一种提高织物毛效的生物复合物及其制备方法与应用
阅读说明：本技术 一种提高织物毛效的生物复合物及其制备方法与应用 (Biological compound for improving fabric capillary effect and preparation method and application thereof ) 是由 宋诙 付晓平 郑雯 王梦超 郑宏臣 徐健勇 于 2020-03-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高织物毛效的生物复合物及其应用。本发明的生物复合物包含自行筛选得到的枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)SH10、枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)SH12。这些芽胞杆菌发酵液单独或一起与淀粉酶、果胶酶、脂肪酶、表面活性剂混合形成的生物复合物,对纺织物进行退浆精炼后的退浆率可达>98％,不同的织物毛效提高约1～7cm,能减少染色助剂的用量,提高后续染色工艺上色效果。同时替代传统工艺中的烧碱,节约大量能耗、水耗及废水处理费用等。应用本发明的生物复合物在纺织工艺染前处理中,对退浆、除腊、去除棉籽壳等纺织工艺处理难题有比较全面的处理优势,同时替代烧碱,环境友好。(The invention discloses a biological compound for improving the fabric capillary effect and application thereof. The biological compound comprises Bacillus subtilis SH10 and Bacillus subtilis SH12 which are obtained by self-screening. The bacillus fermentation liquor is singly or together mixed with amylase, pectinase, lipase and surfactant to form a biological compound, the desizing rate of the textile after desizing and refining can reach more than 98%, the wool effect of different textiles is improved by about 1-7 cm, the consumption of dyeing auxiliaries can be reduced, and the coloring effect of a subsequent dyeing process is improved. Meanwhile, caustic soda in the traditional process is replaced, and a large amount of energy consumption, water consumption, wastewater treatment cost and the like are saved. The biological compound has comprehensive treatment advantages on the difficult problems of textile process treatment such as desizing, dewaxing, cottonseed hull removal and the like in the textile process dyeing pretreatment, and is environment-friendly by replacing caustic soda.)
技术领域
本发明属于纺织技术领域，涉及一种提高织物毛效的生物复合物及其制备方 法和应用。
发明背景
纺织前处理工艺的目的是去除浆料和织物纤维素中所含的蜡状物质、果胶物 质、多糖类、有机酸、含氮物质、灰分等杂质，获得良好的吸水性和一定的白度， 以利于染整。在连续染色或印花中，织物浸轧染液(或印花色浆)，只需几秒钟 就完成上染(或印花)过程，毛效的高低是评价半制品煮练的效果和能否进行染 色或印花的重要指标之一。
