技术领域
本发明涉及棉纤维纺织物煮练领域，具体的涉及一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练的设备。
背景技术：
天然棉纤维纺织物具有易吸湿、排汗，穿着舒适，皮肤接触无刺激，价格亲民的优良特点，是我们赖以生存的主要纺织用品之一。目前应用最广泛的棉纤维纺织物的前处理技术，特别是煮练技术是采用高温碱处理，而通过这种技术生产处理后产生大量工业废水，污染环境，且生产过程需要高温沸煮、高浓度碱，能耗大。
“十三五”规划提出生态文明建设，环境治理重点、生态环境总体改善等内容，这意味着绿色、环保的棉纤维纺织物前处理技术手段亟待研究和推广。
中国专利CN1584192A，朱泉等人公开的一种纤维素纤维及其混纺织物生化前处理的纺织助剂、制备方法，采用特殊的生物酶制剂以及对环境友好的高效表面活性剂复配制剂，提高产品的品质，同时减少了环境污染。所公开的技术为将前处理助剂升温50～60℃保温20～30分钟，加入过氧化氢，继续升温90℃左右，保温30～60分钟，然后冷却水洗。该技术的缺点在于前处理时间较长，处理量有限，且为间歇式处理，生产效率低，不适合产业用。
中国专利CN1944785A，陈坚等人公开的一种全部用酶对棉织物进行退浆、煮练和漂白的方法，采用煮练浴组成为：复配酶制剂0.3～1.5g/L，葡萄糖0.5～3g/L，BHJ～1高效精练剂2～5g/L、水玻璃3～10g/L和乙二胺四乙酸钠3～5g/L；处理条件为：棉织物与煮练浴的质量比为1∶20，pH8.0～8.5，温度50～55℃，处理时间60～90min。该技术的缺点在于煮练时间过长，易导致棉织物强力损失，且为间歇式煮练，生产效率低，难以实现工厂连续快速生产处理。
综上所述，本领域急需开发一种环境友好、工艺简单易控制、煮练效果好、处理效率高、可实现连续快速煮练，且适合大规模生产的煮练设备及工艺。
技术实现要素：
针对现有棉纤维纺织物的煮练技术中存在的处理时间长、高能耗、污水排放量大、环境污染等问题，提出一种能够极大缩短煮练时间，低能耗、环保的工艺及设备，由此大大改善现阶段纺织行业污染严重、效率较低的问题，进一步提高生产效率、产品润湿性、白度、强力及手感。
本发明的目的在于提供一种环境友好、工艺简单易控制、煮练效果好、处理效率高、可实现连续快速煮练，且适合大规模生产的煮练设备。
本发明的一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练的设备，所述设备包括：连续浸轧装置、酶灭活装置、水洗装置、干燥装置。
连续浸轧装置100，所述连续浸轧装置包括n个独立的浸轧机，所述的n个浸轧机连续排列，所述各浸轧机包括浸泡槽和滚轧辊，其中，所述的浸泡槽用于放置生物酶连续快速煮练的生物酶处理液，使得待处理的棉纤维纺织物浸泡于所述的处理液中，而所述的滚轧辊用于滚轧经浸泡处理液的棉纤维纺织物，并且经上游滚轧辊进行滚轧后棉纺织物，依次进入下游浸轧机的浸泡槽和滚轧辊，从而重复所述浸泡和滚轧处理，其中n为2～20的整数；
酶灭活装置，所述的酶灭活装置中设有酶灭活槽，其中，所述的酶灭活槽用于放置酶灭活溶液，用于对所述经浸轧处理的棉纤维纺织物内部或表面残留的生物酶灭活处理，形成经酶灭活的棉纺织物；
水洗装置300，用于对上一步骤所得经酶灭活的棉纺织物水洗，形成经水洗的棉纺织物；
干燥装置400，用于对上一步骤所得经水洗处理的棉纺织物进行干燥处理；
在另一优选例中，所述连续浸轧装置、酶灭活装置、水洗装置和干燥装置依序排列；
在另一优选例中，所述浸泡槽中设有具有抽吸能力的滚筒(式)洗槽，用于对槽内溶液进行抽吸，加快溶液与棉纤维纺织物的接触，同时可以及时清除纤维表面或内部附着物；
在另一优选例中，所述浸泡槽中设有辅助传动组件，用于对棉纤维纺织物进行辅助传动从滚轧辊进入浸泡槽中和从浸泡槽进入滚轧辊中；
在另一优选例中，所述各浸轧机的形状和尺寸是相同的；
在另一优选例中，所述各浸泡槽、酶灭活槽、水洗槽独立地设有加热装置、控温装置和补液装置；
