一种绢纺精练除油用生物制剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种绢纺精练除油用生物制剂，其组分及质量配比为5-15份菌株粉剂，5-15份脂肪酶，70-90份填料；其中，菌株包括蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌；脂肪酶为解脂假丝酵母胞外脂肪酶，洋葱假单胞菌脂肪酶，UN-503碱性脂肪酶；填料为玉米杆粉、棉籽壳粉、木屑、豆饼粉中的任意一种或任意组合。本发明还公开了绢纺精练除油用生物制剂的制备方法及其应用。本发明绢纺精练除油用生物制剂对绢纺原料的除油率高，不损伤蚕丝纤维，精练后废水无有害物质，对环境无污染。

说明书

技术领域

本发明涉及一种绢纺精练除油用生物制剂及其制备方法，属纺织原料初加工技术领域。

背景技术

绢纺原料来自养蚕制种、缫丝、织绸工业的下脚料，包括茧类，长吐，滞头等，其含胶 多，含油高，蜡质、无机物、污物等杂质多。绢纺原料的精练是除去部分丝胶、极大部分油 脂和杂质，打开纤维的胶着点，使丝纤维柔软、蓬松、光洁、有弹性，以利于梳纺。绢纺原 料精练效果的好坏直接关系到绢纺的产量、质量和成本，影响企业的经济效益。

目前，绢纺行业主要采用的精练工艺有：皂碱多次练，生物酶制剂，腐化练法。

传统的皂碱法是利用纯碱、丝光皂等化学药品达到除油目的，其除油时间短，单次可处 理的原料量大。但是，该工艺精练条件十分剧烈，需消耗大量的酸来中和，并用大量的水冲 洗，致使丝纤维损伤，强度下降。此外，皂碱法耗用大量化学品和水资源，造成废液中BOD、 COD和盐含量高，污染环境。

生物酶法是利用多种酶制剂的油脂分解功能促进脱油，其优点是作用温和，对环境污染 较小，但酶制剂的弊端在于售价高且作用范围较窄，且当反应体系不适宜时，酶制剂的除油 作用效果会受到较大的抑制。

腐化练法利用自然形成的微生物体系进行发酵脱油，微生物经长期富集驯化而具有高效 的油脂分解功能。然而，车间腐化液是自发形成的混菌体系，仅部分菌株具有除油功能，大 部分杂菌产生硫化氢、氨气和二氧化碳等有害气体，既损伤丝素又污染环境。由于腐化液组 成成分复杂，易受环境条件的影响，发酵过程不易控制，产品质量难以稳定，故生物除油的 优势未能在实际生产中发挥作用。

发明内容

本发明目的是为了解决现有绢纺精练方法污染严重，效果不稳定，车间环境恶劣的问题， 提供一种能高效除油，自动化程度高，可控性强，不损伤蚕丝纤维，对环境无污染的生物除 油制剂及其制备方法和用途。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种绢纺精练除油用生物制剂，其含有的组 分及质量配比包括：5-15份菌株粉剂，5-15份脂肪酶，70-90份填料；

其中，所述菌株包括蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌。所述脂肪酶为解脂 假丝酵母胞外脂肪酶，洋葱假单胞菌脂肪酶，UN-503碱性脂肪酶中的任意一种或任意组合。 所述填料为玉米杆粉、棉籽壳粉、木屑、豆饼粉中的任意一种或任意组合。

本发明还提供了上述绢纺精练除油用生物制剂的制备方法，具体步骤为：

第一步：将蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌菌种经恒温摇床和发酵罐扩大 培养，培养的发酵终点为活菌数大于10亿个/ml，得到菌种发酵液；

第二步：将所述菌种发酵液离心得到菌泥，与冷冻干燥剂混合均匀，经-45℃至-20℃真 空低温干燥，得到菌株粉剂；

其中，冷冻干燥保护剂为蔗糖，海藻糖，谷氨酸钠，L-半胱氨酸中的任意一种或任意组 合；

第三步：将所述蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌的菌株粉剂混合后加入脂 肪酶、填料，经粉碎后充分搅拌混合均匀，于铝塑袋中密封。

