本發(fā)明屬于羊毛制品加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種利用好氧發(fā)酵法對羊毛纖維進(jìn)行脫色的工藝。
背景技術(shù)：
：羊毛纖維作為一類傳統(tǒng)的紡織纖維，在紡織服裝領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。羊毛纖維制品具有光澤柔和、吸濕性強(qiáng)、穿著舒適、保暖性好等特點(diǎn)，可以被廣泛的應(yīng)用于服裝、家紡、裝飾品、功能性紡織品等領(lǐng)域，一直是紡織品市場上最重要的品種之一。羊在生長產(chǎn)生羊毛的過程中，會(huì)在羊毛內(nèi)部產(chǎn)生一些天然色素，從而使部分羊毛帶有一定的顏色。這一特性導(dǎo)致羊毛在進(jìn)行染整加工之前必須先將其中的天然色素脫除，達(dá)到一定的白度后才能進(jìn)行后期的染整加工。傳統(tǒng)工藝中，主要采用雙氧水對羊毛纖維進(jìn)行氧化漂白處理，且對于白度要求高的產(chǎn)品，還需再輔以漂毛粉即保險(xiǎn)粉和焦磷酸鈉進(jìn)行還原漂白。但是，由于羊毛纖維屬于一類蛋白質(zhì)纖維，其耐堿性、耐熱性等較差，極易導(dǎo)致其在漂白過程中發(fā)生嚴(yán)重的降解和強(qiáng)力性能損傷。因此，在傳統(tǒng)高溫氧化漂白工藝的堿性條件下會(huì)導(dǎo)致羊毛纖維極易受到損傷，受損后羊毛手感粗糙、強(qiáng)力降低、易泛黃，特別是如果使用還原漂白更容易導(dǎo)致其泛黃，從而影響羊毛制品的染色及市場價(jià)值。因此，能夠真正實(shí)現(xiàn)對羊毛纖維的無損漂白一直是羊毛加工行業(yè)急需解決的技術(shù)難題?！段溥_(dá)機(jī),羊毛及特種動(dòng)物纖維上色素的成因及其防治,陳維稷優(yōu)秀論文獎(jiǎng)?wù)撐膮R編.2005》報(bào)道羊毛纖維中天然色素的主要成分為黃色素，是由色氨酸經(jīng)3-羥基犬尿氨酸中間體合成昆蟲眼黃質(zhì)，再與多巴胺反應(yīng)后生成的。因而，羊毛纖維中的天然色素主要為蛋白質(zhì)成分。基于此，本發(fā)明利用發(fā)酵對羊毛纖維進(jìn)行脫色，目前并未發(fā)現(xiàn)與該方法類似的相關(guān)國內(nèi)外專利及文獻(xiàn)報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種利用好氧發(fā)酵法對羊毛纖維進(jìn)行脫色的工藝，對羊毛纖維的損傷小、產(chǎn)品白度高，工藝簡單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所述的利用好氧發(fā)酵法對羊毛纖維進(jìn)行脫色的工藝是：將羊毛纖維中的天然羊毛色素作為唯一碳源制備液體發(fā)酵培養(yǎng)基，利用發(fā)酵對羊毛纖維中的天然羊毛色素進(jìn)行脫除。具體包括以下步驟：(1)提取天然羊毛色素：采用酸化法提取羊毛纖維中的天然羊毛色素；(2)配制發(fā)酵液：將天然羊毛色素作為唯一碳源制備液體發(fā)酵培養(yǎng)基，接種微生物菌種進(jìn)行發(fā)酵，得到發(fā)酵液；(3)預(yù)處理：采用防氈縮方法對羊毛纖維進(jìn)行預(yù)處理；(4)脫除天然羊毛色素：將步驟(3)經(jīng)過預(yù)處理的羊毛纖維置于步驟(2)得到的發(fā)酵液中，繼續(xù)發(fā)酵，對羊毛纖維中的天然羊毛色素進(jìn)行脫除；(5)水洗、晾干：對脫除天然羊毛色素的羊毛纖維進(jìn)行水洗、晾干。其中：步驟(1)中，酸化法是將羊毛纖維放入酸煮液中，浴比1:10-1:40，90-100℃下回流反應(yīng)2-5小時(shí)，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素，優(yōu)選浴比1:30，95℃下回流反應(yīng)。所述酸煮液為濃鹽酸與乙醇體積比1:1-1:2的混合物，優(yōu)選1:1。步驟(2)中，以質(zhì)量百分比計(jì)，液體發(fā)酵培養(yǎng)基各組分為：天然羊毛色素0.5-2.5％，酵母膏3.0-5.0％，硫酸鎂2.0-4.0％，磷酸二氫鉀1.2-1.7％，余量為水。步驟(2)中，微生物菌種為能夠利用天然羊毛色素作為碳源進(jìn)行生長和代謝的好氧微生物，包括細(xì)菌、真菌，以液體發(fā)酵培養(yǎng)基總質(zhì)量計(jì)，接種量8-15％。步驟(2)中，發(fā)酵條件如下：發(fā)酵溫度34-38℃，發(fā)酵ph值6.0-8.0，發(fā)酵周期24-60h。步驟(3)中，防氈縮方法為雙氧水氧化法、高錳酸鉀氧化法、氯化法或生物酶法。步驟(4)中，發(fā)酵條件如下：發(fā)酵溫度34-38℃，發(fā)酵ph值6.0-8.0，發(fā)酵周期24-60h。所述發(fā)酵方式包括單菌好氧發(fā)酵、混合菌好氧發(fā)酵。本發(fā)明篩選多種可利用羊毛色素的微生物，包括厭氧、好氧以及兼氧三種類型的微生物，均有一定的脫色效果，但在具體開展脫色試驗(yàn)的過程中，厭氧及兼氧的脫色效果不夠理想，而且產(chǎn)生的副產(chǎn)物有一定的異味，不利于脫色產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。所以本發(fā)明從脫除效果以及產(chǎn)業(yè)化實(shí)際應(yīng)用角度考慮，采用了好氧發(fā)酵法完成對羊毛色素的脫除。