传统的纺织前处理工艺，一般采用烧碱高温精炼以除去织物表面的非纤维成 分，比如：浆料，腊质和棉籽壳。然而烧碱用量过多易造成纤维损伤，降低织物 的韧性和强度；而烧碱用量不足时又会降低腊质和棉籽壳的去除效果，影响织物 的润湿性即毛效，进而影响后续的染色印花质量，降低织物的品质。并且碱煮练 的方法产生大量的碱性强，COD高的废水，无法适应国内外绿色纺织发展的趋 势。
应用生物酶染前处理的方法，可节约用水及废水处理的费用，减少环境污染， 同时可提高产品的品质。但是，仅用生物酶复配处理织物的效果仍有一些不足之 处，不同织物上的浆料含量及成分多变，基本上含有淀粉浆，PVA浆及腊质。 退浆除腊效果的好坏直接影响织物的毛效，如何提高退浆率及有效去除腊质是提 高织物毛效的关键。
CN106758263B公开了一种生物法制备易去污棉制品的方法，该方法中利用 漆酶、脂肪酶、缩醛酶复配达到去除织物油污的效果，该应用是一种去污整理剂， 并未涉及到退浆和除腊效果。CN105970633B公开了一种纺织用生物复合物，该 方法中利用多种酶的辅配来达到高效的退浆效果，也并未对腊质成分进行分解或 去除，然而腊质的存在也是影响织物润湿性即毛效的重要因素。
在本领域，为进一步提高纺织前处理后织物的退浆效果和毛效，提高后续染 色印花工艺的质量，减少后续助剂用量降低成本。亟需开发一种更为有效提高织 物毛效的生物复合物。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物复合物及其制备方法 和应用，特别是提供一种高效提高织物毛效的生物复合物。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种纺织用生物复合物，所述生物复合物包括如下含量的成分：
芽胞杆菌发酵液20～900ml/L
淀粉酶400～4000U/ml
果胶酶500～5000U/ml
脂肪酶100～1000U/ml
表面活性剂2～150g/L
溶剂为水
本发明中所述菌种枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)SH10(CGMCC No.19322)和枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)SH12(CGMCC No.19323)为本课题组从内 蒙古地区土壤中筛选获得，于2020年1月9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(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院 微生物研究所)。
本发明提供了一种可提高织物毛效的生物复合物制备方法，所述制备方法 为：将枯草芽胞杆菌SH10或枯草芽胞杆菌SH12发酵液与淀粉酶、果胶酶、脂肪 酶和表面活性剂按照如上文所述的配方成分含量进行混合，所用溶剂为适量水， 将液体搅拌均匀，即可得到所述生物复合物。
本发明的生物复合物中，所述的枯草芽胞杆菌SH10和枯草芽胞杆菌SH12 制备方法包括：步骤1、制备SH10、SH12的种子菌；步骤2、将步骤1得到的 SH10和SH12的种子菌进行发酵，并扩大培养；步骤3、将步骤2中扩大培养后 的上清与复合物中其他成分混合，即得到生物复合物或进一步的复配。扩大培养 后的芽胞杆菌的菌体密度为≧1×106cfu/mL。
本发明的生物复合物中，所述的发酵液是筛选的枯草芽胞杆菌SH10和枯草 芽胞杆菌SH12中的至少一种发酵产生。发酵液用量为20～900ml/L。例如20 ml/L、100ml/L、500ml/L、900ml/L。针对毛效差的织物优选地用量500ml/L、 700ml/L、900ml/L。
本发明的生物复合物中，所述的淀粉酶含量为100～5000U/ml，例如100 U/mL、500U/ml、1000U/mL、3000U/mL、5000U/mL。
在本发明的生物复合物中，所述果胶酶的含量为100～5000U/mL，例如100 U/mL、500U/ml、1000U/mL、3000U/mL、5000U/mL。
在本发明的生物复合物中，所述脂肪酶的含量为100～2000U/mL，例如100 U/mL、500U/mL、1500U/mL、2000U/mL。针对毛效差的织物优选地用量1500 U/mL、2000U/mL。
在本发明的生物复合物中，所述表面活性剂的含量为2～15g/L，例如2g/L、 5g/L、10g/L、15g/L。优选地，所述表面活性剂为聚硅氧烷、天然脂肪醇与环 氧乙烷加成物AEO、环氧乙烷和高级脂肪醇的缩合物JFC、脂肪酸甲酯与环氧乙 烷的缩合物FMEE或山梨醇中的任意一种或至少两种的组合。
