CN109022633A - 一种基于脂肪酶的无表面活性剂制革动物皮高效脱脂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于脂肪酶多步嵌入的无表面活性剂动物皮脱脂方法。该方法的特点是，结合制革工艺准备工段中各工序pH值的变化特点，基于制革工艺整体设计，将脂肪酶的应用多次嵌入到预浸水、脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化等主要工序前期，催化动物皮内油脂水解，然后将pH值调整到各工序的常规要求，使水解产生的脂肪酸原位形成可溶性皂，进入水相，促进脂肪酶对油脂的催化水解，同时将未水解的油脂乳化，有效提高脱脂效率，皮内油脂去除率高达90%，实现制革过程中的无溶剂和无表面活性剂高效脱脂，COD排放量降低28%以上，废水排放量降低19%左右，能耗降低252,000‑285,600kg/t盐湿皮。本发明的方法适合以动物皮为原料的生产过程中对动物皮进行高效脱脂。
Description
技术领域
本发明涉及动物皮加工技术，特别涉及一种以动物皮为原料的制革、制裘、胶原提取过程中对动物皮进行高效脱脂方法。
背景技术
动物皮作为肉制品产业的副产物，被广泛应用于制革、制裘、制胶等的原料，具有较重要的经济意义；油脂广泛存在与动物皮中，对这些产品的生产过程及产品质量均会带来较大的影响。在制革过程中，动物皮内油脂去除不干净，不但会阻碍制革过程总各种材料的渗透和吸收，影响各种材料对胶原蛋白、弹性蛋白、多糖蛋白的处理效果，进一步影响成革的柔软丰满度和物理机械性能；而且在存放过程中使成革产生难闻的“油哈”味，形成油霜，导致涂层粘着性差等缺陷。所以，脱脂是制革、制裘过程中不可或缺的重要工序，也是以动物皮为原料生产胶原、多肽等产品的必要工序。
动物皮的主要脱脂方法有溶剂法、乳化法、皂化法等。溶剂法利用相似相容原理，脱脂效率高，但需要使用煤油等有机溶剂，成本高，安全性能低，对环境污染大。皂化法是通过碱对油脂的皂化作用，使油脂水解生成可溶性脂肪酸盐和甘油而去除的方法；但制革过程中，动物皮蛋白质（主要是胶原蛋白）不能承受强碱和高温的作用，实际操作过程中一般通过弱碱在低温条件下进行，因此油脂的水解率较低，油脂去除效果较差。乳化法是目前使用最为广泛的脱脂方法，主要是通过大量表面活性剂的使用，将动物皮内的油脂乳化、分散于水中而去除；但是，为了达到良好的脱脂效果，乳化剂用量一般较大，直接排放会改变水生环境，危害鱼类健康，也会对土壤造成污染；含大量表面活性剂污水排放进入污水处理系统时，会影响污水中悬浮物的沉降性能，还会对污水处理微生物生长造成影响，所以表面活性剂的使用也开始受到限制。
脂肪酶能在较温和的条件下催化油脂水解，生成脂肪酸、丙三醇、丙三醇单/双酯等产物，从而有利于油脂的去除；而且，脂肪酶具有无毒、易降解的优点；所以，脂肪酶已经被尝试用于脱脂工序中。但是，相关文献表明，目前开发的脂肪酶脱脂方法脱脂率只有65%左右，远未能达到理想的脱脂效果，而且仍然需要结合表面活性剂进行使用。进一步研究表明，制革过程中脂肪酶脱脂技术的油脂去除率较低的主要原因是，油脂及其水解产生的脂肪酸均是疏水性材料，在水相环境中，油脂水解产生的脂肪酸会在油脂附近富集，逐渐形成包裹层，阻碍了脂肪酶对油脂的进一步催化水解作用；而且，水解产生的脂肪酸会吸附在动物皮内形成吸附，也不利于油脂的去除。所以，有效将油脂水解产生的脂肪酸皂化形成脂肪酸盐，使其有效分散于水中，是提高脂肪酶脱脂技术的油脂去除率的主要途径。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种基于脂肪酶多步嵌入催化动物皮内油脂高效水解的高效脱脂方法，以解决现有脂肪酶脱脂效率不能满足脱脂要求的缺陷，实现无溶剂脱脂，并完全避免表面活性剂在鞣前准备工段的使用。
本发明的核心技术是结合制革工艺中各工序的控制要求，创造性地将脂肪酶连续嵌入式应用到制革预浸水、脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化等工序，使脂肪酶催化油脂水解，然后再加入各工序除表面活性剂以外的皮化材料，将环境条件调整到各工序的常规要求，利用各工序的控制条件将油脂水解产生的脂肪酸原位皂化，生成脂肪酸盐，一方面有利于脂肪酶进一步催化油脂水解，另一方面脂肪酸盐将未水解的油脂和未皂化的脂肪酸具有较好的乳化作用，增强其在水中的分散效果而去除。
本发明的特点是结合制革工艺的特点，将脂肪酶对油脂催化水解在各个制革工序中分阶段进行，即在工序前期脂肪酶催化动物皮内油脂水解；在油脂水解反应中后期加入各工序需要的碱和脂肪酸分散剂，利用制革工序的控制条件，使脂肪酸原位形成可溶性皂，进入水相，消除脂肪酸对脂肪酶的抑制作用，并将未水解的油脂乳化分散到水中，有效提高油脂水解效率和去除效果。
可以实现本发明上述目的的脂肪酶多步嵌入高效脱脂方法，包括以下操作步骤，各操作步骤所用材料除特别说明外均按质量份计：
脂肪酶嵌入处理：将预浸水、机械去肉处理后的动物皮100份投入转鼓或划槽中，连续在脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化工序中，加入水20-100份，在15-45°C条件下，加入适量的脂肪酶，转动或间歇转动10-180min，然后按常规工艺的控制要求，加入除表面活性剂之外的材料，调整液比和pH值到常规工艺的控制范围。
