enzyme trong công nghiệp dệt

Trường ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh Khoa CNSH & KTMT Bộ môn: CÔNG NGHỆ ENZYME TIỂU LUẬN ENZYME TRONG CÔNG NGHIỆP DỆT Gv: Th.S Nguyễn Thị Hiền Nhóm I TỔNG QUAN Từ trước đến nay, nhuộm tự nhiên cho vải cotton đặt nhiều thách thức Một số muối kim loại chất sinh học nhà nghiên cứu sử dụng Tannin sử dụng làm chất gắn kết để tăng hấp thu thuốc nhuộm cation lên bông, xử lý lần đầu với chiết xuất tanin sau với dung dịch muối kim loại trước nhuộm, để tạo độ bền giặt màu sáng cho vải nhuộm Trong số kim loại khác sử dụng Fe, Al, Cu, Pb, Sn số sử dụng thường xuyên Tiếp tục phát triển phương pháp tiếp cận dẫn đến nhuộm để cải thiện độ bền nhuộm đặt hạn chế sinh thái nghiêm trọng Trong báo sử dụng enzyme để nhuộm với hai thuốc nhuộm tự nhiên tectona catechu [1,2] nhận thấy kết đáng khích lệ Enzyme sử dụng đáng kể nhiều năm ngành công nghiệp dệt [4e8]; Ví dụ, amylases sử dụng trình khử màng, cellulase sử dụng việc hoàn thiện denim đánh bóng sinh học xenluloza, protease sử dụng chế biến da, tơ tằm pectinases-amylase, lipase diasterase sử dụng chế phẩm sinh học Vải cotton Bài báo đưa dự định sử dụng enzyme thay cho muối kim loại chủ yếu với hai mục tiêu, enzyme hoạt động điều kiện nhẹ chất cụ thể có khả phân huỷ sinh học Hầu hết enzyme sử dụng có nguồn gốc từ nấm Amylase (Aspergillus niger), Protease (Aspergillus oryzae) Lipase (A niger) [3] Hơn nữa, tài liệu tham khảo tìm thấy việc sử dụng enzyme kết hợp với acid tannic để cải thiện độ bền ba loại enzyme tự nhiên vải vải tơ, tác giả cộng lên kế hoạch nghiên cứu sáng tạo cho thấy axit tannic có tương tác tốt với protein (enzyme), tương tác axit tannic theo hai cách: sử dụng đồng thời thuốc nhuộm, acid tannic xử lí enzym (Ii) Xử lý bước vải phức hợp acid tannic enzym , theo sau nhuộm Đánh dấu cải thiện nhu cầu thuốc nhuộm độ bền rửa thuốc nhuộm điều kiện thay đổi màu Sau mở rộng công việc cách sử dụng sonicator (bồn tắm không nóng) thay cho bồn tắm sưởi thông thường tìm thấy cải thiện kết II THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên vật liệu Vải tơ lụa Khadi nguyên chất mua từ Swaraj Ashram, Kanpur Các loại vải xay xát tẩy trắng 160 g/m vải xử lý thêm với dung dịch có chứa g/l cacbonat natri g/l chất tẩy không ion (Labolene) , đun sôi giờ, sau rửa để khô tư nhiên nhiệt độ phòng Việc xử lý tương tự thực cho vải lụa có GSM 110 Thuốc nhuộm sử dụng: Terminalia arjuna, Punica granatum Rheum emodi, mua từ Sir Naturals, Kanpur Enzym sử dụng là: Protease-amylase, diasterase lipase mua từ TFF Specialty Chem.Kanpur Tất hóa chất khác sử dụng thuốc thử phòng thí nghiệm mua từ Chemical and Instruments, Kanpur 2.2 Nhuộm Nhuộm thực theo hai cách: • CÁCH (Đồng thời): Thuốc nhuộm, tannic acid enzyme( pha với tỷ lệ 20 g thuốc nhuộm tự nhiên, 10g axit tannic 10g enzyme / lít cho 100 g Vải) tất đưa vào bồn nhuộm vải ẩm ngâm chìm nhiệt độ 30-40oC Các loại vải nhuộm ngâm 500 ml dung dịch nhuộm (2g / l) sau rửa kỹ nước máy để khô nơi thoáng khí • CÁCH (từng bước): Axit tannic enzyme (trong tỷ lệ 10g tannic acid 10g enzyme l) cho vào bồn nhuộm sau vải ẩm (100 g) ngâm nước nhiệt độ 30-40C Sau tiến hành nhuộm với dung dịch thuốc nhuộm 20 g / l Các loại