本发明的生物复合物中各种酶及发酵产物的成本低，应用的pH范围5.0～9.0、 温度范围20～100℃。
本发明提供了本发明所述生物复合物在纺织物退浆精炼前处理中的应用。优 选地，所述生物复合物应用于冷堆或长车工艺中。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的生物复合物中的淀粉酶可有效去除织物上的淀粉浆料，达到理 想的退浆效果；其中的芽胞杆菌发酵液和脂肪酶可有效分解织物纤维上的腊质， 织物纤维表面的腊质去除后，毛效进一步提高，同时腊质去处后果胶酶可更好的 作用于棉纤维，将果胶质分解和去处棉纤维表面的其他疏水性杂质。在以上四种 作用下，处理条件温和，纤维损伤小，织物的毛效得到逐级的提高，从而达到高 效的退浆和精炼的效果，为后续产品品质的提高提供保障。
2.本发明通过采用不同细菌发酵液和生物酶复配及含量的选择，针对不同织 物(如不同淀粉浆料含量，不同腊质含量，不同棉籽壳含量)用不同配方含量的 生物复合物处理。
3.本发明应用生物复合物替代纺织传统前处理工艺中的烧碱，节约大量的能 耗、水耗、原料碱、以及废水处理费用等。可有效降低生产成本，减少织物纤维 损伤，增加织物白度和毛效。是一种绿色纺织前处理方法。
具体实施例：
下面通过
具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应 该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
材料与方法：
织物毛效评价方法：根据FZ/T01071-2008纺织品毛细效应试验方法：每种 织物取宽度5cm，长40cm的布条三条，测定20min染料溶液在布条上升的高度， 取其平均值即为毛效值。染料上升的高度值越大对应于越好的毛效值。
具体步骤如下：
染料填充大约半烧杯(至少高出杯底部至少5cm)。
将布样的顶部置于温度计夹(thermometer clamp)中央，从而使线在夹子的底部。调节夹子直至染料溶液液面与织物底部的线平齐。样布就位后立即启动计时 器。测量染料溶液在20分钟之后从染料溶液液面毛细上升的高度，并且记录该高 度。当面料供应允许时，针对在各方向(经向、纬向)的每种处理重复试验3次。 针对来自相同处理的样品，算出毛效值结果的平均数。
在实验手册中记录所有的测试结果。
工艺流程
不同种类的织物生物法退浆精炼包括两种工艺，一类是冷堆工艺，一类是长 车工艺。两种工艺具体步骤如下：
冷堆工艺流程：生物复合物配制→浸轧溶液→冷堆→水洗→烘干→测定毛效
应用时体系pH为5.0～9.0。
浸轧生物复合物溶液：在20℃～60℃下生物复合物工作液中浸轧，一浸一轧， 带液率为80～100％。
冷堆：在20℃～40℃温度下冷堆放置6～12h。
水洗：用温度为70℃～80℃的热水清洗2～4道。
长车工艺流程：
生物复合物配制→浸轧溶液→长车→水洗→烘干→测定毛效。
应用时体系pH为5.0～9.0。
浸轧生物复合物溶液：在室温生物酶液中浸轧，二浸二轧，带液率为 80～100％。
长车：在60℃～100℃温度饱和蒸汽中放置30min。
水洗：用温度为70℃～80℃的热水清洗2～4道。
实施例1
在本实施例中，采用液体深层发酵方法生产枯草芽胞杆菌SH10，方法及条 件如下：
发酵培养基成分：玉米粉2％，蛋白胨3％，CaCl2 0.07％，Na2HPO4 0.8％， pH 7.0。
2000L发酵罐发酵产酶条件：接种量2％，装液系数0.65，温度37℃，转速 100～200r/min，通风量1:0.5～1:2.5，使溶氧维持在20～30％。在发酵过程中自动流 加氨水和盐酸，使发酵液pH值维持在7.0。同时，采用间歇流加的补料方式，维 持发酵液中的残糖浓度。最终，发酵48h结束。
实施例2
在本实施例中，采用液体深层发酵方法生产枯草芽胞杆菌SH12，方法及条 件如下：
发酵培养基成分：玉米粉2％，蛋白胨3％，CaCl2 0.07％，Na2HPO4 0.8％， pH 7.0。2000L发酵罐发酵产酶条件：接种量2％，装液系数0.65，温度37℃，转 速100～200r/min，通风量1:0.5～1:2.5，使溶氧维持在20～30％。在发酵过程中自动 流加氨水和盐酸，使发酵液pH值维持在7.0。同时，采用间歇流加的补料方式， 维持发酵液中的残糖浓度。最终，发酵48h结束。
实施例3
在本实施例中，处理的织物是纯棉坯布30*30 68*68，对照组是淀粉酶、脂 肪酶和果胶酶加入表面活性剂来制备生物复合物，所述生物复合物对照组包括如 下成分：