在另一优选例中，所述的水洗装置包括m个水洗器，其中m为1～10的整数；
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文如实施例中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为本发明的一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练的设备的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
本发明提出一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练的设备，该棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练的设备可以在低温条件下对棉纤维纺织物进行生物酶连续快速煮练，从而达到改善棉纤维纺织物润湿性，白度，提高强力和提高织物手感的目的。
具体地，发明人提供一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练的设备。用所述设备可实现连续快速加工工艺，该工艺包括煮练处理，生物酶灭活，水洗，脱水，烘干步骤。根据棉纤维纺织物是纤维素纤维的特征，选用纤维素酶、果胶酶等生物酶和渗透剂组成的高效精炼酶系统，可协同、高效地除去棉纤维纺织物表面的果胶、蜡质等杂质，有效地改善棉纤维纺织物的润湿性，提高产品白度，使织物具有柔软的手感，采用生物酶法低温煮练可以改善和增强棉纤维纺织物的强力。本发明可以完全取代现有技术中的煮练设备，避免碱煮练产生的环境污染，减少资源、能源消耗，是一种符合环境要求的清洁型处理工艺。本方法试剂用量小，成本低，工艺简单，对设备要求低，可连续化操作，可实现产业化生产。
术语
如本文所用，术语“棉纤维纺织物”、“棉纺织物”可互换使用，指以棉纤维为原料的机织物或针织物。
一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练设备。
本发明提供了一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练设备。
一种用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练设备如图所示。所述设备包括：连续浸轧装置、酶灭活装置、水洗装置、干燥装置。
连续浸轧装置，所述连续浸轧装置包括n个独立的浸轧机，所述的n个浸轧机连续排列，所述各浸轧机包括浸泡槽和滚轧辊，其中，所述的浸泡槽用于放置生物酶连续快速煮练的生物酶处理液，使得待处理的棉纤维纺织物浸泡于所述的处理液中，而所述的滚轧辊用于滚轧经浸泡处理液的棉纤维纺织物，并且经上游滚轧辊进行滚轧后棉纺织物，依次进入下游浸轧机的浸泡槽和滚轧辊，从而重复所述浸泡和滚轧处理，其中n为2～20的整数；
酶灭活装置，所述的酶灭活装置中设有酶灭活槽，其中，所述的酶灭活槽用于放置酶灭活溶液，用于对所述经浸轧处理的棉纤维纺织物内部或表面残留的生物酶灭活处理，形成经酶灭活的棉纺织物；
水洗装置，用于对上一步骤所得经酶灭活的棉纺织物水洗，形成经水洗的棉纺织物；
干燥装置，用于对上一步骤所得经水洗处理的棉纺织物进行干燥处理；
在另一优选例中，所述连续浸轧装置、酶灭活装置、水洗装置和干燥装置依序排列。
在另一优选例中，所述各浸轧机的形状和尺寸可相同或不同。
在另一优选例中，所述各浸轧机依序排列。
在另一优选例中，所述浸泡槽内装有生物酶处理液。
在另一优选例中，所述浸泡槽中设有具有抽吸能力的滚筒(式)洗槽，用于对槽内溶液进行抽吸，加快溶液与棉纤维纺织物的接触，同时可以及时清除纤维表面或内部附着物；
在另一优选例中，所述浸泡槽中设有辅助传动组件，用于对棉纤维纺织物进行辅助传动从滚轧辊进入浸泡槽中和从浸泡槽进入滚轧辊中；
在另一优选例中，所述各浸泡槽独立地设有或不设有加热装置、控温装置和补液装置。
