CN107587353A - 一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂及其制备方法 - Google Patents

一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂及其制备方法，包括如下重量份的组分：酸性纤维素酶：500‑650份；果胶酶：30‑100份；醇醚：50‑150份；氯化钠：50‑100份；氯化钙：0‑50份；卡松：0‑3份；去离子水：50‑300份。1)将称量好的去离子水、卡松、氯化钙和氯化钠倒入搅拌罐中，转速30‑50r/min，常温搅拌至完全溶解；2)将称量好的醇醚倒入上述溶液中，调节转速10‑20r/min，常温搅拌至混合均匀；3)将称量好的果胶酶和酸性纤维素酶倒入上述溶液中，调节转速10‑20r/min，常温搅拌；4)待所有原料都投入搅拌罐后，搅拌10min，再从底部放出10‑20份从灌顶投入；6)搅拌5min之后边搅拌边放料灌装。与现有技术相比，本发明具有能够在低温(20‑40℃)条件下能够具备高效的抛光效果等优点。

Description

一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及织物处理剂，尤其是涉及一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂及其制备方法。
背景技术
酶是生物体内在一定的条件下根据生命活动的需要而合成的生物催化剂。酶几乎参与了生物体内所有的化学反应，是生命活动必不可少的物质基础。由于生物酶具有专一性强、催化效率高和反应条件温和等显著特点，目前在食品、轻工、医药、环保、能源等许多方面都得广泛应用，在纺织印染领域也不例外。
纤维素酶是在纺织印染领域使用量非常大的一种酶制剂，纤维素酶主要分为酸性纤维素酶和中性纤维素酶两种。纤维素酶抛光整理主要是通过分解纤维素末端纤维，并加以一定的机械作用力，从而达到使布面光洁整理的一种工艺。现有的酸性纤维素酶都属于中高温型酶制剂，最佳使用温度都在50-60℃，pH值使用范围在4.5-5.5之间。印染厂使用酸性纤维素酶抛光的工艺一般分为两种：a、先抛光后染色：前处理氧漂→中和→除氧→生物酶抛光→水洗→染色→水洗→皂煮→水洗→脱水烘干；b、先染色后抛光：前处理氧漂→中和→除氧→染色→水洗→皂煮→水洗→生物酶抛光→水洗→脱水烘干。
印染厂和水洗厂对工作液进行加热需要使用大量的蒸汽，部分通过热电厂集中供热，部分工厂自己烧锅炉供热。过去都以烧煤为主，煤炭的燃烧会产生大量的SO2、CO2和烟尘等污染物，造成严重的大气污染。2015年1月1日史上最严环保法正式实施，全国各区域逐步进入煤改气方案，虽然使用天然气能有效改善煤炭燃烧造成的大气污染，但天然气的使用比煤炭的成本要提高很多，因此降低酶制剂的使用温度，从而达到降低蒸汽的使用，降低煤炭或天然气的燃烧造成的对环境的污染，实现节能减排，低碳环保。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：
酸性纤维素酶：500-650份；
果胶酶：30-100份；
醇醚：50-150份；
氯化钠：50-100份；
氯化钙：0-50份；
卡松：0-3份；
去离子水：50-300份。
所述的酸性纤维素酶的酶活为10000～20000IU/ml,为市售产品，选自宜昌东阳光公司生产的酸性纤维素酶。
所述的果胶酶的酶活为5000～8000IU/ml，为市售产品，选自杜邦公司生产的酸性果胶酶。
所述的醇醚的结构为：EO-PO-EO，其中，EO为环氧乙烷，PO为环氧丙烷，EO数为3-15个，碳链数为C12-C18。
氯化钠：市售工业级；
氯化钙：市售食品级；
卡松：市售工业级；
去离子水：上海誠興R/O反渗透处理后的去离子水。
