CN105369637A - 一种纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练方法，属于纺织品染整前处理技术领域。本发明方法是将栓菌Trametes？sp.LEF01产的含漆酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等多种酶成分的粗酶液和淀粉酶复配，对含淀粉浆(无PVA)纯棉织物进行酶法一浴退浆、精练前处理，利用淀粉酶分解淀粉浆料，栓菌产粗酶液降解果胶、棉籽壳等非伴生杂质，实现织物上淀粉浆料的退尽、织物润湿性提高和表面的光洁。本发明方法可全面提升棉织物前处理效果，克服传统碱法退浆精练能耗、水耗和废水排放量大，环境污染严重的不足，是一种绿色环保、环境友好型棉织物短流程清洁生产工艺。

Description

一种纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练方法

技术领域

本发明涉及一种纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练方法，属于纺织品染整前处理技术领域。

背景技术

前处理是纺织品整个染整加工的第一道工序。前处理的目的是去除纤维上所含的天然杂质以及在纺织加工中所施加的浆料和沾上的油污等，使纤维充分发挥其优良品质，并使织物具有洁白、柔软的性能和良好的渗透性，以满足服用要求，并为染色、印花、整理提供合格的半成品。棉织物的前处理，包括原布准备、烧毛、退浆、精练(煮练)、漂白、开幅、轧水、烘干和丝光工序，以去除纤维中的果胶、蜡质、棉籽壳和浆料等杂质，提高织物的外观和内在质量。

棉织物前处理目前主要采用碱法退浆、煮练，可采取两浴法，也可采取退煮一浴法。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，但是存在退浆废水的COD值较高，环境污染严重等缺点。由于碱退浆时浆料不起化学降解作用，水洗槽中水溶液的粘度较大，浆料易重新沾污织物，因此退浆后水洗一定要充分。棉织物碱精练以烧碱为主练剂，另外还加入一定量的表面活性剂、亚硫酸钠、硅酸钠、磷酸钠等助练剂。烧碱能使蜡状物质中的脂肪酸酯皂化，脂肪酸生成钠盐，转化成乳化剂，生成的乳化剂能使不易皂化的蜡质乳化而去除。另外，烧碱能使果胶物质和含氮物质水解成可溶性的物质而去除。棉籽壳在碱煮过程中会发生溶胀，变得松软，再经水洗和搓擦，棉籽壳解体而脱落下来。表面活性剂能降低煮练液的表面张力，起润湿、净洗和乳化等作用。在表面活性剂作用下，煮练液润湿织物，并渗透到织物内部，有助于杂质去除，提高煮练效果。碱精练后棉织物可获得优良的润湿性、白度、染色性能等，但也有很多缺点，首先，由于浓碱能水解纤维素，工艺条件若控制不当，棉纤维会因为形成了氧化纤维素而损伤，影响织物的强力；其次，由于棉纤维表面的蜡质去除比较干净，使织物失去了应有的柔软手感；最后，由于反应条件是强碱，生产过程中能耗和水用量很大，处理废液的COD、BOD值较高，对环境产生极大的负面影响。因此，在提倡环保与清洁生产的今天，寻求一种环保且有效的棉织物前处理方法是必然趋势。

利用生物技术替代传统碱退浆煮练，实现棉织物清洁化前处理加工多年来一直是国内外研究的重点。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，对其它天然浆料和合成浆料没有退浆作用。酶退浆虽一度获得广泛应用，但由于棉织物酶精练尚未取得工业化应用，加之酶退浆对浆料选择性强(淀粉酶无法分解的PVA浆料目前广泛应用)而致使其织物品质适应性差，因此棉印染企业对酶退浆工艺的工业化应用并不普遍，仅在少数特殊棉混纺面料的退浆加工中有所采用。近年来，人们试图在较温和的条件下使用生物酶精练来代替传统的碱煮练，对不同种类的酶及其混合物如果胶酶、纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶等展开研究，结果表明果胶酶最为适用。果胶酶能使果胶质降解成小分子的水溶性低聚物，在不损伤纤维的前提下提高纺织材料的吸水性。复合酶的使用也有一些报道，较单一酶效果更好，但不同酶酶学性质不一样，往往存在相容性差问题。但目前无论是采用哪一种酶处理方式，均存在一个较为严重的实际应用障碍，即酶处理对棉籽壳的处理效果不佳，特别是对于一些品质相对较差的棉织物(布面含有较多棉籽壳)更为明显。这一国内外公认的技术难点是目前棉织物生物法精练无法大规模工业化实施的主要原因。

