棉纖維的表層由棉蠟、蛋白質以及其他天然雜質組成。果膠質是一種線性聚合物,分子量在30000以上,有的甚至達100000,是半乳糖醛酸殘留物經線性鏈接而成,其中還含有鼠李糖單元。果膠酶可高效解聚果膠質,去除棉纖維的部分表層或破壞表層的聯系。影響酶對棉織物脫膠效果的因素有天然雜質,酶的品種,復合酶/特效酶的成分,酶的活性,表面活性劑的選用以及機械攪拌程度等。曾有人比較了堿和堿性果膠酶處理原料的性能,論述了果膠酶和蛋白酶的聯合作用。各種紗線結構對酶處理效果的影響已有小組在研究。已對不同纖維的酶處理效果以及酸性果膠酶、堿性果膠酶、復合酶處理后對手感和其他性能的影響做了大量的研究,指出在不考慮棉纖維的品種和混合方式時存在著顯著差異。目前正在研究棉纖維種類對果膠酶活性的影響,以及酶處理后纖維的重量損失、束纖維強度以及線密度的變化情況。
1實驗
1.1原料
選用不同種類的棉纖維:MaharastraJyoti(24mm,4.5m),AtturRCH(28mm,4.0m),Taraghadi$6(28mm,3.9m)以及GunturMCU5(32mill,3.5m)。下文以I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示這4種棉纖維。
1.2方法
將已稱重的棉纖維樣品在供貨商MapsIndia所建議的工藝條件下用工業級果膠酶處理。在旋轉式洗滌設備中進行脫膠,以保證液體和樣品的合適運動。為了比較,采用文獻中提到的配方對樣品進行堿處理。處理后的樣品重量損失可由處理前后重量損失與原重量之比算出。有文獻詳細說明了纖維處理前后線密度和束纖維強度的情況。
2結果與討論
將處理后的樣品與未處理樣品一起烘干,然后在27℃,相對濕度65%的環境中達到平衡狀態。
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圖1所示為經酶、堿處理的纖維和未處理棉纖維的線密度情況。經脫膠處理后,全部樣品的線密度值均呈增長趨勢,其原因可能與處理的樣品比未處理的樣品具有更高的平衡吸收作用有關。但經堿處
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圖2所示為實驗中各樣品經不同濃度酶處理后的重量損失情況。與酶處理的纖維相比,利用堿脫膠的纖維的重量損失更為明顯;且隨著酶濃度的增加,重量損失進一步加大。經給定濃度的酶處理后,各種棉纖維的重量損失程度也各有不同。通過溶劑(四氯化碳)提取的方法發現各種樣品的重量損失程度非常接近,如1.8%~1.9%。這直接表明各地區不同種類的棉纖維在生物脫膠工藝中存在差異,而堿水解對纖維種類的要求則不明顯。
另一有趣的現象是即使棉纖維的線密度相近,其脫膠損耗也有所差異,這間接地為上述現象提供了另一證據,可參見樣品Ⅱ、IV的情況。
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圖3所示為經酶和堿處理后樣品的束纖維強度。經堿和酶脫膠后各種棉纖維的束纖維強度表現出顯著差異。堿脫膠過的棉纖維強度比酶處理后的強度低,這也驗證了很多研究人員的結論。在各種濃度的酶處理液中,高濃度對強度減少的影響比低濃度的更為顯著。在酶濃度最高時,尤其是樣品重量損失較少時,其強度更接近經堿處理的樣品強度。表1和表2分別分析了樣品的重量損失和強度。
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表中數據也證實了棉纖維的種類對酶的活性和其他性能起著積極作用。本實驗中纖維種類是造成重量損失的主要因素(F值為7.10),而濃度不會形成重要影響。ANOVA分析(方差分析)的結論是對早期結論的補充。束纖維強度也可獲得相似的結論。所觀察到的各種棉纖維的顯著差異可歸結到棉纖維自身的差異上。
3總結
研究中,通過對不同種類的棉纖維的酶處理得出很多有意義的結論:經堿與酶脫膠處理后棉纖維線密度變大,而經堿處理的棉纖維線密度會變得大些。堿脫膠處理后棉纖維重量損失較多,而酶脫膠處理后棉纖維重量損失隨酶的濃度的提高呈漸增趨勢。不同地區、不同種類棉纖維由于對酶的活性不同而存在顯著的差異。不同種類棉纖維
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