其中，所述离心转速为5000-8000r/min。

所述蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌的菌株粉剂的混合比例为1∶1∶1-3∶ 2∶1。

本发明还提供了上述绢纺除油用生物制剂在绢纺精练除油中的应用。本发明生物制剂用 于绢纺原料除油时，绢纺原料与生物制剂质量比例为100∶1-250∶1，精练缸浴比(即精练缸 绢纺原料与精练用水量比例)为1∶35-1∶45，每1吨水中加入0.9-1.1千克表面活性剂，水温 38℃-42℃，pH6-8，处理时间20-40小时。

其中，所述表面活性剂为AEO-9，Tween80，Tween20中的任意一种或任意组合。

本发明中采用的菌株具有除油功能，其在自然代谢过程中脂肪酶产量高且稳定。然而， 由于脂肪酶具有底物作用专一性，即一种脂肪酶仅能分解一类油脂，故除油菌株中任一一种 菌株无法分解绢纺原料中所有种类的油脂。同时，产不同脂肪酶菌株所产生的代谢产物可能会 相互抑制生长。本发明生物制剂在对绢纺原料进行除油的过程中，复合菌株粉剂不但保持了 各菌株产脂肪酶能力且避免了互相影响生长，各菌株粉剂除油过程中的代谢产物相互互补，极 大地提高了除油效果。本发明的绢纺精练除油用生物制剂能够分解绢纺原料大部分油脂，使 精炼后的原料符合后续加工的标准，并且经处理后的原料仍保持优良的纤维结构，处理后的 废水不会对环境造成污染。

与现有方法相比，本发明具有以下有益效果：

本发明绢纺精练除油用生物制剂为含高纯度活性菌的复合制剂，同时包含极具油脂分解 能力的菌株，脂肪酶以及除油用时所需的培养物质。利用本发明生物制剂处理绢纺原料的除 油工艺操作简单；除油用时温度、PH等条件易于控制，精练成品质量稳定。

本发明绢纺精练除油用生物制剂用于生产时无需高温高碱配合，不损伤丝纤维，使绢丝 保持固有的色泽和手感，极大程度地提高了绢纺原料的综合利用率。

本发明绢纺精练除油用生物制剂的制备周期短，操作简易：从菌株培养到制剂的生产全 过程仅需要4-8天；生产成本低，所使用的设备为工业发酵基础设备：种子培养及发酵扩大培 养所需原料豆饼粉，牛肉膏蛋白胨等来源丰富，价格低廉。因此，本发明绢纺精练除油用生 物制剂的制备方法适合于大规模工业生产，具有良好的应用价值。

本发明绢纺精练除油用生物制剂中，筛选出几种高效除油菌种制成高纯度微生物复合制 剂应用于绢纺除油。本发明绢纺除油用生物制剂利用菌株自然代谢产物脂肪酶，分解油脂为 生物代谢过程，不损伤丝纤维，精练后废水不含有毒害物质，经简单处理即可达到国家排放 标准，可降低精练工厂的能源耗费，节约精练生产成本。同时，本发明的应用过程可避免传 统腐化练法中大量杂菌污染的问题，保证工厂生产车间良好的环境。

附图说明

图1所示为本发明绢纺精练除油用生物制剂的应用实验结果示意图；其中，图1(a)为除 油前原料，图1(b)为经皂碱法处理的结果，图1(c)为经本发明除油用生物制剂处理的结 果。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、 试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发 明没有特别限制内容。

实施例1

本实施例中绢纺精练除油用生物制剂的制备方法，包括以下步骤：

1.菌株接种至溶菌肉汤液体培养瓶中，放置于恒温摇床上，37℃，150r/min条件下培养 12小时，得到种子液。

2.将种子液按比例6％(体积比)接种于1.5％豆饼粉液体培养基中，在37℃条件下培养84 小时，当培养发酵的活菌数大于10亿个/ml时，得到菌株发酵液。

3.将菌株发酵液以5500r/min离心8分钟，弃掉上清，收集湿菌体即为菌泥；将菌泥与冷 冻干燥剂混合，冷冻干燥剂的组分及比例为10％海藻糖、8％蔗糖、1％L-半胱氨酸、1％谷氨酸 钠。混合均匀后在无菌条件下利用真空冻干机于-45℃冷冻干燥至水分为5％，得到菌株粉剂。 其中，上述步骤中合适的离心转速范围为5000-8000r/min，离心5-20分钟。真空低温干燥合 适的温度范围是-45℃至-20℃。所得到的菌株粉剂的水分含量为5％-8％即可。

