生物酶是一种对环境友好的生物催化剂，具有较大优越性。如反应速度快，处理条件(如温度，PH值等)较温和，操作安全易控制和可取代强碱等化学品。生物酶仅对特定的底物起作用，对基质损伤小，处理产生的废水可生物降解，降低水及能源的消耗。 经过科学家一个多世纪的研究，通常认为已知的酶达3000多种。生物酶在纺织工业中的应用，最初是将α淀粉酶应用于棉织物的退浆工艺，后来发展到纤维素酶应用于牛仔布水洗和生物抛光工艺，如今又发展到果胶酶的生物精练技术，双氧水酶的催化分解技术，蛋白酶在蚕丝和羊毛纤维上的应用等。 目前在纺织中应用生物酶的技术范围较广，已在纤维改性，真丝脱胶，原麻(苎麻、亚麻、红麻)脱胶，染整的退浆、精练、整理和净洗加工，纺织印染的废水处理以及服装的成衣加工等方面有所应用。生物酶技术在改进染整加工工艺、节约能耗、减少环境污染、提高产品质量、增加附加值和开发新型原料的产品等方面都具有独特的优势。 目前在纺织加工中使用较广泛的酶制剂主要是纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、脂肪酶、过氧化酶、漆酶、葡萄糖氧化酶八类。 在纺织品精加工中开发生物酶的新用途，开发低能耗的生物酶净洗剂，在纺织加工中采用各种生物酶处理以取代粗放式、高能耗、重污染的化学处理工艺，是国外助剂行业和印染加工行业的技术发展趋势。 目前国内各印染厂采用较多的有丹麦诺维信公司和美国杰能科公司生产的淀粉酶、纤维素酶、双氧水酶、蛋白酶和碱性果胶酶等。国内也有不少化工企业研制开发了部分生物酶品种，如上海永光化工贸易公司开发的SKD系列煮练酶(为基因改性生物复合酶制剂)，可适用于不同类型纺织品的前处理领域；上海市纺织科学研究院研制开发的生物酶制剂清棉师Sco-lase100T由生物复合酶和螯合分散剂复合而成。但总的看来，国内品种单一，应用效果不够理想。 酶制剂的发展速度很快，随着生物工程和转基因技术在酶制剂工业的应用，可以将酶进行改性和基因重组，从而获得预期效果的酶制剂。例如将耐温的DNA编码到淀粉酶中，便可使酶在高温下使用。酶制剂的催化反应专一性排除了副反应的发生，酶的催化速率很快，比普通的化学反应快10亿倍，分解物也比较筒单，容易从织物上除去，节约洗涤用水，这些优点决定了它在染整加工中受到青睐。酶制剂在染整工业中的应用领域在不断扩大，如退浆，煮练，漂白，纤维抛光，羊毛防起毛起球，羊毛脱鳞，牛仔服的石磨，丝的脱胶，将来还可用于羊毛及丝绸的染色，以及染前的脱脂等，关键是选用最合适的酶制剂。目前，需要进一步解决的关键技术包括： 1、新型酶在纺织加工中的应用。目前研究人员正在研究新的酶种，通过筛选具有某种功能的菌种，进行基因改性成为高性能酶剂或通过克隆、转基因或基因工程菌，制出新酶种，或根据化学生物结构和酶学原理定向合成新型酶剂等。这些新型酶剂成为仿酶，目前较成功的酶包括PVA分解酶、涤纶分解酶、分解锦纶寡聚物的基因工程菌、合成酶等。 2、应用无环境污染的蛋白酶对绵羊绒的鳞片表面进行适当程度的催化水解和细化处理，结合聚氨酯和柔软剂的整理技术使绵羊绒的手感和品质达到或接近山羊绒。将聚氨酯和氨基硅油柔软剂配合使用，研究它们的协同作用效果。研究绵羊绒的氧化前处理对蛋白酶催化水解绵羊绒角质层的作用和影响程度，探索出合理的前处理方法和工艺。 3、研究纤维素酶对纤维素纤维结构和性能影响。针对纤维素酶在实际应用中整理效果重现性差、纤维强力损失较大、对纤维素纤维作用的机理还不十分清楚以及测定纤维素酶活力的方法还不能很好地预测实际处理效果等问题，建立纤维素酶活力测定方法。研究不同活力的酶处理后的纤维结构与性能变化，探讨影响酶处理效果的外部因素。 