或烧碱洗涤。(www.xing528.com)

2.碱退浆

在热碱的作用下,淀粉或化学浆都会发生剧烈溶胀,溶解度提高,然后用热水洗去。棉纤维中的含氮物质和果胶物质等天然杂质经碱作用也会发生部分分解和去除,可减轻煮练负担。

常用的碱退浆工艺流程为:轧碱→打卷堆置或汽蒸→水洗。轧碱先在烧毛机的灭火槽中平幅轧碱(烧碱浓度5~10g/L,温度70~80℃),然后在平幅汽蒸箱中汽蒸60min(图3-3)或打卷堆置(50~70℃,4~5h),再进行充分的水洗。

图3-3 平幅连续退浆机

碱退浆使用广泛,对各种浆料都有退浆作用,可利用丝光或煮练后的废碱液,故其退浆成本低。碱退浆对天然杂质的去除较多,对棉籽壳去除所起的作用较大,特别适合于含天然杂质较多的原布。其缺点是退浆废水的COD值较高,环境污染严重。由于碱退浆时浆料不起化学降解作用,水洗槽中水溶液的黏度较大,浆料易重新沾污织物,因此退浆后水洗一定要充分。

3.氧化剂退浆

在氧化剂的作用下,淀粉等浆料发生氧化、降解直至分子链断裂,溶解度增大,经水洗后容易被去除。用于退浆的氧化剂有双氧水、亚溴酸钠、过硫酸盐等。

氧化剂退浆主要有冷轧堆和轧蒸两种工艺。冷轧堆工艺的流程是:室温浸轧→打卷→室温堆置(24h)→高温水洗,多使用过氧化氢作为退浆剂。当织物上含浆率高或含有淀粉与PVA混合浆时,则使用过氧化氢与少量的过硫酸盐混合进行退浆。

轧蒸一般单独使用过氧化氢或过硫酸盐进行退浆,但多采用过氧化氢退浆。过氧化氢轧蒸退浆的工艺流程为:浸轧退浆液(100%NaOH4~6g/L,35%H2O28~10mL/L,渗透剂2~4mL/L,稳定剂3g/L,轧液率90%~95%,室温)→汽蒸(100~102℃,10min)→水洗。

氧化剂退浆多在碱性条件下进行,过氧化氢在碱性条件下不稳定,分解形成的过氧化氢负离子具有较高的氧化作用,因此氧化退浆兼有漂白作用。使用过氧化氢退浆时要加入稳定剂如硅酸钠、有机稳定剂或螯合剂等。

氧化剂退浆速度快,效率高,织物白度增加,退浆后织物手感柔软。它的缺点是在去除浆料的同时,也会使纤维素氧化降解,损伤棉织物。因此,氧化剂退浆工艺一定要严格控制好。

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