vải nhuộm ngâm 500 ml dung dịch nhuộm (2 g / l) sau rửa kỹ nước máy để khô nơi thoáng khí 2.3 Xử lí enzyme Khả phản ứng enzym sử dụng đưa Bảng Tất ba thuốc nhuộm tự nhiên phản ứng enzym cụ thể đánh giá hai trình ( CÁCH CÁCH 2) để kiểm tra kết hợp tốt Điều kiện xử lí cho enzym sử dụng đưa Bảng 2( (CÁCH 1) Bảng cho thấy xử lý enzyme cho trình CÁCH Sau xử lý, tất mẫu rửa vắt Hình 1: Nhuộm siêu âm với Punica Hình 2:Nhuộm siêu âm với Terminalia Hình : Nhuộm siêu âm với Rheum 2.4 Đo lường phân tích Độ bền màu tương đối vải nhuộm thể K/S đo kỹ thuật phản xạ ánh sáng sử dụng phương trình Kubelka-Munk [9,10] Sự phản xạ loại vải nhuộm đo màu sắc Premier K/S = (1-R)2/2R Trong R phần thập phân phản xạ vải nhuộm K /S đo cho trình nhuộm CÁCH CÁCH Punica không cho thấy khác biệt giá trị K /S với enzym khác CÁCH Tuy nhiên, Rheum Terminalia cho thấy khác biệt rõ rệt giá trị K /S với enzym khác hai quy trình CÁCH CÁCH Đồ thị 1-5 (cho bông) 6-11 (đối với tơ tằm)  Đồ thị 1-5: Sự khác biệt giá trị K/S với enzym khác quy trình bước hai bước vải  Đồ thị 6-11: Sự khác giá trị K / S với enzym khác hai bước quy trình bước hai bước tơ lụa Để kiểm tra chất lượng màu cách có hệ thống, cần phải đo màu Chỉ số màu bắt nguồn từ phép đo CIEL * a * b * miêu tả màu sắc Các giá trị CIEL * a * b * xác định chắn có enzyme cho Punica granatum, Rheum emodi Terminalia arjuna bảng 6-8 cho vải bảng 9-11 cho vải lụa Chroma (C) cường độ độ bão hòa màu sắc góc Hue (H) có nguồn gốc từ hai tọa độ a * b * Bảng : Ảnh hưởng enzym khác liệu màu đo nồng độ acid tannic / enzyme / thuốc nhuộm Punica granatum phương pháp bước cho Bảng 7: Ảnh hưởng enzym khác liệu màu đo nồng độ acid tannic / enzym / thuốc nhuộm Rheum emodi phương pháp bước cho Bảng 8: Ảnh hưởng enzym khác liệu màu đo nồng độ acid tannic / enzyme / thuốc nhuộm Terminalia arjuna phương pháp bước cho Bảng 9: Ảnh hưởng enzym khác liệu màu đo nồng độ acid tannic / enzyme / thuốc nhuộm Punica granatum phương pháp bước cho lụa Bảng 10 : Ảnh hưởng enzym khác liệu màu đo nồng độ acid tannic / enzym /thuốc nhuộm Rheum emodi phương pháp bước cho lụa Bảng 11 : Ảnh hưởng enzym khác liệu màu sắc thu cho acid tannic / enzyme / thuốc nhuộm Terminalia arjuna phương pháp bước cho lụa Bảng 12 : Tính bền vững loại vải lụa nhuộm theo phương pháp sưởi ấm truyền thống phương pháp siêu âm enzyme thuốc nhuộm Punica Bảng 13 : Tính bền vững loại vải nhuộm theo phương pháp sưởi ấm truyền thống phương pháp siêu âm enzyme thuốc nhuộm Terminalia Bảng 14: Tính bền vững loại vải nhuộm theo phương pháp sưởi truyền thống phương pháp siêu âm enzyme thuốc nhuộm Rheum emodi Bảng 15: Tính bền vững loại vải lụa nhuộm theo phương pháp sưởi ấm truyền thống phương pháp siêu âm enzyme thuốc nhuộm Punica Bảng 16: Tính bền vững loại vải lụa nhuộm theo phương pháp sưởi ấm truyền thống phương pháp siêu âm enzyme thuốc nhuộm Terminalia Bảng 17: Tính bền vững loại vải lụa nhuộm theo phương pháp sưởi ấm truyền thống phương pháp siêu âm enzyme thuốc nhuộm Rheum emodi III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Các liệu màu thu cho nhuộm chứng minh việc tiền xử lí axít tannic / enzym đánh dấu cải thiện độ bền rửa, thay đổi độ bóng mờ vải nhuộm Nó làm tăng độ bền màu làm bóng mờ vải nhuộm Một giai đoạn giai đoạn hai nhuộm vải lụa có enzym ba loại thuốc nhuộm tự nhiên Punica granatum, Rheum emodi Terminalia arjuna cho thấy trình bổ sung axit tannic, enzyme thuốc nhuộm dung dịch nhuộm thuận lợi cho việc áp dụng công nghiệp Hiệu enzym – acid tannic việc tăng nhuộm tốt cải thiện tính bền vững so với enzyme enzyme rõ ràng trình nghiên cứu Sự thích hợp enzym cụ thể thuốc nhuộm tự nhiên đặc hiệu đánh thể bảng 1-4 Kết cho thấy Punica granatum với diasterase, Rheumemodi với lipase Terminalia arjuna với enzym protease amylase cho liệu màu sắc tốt nhuộm phương pháp bước Tuy nhiên, liệu màu sắc tốt nhuộm hai bước phương pháp luận cho Punica granatum với lipase, Rheum emodi với protease amylase Termina-lia arjuna với enzym lipase Điều cho thấy enzyme khả thấm nhuộm thay đổi trình tự bổ sung thay đổi trình phân tán sơ đồ Bardiagram I-III 3.1 Tổng giá trị thực tê Thuốc nhuộm Rheum, Terminalia Punica với có mặt enzyme trình siêu âm tương ứng 45.63%, 54.45% 57.16% so với phương pháp thông thường 27%, 25% 40% (Bảng 5) 3.2 Phân tích lợi ích chi phí Đối với vải nhuộm mét vuông nhuộm với ba loại thuốc nhuộm tự nhiên này, tính chi phí ròng Rs 6-9 Tương tự cho mét vuông mà không sử dụng enzyme tìm thấy chi phí Rs 4,00 Mặc dù tăng cường chi phí ròng Rs 2,005,00 Đây gia tăng chi phí nhuộm mức mà lợi ích việc tối ưu hóa thuốc nhuộm tự nhiên hiệu Chi phí mức tiêu thụ mét vuông Rs 2,00 Điều thể Bảng 18 Việc tăng cường nhu cầu thuốc nhuộm tăng 17% với chi phí tăng 2,00 Rs Chất lượng vải nhuộm đánh giá tham số độ bền khác vải nhuộm Chúng quan sát thấy nhuộm tự nhiên kết hợp với việc sử dụng enzyme có số hiệu quả, trước hết kiềm chế thuốc nhuộm thời gian tốt hơn, độ bền để rửa ánh sáng vải nhuộm cuối kết cấu cải thiện Bảng 18 : Hiển thị giá trị thực tế chi phí nhuộm (bằng Rs mét vuông vải bông) với / mẫu kiểm soát (không điều trị) Bảng 19:Hiển thị chi phí nhuộm với enzyme so với chi phí nhuộm thông thường 3.3 Các đặc tính chất thải nhuộm tự nhiên cách xử lý thực Thông thường, dung dịch nhuộm có màu nhuộm tự nhiên không sử dụng (nằm khoảng hấp thụ 0,050-0.200) COD 400-600 mg / L TSS 60170 mg/ L Ngay vật liệu đông tụ nhanh sét hoạt tính sử dụng để xử lý, chi phí quản lý nước thải cao 20-25% so với phương pháp phát triển cạn kiệt thuốc nhuộm phương pháp sonicator Chất thải màu từ trình nhuộm phải đổi màu trước cho qua đơn vị xử lý cách hấp phụ xử lý sinh học Các hoạt động xử lý hóa học bao gồm hấp phụ, ozon hóa, sinh học lượng mưa hóa học Giá trị khử màu nước thải từ khoảng 8.00-25.00 cho 100 lít cách xử lý hóa học Với việc giảm 20-25% hàm lượng chất nhuộm nước thải trường hợp sonicator-enzyme, chi phí điều trị giảm xuống 5.76-18.00 Rs (Bảng 19) Chi phí nhuộm tăng lên cách sử dụng enzyme 2,00 Rs, việc giảm thiểu chi phí trình khử màu nước thải theo quy trình 2,24-7,00 Rs Vì vậy, với khác biệt chi phí, ngành công nghiệp hưởng lợi từ chi phí xử lý nước thải từ cải tiến chất lượng sản phẩm cho việc áp dụng tiến trình sáng tạo 3.4 Nâng cấp công nghệ nhuộm sonicator enzyme Sự vượt trội sonicatorso với nhuộm thông thường suất tài nguyên tăng cường kết giảm chất thải, kỹ thuật tốt ngành nhuộm tự nhiên Tỷ lệ chất nhuộm cho vải