4、研究化纤的酶改性：利用腈纶水解酶、腈纶水合酶和酰胺酶的催化作用改善腈纶纤维吸湿性差、表面电阻高及静电现象严重的缺点。利用多种脂肪酶的组合实现对聚酯的生物降解和表面改性，从而改善涤纶纤维的亲水性、保湿性，提高分散染料的上染率。研究生物酶对Lyocell的改性等。 有关印染企业采用生物酶前处理工艺。 冷堆(退煮一浴)工艺 (1)工艺流程 烧毛→轧酶→堆置→热水洗(95℃) →温水洗(60℃) →冷水洗→烘干→轧双氧水→汽蒸→热水洗(95℃) →温水洗(60℃) →冷水洗→烘干 (2)经正交试验优选的最佳工艺处方 ①酶处理液 淀粉酶(L40)3g/L，果胶酶3g／L，纤维素酶1g／L，渗透剂5g／L，WZ-1 8g／L；轧酶温度50℃，pH值7～8，室温堆置16h。 ②氧漂液 H2O2(100%)6g／L，水玻璃7g／L，渗透剂8g／L，WZ-1 4g／L；汽蒸温度100℃，时间1h，pH值10～11，轧余率100％。 此工艺处理效果能达到传统工艺水平，纤维强力损伤较小，但堆置时间较长，酶与渗透剂用量较多，成本较高，退浆效果不理想。 选退浆后煮练工艺 (1)工艺流程 ①酶退浆 烧毛→轧淀粉酶→汽蒸→热水洗(95℃) →温水洗(60℃) →冷水洗→烘干 ②酶练 轧酶→堆置→热水洗(95℃) →温水洗(60℃) →冷水洗→烘干 ③氧漂 轧双氧水→汽蒸→热水洗(95℃) →温水洗(60℃) →冷水洗→烘干 (2)经正交试验优选出最佳工艺处方 ①退浆液 L40酶1g／L，渗透剂8022g／L，WZ-1 2g／L；轧酶温度90℃，汽蒸温度90℃，汽蒸时间lh，pH值7.O～8.0。 ②酶练液 果胶酶0.5g／L，纤维素酶O.5g／L，渗透剂802 2g／L，WZ-l 2g／L；轧酶温度70℃，室温堆置4h，pH值8.0～9.O。 ③氧漂液 H2O2(100％)6g／L，水玻璃5g／L，渗透剂802 2g／L；汽蒸温度100℃，汽蒸时间lh，pH值10.1～11.O。 此工艺处理总效果比冷堆工艺好，特别是退浆效果，酶和渗透剂用量少，成本较低，堆置时间短，但纤维强力损失比冷堆工艺大。 冷堆、碱蒸、氧漂工艺 (1)工艺流程 烧毛→轧酶→堆置→碱蒸→氧漂 (2)工艺处方 ①酶液 SKD复合酶(永光化工)5g／L，渗透剂2g／L；轧酶温度50～60T，室温堆置10h左右，轧余率90％，pH值8．O～9．O。 ②碱蒸 NaOH(100％)10～15g／L，三A助剂(为稳定、螯合、润湿、乳化、萃取等作用的复合型表面活性剂，永光化工)5g／L；碱蒸温度98℃以上，时间1h以上，轧余率90％。 ③氧漂液 H2O2(100％)6g／L，三A助剂8g／L[若处理纱卡粗支纱织物，则H2O2(100％)为8～10g／L，三A助剂10g／L]；汽蒸温度98℃以上，时间lh，轧余率90％，pH值10．5～11．O。 15s以下粗支纱织物，133×100以上高支高密织物，由于含浆量重并含化学浆料，需采用碱蒸工艺，在碱蒸氧漂后，水洗要求在80℃以上，才能获得优良效果。 棉/麻织物轧酶冷堆工艺 (1)工艺流程 轧酵→堆置→碱蒸→水洗→氯漂→堆置→氧漂→汽蒸→水洗→烘干 (2)工艺处方 ①酶液 SKD复合酶3～5g／L，三A助剂或渗透剂2～3g／L；轧酶温度50～60℃，室温堆置10h以上．轧余率90％，pH值8.5～9.5。 ②碱蒸 NaOH(100％)10～20g／L，三A助剂5g／L；碱蒸温度98℃以上，时间45～60min，轧余率90％。 ③氯漂液 NaCl04～6g／L，常温堆置45min左右．轧余率90％，pH值9～10。 ④氧漂液 H2O2(100％)4～6g／L，三A助剂6g／L；汽蒸温度98℃以上，时间1h，轧余率90％，pH值10．