由于PVA浆料难以生物降解，存在严重环境污染问题，近年来我国棉纺织行业一直在大力倡导开发“无PVA上浆”织物。在这一背景下，越来越多的纺织企业开始使用纯淀粉(含变性淀粉)浆料进行经纱上浆。这为下游印染企业实施酶退浆重新创造了良好条件。同时，若能突破棉织物酶精练存在的棉籽壳去除不净这一工业化应用技术障碍，可将棉织物酶法退浆和精练合二为一，实现棉织物酶法一浴退浆精练清洁化生产，具有广阔的工业化应用前景。

发明内容

为了克服传统碱法退浆精练工艺流程长，能耗、水耗和废水排放量大，环境污染严重等缺陷，为了克服现有棉织物酶精练技术存在的对棉籽壳去除效果上不理想的问题，本发明提供可一种纯淀粉上浆棉织物一浴退浆精练的方法，将栓菌产粗酶液(含漆酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等多种酶成分)和淀粉酶复配，对含淀粉浆(无PVA)纯棉织物进行酶法一浴退浆、精练前处理，利用淀粉酶分解淀粉浆料，栓菌产粗酶液分解去除果胶、棉籽壳等非伴生杂质，实现织物上淀粉浆料的退尽、织物润湿性提高和布面的光洁。本发明方法可全面提升棉织物前处理效果，，是一种绿色环保、环境友好型棉织物短流程清洁生产工艺。

本发明首先筛选获得了一株栓菌Trametessp.LEF01，已于2015年5月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏号为CGMCCNo.10489。所述栓菌CGMCCNo.10489发酵可获得多酶体系粗酶液，该粗酶液含有漆酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等复合酶系，粗酶液中漆酶酶活可达4100.8U/L，纤维素酶酶活可达2310U/L，半纤维素酶酶活可达21271.8U/L，果胶酶酶活可达19800U/L。

本发明的目的是提供一种纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练方法，是先将栓菌产粗酶液和淀粉酶复配，然后棉织物浸轧该复配后酶液，并保温堆置一段时间，最后进行高温水洗兼灭酶；该工艺在获得较好润湿性的同时，可实现实现织物上淀粉浆料的退尽、织物润湿性提高和布面的光洁。

所述方法，是将纯淀粉上浆棉织物先浸轧前处理浴，然后保温堆置一段时间，最后进行水洗、灭酶；所述前处理浴中含有复配酶液，复配酶液是栓菌CGMCCNo.10489发酵生产的粗酶液与淀粉酶(酶活20000U/g的液体淀粉酶)按照1:9-9:1(质量比)比例复配得到的；所述栓菌于2015年5月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏号为CGMCCNo.10489。

在本发明的一种实施方式中，所述纯淀粉上浆棉织物所含淀粉浆料为原淀粉或变性淀粉浆料。

在本发明的一种实施方式中，所述棉织物为经烧毛后纯棉机织物。

在本发明的一种实施方式中，所述纯棉机织物为粗梳、精梳府绸、纱卡、平布等纯棉机织物。

所述栓菌CGMCCNo.10489发酵生产的粗酶液，为多酶体系粗酶液，含有漆酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等复合酶系。

在本发明的一种实施方式中，所述前处理浴中的复配酶液用量(即粗酶液和淀粉酶总用量)为1-5g/L。

在本发明的一种实施方式中，所述粗酶液是经木质素磺酸钠诱导发酵生产的粗酶液。

在本发明的一种实施方式中，所述粗酶液是将栓菌CGMCCNo.10489活化后，接入含有木质素磺酸盐的马铃薯液体培养基中，在28℃、150rpm的条件下振荡培养6天，离心取上清即得粗酶液。