本發(fā)明的有益效果如下：(1)本發(fā)明利用羊毛纖維中的天然色素作為唯一碳源，采用好氧發(fā)酵法篩選可用于降解羊毛纖維中天然羊毛色素的微生物發(fā)酵菌種，培養(yǎng)含有天然羊毛色素降解酶的發(fā)酵液，利用該微生物發(fā)酵產(chǎn)生的降解酶實(shí)現(xiàn)對羊毛纖維中的天然羊毛色素的專一性和特異性降解，從而對羊毛纖維中天然羊毛色素進(jìn)行脫除。本發(fā)明主要利用了生物發(fā)酵法具有反應(yīng)條件溫和、專一性反應(yīng)等特點(diǎn)，因而本發(fā)明不會(huì)對羊毛纖維中的其他蛋白質(zhì)等成分造成破壞。(2)與傳統(tǒng)羊毛纖維氧化-還原漂白工藝相比，本發(fā)明反應(yīng)條件溫和、毒性小、節(jié)能降耗；所產(chǎn)生的廢水處理簡單，對環(huán)境危害小。(3)經(jīng)過本發(fā)明處理后，羊毛纖維不僅具有較高的白度，而且仍然保持較好的強(qiáng)力性能和手感。采用本發(fā)明處理的羊毛纖維的白度與傳統(tǒng)氧化-還原漂白工藝處理的羊毛纖維白度相當(dāng)；斷裂強(qiáng)力損失率僅為5-8％，與傳統(tǒng)羊毛纖維氧化-還原漂白工藝相比，采用本發(fā)明處理的羊毛纖維的斷裂強(qiáng)力提高13％以上。(4)本發(fā)明工藝簡單，效果好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，有效提高羊毛制品的質(zhì)量。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。實(shí)施例1所述的利用好氧發(fā)酵法對羊毛纖維進(jìn)行脫色的工藝如下：(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:30，95℃下回流反應(yīng)5小時(shí)，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發(fā)酵液以質(zhì)量百分比計(jì)，液體發(fā)酵培養(yǎng)基各組分為：天然羊毛色素的添加量1.2％，酵母膏添加量5.0％，硫酸鎂添加量2.5％，磷酸二氫鉀添加量1.5％，余量為水。發(fā)酵菌種為大腸桿菌，以液體發(fā)酵培養(yǎng)基總質(zhì)量計(jì)，大腸桿菌接種量為10％，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度37℃，發(fā)酵ph值6.8，發(fā)酵周期24h，得到發(fā)酵液。(3)采用生物酶法對羊毛纖維進(jìn)行預(yù)處理取羊毛纖維10kg，將其放入8％owf.的savinase4.0t，typew型堿性蛋白酶(諾維信公司)溶液，浴比1:40，碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)ph值為7.5-8.5，50℃下處理35分鐘。然后，將纖維取出，水洗后備用。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經(jīng)過預(yù)處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發(fā)酵液中，繼續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵溫度37℃，發(fā)酵ph值6.8，發(fā)酵周期24h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。實(shí)施例2(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:30，95℃下回流反應(yīng)5小時(shí)，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發(fā)酵液以質(zhì)量百分比計(jì)，液體發(fā)酵培養(yǎng)基各組分為：天然羊毛色素的添加量2.0％，酵母膏添加量3.5％，硫酸鎂添加量4.0％，磷酸二氫鉀添加量1.5％，余量為水。發(fā)酵菌種為黑曲霉，以液體發(fā)酵培養(yǎng)基總質(zhì)量計(jì)，黑曲霉接種量為12％，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度36.5℃，發(fā)酵ph值7.2，發(fā)酵周期30h，得到發(fā)酵液。(3)采用氯化法對羊毛纖維進(jìn)行預(yù)處理取羊毛纖維10kg，將其放入含有5％氯化劑basolan88的溶液中，浴比1:40，醋酸調(diào)節(jié)ph值3.5-4.5，常溫條件下處理40分鐘。將羊毛纖維取出，放置于5g/l的nahso3溶液中，60℃下處理5分鐘。然后將羊毛纖維取出，洗滌，晾干。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經(jīng)過預(yù)處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發(fā)酵液中，繼續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵溫度36.5℃，發(fā)酵ph值7.2，發(fā)酵周期60h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。