专利名称：一种用超声波促进皮革生产中蛋白酶脱毛的方法
技术领域：
脱毛工续是制革生产中必须进行的一步，但传统的硫化物脱毛对环境污染严重。酶法脱毛可减少污染。蛋白酶在皮中的渗透较慢，是影响酶脱毛的重要因素。本发明用超声波促进蛋白酶在皮中的渗透，从而促进了酶脱毛。本发明应用于皮革生产中。
背景技术：
制革工艺中的脱毛是通过物理、化学或者生物处理的方法使毛和表皮脱离真皮的过程。同时，生皮的胶原纤维间含有很多的可溶性蛋白和纤维间质，干燥后，它们把纤维粘在一起，使生皮板硬，不耐弯折，因此，脱毛过程中还要去除这些纤维间质，松散胶原纤维，为后续工艺创造良好条件。传统的灰碱法脱毛，脱毛干净、操作简便、容易控制、质量稳定，且成本较低。但污染严重，脱毛是制革准备阶段的主要污染源，约占整个准备阶段的84% B0D,75% C0D,85%TDS，还有有毒的硫化物产生。其主要危害有三个方面①硫化物废水中存在大量的硫离子，当pH值小于8时，有硫化氢逸出，对人体造成伤害。而废水中的硫化物排入江河，可使水质发臭发黑，浓度大于1. 0ml/L时，鱼将死亡。硫化物渗入土壤会使植物的根系发黑腐烂，农作物枯萎。尤其麻烦的是，处理制革废水时，由于硫化物能抑制微生物的生长，浓度过高时，甚至破坏整个菌群，造成废水处理困难。②有机物脱毛时大量毛和表皮被降解，浪费了资源，大量增加COD、BOD,造成水质的富营养化，影响水生 物的生长。③固体石灰大量石灰处于未溶解状态，并未得到充分利用，直接排放，会提高碱度和TDS，石灰和毛渣甚至可能堵塞管道。酶脱毛作为一种生物法，无疑更符合当今世界环保的理念。早期的“发汗法”可能是最古老的酶脱毛技术。所谓“发汗法”就是利用附着在皮上的微生物菌株，在一定条件下，对动物皮组织进行作用，使毛和真皮的联结松开，从而脱毛。本质上是附在皮上的腐败细菌发酵生长，所释放出的酶产生了脱毛作用。澳大利亚细绵羊皮采用发汗法脱毛，可以保证贵重的羊毛不受损伤。后来的学者从发汗法脱毛的原料皮上分离到多种具有脱毛能力的菌株。如从澳大利亚细绵羊毛中分离出普通变形杆菌、无色杆菌、黄杆菌，具有脱毛能力。英国的原料皮上分离出普通变形杆菌；美国的原料皮分离的则是极毛杆菌。日本的农田春和二见明分离出枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。这些菌株发酵得到的酶制剂对羊皮脱毛能力良好。真正现代酶脱毛技术的创始人则是德国人ROhra,他于1908年发明了软化酶Oropon, 1910年发明了酶脱毛工艺“Arazym Process”,其使用的酶是以动物胰脏为主的酶制剂，开创了现代酶技术在皮革中应用的先河。该技术在美国用于山羊和小山羊皮的脱毛，直至1930s。
二战以后，随着工业微生物生产技术的突破，大量来自于细菌、霉菌、放线菌的新型酶制剂出现，取代了来自动植物的酶制剂，酶脱毛再次受到重视。在此期间，Burton、Reed,美国东部地区农业研究中心的Cordon、Bailey、Cooper,意大利的Simoncini,澳大利亚的Yates,德国的SchWsser、Heidemann,苏联的色色金娜，以及印度和日本的学者，运用当时的生物知识、测试手段，对酶脱毛技术从工艺到原理进行了深入的研究，取得重大进展。我国最早开始研究酶脱毛技术是在上个世纪50年代，原轻工业部皮革研究所(现中国皮革工业研究院)，在参照原苏联技术的基础上，用固体发酵法生产出蛋白酶，并在猪、羊革上进行脱毛实验。上海新兴制革厂首先将3942蛋白酶应用在猪绒面和鞋面革生产上，并取得成功。70年代，浙江海宁制革厂也获得了成功。于义等系统研究了蛋白酶脱毛的影响因素和配套工艺，实现了猪皮绒面服装革有温有浴酶脱毛。由于当时的特殊政治背景，这一方法得到迅速推广，酶法脱毛在我国蓬勃发展。筛选出了 AS 1.398、2709、166等用于皮革生产的蛋白酶，在酶法脱毛机理和脱毛工艺改进方面也有很大进展。文革之后，由于回归市场经济，酶法脱毛成本高，工艺难控制，不够则脱毛不净，过度则松面、烂面等缺点充分暴露。80年代后，皮革工业又回到灰碱法脱毛。近年来，由于环境保护要求日益提高，酶法脱毛在我国也重新得到重视，取得令人瞩目的进展。但蛋白酶在皮中的渗透较慢，是影响酶脱毛的重要因素。