在本发明的一种实施方式中，所述马铃薯液体培养基的制备方法：每L的配方，取去皮马铃薯200g、切块、煮沸、过滤，然后补足至1L，并加入20.0g葡萄糖。

在本发明的一种实施方式中，所述木质素磺酸盐的添加量为0.8-1g/L。得到的粗酶液中漆酶酶活3080.8-4100.8U/L，纤维素酶酶活1910-2310U/L，半纤维素酶酶活16271.8-21271.8U/L，果胶酶酶活16800U-19800U/L。

在本发明的一种实施方式中，所述粗酶液的制备具体是：称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1.0L煮沸20～30min，4层纱布过滤滤去马铃薯块，将滤液补足至1.0L，加入20.0g葡萄糖，加入1g木质素磺酸钠；分装后121℃高压灭菌20～30min后，冷却，无菌操作，接入在PDA斜面培养基上已培养5～6天的CGMCCNo.10489菌株的菌悬液，在恒温振荡培养箱内28～30℃条件下振荡培养6天，转速为150rpm，发酵结束，发酵液4000rpm离心30min，得到的上清液为粗酶液。得到的粗酶液中漆酶酶活4000.6U/L，纤维素酶酶活2110.9U/L，半纤维素酶酶活23844.9U/L，果胶酶酶活15220.7U/L。

在本发明的一种实施方式中，所述淀粉酶中温型α-淀粉酶或宽温幅α-淀粉酶。

在本发明的一种实施方式中，所述淀粉酶是购自上海丹尼悦生物科技有限公司的退浆用液体淀粉酶，酶活20000U/g蛋白。

在本发明的一种实施方式中，所述浸轧温度30-50℃。

在本发明的一种实施方式中，所述保温堆置是在20-50℃堆置8-24小时。

在本发明的一种实施方式中，所述水洗是先后进行90-95℃热水洗(兼具使酶失活作用)、60℃温水洗、冷水洗，可去除酶降解下来的各种杂质。

在本发明的一种实施方式中，所述方法具体是：(1)浸轧：采用栓酶CGMCCNo.10489发酵生产的粗酶液与α-淀粉酶以1:9-9:1比例复配成前处理浴，粗酶液和α-淀粉酶的总用量1-5g/L，渗透剂1-5g/L，轧酶温度30-50℃，轧液率80-100％，轧酶后织物打卷；(2)保温堆置：打卷织物在20-50℃堆置8-24小时，堆置过程中织物卷需缓慢转动；(3)水洗：织物解卷后先后进行90-95℃热水洗(兼具使酶失活作用)，60℃温水洗和冷水洗，可去除酶降解下来的各种杂质。

在本发明的一种实施方式中，所述方法在水洗后还含有漂白步骤，漂白后无棉籽壳残留。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用栓菌产粗酶液和淀粉酶复配进行纯淀粉上浆棉织物一浴退浆精练，方法简便；其中栓菌产粗酶液系采用一菌多酶发酵工艺生产，不同于一般的果胶酶或以果胶酶为主、通过复配得到的复合酶，粗酶液中含有可协同降解棉籽壳的漆酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等多种酶成分，各酶具有非常好的相容性，克服了单一酶复配所带来的相容性差问题；精练效果好，润湿性：滴水时间小于1s，白度70％以上，强力损失小于5％，废水COD值为碱精练的10-20％；经后续常规漂白后布面无棉籽壳残留。

(2)按本发明方法处理的纯淀粉上浆棉织物，布面无淀粉浆料残留，织物手感柔软、丰满，布面亮泽，纹理清晰；滴水时间小于1s，白度70％以上，强力损失小于5％；漂白后布面无棉籽壳残留。

(3)本发明的方法显著减少废水的COD值和废水量，能耗、水耗及污水处理费用均显著降低，达到清洁化生产要求。

生物材料保藏：

一种栓菌，分类学命名为栓菌Trametessp.，于2015年5月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏号为CGMCCNo.10489，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

