一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，屬于紡織染整加工【技術(shù)領(lǐng)域】，為解決傳統(tǒng)退漿工藝帶來的嚴重生態(tài)環(huán)境問題而設(shè)計。酶退漿方法包括以下步驟：A、將適量丁二酸二異辛酯磺酸鈉溶于體積比為1∶2-1∶5的乙醇和水混合溶液中；B、將纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶以每兩種酶之間按1∶1-1∶10質(zhì)量比混合，并取適量混合酶溶于混合溶液體系中，制得退漿工作液；C、將退漿工作液置于退漿裝置內(nèi)，并將退漿裝置置于超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)中；D、在一定條件下，退漿工作液對紡織品漿料進行酶解處理。本發(fā)明實現(xiàn)了對紡織品上漿料的酶解處理，紡織品的酶退漿效率高，節(jié)能環(huán)保，實現(xiàn)了組合酶退漿工藝的最優(yōu)化。
【專利說明】一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于紡織染整加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種采用組合酶的超臨界二氧化碳 流體退漿方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 超臨界二氧化碳流體酶退漿技術(shù)，具有顯著的生態(tài)、環(huán)保和節(jié)能減排等清潔化生 產(chǎn)的特點，對改變傳統(tǒng)紡織前處理加工的高污染、高能耗等現(xiàn)狀具有重要意義。目前，生物 酶在染整加工中具有廣闊的應(yīng)用前景，因為酶制劑作為一種生物制劑，無毒無害，它的開發(fā) 應(yīng)用順應(yīng)了綠色加工和可持續(xù)發(fā)展的要求。其中退漿酶的應(yīng)用較為成熟和廣泛，已經(jīng)越來 越被印染工作者所接受，并應(yīng)用于去除織物上的淀粉漿等雜質(zhì)。其中某些酶聯(lián)合使用時存 在協(xié)同作用，例如，果膠酶降解底物的表皮層，可為纖維素酶產(chǎn)生更多作用位點；而纖維素 酶的降解作用會使更多表皮層中的果膠質(zhì)暴露，并與果膠酶作用。
[0003] 然而，超臨界二氧化碳流體中紡織品的酶退漿，卻相對要復(fù)雜和困難得多。其難點 在于如何使極性高分子的蛋白質(zhì)化合物-酶，進入疏水性的高壓超臨界二氧化碳流體介質(zhì) 中，并能保持其較高活性。其次，如何給高壓超臨界二氧化碳介質(zhì)中的酶提供適合其進行酶 催化反應(yīng)的化學(xué)環(huán)境和條件。此外，紡織品上使用的大多數(shù)常規(guī)漿料都是極性高分子化合 物，在紡織品纖維表面成膜前后，都無法在疏水性的超臨界二氧化碳流體中進行膨脹并進 而溶解去除。因此，長期以來，超臨界二氧化碳流體作為染色介質(zhì)得到了較多研究和應(yīng)用， 但在紡織品的退漿前處理中，尤其是超臨界二氧化碳流體中酶退漿的研究和應(yīng)用，從現(xiàn)有 文獻看尚無人涉足。然而，退漿前處理是紡織品生產(chǎn)的重要加工工序，傳統(tǒng)的紡織品退漿前 處理則需消耗大量的水、能量和化學(xué)品，并產(chǎn)生大量高濃度廢水，對資源保護和生態(tài)環(huán)境造 成了嚴重威脅。
[0004] 因此，研發(fā)超臨界二氧化碳流體介質(zhì)中紡織品、尤其對天然紡織品進行高效退漿 加工的方法，對推行紡織品無水化退漿前處理等染整加工技術(shù)，徹底實現(xiàn)紡織印染企業(yè)的 清潔生產(chǎn)，具有非常重要的意義和廣闊的市場前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種操作方便，實現(xiàn)對紡織品上漿料的酶解處理，節(jié)能環(huán)保， 實現(xiàn)組合酶退漿工藝的最優(yōu)化的采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法。
[0006] 為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，包括以下步驟：
[0008] A、將適量表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)溶于體積比為1 : 2-1 : 5的 乙醇和水的混合溶液中；
[0009] B、將纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶以每兩種酶之間按照1 : 1-1 : 10 的質(zhì)量比均勻混合，并取適量混合酶溶解于所述混合溶液體系中，并攪拌至體系澄清，制得 退漿工作液；