5～11．O。 对棉／麻织物，还需用氯漂工艺，否则麻皮去不尽，效果不佳。但对稀薄织物不一定采用氯漂。否则对棉纤维损伤较大。 退浆后酶煮漂一浴工艺(1)工艺流程 ①轧高温退浆酵→汽蒸→热水洗（95℃×5min） →烘干→轧复合酶双氧水混合液→汽蒸→热水洗(95℃×5min) →酸洗→冷水洗→烘干 ②高效热水洗4格→轧退浆液→R蒸箱→高效热水洗6格→轧煮漂液→R蒸箱→高效热水洗4格→轧酸→冷水洗→烘干 (2)工艺处方 ①退浆液 高温退浆酶(诺维信公司)5g／L，精练剂ORE5g／L；带液量100％～110％，汽蒸温度100℃×3min。 ②煮漂液 复合酶GXl(百胜公司)30g／L，H2O2(100％)14g／L，精练剂OPE5g／L；带液量90％～100％，汽蒸温度100℃，时间50min，酸洗HCl 1～2g／L。 此工艺能迅速使淀粉浆降解，并使PVA、CMC、PA等化学浆料变得疏松，粘附力下降，使之在精练剂作用下溶于热水，部分未去除浆料在煮漂中去除。净棉酶GX1和H202有协同作用，能使果胶质、棉籽壳、蛋白质迅速降解，并溶解于热水，棉蜡等杂质则随精练剂乳化作用而去除。其半制品手感柔软，退浆较净，强力损伤小，但白度稍差，综合成本低于传统工艺。 酶练氧漂一浴二步工艺(染浅色采用) (1)工艺流程 酶练→乳化氧漂 (2)工艺处方 ①酶练液 果胶复合酶(杭州传化公司)0.5％(owf)，渗透剂O.5g／L；轧酶温度55℃，酶练时间20min，浴比1:15，用Na2C03调节pH值至8～9。 ②乳化氧漂液 H2O2(100％)8g／L，去果胶剂(杭州传化公司)2g／L；汽蒸温度98～100℃，时间50min，浴比1:15，用NaOH调节pH值至11～12。 (3)工艺曲线 C-加入H2O2去果胶剂调节pH值 此工艺练后果胶质残余较少，并保留部分蜡质，使产品手感柔软，处理效果比传统工艺好。 酶练、乳化净洗一浴二步工艺(中深色采用) (1)工艺流程 酶练→乳化净洗→水洗 (2)工艺处方 ①酶练液 果胶复合酶0.06g／L，渗透剂1g／L，消泡剂(非离子、非硅类)0.2g／L，浴中柔软剂(非离子)2g／L；酶练温度55℃，时间20min，浴比1：13，pH值6～9.5。 ②乳化净洗液 去果胶剂5g／L；温度95℃，时间10min，浴比1：13。 (3)工艺曲线： A-常温加入稍泡剂、浴中柔软剂、渗透剂、果胶酶；B-20min后不放水加入去果胶剂 此工艺效果理想，对深色效果较佳，pH值掌握至7左右则效果更好。 工厂实例析评 对冷堆退煮一浴工艺的分析 该工艺符合清洁生产工艺要求，具有一定优点，其处理效果基本能达到传统工艺水平，纤维强力损伤较小(可能由于淀粉酶、果胶酶和纤维素酶在一浴中拼用，相互间会产生干扰而降低了纤维素酶对纤维素的作用)，特别适合含浆量低的纯棉轻薄织物。但堆置时间较长，酶的用量较多，成本较高。应进一步研究开发耐热性的原果胶酶、纤维素酶及PVA分解酶，这样就能采用高温酶退煮一浴法来替代冷堆一浴法，降低成本提高处理效果。对先酶退浆后酶精练工艺的分析 该工艺完全符合绿色清洁生产工艺，值得推广。具有堆置时间短，成本低(酶的用量少)，退浆效果好，废水污染大大降低(其COD、BOD值比传统工艺低10倍)，特别适合含浆重的高支高密厚重纯棉织物。至于纤维强力损伤比冷堆工艺大的问题，只要控制好影响酶促反应速率的关键因素，如pH值、温度、酶浓度等，就能控制纤维强力的下降。另外，某些工艺参数是否优化可以探讨。如轧酶(果树胶酶、纤维素酶)精练温度为70℃是否高了?