具体实施方式

(1)漆酶酶活

定义：1min内氧化ABTS生成1μmolABTS自由基所需酶量为1个酶活单位。

测定方法：以ABTS(2,2'-二氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)铵盐)为底物测定漆酶酶活，即取2mL0.5mmol/LABTS溶液(用pH5.0，浓度为0.05mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液配制)，空白样用等量缓冲溶液替代，37℃预热，加入1mL粗酶液，测定420nm处吸光度变化率。漆酶酶活＝吸光度变化率×反应液体积×1000×稀释倍数/摩尔吸光数。

(2)纤维素酶酶活

定义：1min内产生1μmol葡萄糖所需的酶量为1个酶活单位。

测定方法：利用DNS法(3,5-二硝基水杨酸法)测定纤维素酶酶活，即取0.2mL粗酶液，加入1.8mL质量分数0.625％羧甲基纤维素钠(CMC-Na)溶液(用pH为4.8，0.2mol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液配制)，空白样加入等量醋酸-醋酸钠缓冲溶液，于50℃反应30min后立即加入2mLDNS试剂，沸水浴10min显色，冷却，稀释定容至一定倍数，充分混匀，测定550nm处吸光度。纤维素酶酶活＝葡萄糖浓度×反应液体积×1000×稀释倍数/反应时间。

(3)半纤维素酶酶活

定义：1min内产生1μmol木糖所需的酶量为1个酶活单位。

测定方法：利用DNS法测定半纤维素酶酶活，即取1mL粗酶液，加入2mL质量分数为0.5％的木聚糖悬浮液(用pH4.8，浓度0.05mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲溶液配制)，空白样加入等量醋酸-醋酸钠缓冲溶液，在60℃下处理30min后立即加入2mLDNS试剂终止反应，沸水浴10min显色，冷却至室温，稀释定容至适当体积，混合均匀后测定540nm处吸光度。半纤维素酶酶活计算方法为：根据木糖标准曲线得到木糖浓度，半纤维素酶酶活＝木糖浓度×反应液体积×1000×稀释倍数/反应时间。

(4)果胶酶酶活

定义：1min内使聚半乳糖醛酸催化裂解产生1μmol不饱和半乳糖醛酸的酶量。

测定方法：以果胶为底物测定果胶酶酶活，即取1mL粗酶液，加入2mL0.2％果胶的甘氨酸-氢氧化钠缓冲液(pH9.4)，空白样加入等量pH9.4的甘氨酸-氢氧化钠缓冲液，45℃水浴中反应15min，加入0.03mol/L的磷酸3mL，测定235nm处吸光值。果胶酶酶活计算方法为：果胶酶酶活＝酶活测定值×反应液体积×1000×稀释倍数/反应时间。

(5)润湿性的测定方法：通过测定水滴试验法距布面1cm处滴一滴水(0.02mL)，记录水滴被布面完全吸收的时间，在同一块试样上连续测试10个点，取平均值。

实施例1：栓菌发酵酶液的制备方法

称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1.0L煮沸30min，4层纱布过滤滤去马铃薯块，将滤液补足至1.0L，加入20.0g葡萄糖，添加0.8g木质素磺酸盐，充分溶解。分装后121℃高压灭菌20min后，冷却，无菌操作，接入在PDA斜面培养基上已培养5～6天的Trametessp.LEF01菌株的菌悬液，在恒温振荡培养箱内28℃条件下振荡培养6天，转速为150rpm。发酵结束，发酵液4000rpm离心30min，取上清液测酶活，漆酶酶活3080.8U/L，纤维素酶酶活1910U/L，半纤维素酶酶活16271.8U/L，果胶酶酶活16800U/L。