上述低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量好的去离子水、卡松、氯化钙和氯化钠倒入搅拌罐中，转速30-50r/min，常温搅拌至完全溶解；
2)将称量好的醇醚倒入上述溶液中，调节转速10-20r/min，常温搅拌至混合均匀；
3)将称量好的果胶酶和酸性纤维素酶倒入上述溶液中，调节转速10-20r/min，常温搅拌；
4)待所有原料都投入搅拌罐后，搅拌10min，再从底部放出10-20份从灌顶投入；
6)搅拌5min之后边搅拌边放料灌装。
所述的去离子水为采用反渗透装置制备的去离子水。
本发明所提供的低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，此酶制剂是酸性纤维素酶制剂、果胶酶以及醇醚类的混合物。棉纤维中含有约94％的纤维素成分，另外还有约6％的共生物(如：果胶质、蜡质等)，这6％左右的共生物对织物的吸水、染色、白度等性能有影响，在抛光整理中也对纤维素的效果发挥有一定的影响。这里使用果胶酶、醇醚类助剂与纤维素进行混合，主要是利用果胶酶能将纤维表面的果胶质等杂质去除，让纤维素酶能充分进入纤维并分解纤维多糖链的无定形区以及多糖链的末端，将纤维素分解成寡糖或单糖的蛋白质。醇醚类助剂具有亲水基团，能提高纤维的亲水性，提高纤维素酶以及果胶酶与纤维的结合能力。醇醚类助剂还具有分散、清洗等作用，在牛仔水洗中，能将水洗掉下来的靛蓝染料分散于水溶液中，而不容易返沾到面料上，从而达到提高防沾色的效果。
与现有技术相比，本发明所提供的一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，能够在低温(20-40℃)条件下能够具备高效的的抛光效果；常规生物抛光都需要在55-60℃条件下进行，能耗较高；此酸性纤维素酶制剂在40℃条件下能发挥近100％的效率，在30℃条件下能发挥80％左右的效率，降低了使用温度，减少了蒸汽的使用量，降低CO2、SO2等污染物的排放。在牛仔酵洗抛光上，此产品的强力损伤比普通的酸性纤维素酶的要小，且防沾色效果也比普通的酸性纤维素酶要好，低温条件下，牛仔掉色更少，保证了牛仔原有的色泽。
附图说明
图1为本发明所制得的酶制剂在不同的温度下的相对效率曲线图；
图2为本发明所制得的酶制剂在不同的pH值下的相对效率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
一、酶活测定
1.1酶活测定方法：在50℃，pH＝4.8的条件下，每分钟从浓度为10mg/ml的羧甲基纤维素溶液中降解释放1μmol还原糖所需要的酶量为一个活力单位(IU)，计为IU/ml。
取五支试管各加入0.5ml CMC底物，与待测酶液一起在50℃水浴预热5min；在第一、二、三、四试管中各加入0.5ml待测酶液，并计时，50℃水浴中反应15min；反应完成后再五支试管中各加入1.5ml的DNS试剂，并在第五支试管中补加0.5ml的待测酶液；取出并摇匀五支试管后，在废水浴中反应5min；迅速冷却至室温，用水定容到5ml。以第五支试管试液为对照在540nm波长条件下测第一、二、三、四试管试液的吸光度。吸光度在0.25-0.35之间为宜，待测酶液反应液的吸光度与水平控制酶液反应液吸光度之差的绝对值不能超过0.015。
酶活力(IU/ml)＝(葡萄糖等量值/180/15/0.5)×n
180：葡萄糖从微克换算成微摩尔，葡萄糖的相对分子量
15：待测液与底物的反应时间
0.5：加入反应的待测酶液量
n：酶样的稀释倍数
1.2酶活测定：
待测酶液按如下比例：
纤维素酶：650份；
果胶酶：50份；
醇醚：60份；
氯化钠：50份；
氯化钙：10份；
卡松：2份；
去离子水：178份；
按上述酶液测试方法对此比例的酶液以及100％的纤维素酶液进行测试，测试得出100％纯酶液活力：11000IU/ml，根据上述比例新的酶液活力为：10800IU/ml，说明新配比例的酶液已经达到100％纯酶液的活力浓度。
二、酶制剂的制备