[0010] C、將所述退漿工作液置于退漿裝置的退漿液儲存釜內(nèi)，并將所述退漿裝置置于帶 循環(huán)裝置的超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)中；
[0011] D、密閉系統(tǒng)后啟動所述循環(huán)裝置，在一定超臨界流體條件下，所述退漿工作液對 待處理紡織品的漿料進行酶解處理。
[0012] 進一步的，在所述步驟A中，丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)的濃度為2. 5g/L-25g/ L〇
[0013] 進一步的，在所述步驟A中，丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)的質(zhì)量為0. 6g。
[0014] 進一步的，在所述步驟B中，纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶的質(zhì)量比為 1:1:1:1 或 1:2:2:2 或 1:3:3:3 或 2:1:3:2 或 2:2:1:3 或2 : 3 : 2 : 1 或3 : 1 : 2 : 3 或 3 : 2 : 3 : 1 或 3 : 3 : 1 : 2。
[0015] 進一步的，在所述步驟C中，所述退漿工作液與循環(huán)流體的體積比為 3 : 100-1 : 5。
[0016] 進一步的，在所述步驟D中，所述一定超臨界流體條件為反應(yīng)溫度為30°C -95°C， 壓力為6Mpa-30Mpa，退漿處理時間為0. 5h-24. 0h，反應(yīng)過程中采用流體循環(huán)和靜止處理的 時間比為1 : 20-10 : 1。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為：
[0018] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，將含有纖維素 酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶組成的組合退漿酶的退漿工作液利用疏水性超臨界二氧 化碳介質(zhì)原位形成微乳液，微乳液隨流體穿透棉制品的同時，釋放出活性退漿酶，實現(xiàn)在超 臨界二氧化碳介質(zhì)中對紡織品漿料的降解處理，該酶退漿方法操作方便，提高了紡織品在 超臨界二氧化碳流體中的酶退漿效率，反應(yīng)溫和，對布損傷小，無需在高溫下進行，避免了 傳統(tǒng)退漿工藝中大量水，熱和高濃度堿的應(yīng)用，具有高效、綠色、環(huán)保等特點。
[0019] 另外，通過改變組合退漿酶中各組分的配比，實現(xiàn)了組合酶退漿工藝的最優(yōu)化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例一的超臨界二氧化碳流體的退漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖中：1、退漿液儲存釜；11、流體分布器；111、循環(huán)流體入口管；112、循環(huán)流體出 口管；2、退漿釜；21、紡織品卷繞軸；3、退漿工作液；4、待處理紡織品；5、循環(huán)流體出口；6、 流體導(dǎo)流罩；7、過濾器；8、連接裝置。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0023] 實施例一
[0024] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，該酶退漿方法采 用如圖1所示結(jié)構(gòu)的超臨界二氧化碳流體退漿裝置來實現(xiàn)。該退漿裝置包括退漿液儲存釜 1和通過連接裝置8與退漿液儲存釜1密封連接的退漿釜2。
[0025] 退漿液儲存釜1為圓筒形釜體，退漿液儲存釜1內(nèi)安裝有倒置"山"型的管狀流體 分布器11，其主要由相互連通的三個管道組成，位于中心的管道為循環(huán)流體入口管111，循 環(huán)流體入口管111的底端與帶循環(huán)泵的超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)（圖中未示出）相 連接；位于兩側(cè)的兩個管道為循環(huán)流體出口管112,兩個循環(huán)流體出口管112的管口彎向下 方，且下方的開口一端均伸入退漿液儲存釜1內(nèi)的退漿工作液3的液面以下。退漿釜2的 頂部設(shè)置有循環(huán)流體出口 5,循環(huán)流體出口 5與超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)相連接。