在另一优选例中，所述浸泡槽中设有t个导布辊，其中t为1～20的整数，较佳的3～18，更佳的4～15。
在另一优选例中，所述各加热装置或控温装置将温度范围控制在25～100℃，较佳的30～90℃，更佳的为40～80℃，最佳的为45～75℃。
在另一优选例中，所述水洗装置包括个水洗器，其中m为1～10的整数，较佳的1～6，更佳的2～5。
在另一优选例中，所述各水洗器内装溶剂水。
在另一优选例中，所述各水洗器中所述溶剂水的温度为10～70℃，较佳的为20～60℃。
在另一优选例中，所述各水洗器中所述溶剂水的pH为6.5～7.5，较佳的为pH7±0.2。
在另一优选例中，所述酶灭活装置为高温灭活槽和/或双氧水灭活槽。
在另一优选例中，所述酶灭活装置中所述溶剂水的温度为80～100℃，较佳的为80～98℃，更佳的为85～96℃。
在另一优选例中，所述酶灭活装置内装含过氧化氢的溶液。
在另一优选例中，所述酶灭活装置所装过氧化氢溶液中所述的浓度为0.01～50g/L，较佳的0.05～30g/L。
煮练设备的机理和优点。
为了便于理解本发明，发明人提供以下机理。然而，应理解本发明并不受该机理的限制。
在本发明中，纤维素酶、果胶酶等生物酶的作用主要是通过水解作用降解棉纤维表面及内部纤维素大分子、果胶质、蜡质等杂质，使棉纤维纺织物获得良好的润湿性、白度、柔软手感等特性，另外一方面，通过连续浸轧装置可以使生物酶与棉纤维纺织物高效、连续反应，节省煮练时间，改善长时间浸泡导致的较差的纤维强力。此外，无机渗透剂剂主要作用是辅助处理液在棉纤维表面尽快润湿渗透。
在本发明中，连续浸轧或反复浸轧也是本发明实现快速工艺的必要条件。在连续或反复浸轧过程中，强制实现了生物酶和棉纤维纺织物表面的快速接触和作用，同时也利于将反应物及水解产物清理掉，有利于反应的进一步进行。
与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：
(1)环境友好，不采传统高浓度碱煮练。以多种生物酶为主的高效催化体系作为处理液对棉纤维纺织物进行整理，利用多种生物酶之间的协同作用达到棉纤维纺织物连续快速煮练加工，处理过程中不会产生有毒有害物质，从根本上解决了棉纤维纺织物煮练对环境的污染，符合“生态纺织”概念，不会引起环境污染；
(2)设备操作简单，易控制；
(3)处理效率高、处理速度快。与已知的生物酶法煮练工艺相比，本发明的处理速度快，可以在1～6min完成棉纤维纺织物的煮练处理，并且保证其力学特性在可接受范围内；
(4)适合大规模生产。本发明工艺对设备要求低，可连续化操作，有利于实现产业化生产。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
实施例中所涉及的试剂无特殊说明，均为市售。
在实施例1～4中，使用图所示的用于棉纤维纺织物的生物酶连续快速煮练设备。
实施例1
在本实施例中，采用五次连续浸轧的连续工艺，对棉纤维纺织物进行生物酶煮练处理。
待处理的棉纤维纺织物40×4096×96。该工艺包括以下步骤：
第一槽。该槽为宽1.5米、体积540升并具有周长一米，宽1.5米的具有抽吸能力的滚筒(式)洗槽(通用装置)，该槽中有自动加热装置(通用装置)，槽内装有主要组成为纤维素酶1g/L，果胶酶1.5g/L、渗透剂1g/L的高效煮练处理溶液，pH为9(以磷酸氢二钠和磷酸二氢钠为调节剂)，控制温度为50℃。
第二槽。同第一槽。
第三槽。同第一槽。
第四槽。同第一槽。
第五槽。同第一槽。
将棉纤维纺织物均匀并排平铺于皮辊上随皮辊转动匀速进入处理液，使棉纤维纺织物完全润湿，确保棉纤维纺织物中的每根纤维外表都得到均匀彻底处理；经过浸泡处理液的棉纤维纺织物均匀地通过滚压辊，轧液率为约70％；之后使带有酶液的棉纤维纺织物依次进入到第二个处理槽。该棉纤维纺织物在第二、三、四、五槽内被重复第一槽内处理操作，至第五槽完成，等待进入酶灭活装置。从棉纤维纺织物进入当前槽处理液开始到进入下一槽处理液为止，耗时30秒。所有浸轧装置及传动组件车速为8米/分钟。