实施例2：纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练

烧毛后粗梳棉平纹织物(纯淀粉上浆)，通过以下步骤进行一浴退浆精练：

(1)将按实施例1方法得到的粗酶液与α-淀粉酶以2:1比例复配，总酶液用量2g/L，渗透剂1g/L，轧酶温度40℃，轧液率100％，轧酶后织物打卷；

(2)打卷织物在20℃堆置24小时，堆置过程中织物卷需缓慢转动；

(3)织物解卷后先后进行90-95℃热水洗，60℃温水洗和冷水洗。

实施例3：纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练

棉织物为经烧毛处理后纯棉纱卡织物，通过以下步骤进行一浴退浆精练：

(1)将CGMCCNo.10489的粗酶液与α-淀粉酶以9:1比例复配，总酶液用量1g/L，渗透剂5g/L，轧酶温度50℃，轧液率100％，轧酶后织物打卷；

(2)打卷织物在35℃堆置12小时，堆置过程中织物卷需缓慢转动；

(3)织物解卷后先后进行95℃热水洗，60℃温水洗、冷水洗。

实施例4：纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练

棉织物为经烧毛处理后纯棉府绸织物，通过以下步骤进行一浴退浆精练：

(1)将CGMCCNo.10489的粗酶液与α-淀粉酶以1:9比例复配，总酶液用量5g/L，渗透剂2g/L，轧酶温度30℃，轧液率80％，轧酶后织物打卷；

(2)打卷织物在50℃堆置8小时，堆置过程中织物卷需缓慢转动；

(3)织物解卷后先后进行90℃热水洗，60℃温水洗、冷水洗。

对实施例2-4的处理效果进行分析，结果如表1所示。

表1棉织物一浴退浆精练效果

其中，对照1为传统碱处理，具体方法是碱精练：NaOH25g/L，Na₂SiO₃1g/L，98℃，1h，浴比1∶20。

对照2为采用单一酶(果胶酶)处理的效果，果胶酶用量0.1g/L，果胶酶在处理体系中的终酶活170U/L，pH值8.5。其余条件与实施例2一致。

对照3为采用复合酶处理的效果，复合酶为纤维素酶终酶活2000U/L，果胶酶终酶活182U/L，其余条件与实施例3一致。

总之，由表1可知，采用本发明的方法，可以实现纯淀粉上浆棉织物一浴退浆精练；精练效果好，润湿性好(滴水时间小于1s)，白度80％以上，强力损失小于5％，废水COD值为碱精练的10-20％；经后续常规漂白后布面无棉籽壳残留。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种纯淀粉上浆棉织物的一浴退浆精练方法，其特征在于，所述方法是将纯淀粉上浆棉织物先浸轧前处理浴，然后保温堆置一段时间，最后进行水洗、灭酶；所述前处理浴中含有复配酶液，复配酶液是栓菌CGMCCNo.10489发酵生产的粗酶液与淀粉酶按照1:9-9:1比例复配得到的；所述栓菌于2015年5月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏号为CGMCCNo.10489。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前处理浴中的复配酶液用量为1-5g/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浸轧温度30-50℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗酶液是经木质素磺酸盐诱导发酵生产的粗酶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗酶液的制备方法是：将栓菌CGMCCNo.10489活化后接种于添加有木质素磺酸盐的马铃薯液体培养基中，在28-30℃、120-180rpm的条件下振荡培养5-7天，离心取上清即得粗酶液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀粉酶中温型α-淀粉酶或宽温幅α-淀粉酶。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纯淀粉上浆棉织物所含淀粉浆料为原淀粉或变性淀粉浆料。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体是：(1)浸轧：采用栓酶CGMCCNo.10489发酵生产的粗酶液与α-淀粉酶以1:9-9:1比例复配成前处理浴，粗酶液和α-淀粉酶的总用量1-5g/L，渗透剂1-5g/L，轧酶温度30-50℃，轧液率80-100％，轧酶后织物打卷；(2)保温堆置：打卷织物在20-50℃堆置8-24小时，堆置过程中织物卷需缓慢转动；(3)水洗：织物解卷后先后进行90-95℃热水洗，60℃温水洗和冷水洗，可去除酶降解下来的各种杂质。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棉织物为经烧毛后纯棉机织物。