[0026] 退漿釜2也同樣為圓筒形釜體，退漿釜2內(nèi)安裝有內(nèi)部中空的紡織品卷繞軸21，紡 織品卷繞軸21上卷繞有待處理紡織品4,紡織品卷繞軸21的底端開口頂端封閉，且其軸側(cè) 壁上開設(shè)有通孔?？拷B接裝置8的紡織品卷繞軸21的底端與喇叭形流體導(dǎo)流罩6相連 接，流體導(dǎo)流罩6的下方設(shè)置有過濾器7,能夠有效過濾退漿工作液3和循環(huán)流體混合液中 含有的沉淀雜質(zhì)。在本實施例中，過濾器7優(yōu)選為布滿50-2000目微孔的單層或多層板狀 材料。
[0027] 紡織品卷繞軸21的軸身采用特氟龍或非導(dǎo)熱性材料制作而成，或其內(nèi)外表面采 用特氟龍或非導(dǎo)熱性材料制成，防止了紡織品卷繞軸因一定溫度的退漿工作液和循環(huán)流體 混合液流過而產(chǎn)生過熱損壞的現(xiàn)象，延長了紡織品卷繞軸的使用壽命。
[0028] 退漿釜2的頂部設(shè)置有循環(huán)流體出口 5,循環(huán)流體出口 5與帶循環(huán)裝置的超臨界二 氧化碳流體處理系統(tǒng)相連接。退漿液儲存釜1和退漿釜2通過上述的循環(huán)流體入口管111 和循環(huán)流體出口 5實現(xiàn)與超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)的連接。
[0029] 加工時，將退漿工作液3添加到退漿液儲存釜1中，流體分布器11的兩個循環(huán)流 體出口管112的管口置于退漿工作液3中，待處理紡織品4則呈松式狀態(tài)平整地卷繞在紡 織品卷繞軸21上，并在卷繞紡織品的最外層套上一層無縫網(wǎng)狀包布，然后將其置于退漿釜 2中，且使紡織品卷繞軸21的開口端向下與流體導(dǎo)流罩6進行良好連通。
[0030] 本實施例提供的一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，包括以下步 驟：
[0031] A、將0. 6g表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)、溶于體積比為1 : 4的IOmL 乙醇和40mL水的混合溶液中，即丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)的濃度為12g/L。
[0032] B、將纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶以I : I : I : 1的質(zhì)量比均勻混合， 并取適量混合酶溶解于上述混合溶液體系中，并攪拌至體系澄清，制得退漿工作液；其中， 待處理紡織品4的重量為2g，退漿酶為各0. Olg纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α -淀粉酶的 組合物。
[0033] C、將退漿工作液3置于退漿液儲存釜1內(nèi)，將卷繞在紡織品卷繞軸21上的待處理 紡織品4置于退漿釜2內(nèi)，退漿液儲存釜1和退漿釜2密封連接形成退漿裝置，保證紡織品 卷繞軸21的開口一端與退漿工作液3液面保持45cm的距離，以防止因流體分布器的攪拌 和流體的夾帶作用使退漿工作液與紡織品發(fā)生直接接觸；并將退漿裝置置于帶循環(huán)裝置的 超臨界二氧化碳流體裝置中。
[0034] D、密閉系統(tǒng)后啟動循環(huán)裝置，在一定超臨界流體條件下退漿工作液對待處理紡織 品4的漿料進行酶解處理。
[0035] 具體的，將退漿裝置經(jīng)循環(huán)流體入口管111和循環(huán)流體出口 5與帶循環(huán)泵的超臨 界二氧化碳流體處理系統(tǒng)相連通，或?qū)⑼藵{裝置置于帶循環(huán)泵的超臨界二氧化碳流體處理 裝置中，密閉系統(tǒng)后再按預(yù)定的退漿工藝流程及參數(shù)（反應(yīng)溫度為40°C，壓力為13Mpa，且 退漿處理時間為lh，采用流體循環(huán)和靜止處理的時間比為I : 10對待處理紡織品4進行退 漿處理），啟動外接超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)中的循環(huán)泵，使循環(huán)流體通過退漿液儲存 釜1內(nèi)的管狀流體分布器11與退漿工作液3混合充分接觸，并在表面活性劑的作用下形成 微乳液，退漿酶被轉(zhuǎn)移進入疏水性流體中，并進而流進紡織品卷繞軸21內(nèi)，通過通孔與卷 繞在紡織品卷繞軸21上的待處理紡織品4發(fā)生作用，完成退漿處理。
[0036] 該退漿方法提高了退漿酶對纖維上漿料及雜質(zhì)的反應(yīng)活性，改善了紡織品漿料的 退漿效率，有效實現(xiàn)了在超臨界二氧化碳流體介質(zhì)中對紡織品漿料的降解處理。