Yates认为蛋白酶脱毛时，大约有70%的时间用于渗透到关键作用点，显然，促进酶在皮中的渗透，对整个脱毛过程非常有利。而超声波是促进渗透的有效手段之一。近年来，超声波作为一种高效、非污染的活化手段，广泛应用于各种工艺过程，如清洁、均质、乳化、过滤、结晶、萃取、脱气等工艺。甚至有报道还能改变某些反应的速率和选择性。超声波之所以 能加速很多工艺过程，是因为它能在液体中产生微泡。超声波在液体中传播，其压强Pa = PAsin2 ft, Pa是声波的最大压强，f则是声波的频率。总压强P =Pa-Ph，Ph是液体的静压强。在负周期中，液体分子之间的距离发生变化，当距离超过分子间临界距离R(水中即10_8cm)时，就会有空泡形成(即形成微泡)；在正周期中，由于压强增大，微泡逐渐长大，最终崩裂，生成下一个微泡的核心。这些微泡的周而复始地产生、长大、崩裂，对靠近它们的固体表面产生微射流和冲击波，促进液体和固体的充分接触、扩散和渗透。这种特性使超声波在皮革工业有着潜在的、广泛的应用前景浸水过程中，时间过长，容易引起腐败，而超声波可以缩短浸水时间。浸灰过程中，超声波可促进SH-渗透到毛根，因此，可以缩短脱毛时间，同时可降低COD，Alpa SpA报道可降低35%的C0D。超声波能促进脂肪的乳化,从而加速脱脂过程。Sivakumar和Rao使用超声波脱月旨，既提高了脱脂率，又减少了表面活性剂的用量。孙丹红等的研究也证实了这一点。在铬鞋工艺中，超声波能加速鞋剂在皮中的渗透，从而缩短鞋制时间。Mieczyslaw曾经在超声波作用下，只用35min就完成了鞣制。彭必雨等发现，在铬鞣初期施加超声波，可以促进铬鞣剂的渗透和皮胶原的结合，使革内铬含量高，革的Ts升高；而鞣制末期施加超声波对铬鞣几乎无影响。彭必雨等发现，超声波同样能促进钛鞣。
超声波对植鞣的促进作用似乎更显著，Fridman等施加超声波，使鞣制时间从常规的114hr缩短到18hr]。超声波对染色和加脂的促进作用，是其在皮革工业中的另一应用。Sivakumar和Rao使用超声波染色，酸性红的吸收率提高40 %，而染色时间缩短55 %。Ding等发现，超声波可以使加脂率提闻40%。本发明用超声波促进酶在皮中的渗透作用，从而促进酶脱毛过程。
发明内容
在蛋白酶脱毛过程中，施加20kHz或40kHz的超声波，可以促进酶在皮中的渗透作用，从而促进酶脱毛过程。可以缩短脱毛时间约30%。
具体实施例方式实施例一Ikg经过预处理的猪皮,放入转鼓中，加入Ikg水，I %蛋白酶(400u/ml)、0. 1%胶原酶抑制剂、O. 2% JFC，28°C，同时用探头式超声波发生器施加20kHz超声波，转动lOmin，静置20min，3. 5小时后，出鼓，拔毛。实施例二Ikg经过预处理的猪皮,放入转鼓中，加入Ikg水，I %蛋白酶(400u/ml)、0. 1%胶原酶抑制剂、O. 2% JFC，28°C，同时用探头式超声波发生器施加40kHz超声波，转动lOmin，静置20min，3. 5小时后，出鼓，拔毛。实施例三 Ikg经过预处理的牛皮,放入转鼓中，加入O. 8kg水，I %蛋白酶(400u/ml)、0.1 %胶原酶抑制剂、O. 2% JFC，28°C，同时用探头式超声波发生器施加20kHz超声波，转动lOmin，静置20min，3. 5小时后，出鼓，拔毛。实施例四Ikg经过预处理的牛皮,放入转鼓中，加入O. 8kg水，I %蛋白酶(400u/ml)、0.1 %胶原酶抑制剂、O. 2% JFC，28°C，同时用探头式超声波发生器施加40kHz超声波，转动lOmin，静置20min，3. 5小时后，出鼓，拔毛。
权利要求
1.本发明用超声波促进蛋白酶在皮中的渗透，从而促进了酶脱毛。本发明应用于皮革生产中。
2.本发明超声波施加在转鼓中。
3.(I)中的超声波为20kHz或40kHz。
全文摘要
本发明在蛋白酶脱毛过程中，在转鼓中，施加20kHz或40kHz的超声波，可以促进酶在皮中的渗透作用，从而促进酶脱毛过程。可以缩短脱毛时间约30％。本发明可用于皮革生产中的脱毛工序。
文档编号C14C1/06GK103060485SQ201110319369
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者宋健 申请人:江南大学