将经过五次连续浸轧处理的棉纤维纺织物进行酶灭活处理。酶灭活装置槽内放置高温溶剂水，起到酶灭活作用，温度90℃。
将经过酶灭活处理的棉纤维纺织物进行2次水洗处理。水洗装置槽内放置常温溶剂水、pH为7.0±0.2。
之后对棉纤维纺织物进行常规脱水、烘干。
该工艺车速为8米/分钟，共浸轧处理液5次。经此工艺处理后棉纤维纺织物的毛细效果达到碱处理水平。
经此工艺处理后的棉纤维纺织物与碱煮练相比，强力较好，伸长率较高。
实施例2
在本实施例中，采用八次连续浸轧的连续工艺，对棉纤维纺织物进行生物酶煮练处理。
待处理的棉纤维纺织物40×4096×96。该工艺包括以下步骤：
第一槽。该槽为宽1.5米、体积540升并具有周长一米，宽1.5米的具有抽吸能力的滚筒(式)洗槽(通用装置)，该槽中有自动加热装置(通用装置)，槽内装有主要组成为纤维素酶1g/L，果胶酶1.58/L、渗透剂1g/L的高效煮练处理溶液，pH为10(以磷酸氢二钠和磷酸二氢钠为调节剂)，控制温度为50℃。
第二槽。同第一槽。
第三槽。同第一槽。
第四槽。同第一槽。
第五槽。同第一槽。
第六槽。同第一槽。
第七槽。同第一槽。
第八槽。同第一槽。
将棉纤维纺织物均匀并排平铺于皮辊上随皮辊转动匀速进入处理液，使棉纤维纺织物完全润湿，确保棉纤维纺织物中的每根纤维外表都得到均匀彻底处理；经过浸泡处理液的棉纤维纺织物均匀地通过滚压辊，轧液率为约70％；之后使带有酶液的棉纤维纺织物依次进入到第二个处理槽。该棉纤维纺织物在第二、三、四、五、六、七、八槽内被重复第一槽内处理操作，至第八槽完成，等待进入酶灭活装置。从棉纤维纺织物进入当前槽处理液开始到进入下一槽处理液为止，耗时30秒。所有浸轧装置及传动组件车速为5米/分钟。
将经过八次连续浸轧处理的棉纤维纺织物进行酶灭活处理。酶灭活装置槽内放置高温溶剂水，起到酶灭活作用，温度90℃。
将经过酶灭活处理的棉纤维纺织物进行2次水洗处理。水洗装置槽内放置常温溶剂水、pH为7.0±0.2。
之后对棉纤维纺织物进行常规脱水、烘干。
该工艺车速为5米/分钟，共浸轧处理液8次。经此工艺处理后棉纤维纺织物的毛细效果达到碱处理水平。
经此工艺处理后的棉纤维纺织物与碱煮练相比，强力较好，伸长率较高。
实施例3
在本实施例中，采用五次连续浸轧的连续工艺，对棉纤维纺织物进行生物酶煮练处理。
待处理的棉纤维纺织物40×40130×76。该工艺包括以下步骤：
第一槽。该槽为宽1.5米、体积540升并具有周长一米，宽1.5米的具有抽吸能力的滚筒(式)洗槽(通用装置)，该槽中有自动加热装置(通用装置)，槽内装有主要组成为纤维素酶1g/L，果胶酶1.58/L、渗透剂1g/L的高效煮练处理溶液，pH为8.5(以碳酸氢钠和碳酸钠为调节剂)，控制温度为50℃。
第二槽。同第一槽。
第三槽。同第一槽。
第四槽。同第一槽。
第五槽。同第一槽。
将棉纤维纺织物均匀并排平铺于皮辊上随皮辊转动匀速进入处理液，使棉纤维纺织物完全润湿，确保棉纤维纺织物中的每根纤维外表都得到均匀彻底处理；经过浸泡处理液的棉纤维纺织物均匀地通过滚压辊，轧液率为约65％；之后使带有酶液的棉纤维纺织物依次进入到第二个处理槽。该棉纤维纺织物在第二、三、四、五槽内被重复第一槽内处理操作，至第五槽完成，等待进入酶灭活装置。从棉纤维纺织物进入当前槽处理液开始到进入下一槽处理液为止，耗时25秒。所有浸轧装置及传动组件车速为5米/分钟。
将经过五次连续浸轧处理的棉纤维纺织物进行酶灭活处理。酶灭活装置槽内放置高温溶剂水，起到酶灭活作用，温度90℃。
将经过酶灭活处理的棉纤维纺织物进行2次水洗处理。水洗装置槽内放置常温溶剂水、pH为7.0±0.2。
之后对棉纤维纺织物进行常规脱水、烘干。
该工艺车速为5米/分钟，共浸轧处理液5次。经此工艺处理后棉纤维纺织物的毛细效果达到碱处理水平。
经此工艺处理后的棉纤维纺织物与碱煮练相比，强力较好，伸长率较高。
实施例4
在本实施例中，采用十次连续浸轧的连续工艺，对棉纤维纺织物进行生物酶煮练处理。