按上述酶液比例通过以下方法进行制备：
1)先用上海誠興R/O反渗透装置制备去离子水备用；
2)将称量好的去离子水、卡松、氯化钙和氯化钠倒入搅拌罐中，转速30r/min，常温搅拌至完全溶解；
3)将称量好的醇醚倒入上述步骤2所得溶液中，调节转速15r/min，常温搅拌至混合均匀；
4)将称量好的酸性果胶酶和酸性纤维素酶倒入上述上述步骤3所得溶液中，调节转速15r/min，常温搅拌；
5)待所有原料都投入搅拌罐后，搅拌10min，再从底部放出10-20份从灌顶投入；
6)搅拌5min之后边搅拌边放料灌装。
三、低温生物抛光的酸性纤维素酶在纯棉针织抛光的应用
面料：40S/1纯棉针织半漂布
3.1将40S/1纯棉针织半漂布置于上述方法制得的低温生物抛光的酸性纤维素酶中，酶添加浓度为0.5g/L，浴比：1:10，分别在20℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、70℃，pH＝4.8条件下处理时间60min，然后升温至80℃，加纯碱调节pH至10以上处理10min。测试针织抛光的失重率，通过失重率推算产品的最佳使用温度条件以及温度与抛光效率曲线，以最高失重率为100％效率计算。通过测试发现，在35-40℃条件下的失重率最高，即抛光效率最高，而在30℃条件下失重率约80％左右，50℃条件下失重率约80％，由此判断此酶液的最佳温度在35-40℃，比常规的酸性纤维素酶的最佳温度要低10-20℃。此酶液的温度与相对效率曲线如图1所示。
3.2将40S/1纯棉针织半漂布置于上述方法制得的低温生物抛光的酸性纤维素酶中，酶添加浓度为0.5g/L，浴比：1:10，分别在3.0℃、3.5℃、4.0℃、4.5℃、5.0℃、5.5℃、6.0℃、6.5℃、7.0℃，温度为40℃条件下处理时间60min，然后升温至80℃，加纯碱调节pH至10以上处理10min。测试针织抛光的失重率，通过失重率推算产品的最佳使用pH值条件以及pH值与抛光效率曲线，以最高失重率为100％效率计算。通过测试发现，在Ph＝5.0℃条件下的失重率最高，即抛光效率最高。在pH＝4.5下失重率约88％左右，pH＝5.5条件下失重率约85％，由此判断此酶液的最佳pH值在4.5-5.5℃。此酶液的pH值与相对效率曲线如图2。
实施例2：低温生物抛光的酸性纤维素酶在牛仔水洗中的生物酵洗
面料：40s/1纯靛蓝针织牛仔裤12条、10*10梭织蓝黑牛仔裤12条，重量约10kg；
水洗设备：工业水洗机
工序：将上述24条牛仔裤投入工业水洗机中，加水到100L，水总硬度在100-200ppm，通过蒸汽加热将水温升至35℃，调节溶液pH值在5.0左右，转速为35转/min，开启转动工业水洗机，边转动边加入低温退浆酶、低温酸性纤维素酶液和防染粉，保温转动40min，将溶液排出，清水洗2遍。
此低温酸性纤维素酶液配比为：酸性纤维素酶：550份；果胶酶：80份；醇醚：150份；氯化钠：50份；卡松：3份；去离子水：207份。
整个生产过程中，节约能耗40％，降低蒸汽的使用，降低CO2和SO2的排放，且废水COD降低50％，酶制剂属于完全可生物降解产品，符合国家节能减排的政策。
实施例3
一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，包括如下重量份的组分：
酶活为10000IU/ml酸性纤维素酶：500份；
酶活为5000IU/ml果胶酶：100份；
醇醚：50份；
氯化钠：50份；
氯化钙：50份；
卡松：3份；
去离子水：300份。
所述的醇醚的结构为：EO-PO-EO，其中，EO为环氧乙烷，PO为环氧丙烷，EO数为3-15个，碳链数为C12-C18。
上述低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂通过以下方法制得：
1)将称量好的去离子水、卡松、氯化钙和氯化钠倒入搅拌罐中，转速30r/min，常温搅拌至完全溶解；
