超声波对酶精练效果的影响研究

生物酶前处理棉织物，条件温和，工艺流程短，设备简单，生产效率高，能量消耗小，无污水处理，处理过程中能有效避免纤维受损，处理后的织物手感蓬松柔软。果胶酶应用于棉织物精练的原理是通过消除反应，切断棉纤维上果胶酸和果胶酸酯分子中的 1-4糖苷键，再经乳化、水洗等工序去除。

超声波在煮练工艺中的作用主要是源于空化作用而引起的弥散、乳化、洗涤以及解聚等作用。超声空化作用使黏附在纤维上的污物表面张力降低。因此在各个表面上和低凹处起着清洁作用，同时空化作用使污物和油垢得以乳化，协助清除油垢和污物。超声波的分散作用使胶质与纤维分开，再利用超声解聚作用将胶质去除。

本文采用果胶酶对棉织物精练，分别对影响生物酶精练效果的因素如时间、温度、浓度等进行讨论，在单因素实验的基础上，采用正交实验优化果胶酶精练棉织物的工艺条件，同时，比较了不同精练工艺处理，棉织物的白度、断裂强力和毛效。

1 试验

1.1 试验材料

药品：碱性果胶酶 3000 APSU/g，碱性蛋白酶4000 NWPU，碱性木聚糖酶，由丹麦诺维信公司生产；纤维素酶15000U/g，由国药集团化学试剂有限公司生产；NaOH，无水Na₂CO₃，NaHCO₃，H₂O₂，Na₂SiO₃•9H₂O，均为分析纯。

仪器：KH-100B型超声波清洗器，国华SHA-C恒温振荡水浴锅， QZX-01汽蒸箱， MU505T型台式轧车，电热鼓风干燥箱， Sartorius电子天平， WSD-3C全自动白度计；G(B)871型毛细效应测定仪 ， YG(B)26D-500型电子织物强力机。

1.2 退浆工艺

坯布润湿→两浸两轧NaOH溶液(10g/L)→汽蒸(100℃,30min) →热水洗→稀酸中和→冷水洗→烘干

1.3 酶精练工艺   （见图1）

图1 酶精练工艺

1.4 测试方法

毛细测试用G(B)871型毛细效应测定仪

断裂强力按GB3923-83标准测量，仪器为YG(B)026D-500型电子织物强力机

白度用WSD-3C全自动白度计,按GB5425-1987进行测试   

2 结果与讨论

2.1果胶酶用量对织物精练效果的影响

表1 果胶酶用量对织物精练效果的影响

注：超声波中pH为9，60℃×30min；水浴中为果胶酶2g/L， pH为9，60℃×30min

从表1可以看出，随着果胶酶用量的提高，棉织物的润湿性能有了一定提高，但用量超过2g/L后，毛效反而下降，果胶酶最佳用量为2g/L。从表中可以看出，在超声波中处理的棉织物效果明显好于普通水浴中，超声波可将纤维毛细管或织物经纬交织点中溶解或滞留的空气排除掉，从而有利于纤维与整理液的接触，提高了精练效果。而超声波中进行漂白整理，效果也非常令人满意。

2.2  pH值对织物精练效果的影响

表2  pH值对织物精练效果的影响

注：超声波中果胶酶用量2g/L，60℃×30min；水浴中为果胶酶2g/L， pH为10，60℃×30min

从表2中可以看出，pH值对果胶酶的精练效果影响非常大，pH值9.0时精练效果最好，说明碱性果胶酶在pH值9.0时，活性最高。

2.3  温度对织物精练效果的影响

表3  温度对织物精练效果的影响

注：超声波中果胶酶用量2g/L， pH为9，30min；水浴中为果胶酶2g/L， pH为9，70℃×30min

从表3中可以看出，随着温度的升高，织物润湿效果也有所提高，60℃时达到最大，60℃之后毛效下降，部分果胶酶已发生变性。

2.4  时间对织物精练效果的影响

表4  时间对织物精练效果的影响

注：超声波中果胶酶用量2g/L， pH为9，60℃；水浴中为果胶酶2g/L， pH为9，70℃×60min

超声波处理织物，可缩短处理时间，从表4中可以看出超声波中处理15min与水浴中处理60min的效果相同。考虑到生产成本，处理时间定为30min为宜。综合以上结果可以看出，在超声波中进行酶精练，理想的工艺是果胶酶2g/L，pH值9.0，60℃处理30min。

2.5  两种酶复配对织物精练效果的影响

以果胶酶为主，其他三种酶分别与其进行复配，结果如下：

表5  果胶酶与不同种类酶按2：1复配的精练效果

注：果胶酶用量2g/L，其他三种酶分别为1g/L， pH为9，60℃×30min

表6  果胶酶与不同种类酶按3：1复配的精练效果

注：果胶酶用量2g/L，其他三种酶分别为0.67g/L， pH为9，60℃×30min

从表5和表6中可以看出果胶酶与纤维素酶复配，效果要明显好于其他两种酶，这是因为纤维素酶使纤维表面的纤维素大分子分解，同时果胶呈游离状态，达到去除棉纤维表面杂质的效果。同时，对比表5和表6，我们可以发现，在超声波中果胶酶与其他酶按3：1投料效果要更好一些。这可能是因为，少量的其他种类酶会对精练起到一定的促进效果，但浓度太高，会使过多的酶堵塞纤维中的通道，影响果胶酶的进入。

2.6  三种酶复配对织物精练效果的影响

以果胶酶为主，其他酶分别两两与其进行复配，结果如下：

表7  果胶酶与另外两种酶按3：1：1复配的精练效果

注：果胶酶用量2g/L，其他三种酶分别为0.67g/L， pH为9，60℃×30min

从表7中可以看出，在超声波中，三种酶的复配效果不及两种酶的复配效果好，综合考虑成本等因素，果胶酶和纤维素酶按3：1进行复配，更加可行。

3 结论

    在超声波中，用单一果胶酶对棉织物进行精练，在较短的时间内可以达到令人满意的效果，随后的漂白工艺也取得了不错的效果，最佳的工艺条件为果胶酶用量2g/L， pH为9，60℃×30min。另外三种酶与果胶酶的复配，以纤维素酶的复配效果最好，且果胶酶：纤维素酶用量为3：1时，润湿性最好。

参考文献

[1] Durden D K , Etters J N , Sarkar A K , et al . Advances in commercial biopreparation of cotton with alkaline pectinase [J] . AATCC Rev.2001 (8): 28~30 .

[2] 王强, 范雪荣, 高卫东等.棉针织物复合生物酶精练加工[J].纺织学报. 2006 (7):27~30.

[3] 吕如，樊增禄.酶处理对棉织物性能的影响[J].印染.2004(1):18~25.

[4] 李静海.国内外棉织物生物酶精练技术[J].印染.2001(9):38.

[5] 王爱兵，朱小云，杨斌.超声波技术及其在染整加工中的应用[J].针织工业.2004 (1):99~102.