[0037] 退漿完成后，流體停止循環(huán)，并對超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)進行泄壓，利用外 接分離回收系統(tǒng)對退漿工作液3及循環(huán)流體進行分離與回收。泄壓結(jié)束后開啟連接裝置8， 并取出經(jīng)酶退漿處理后的紡織品。退漿液儲存釜1內(nèi)殘留的混合溶液可進行回收，或經(jīng)補 加組分后進行續(xù)用。
[0038] 對退漿處理后的紡織品的失重率及毛效值進行測試，其中失重率及毛效值測試方 法如下：
[0039] 失重率測試：退漿完成后取出布樣，用水清洗2-3次后，將紡織品置于電熱鼓風(fēng)干 燥箱中在溫度為105°C的條件下烘培120min，用密封袋密封試樣，在干燥器中平衡24h以 上，秤量其重量。退漿前的紡織品以相同的方式處理，通過對比退漿處理前后紡織品的重 量，得到紡織品的失重率。
[0040] 毛效值測試：參照紡織行業(yè)標準FZ/T 01071-2008紡織品毛細效應(yīng)試驗方法進行 測定，取退漿處理后的織物，在ZBW04019型毛效測試儀上測試15min。
[0041] 經(jīng)測試得到結(jié)果，經(jīng)退漿處理的紡織品失重率為6. 3%，毛效值為4. 6cm。
[0042] 實施例二：
[0043] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其酶退漿方法與 實施例一所述的退漿方法基本相同，在此不再贅述。
[0044] 區(qū)別之處在于：本實施例退漿酶中纖維素酶為0. Olg、果膠酶為0. 02g、脂肪酶 為0.02g，α-淀粉酶為0.02g，即纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶的質(zhì)量比為 1 ： 2 ： 2 ： 2〇
[0045] 本實施例經(jīng)退漿處理的紡織品的失重率及毛效值測試結(jié)果為：失重率為6. 6%， 毛效值為4. 9cm。
[0046] 實施例三：
[0047] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其酶退漿方法與 實施例一所述的退漿方法基本相同，在此不再贅述。
[0048] 區(qū)別之處在于：本實施例退漿酶中纖維素酶為O.Olg、果膠酶為0.03g、脂肪酶 為〇.〇3g，α-淀粉酶為0.03g，即纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶的質(zhì)量比為 1 ： 3 ： 3 ： 3〇
[0049] 本實施例經(jīng)退漿處理的紡織品的失重率及毛效值測試結(jié)果為：失重率為7. 6%， 毛效值為6. 4cm。
[0050] 實施例四：
[0051] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其酶退漿方法與 實施例一所述的退漿方法基本相同，在此不再贅述。
[0052] 區(qū)別之處在于：本實施例退漿酶中纖維素酶為0.02g、果膠酶為O.Olg、脂肪酶 為〇.〇3g，α-淀粉酶為0.02g，即纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶的質(zhì)量比為 2 ： 1 ： 3 ： 2〇
[0053] 本實施例經(jīng)退漿處理的紡織品的失重率及毛效值測試結(jié)果為：失重率為7. 2%， 毛效值為6. lcm。
[0054] 實施例五：
[0055] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其酶退漿方法與 實施例一所述的退漿方法基本相同，在此不再贅述。
[0056] 區(qū)別之處在于：本實施例退漿酶中纖維素酶為0.02g、果膠酶為0.03g、脂肪酶 為0.02g，α-淀粉酶為O.Olg，即纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶的質(zhì)量比為 2 ： 3 ： 2 ： 1〇
[0057] 本實施例經(jīng)退漿處理的紡織品的失重率及毛效值測試結(jié)果為：失重率為7. 1%， 毛效值為5. 8cm。
[0058] 實施例六：
[0059] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其酶退漿方法與 實施例一所述的退漿方法基本相同，在此不再贅述。
[0060] 區(qū)別之處在于：本實施例退漿酶中纖維素酶為0.03g、果膠酶為O.Olg、脂肪酶 為0.02g，α-淀粉酶為0.03g，即纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶的質(zhì)量比為 3 ： 1 ： 2 ： 3〇
[0061] 本實施例經(jīng)退漿處理的紡織品的失重率及毛效值測試結(jié)果為：失重率為9. 1%， 毛效值為7. lcm。