在上述技术方案中，基于制革工艺整体设计，将脂肪酶的对动物皮油脂的催化水解反应阶段连续嵌入到多个制革工序中进行，用脂肪酶替代常规工艺中的表面活性剂，利用各个制革工序的操作条件，促进脂肪酶催化油脂水解效率。
在上述技术方案中，脂肪酶可以是酸性脂肪酶、中性脂肪酶和碱性脂肪酶中的至少一种，优选的，是中性脂肪酶和/或碱性脂肪酶。
在上述技术方案中，脂肪酶的用量控制其活力浓度在2-300U/mL。
在上述技术方案中，脂肪酶作用的工序主要包括脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化，但制革工作者可以根据动物皮的具体状态调整脂肪酶作用的工序。
在上述技术方案中，预浸水、脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化工序的pH值分别调整为6.0-10.5，6.5-11.5，7.0-11.5，11.0-14.0，8.0-9.0，7.0-9.0。
在上述技术方案中，预浸水、脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化工序中，不需要额外加入任何表面活性剂；也可以根据动物皮的具体状态加入少量表面活性剂。
在上述技术方案中，所述脱脂方法适用于各种动物皮的脱脂，可以应用于以动物皮为原料的制革、制裘、胶原和多肽提取等加工过程中的脱脂。
本发明具有如下优点：
本发明提供了一种用脂肪酶替代表面活性剂的动物皮高效脱脂方法，对制革工艺前工段进行整体设计优化，在不改变制革工艺主要操作流程和工艺控制的基础上，利用各工序的条件要求，解决脂肪酶作用受产物抑制的问题，脱脂率从常见脂肪酶脱脂方法的65%左右提高到90%以上。
本发明提供了一种清洁脱脂方法，可以完全避免制革前工段表面活性剂的使用，显著减少了前工段的制革废水和COD排放，并有效降低了制革的能耗，实现绿色脱脂。
附图说明
图1为实施例中各工序后猪皮内各部位残留的油脂含量。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此提出的是，实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做一些非本质的改进和调整。
猪皮制革脂肪酶脱脂
按常规工艺进行预处理的去肉猪皮100kg加入转鼓中，分别在脱脂、复浸水、浸灰工序中加入50kg水，温度控制22°C（室温），加入适量碱性脂肪酶，浴液中脂肪酶活力浓度为100U/mL，分别转动90min，60min，60min，然后分别加入2.0kg碳酸钠，2.0kg碳酸钠和0.5kg氢氧化钾，分别继续转动90min，60min，60min，加入各个工序除表面活性剂之外的必要材料，按常规要求调整水用量、pH值等。各工序前后的水洗按常规工艺进行。
结果表明，采用本发明方法，猪皮内残留的油脂含量与常规表面活性剂脱脂工艺相当（图1），能完全避免脱脂、复浸水、浸灰、脱灰和软化工序中的表面活性剂用量，废液中的COD排放量降低28%以上，废水排放量降低19%左右，能力消耗降低252,000-285,600kg/t盐湿皮（见表1）。
表一脂肪酶脱脂工艺的环保优势
。
Claims (7)
1.一种动物皮的高效脱脂方法，其特征在于将脂肪酶嵌入式应用到各工序中催化动物皮内油脂水解，包括以下步骤，各操作步骤所用材料除非特别说明均按质量份计：
脂肪酶嵌入处理：将预浸水、机械去肉处理后的动物皮100份投入转鼓或划槽中，持续在脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化工序中，加入水20-100份，在15-45°C条件下，加入适量的脂肪酶，转动或间歇转动10-180min，然后按常规工艺的控制要求，加入除表面活性剂之外的材料，调整液比和pH值到常规工艺的控制范围。
2.按照权利要求1所述的一种动物皮高效脱脂方法，其特征在于，基于制革工艺整体设计，将脂肪酶的对动物皮油脂的催化水解反应阶段嵌入到多个制革工序中进行，利用各个工序的操作条件，提高脂肪酶催化油脂水解效率。
3.按照权利要求1所述的一种动物皮高效脱脂方法，其特征在于，脂肪酶的用量控制其活力浓度在2-300U/mL。
4.按照权利要求1所述的一种动物皮高效脱脂方法，其特征在于，脂肪酶作用的工序包括脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化，但制革工作者可以根据动物皮的具体状态调整脂肪酶作用的工序。
5.按照权利要求1所述的一种动物皮高效脱脂方法，其特征在于，预浸水、脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化工序的pH值分别调整为6.0-11.0，6.5-11.5，7.0-11.5，11.0-14.0，8.0-9.0，7.0-9.0。
6.按照权利要求1所述的一种动物皮高效脱脂方法，其特征在于，在脱脂、复浸水、浸灰、脱灰、软化工序中，不需要额外加入任何表面活性剂；也可以根据动物皮的具体状态加入少量表面活性剂。
7.按照权利要求1-5所述的一种动物皮的高效酶脱脂方法，其特征在于，所述脱脂方法适用于各种动物皮的脱脂，可以应用于以动物皮为原料的制革、制裘、胶原和多肽提取等加工过程中的脱脂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181218 |
|
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