nhuộm thông thường thay đổi từ 20: đến 15: nhuộm sonicator từ 12: đến 10: Tại Sir Naturals Jet Hosiery thay (chỉ đơn vị) có quy ước nhuộm thuốc nhuộm với bồn sonicator (Toshiba, model lít) cách giảm lượng nước tiêu thụ cụ thể tương ứng 30% 50% Thời gian chu kỳ nhuộm giảm 50% điều cho phép đơn vị xử lý lượng vải đơn vị thời gian với chất thải thấp Việc sử dụng suất cải thiện dẫn đến tăng suất nhà máy nhuộm IV PHẦN KẾT LUẬN Hiệu việc siêu âm đẩy nhanh tốc độ nhuộm so với nhiệt độ thông thường kiểm tra tất ba loại thuốc nhuộm sử dụng thấy máy siêu âm có hiệu hệ thống nhuộm vốn gặp khó khăn việc đạt nhuộm cao, đặc biệt nhuộm tự nhiên vải Tất ba enzyme sử dụng kết hợp với axit tannic tìm thấy để tăng khả nhuộm Tăng cường hấp thụ thuốc nhuộm trường hợp Punica, Rheum Terminalia siêu âm khoảng 17%, 18% 28% điều kiện phòng thí nghiệm Người ta quan sát thấy khả tương thích thuốc nhuộm enzyme sau: Punica granatum enzyme Diasterase, với Rheum emodi enzyme Lipase vàTerminalia arjuna enzyme protease amylase cho liệu màu sắc tốt nhuộm thấy ảnh quét vải nhuộm (Hình 4) Hình1: Màu sắc bề mặt vải cotton nhuộm điều kiện khác Sự lựa chọn enzyme với thuốc nhuộm đặc biệt hai điều kiện khác đưa nghiên cứu thể Bảng 21 Bảng 21: Khả tương thích thuốc nhuộm enzyme phù hợp Thuốc nhuộm Rheum emodi CÁCH (Một bước) Lipase CÁCH (Hai bước) Lipase Terminalia arjuna Protease and amylase Lipase Punica granatum Diasterase Protease and amylase Kết luận Tương tác tương tự với có mặt thuốc nhuộm Sự tương tác không giống có mặt thuốc nhuộm Sự tương tác không giống có mặt thuốc nhuộm Bằng cách sử dụng enzym thay cho dung dịch kim loại dung dịch thông thường thay dung dịch sonicator nhuộm tự nhiên, chứng minh ví dụ sản xuất Để đảm bảo lợi ích lâu dài nhà máy việc giảm ô nhiễm nước ngầm, thành tựu tổng thể sau: Thay chất gắn kim loại enzyme nhuộm tự nhiên làm cho trình sinh thái thân thiện; • Thay bồn nhuộm thông thường bồn nhuộm sonicator làm cho trình nhuộm tiết kiệm lượng giảm chi phí • Sử dụng lại bồn nhuộm cách dễ dàng cách sử dụng dung dịch nhuộm lần • V TỔNG KẾT Các ứng dụng tiến công nghệ sinh học nói chung ngành công nghệ enzyme nói riêng xử lí dệt mở chân trời rộng lớn cho việc sản xuất sản phẩm dệt phong phú, đa dạng màu sắc, chất lượng cao, thân thiện với môi trường Ngày nay, ngành công nghiệp lớn mạnh hướng tới ứng dụng rộng công nghệ sinh học thân thiệt với môi trường không gây tổn hại đến mạng lưới lương thực chu trình sống thực thể sống khác Nhận thức dần thay đổi yêu cầu xu hướng thời trang Một bước phát triển công nghiệp dệt việc sẵn sàng ứng dụng hướng công nghệ sinh học  ... trọng Trong báo sử dụng enzyme để nhuộm với hai thuốc nhuộm tự nhiên tectona catechu [1,2] nhận thấy kết đáng khích lệ Enzyme sử dụng đáng kể nhiều năm ngành công nghiệp dệt [4e8]; Ví dụ, amylases... sung axit tannic, enzyme thuốc nhuộm dung dịch nhuộm thuận lợi cho việc áp dụng công nghiệp Hiệu enzym – acid tannic việc tăng nhuộm tốt cải thiện tính bền vững so với enzyme enzyme rõ ràng trình... lần • V TỔNG KẾT Các ứng dụng tiến công nghệ sinh học nói chung ngành công nghệ enzyme nói riêng xử lí dệt mở chân trời rộng lớn cho việc sản xuất sản phẩm dệt phong phú, đa dạng màu sắc, chất