根据文献资料，纤维素酶最适合温度为40-60℃，如温度升高10℃，其反应速率将增加1-2倍，现在温度已提高到70℃，其强力下降，是否和这因素有关，可以探讨；又如氧漂时pH值掌握在10-11，是不是最佳值，pH值应为10.5-10.8；又如在烘干前，温水洗后是否还要加一道冷水洗?根据实践，温水洗后应直接进入烘干，不仅节能还减少斑渍，提高质量；另外，在此工艺基础上还应进一步研究改进提高，并研究开发采用耐热性的原果胶酶，PVA分解酶、漂白用酶、棉籽壳分解酶等。为保持酶活，应开发酶活的监控装置和环保型非离子表面活性剂等，以能进行酶退浆精练漂白连续处理。 3酶练氧漂一浴二步工艺及分析 该工艺符合绿色清洁生产工艺的要求，处理效果优于传统工艺，特别适合针织物的前处理，工艺处方的用量较低、成本不高，经染色后效果较理想。但对氧漂中设定的pH值为11-12，已超过氧漂时的最佳值10.5-10.8，这样会使双氧水提前分解，造成浪费而影响处理效果 对先退浆后煮漂一浴无碱工艺的分析 该工艺符合绿色清洁生产工艺要求，酶及双氧水的用量较高，其处理效果并不理想(毛效仅8cm／30min左右，纤维强力损伤较大)。如采用R箱作汽蒸设备，经多次实践，认为并不合适，不仅耗能浪费，而且溶液温度不易控制，不适合退浆漂白的汽蒸，很难保证半制品质量的稳定一致。又如退浆汽蒸时间设定为3min，则必须保证温度在100℃以上，如不到100℃，则效果不一样。有些问题，并未说清楚值得探讨。如高温退浆酶(淀粉酶)使PVA、CMC、PA等化学浆料变得疏松、粘附力下降，在精练剂作用下溶于热水；净棉酶GXl和H2O2，在90-100℃条件作用下，使果胶质、棉籽壳、蛋白质迅速降解，在H2O2协同作用下溶解于热水；氧漂后为什么再用HCl来处理，应从机理上来阐述清楚。 冷堆碱蒸氧漂和氯漂氧漂工艺的分析 该工艺不符合绿色清洁生产工艺的要求，虽取得一定效果，但碱蒸、氯漂工艺不是方向尤其是氯漂工艺会产生AOX，应尽快找替代工艺开发麻皮、棉籽壳的分解酶。另外碱蒸工艺目前虽未禁止，但不是今后发展方向，为解决退浆问题，完全可以用高温退浆酶(淀粉酶)和PVA分解酶来解决。 发展方向 织物生物酶前处理在我国刚兴起，很多企业还在应用传统的高温强碱工艺，各种酶的生产、供应，目前大量还是由国外公司提供，不少配套助剂还正在研究开发。为使这项先进技术能在我国迅速推广应用和进一步发展提高，建议有关领导、科研和生产应用部门能联合协作，共同抓好下列有关工作。 建议科研机构、生物酶制造商和应用单位共同协作研究开发能解决当前生产中难题的酶种，如去除PVA等化学合成浆料的酶、耐热性的原果胶酶、耐热性的纤维素酶、漂白用酶、高效蛋白酶(棉用)、高效脂肪酶和去除棉籽壳、麻皮的酶及配套的各种环保型助剂(如螯合、分散、乳化、渗透、柔软、萃取剂等)，不断降低酶的价格，以加快推广应用力度。 建议组织科研、机械制造、生物酶制造和生物酶应用等有关单位协作研发。能进行酶退浆、酶精练、酶漂白连续加工的装备，使棉织物生物酶前处理加工的清洁生产工艺能连续进行。目前酶处理加工工艺一般都在间歇式溢流染色机上进行，生产效率低，半制品质量不稳定。关于酶的连续加工设备，国际上已开发了试验样机，不久即将问世。酶的连续处理设备必须解决补充酶液时保持酶活的监控装置，这是开发酶的连续处理设备关键性的高新技术。同时还要解决影响酶促反应速率的有关工艺参数(pH值、温度、浓度等)的在线检测装置，以保证工艺始终保持优化状态。 重视这项新工艺新技术的推广应用，召开棉织物生物酶前处理工艺的专业技术研讨会，研讨当前生物酶的开发情况，交流生物酶前处理工艺的生产经验，探讨工艺优化和推广应用该新工艺需解决的关键问题及各种织物选用的最佳酶种、最佳表面活性剂和最佳工艺参数。