淀粉酶2000U/ml
果胶酶500U/ml
脂肪酶1000U/ml
表面活性剂2g/L
溶剂为水
工艺流程：长车工艺
实验组处理的织物和工艺流程与对照组相同，不同之处在于：实验组1：每 升上述生物复合物中添加实施例1发酵的枯草芽胞杆菌SH10发酵液100ml；实 验组2：每升生物复合物中添加实施例2发酵的枯草芽胞杆菌SH12发酵液100 ml；实验组3：每升生物复合物添加实施例1发酵的枯草芽胞杆菌SH10发酵液 和实施例2发酵的枯草芽胞杆菌SH12发酵液各50ml。
按照长车工艺流程处理后，测定毛效，取其平均值结果如表1所示，结果显 示添加枯草芽胞杆菌SH10、SH12发酵液的实验组毛效较对照组均有提高。
表1
实施例4
在本实施例中，处理的织物是纯棉府绸(含蜡量高，坯布毛效差)JC60*60s 140*138，对照组是淀粉酶、脂肪酶和果胶酶加入表面活性剂来制备生物复合物， 所述生物复合物对照组包括如下成分：
淀粉酶2000U/ml
果胶酶500U/ml
脂肪酶1000U/ml
表面活性剂2g/L
溶剂为水
工艺流程：长车工艺
实验组处理的织物和工艺流程与对照组相同，不同之处在于：实验组1：每 升上述生物复合物添加实施例1发酵的枯草芽胞杆菌SH10发酵液100ml；实验 组2：每升生物复合物添加实施例2发酵的枯草芽胞杆菌SH12发酵液100ml； 实验组3：每升生物复合物添加实施例1发酵的枯草芽胞杆菌SH10发酵液和实 施例2发酵的枯草芽胞杆菌SH12发酵液各50ml。
按照长车工艺流程处理后，测定毛效，取其平均值结果如表2所示。结果显 示：显示添加枯草芽胞杆菌SH10、SH12发酵液的实验组毛效较对照组均有提高。
表2
实施例5
在本实施例中，处理的织物是纯棉40*40 110*70，对照组是淀粉酶、脂肪酶 和果胶酶加入表面活性剂来制备生物复合物，所述生物复合物对照组包括如下成 分：
淀粉酶2000U/ml
果胶酶500U/ml
脂肪酶1000U/ml
表面活性剂2g/L
溶剂为水
工艺流程：长车工艺
实验组处理的织物和工艺流程与对照组相同，不同之处在于：实验组1：每 升上述生物复合物添加实施例1发酵的枯草芽胞杆菌SH10发酵液200ml；实验 组2：每升生物复合物添加实施例2发酵的枯草芽胞杆菌SH12发酵液200ml； 实验组3：每升生物复合物添加实施例1发酵的枯草芽胞杆菌SH10发酵液和实 施例2发酵的枯草芽胞杆菌SH12发酵液各100ml。
按照长车工艺流程处理后，测定毛效，取其平均值结果如表3所示。结果显 示：适当增加枯草芽胞杆菌SH10、SH12发酵液的用量，毛效提高更加显著。
表3
实施例6
在本实施例中，处理的织物是纯棉平纹60*60 140*140，对照组是淀粉酶、 脂肪酶和果胶酶加入表面活性剂来制备生物复合物，所述生物复合物对照组包括 如下成分：
淀粉酶2000U/ml
果胶酶500U/ml
脂肪酶1000U/ml
表面活性剂2g/L
溶剂为水
工艺流程：冷堆工艺
实验组处理的织物和工艺流程与对照组相同，不同之处在于：实验组1：每 升上述生物复合物添加100ml的枯草芽胞杆菌SH10发酵液；实验组2：每升生 物复合物添加100ml的枯草芽胞杆菌SH12发酵液；实验组3：每升生物复合物 添加枯草芽胞杆菌SH10发酵液和枯草芽胞杆菌SH12发酵液各50ml。按照冷 堆工艺流程处理后，测定毛效，取其平均值结果如表4所示。结果显示：显示添 加枯草芽胞杆菌SH10、SH12发酵液的实验组毛效较对照组均有提高。
表4
实施例7
在本实施例中，处理的织物是纯棉直贡(含蜡量高、坯布毛效差)80*60 210*128，对照组是淀粉酶、脂肪酶和果胶酶加入表面活性剂来制备生物复合物， 所述生物复合物对照组包括如下成分：
淀粉酶2000U/ml
果胶酶500U/ml
脂肪酶1000U/ml
表面活性剂2g/L
溶剂为水
工艺流程：冷堆工艺
实验组处理的织物和工艺流程与对照组相同，不同之处在于：实验组1：每 升上述生物复合物添加100ml的枯草芽胞杆菌SH10发酵液；实验组2：每升生 物复合物添加100ml的枯草芽胞杆菌SH12发酵液；实验组3：每升生物复合物 添加枯草芽胞杆菌SH10发酵液和枯草芽胞杆菌SH12发酵液各50ml。按照冷 堆工艺流程处理后，测定毛效，取其平均值结果如表5所示。结果显示：显示添 加枯草芽胞杆菌SH10、SH12发酵液的实验组毛效较对照组均有提高。
表5
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