4.将蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌三种菌株分别按照上述1-3步制备 的菌株粉剂按比例为3∶1∶1混合，加入玉米杆粉、木屑、洋葱假单胞菌脂肪酶、UN-503碱 性脂肪酶，经粉碎后充分搅拌，混合均匀，于密封铝带中保存，得到绢纺精练除油用生物制 剂。其中，所用菌种购自中国工业微生物菌种保藏管理中心。

本实施例所制备的绢纺精练除油用生物制剂，其组分及质量配比为：

菌株粉剂12份

玉米杆粉60份

木屑15份

洋葱假单胞菌脂肪酶8份

UN-503碱性脂肪酶5份。

本实施例中蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌的混合比例为3∶1∶1。本发 明适用的混合比例范围是1∶1∶1-3∶2∶1。

本实施例中的脂肪酶组合采用洋葱假单胞菌脂肪酶、UN-503碱性脂肪酶。本方法适用的 脂肪酶可以是解脂假丝酵母胞外脂肪酶，洋葱假单胞菌脂肪酶，UN-503碱性脂肪酶中的任意 一种或任意组合。

本实施例中组合采用玉米杆粉和木屑作为填料。本方法适用的填料可以是玉米杆粉、棉 籽壳粉、木屑中的任意一种或任意组合。

实施例2

本实施例中绢纺精练除油用生物制剂的制备方法，包括以下步骤：

1.菌株接种至溶菌肉汤液体培养瓶中，38℃振荡培养16小时，进行菌株形态学及纯度检 查。将检定合格的种子液按比例6％(体积比)接种于含有2％牛肉膏、1％麦芽糖的液体培养基 中，37℃发酵培养96小时，得到菌株发酵液。

3.将菌株发酵液以8000r/min离心5分钟，弃掉上清，收集湿菌体即为菌泥；将菌泥按1∶ 1的比例与灭菌的无水氯化钙混合并搅拌均匀，加入5％蔗糖干燥至含水量为7％，研磨成干粉得 到菌株粉剂。混合均匀后在无菌条件经真空冻干机-5℃冷冻干燥至水分为5％，即为菌株粉剂。 所制得的粉剂与实例1中粉剂经检测活菌数目均大于10⁹/g，均可在常温条件下保存。

4.将蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌三种菌株分别按照上述1-3步制备的 菌株粉剂按比例2∶2∶1混合，加入豆饼粉、玉米杆粉、棉籽壳粉、解脂假丝酵母胞外脂肪 酶，经粉碎后充分搅拌，混合均匀，得到绢纺精练除油用生物制剂。