實(shí)施例3(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:2(v/v)的溶液中，浴比1:25，90℃下回流反應(yīng)4小時(shí)，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發(fā)酵液以質(zhì)量百分比計(jì)，液體發(fā)酵培養(yǎng)基各組分為：天然羊毛色素的添加量0.8％，酵母膏添加量3.0％，硫酸鎂添加量2.0％，磷酸二氫鉀添加量1.6％，余量為水。發(fā)酵菌種為大腸桿菌，以液體發(fā)酵培養(yǎng)基總質(zhì)量計(jì)，大腸桿菌接種量為8％，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度34.5℃，發(fā)酵ph值6.0，發(fā)酵周期36h，得到發(fā)酵液。(3)采用氯化法對羊毛纖維進(jìn)行預(yù)處理取羊毛纖維10kg，將其放入含有5％氯化劑basolan88的溶液中，浴比1:40，醋酸調(diào)節(jié)ph值3.5-4.5，常溫條件下處理40分鐘。將羊毛纖維取出，放置于5g/l的nahso3溶液中，60℃下處理5分鐘。然后將羊毛纖維取出，洗滌，晾干。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經(jīng)過預(yù)處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發(fā)酵液中，繼續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵溫度36.5℃，發(fā)酵ph值7.2，發(fā)酵周期36h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。實(shí)施例4(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:35，100℃下回流反應(yīng)2小時(shí)，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發(fā)酵液以質(zhì)量百分比計(jì)，液體發(fā)酵培養(yǎng)基各組分為：天然羊毛色素的添加量2.5％，酵母膏添加量4.0％，硫酸鎂添加量3.5％，磷酸二氫鉀添加量1.3％，余量為水。發(fā)酵菌種為黑曲霉，以液體發(fā)酵培養(yǎng)基總質(zhì)量計(jì)，黑曲霉接種量為15％，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度35.5℃，發(fā)酵ph值7.5，發(fā)酵周期50h，得到發(fā)酵液。(3)采用生物酶法對羊毛纖維進(jìn)行預(yù)處理取羊毛纖維10kg，將其放入8％owf.的savinase4.0t，typew型堿性蛋白酶(諾維信公司)溶液，浴比1:40，碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)ph值為7.5-8.5，50℃下處理35分鐘。然后，將纖維取出，水洗后備用。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經(jīng)過預(yù)處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發(fā)酵液中，繼續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵溫度36.5℃，發(fā)酵ph值7.2，發(fā)酵周期60h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。對比例1傳統(tǒng)氧化-還原漂白工藝處理的羊毛纖維的具體步驟如下：羊毛纖維10kg，放入含有30％雙氧水30ml/l，焦磷酸鈉4g/l，雙氧水穩(wěn)定劑5g/l的漂白液中，浴比1:40。70℃下處理60分鐘，并使用醋酸和氨水調(diào)節(jié)ph值6-7。將處理后的羊毛取出，高溫水洗，再充分冷水洗滌后晾干。對實(shí)施例1-4和對比例1分別測定漂白后的羊毛纖維的白度值和斷裂強(qiáng)力，見表1。表1漂白后的羊毛纖維的白度值和斷裂強(qiáng)力比較表白度值斷裂強(qiáng)力/cn/tex實(shí)施例154.312.8實(shí)施例257.913.4實(shí)施例357.413.0實(shí)施例454.912.9對比例156.911.3通過上表的數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明處理后的羊毛纖維比采用傳統(tǒng)氧化-還原漂白工藝處理的羊毛纖維的斷裂強(qiáng)力提高了13％以上，同時(shí)，其白度性能相近。羊毛纖維及織物白度測定將樣品放入樣品盒中，采用x-rite8400型測色配色儀，選擇標(biāo)準(zhǔn)d65標(biāo)準(zhǔn)照明體、10°視場測定，并采用常用的stensby白度公式計(jì)算白度，試樣測定10次計(jì)算平均值為樣品的白度值。羊毛纖維斷裂強(qiáng)力測定使用yg004e型電子單纖維強(qiáng)力儀測試樣品的斷裂強(qiáng)力。羊毛纖維的夾持長度50mm，拉伸速度100mm/min。每一批漂白后的羊毛纖維選取粗細(xì)均勻的20根進(jìn)行測量，取平均值獲得其斷裂強(qiáng)力。當(dāng)前第1頁12