[0062] 實施例七：
[0063] 本發(fā)明提供了一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其酶退漿方法與 實施例一所述的退漿方法基本相同，在此不再贅述。
[0064] 區(qū)別之處在于：本實施例退漿酶中纖維素酶為0.03g、果膠酶為0.03g、脂肪酶 為O.Olg，α-淀粉酶為〇.〇2g，即纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和α-淀粉酶的質(zhì)量比為 3 ： 3 ： 1 ： 2〇
[0065] 本實施例經(jīng)退漿處理的紡織品的失重率及毛效值測試結(jié)果為：失重率為8. 4%， 毛效值為6. 6cm。
[0066] 通過實施例一至實施例七和其它實驗得到如表1所示的組合酶對退漿效果的正 交試驗，以失重率為指標評定退漿效果的好壞，由表1可以看出，退漿酶中各種組分酶用量 的多少，直接影響了紡織品退漿效果的好壞。各種組分酶的極差R大小順序為：R(纖維素 酶）>R(a-淀粉酶）>R(脂肪酶）>R(果膠酶），主次因素為纖維素酶， α-淀粉酶，月旨 肪酶，果膠酶。其中，纖維素酶主要對紡織品上的纖維素及半纖維素產(chǎn)生作用；α-淀粉酶 主要起到對淀粉漿進行水解的作用，對于紡織品的棉制品來說，α -淀粉酶是退漿工藝中最 重要的酶；果膠酶可以破環(huán)紡織品結(jié)構(gòu)使更多的纖維素及淀粉暴露出來，并為其他酶的水 解提供更多的結(jié)合位點，脂肪酶可以水解纖維表面的蠟質(zhì)，提高親水性。綜上所述，纖維素 酶對紡織品的退漿效果起到了最為關(guān)鍵性作用。通過改變組合退漿酶中各組分的配比，實 現(xiàn)了組合酶退漿工藝的最優(yōu)化。
[0067] 表1組合酶各組分對退漿效果的影響
[0068]

【權(quán)利要求】
1. 一種采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其特征在于：包括以下步驟： A、 將適量表面活性劑丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)溶于體積比為1 : 2-1 : 5的乙醇 和水的混合溶液中； B、 將纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和a-淀粉酶以每兩種酶之間按照1 : 1-1 : 10的質(zhì) 量比均勻混合，并取適量混合酶溶解于所述混合溶液體系中，并攪拌至體系澄清，制得退漿 工作液； C、 將所述退漿工作液置于退漿裝置的退漿液儲存釜內(nèi)，并將所述退漿裝置置于帶循環(huán) 裝置的超臨界二氧化碳流體處理系統(tǒng)中； D、 密閉系統(tǒng)后啟動所述循環(huán)裝置，在一定超臨界流體條件下，所述退漿工作液對待處 理紡織品的漿料進行酶解處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其特征在于： 在所述步驟A中，丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)的濃度為2. 5g/L-25g/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其特征在于： 在所述步驟A中，丁二酸二異辛酯磺酸鈉（AOT)的質(zhì)量為0. 6g。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其特征在于： 在所述步驟B中，纖維素酶、果膠酶、脂肪酶和a-淀粉酶的質(zhì)量比為1 : 1 : 1 : 1或 1:2:2:2 或 1:3:3:3 或 2:1:3:2 或 2:2:1:3 或 2:3:2:1 或 3: 1:2:3 或 3:2:3:1 或 3:3: 1:2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其特征在于： 在所述步驟C中，所述退漿工作液與循環(huán)流體的體積比為3 : 100-1 : 5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用組合酶的超臨界二氧化碳流體退漿方法，其特征 在于：在所述步驟D中，所述一定超臨界流體條件為反應(yīng)溫度為30°C -95 °C，壓力為 6Mpa-30Mpa，退漿處理時間為0. 5h-24. 0h，反應(yīng)過程中采用流體循環(huán)和靜止處理的時間比 為 1 : 20-10 : 1。
【文檔編號】D06M16/00GK104372598SQ201410553201
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】龍家杰, 劉仕琪 申請人:蘇州大學(xué)