经充分搅拌并混合均匀，得到绢纺精练除油用生物制剂。

本实施例所制备的绢纺精练除油用生物制剂，其组分及质量配比为：

菌株粉剂15份

豆饼粉30

玉米杆粉30份

棉籽壳粉10份

解脂假丝酵母胞外脂肪酶15份。

实施例3

本实施例制备条件、过程与实施例1基本相同。其中，本实施例中摇床培养转速为 220r/min。

本实施例制备得到的绢纺精练除油用生物制剂，其含有的组分及质量配比为：

菌株粉剂10份

蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016和荧光假单胞杆菌三种菌株粉剂比例为3∶1∶1

玉米杆粉50份

木屑25份

洋葱假单胞菌脂肪酶5份

UN-503碱性脂肪酶10份。

实施例4

本实施例制备条件、过程与实施例2基本相同。其中，菌泥与灭菌氯化钙1∶1的比例混合 均匀，加入8％蔗糖作为保护剂，-10℃低温干燥至水分为8％。

本实施例制备得到的绢纺精练除油用生物制剂，其含有的组分及质量配比：

菌株粉剂14份

豆饼粉40份

玉米杆粉20份

棉籽壳粉10份

解脂假丝酵母胞外脂肪酶16份。

本实施例中，蜡状芽孢杆菌，放线菌A2016，荧光假单胞杆菌三种菌株粉剂的混合比例为 2∶1∶1。

上述各实施例1-4制备的绢纺精练的除油用生物制剂中，均含有为5-15份菌株粉剂，5-15 份脂肪酶，70-90份植物填料。

本发明中，菌株通过牛肉膏蛋白胨、三丁酸甘油酯双层培养基分离获得。该菌株在普通 溶菌肉汤培养基上均可以培养，在18℃-40℃培养温度下均能良好生长。上述各实施例中的 菌种在恒温摇床和发酵扩大培养时所使用的培养基原料物质，也可用其他适宜蜡状芽孢杆菌， 放线菌A2016，荧光假单胞杆菌的其他现有原料进行替代，均属于本发明所保护的范围。

实施例5

本实施例举例说明本发明绢纺精练除油用生物制剂的使用方法，包括以下步骤：

绢纺原料长吐100千克放入精练缸中，精练缸浴比(即绢纺原料与精练用水量比例)为1∶ 40；加入实施例1中制备的绢纺精练除油用生物制剂1千克，加入4千克表面活性剂AEO-9，在 水温40℃，pH7的条件下处理36小时。

将本发明生物制剂用于绢纺原料除油时，合适的应用条件包括如下，原料与制剂比例为 100∶1-250∶1，精练缸浴比为1∶35-1∶45，每1吨水中加入0.9-1.1千克表面活性剂，水温 38℃-42℃，pH6-8，原料处理时间20-40小时，本发明生物制剂将对绢纺原料取得良好的除油 效果。其中，表面活性剂可以是AEO-9，Tween80，Tween20中的任意一种或任意组合。

对处理后绢纺原料进行质量检验，原料残油率测定采用索氏抽提法，溶剂为石油醚，回 流15次。目测手感及残油率测试结果，如下表所示：

样品除油前经皂碱法处理本发明除油用生物制剂处理 目测手感- 纤维强力不匀，珠光光泽差白净有光，柔软蓬松，强力柔韧 残油率13.6％0.51％0.45％

根据以上实验结果可见，经本发明除油用生物制剂处理后，绢纺原料中的残油率明显下 降，同时，脱油效果也显著优于经传统皂碱法处理的结果。

如图1所示，根据电子显微镜下检测结果显示，未经处理的原料表面有较多杂质，经过皂 碱法处理丝纤维表面油脂可去除，但较为粗糙，说明丝纤维收到损伤。而使用本发明绢纺精 练除油生物制剂处理后，丝纤维表面均匀，洁净光滑。

将实施例2-4制备的绢纺精练除油用生物制剂用于上述除油实验，均能得到显著良好的除 油效果。

实施例6

绢纺原料有蛹茧类50千克，预先除去蚕蛹后放入精练缸中，绢纺原料与精练用水量比例 为1∶50；加入实施例2中制备的绢纺精练除油用微生物制剂0.4千克加入2.5千克表面活性剂 SDS，在水温40℃，pH7的条件下处理40小时。

检验对处理后绢纺原料质量，原料残油率测定采用索氏抽提法，溶剂为石油醚，回流15 次。检验结果：残油率0.48％。

将实施例1、3-4制备的绢纺精练除油用生物制剂用于上述除油实验，均能得到显著良好 的除油效果。

实施例5、6中，本发明除油用生物制剂对不同绢纺原料具有较好的除油效果，成品质量 有明显的改善，其强力和色泽得到提高。本发明绢纺精练除油用生物制剂均含有为5-15份菌 株粉剂，5-15份脂肪酶，70-90份填料，在实际应用时可对具体比例进行调整，均能取得对原 料理想的除油效果。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技 术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。