待处理的棉纤维纺织物40×4096×96。该工艺包括以下步骤：
第一槽。该槽为宽1.5米、体积540升并具有周长一米，宽1.5米的具有抽吸能力的滚筒(式)洗槽(通用装置)，该槽中有自动加热装置(通用装置)，槽内装有主要组成为纤维素酶1g/L，果胶酶1.5g/L、无水氯化钙0.3g/L、渗透剂1g/L的高效煮练处理溶液，pH为7.5(以醋酸和醋酸钠为调节剂)，控制温度为50℃。
第二槽。同第一槽。
第三槽。同第一槽。
第四槽。同第一槽。
第五槽。同第一槽。
第六槽。同第一槽。
第七槽。同第一槽。
第八槽。同第一槽。
第九槽。同第一槽。
第十槽。同第一槽。
将棉纤维纺织物均匀并排平铺于皮辊上随皮辊转动匀速进入处理液，使棉纤维纺织物完全润湿，确保棉纤维纺织物中的每根纤维外表都得到均匀彻底处理；经过浸泡处理液的棉纤维纺织物均匀地通过滚压辊，轧液率为约70％；之后使带有酶液的棉纤维纺织物依次进入到第二个处理槽。该棉纤维纺织物在第二、三、四、五、六、七、八、九、十槽内被重复第一槽内处理操作，至第十槽完成，等待进入酶灭活装置。从棉纤维纺织物进入当前槽处理液开始到进入下一槽处理液为止，耗时25秒。所有浸轧装置及传动组件车速为6米/分钟。
将经过十次连续浸轧处理的棉纤维纺织物进行酶灭活处理。酶灭活装置槽内放置高温溶剂水，起到酶灭活作用，温度90℃。
将经过酶灭活处理的棉纤维纺织物进行2次水洗处理。水洗装置槽内放置常温溶剂水、pH为7.0±0.2。
之后对棉纤维纺织物进行常规脱水、烘干。
该工艺车速为6米/分钟，共浸轧处理液10次。经此工艺处理后棉纤维纺织物的毛细效果达到碱处理水平。
经此工艺处理后的棉纤维纺织物与碱煮练相比，强力较好，伸长率较高。
对比例1
碱法煮练处理
采用常规的传统碱法进行棉纤维纺织物煮练，方法如下：
将待处理的棉纤维纺织物40×4096×96润湿，挤去水分，投入工作液中，升温至沸并保持煮沸1h。取出后用90℃水洗两次，每次水洗10min，温水(50～60℃)洗涤2次，冷水充分洗至织物呈中性，最后进行脱水和烘干。
其中碱法煮练工作液配方如下：氢氧化钠10g/L，高效精练剂2g/L，渗透剂1g/L，浴比1∶20，溶剂为水。
结果：
处理后纤维强力为340N，白度为86.1，毛效为16.1。结果表明，经碱法煮练处理的棉纤维纺织物毛效、白度基本达到与生物酶连续快速煮练效果，但由于长时间、高浓度碱液浸泡造成棉纤维纺织物纤维收到损伤，强力损失严重。且高浓度碱造成的环境污染及能源消耗极大，不利于生态环境保护，亟待被生态煮练方法替代。
对比例2
生物酶浸泡法处理
本对比例采用间歇式，通过较长时间浸泡酶液进行煮练处理。方法如下：
将待处理的棉纤维纺织物40×4096×96，投入浸泡处理液浸泡60min(50℃)，充分浸泡。
经浸泡法处理后，用常规方法进行后处理类似于实施例，其中包括酶灭活处理、然后进行2次水洗，最后进行脱水和烘干。
其中，浸泡处理液与实施例中的浸轧处理液配方相同。
结果：
处理后纤维强力为360N，白度为84.6，毛效为15.9。这表明，经此工艺处理后，棉纤维纺织物毛效、白度基本达到与生物酶连续快速煮练效果。但由于较长时间的浸泡造成棉纤维纺织物纤维收到损伤，强力损失严重。表明此处理工艺虽然环保生态，但煮练时间过长，且为间歇式处理，不适合大规模生产加工。
此外，整个浸泡处理耗时长达60分钟，且处理强力却远逊于实施例一。与此相反，本发明实施例一中连续浸轧的总时间很低(≤5分钟，更佳的小于等于3分钟)，并且处理后强力效果明显优于其他两种方式，煮练性能更优异。
本发明的突出特点是无碱、快速连续加工，以达到完全取代碱法煮练方法，改善目前存在的使用生物酶煮练工艺耗时长等的不足，完善生物酶处理方法，最终达到优化处理效果，提高全棉纤维纺织物品质的目的。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，虽然本发明已较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。