2)将称量好的醇醚倒入上述溶液中，调节转速10r/min，常温搅拌至混合均匀；
3)将称量好的果胶酶和酸性纤维素酶倒入上述溶液中，调节转速10r/min，常温搅拌；
4)待所有原料都投入搅拌罐后，搅拌10min，再从底部放出10-20份从灌顶投入；
6)搅拌5min之后边搅拌边放料灌装。
将制得的酸性纤维素酶制剂用在牛仔酵洗抛光上，此产品的强力损伤比普通的酸性纤维素酶的要小，且防沾色效果也比普通的酸性纤维素酶要好，低温条件下，牛仔掉色更少，保证了牛仔原有的色泽。
实施例4
一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，包括如下重量份的组分：
酶活为20000IU/ml酸性纤维素酶：650份；
酶活为8000IU/ml果胶酶：30份；
醇醚：150份；
氯化钠：100份；
氯化钙：10份；
卡松：1份；
去离子水：50份。
所述的醇醚的结构为：EO-PO-EO，其中，EO为环氧乙烷，PO为环氧丙烷，EO数为3-15个，碳链数为C12-C18。
上述低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂通过以下方法制得：
1)将称量好的去离子水、卡松、氯化钙和氯化钠倒入搅拌罐中，转速50r/min，常温搅拌至完全溶解；
2)将称量好的醇醚倒入上述溶液中，调节转速20r/min，常温搅拌至混合均匀；
3)将称量好的果胶酶和酸性纤维素酶倒入上述溶液中，调节转速20r/min，常温搅拌；
4)待所有原料都投入搅拌罐后，搅拌10min，再从底部放出20份从灌顶投入；
6)搅拌5min之后边搅拌边放料灌装。
将制得的酸性纤维素酶制剂用在牛仔酵洗抛光上，此产品的强力损伤比普通的酸性纤维素酶的要小，且防沾色效果也比普通的酸性纤维素酶要好，低温条件下，牛仔掉色更少，保证了牛仔原有的色泽。

Claims (6)

1.一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：
酸性纤维素酶：500-650份；
果胶酶：30-100份；
醇醚：50-150份；
氯化钠：50-100份；
氯化钙：0-50份；
卡松：0-3份；
去离子水：50-300份。
2.根据权利要求1所述的一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，其特征在于，所述的酸性纤维素酶的酶活为10000～20000IU/ml。
3.根据权利要求1所述的一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，其特征在于，所述的果胶酶的酶活为5000～8000IU/ml。
4.根据权利要求1所述的一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂，其特征在于，所述的醇醚的结构为：EO-PO-EO，其中，EO为环氧乙烷，PO为环氧丙烷，EO数为3-15个，碳链数为C12-C18。
5.一种如权利要求1所述的低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量好的去离子水、卡松、氯化钙和氯化钠倒入搅拌罐中，转速30-50r/min，常温搅拌至完全溶解；
2)将称量好的醇醚倒入上述溶液中，调节转速10-20r/min，常温搅拌至混合均匀；
3)将称量好的果胶酶和酸性纤维素酶倒入上述溶液中，调节转速10-20r/min，常温搅拌；
4)待所有原料都投入搅拌罐后，搅拌10min，再从底部放出10-20份从灌顶投入；
5)搅拌5min之后边搅拌边放料灌装。
6.根据权利要求5所述的一种低温生物抛光的酸性纤维素酶制剂的制备方法，其特征在于，所述的去离子水为采用反渗透装置制备的去离子水。
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