12.4.3.1主要的酶脫毛工藝
酶脫毛方法在豬皮脫毛中應用較為成功,主要使用有溫有浴酶脫毛和堆置酶脫毛兩種方法。
(1)有溫有浴酶脫毛在轉鼓內進行的有浴液、溫度較高的酶脫毛方法稱為有溫有浴酶脫毛。其特點是在較短的時間內將毛與表皮從皮上除去。在最適條件下黃牛皮的最短脫毛時間僅需90min左右。
有溫有浴酶脫毛所使用的酶多為中性蛋白酶如166,AS1.398和3942蛋白酶,也使用堿性蛋白酶如2709等。
某企業黃牛麵革酶脫毛的工藝為:放線菌蛋白酶166,用量300u/g 皮,pH 7.5左右,溫度38℃,液比0.5~1.0,脫毛時間90~120min。
(2)堆置酶脫毛堆置酶脫毛的主要程序是:首先加入一定量的酶製劑,防腐劑和滲透劑,在轉鼓內滾均勻,然後在自然溫度或控溫下堆放,保持至毛完全鬆動,最後以機械方式除去鬆動的毛。
與有溫有浴酶脫毛方法相比,堆置酶脫毛具有操作簡單,控製容易、熱耗低、不易產生鬆麵、成革質量好等優點。堆置酶脫毛的主要缺點是:占地麵積大,勞動強度高,脫毛時間長,有難聞氣味等。
堆置酶脫毛時,除應注意滾酶前後皮的處理和堆置環境的清潔外,還須注意以下幾點:滾酶前皮應去肉和水洗,水洗後皮應充分滴水再滾酶與鹽;鹽皮滾酶前,皮可不水洗,但去肉是必要的。若鹽醃保藏與堆置酶脫毛同時進行,滾酶時應視皮的含鹽量保藏時間等適當添加食鹽,使鹽的用量達鹽醃保藏生皮的基本要求;堆皮房應保持清潔,地麵保證無積水,堆皮房夏天應有良好通風並具備必要的控溫裝置。
12.4.3.2影響酶脫毛的因素
(1)pH正確的pH控製是酶脫毛順利進行的根本保證。在實際脫毛過程中,中性蛋白酶pH控製應比該蛋白酶的最適pH略偏高,而堿性蛋白酶則應偏低。中性蛋白酶脫毛時,其pH必須控製在7以上,pH低於7,脫毛效果差,易使成革產生鬆麵;在pH低於6.5以下時,不但脫毛困難,而且容易爛皮。用堿性蛋白酶脫毛時,其pH應比最適pH低,最好控製在9~10之間,pH高於10脫毛效果差。
在有溫有浴酶脫毛過程中,pH極易下降。產生的主要原因有兩點,其一是,酶製劑中含有大量的硫酸銨,這些硫酸銨是在生產酶製劑時為了沉澱發酵液所加入的,例如在生產AS1.398蛋白酶時通常需加入發酵液40% ~42%的硫酸銨,對AS1.398蛋白酶進行沉澱;其二可能是酶作用於皮蛋白,使得其酰胺水解而導致溶液的pH下降。
(2)溫度溫度是酶脫毛工藝的重要控製因素之一。溫度升高,酶催化反應的速率提高,可加速脫毛;但是,另一方麵,隨著溫度的提高,酶失活的速度也將加快。當溫度超過酶的最適溫度,酶將迅速變性失活。
我國常用酶製劑的最適溫度多在40~45℃之間,如AS1.398蛋白酶最適溫度在40~43℃,3942蛋白酶在40~45℃,166蛋白酶在40~42℃等,在實際應用過程中,各類酶製劑的反應溫度多控製在38~40℃之間。
(3)酶的種類Green曾將具有脫毛作用的酶分為四類, 即動物蛋白酶、植物蛋白酶、黴菌蛋白酶和細菌蛋白酶。最初,Rohm進行酶脫毛試驗時用的胰酶是動物蛋白酶。之後,隨著微生物學科的發展, 愈來愈多的黴菌、放線菌和細菌蛋白酶被用於脫毛,取得了更好的效果。
枯草杆菌AS1.398 中性蛋白酶和3942堿性蛋白酶是我國製革業在酶脫毛工序中最先使用的2個微生物酶製劑產品。其中,AS1.398蛋白酶具有強烈的脫毛能力和軟化能力,3942蛋白酶的脫毛能力稍弱,軟化性也比較溫和。1968 年,上海新興製革廠應用這兩種酶成功實施了豬皮酶法脫毛, 這是酶法脫毛在我國的重大突破, 開創了酶法製革的新時代。
20世紀70年代,中國皮革工業界開發了一係列脫毛專用酶製劑,如用於黃牛麵革酶脫毛的放線菌166中性蛋白酶、用於山羊麵革酶脫毛的枯草杆菌172中性蛋白酶等。這些專用脫毛酶製劑的應用,顯著提高了牛皮、羊皮酶脫毛工藝的質量。
90年代以來,生物酶技術的快速發展, 促進了脫毛酶製劑的篩選培養工作。印度的研究人員報道了他們從不同菌種篩選、培養出新型的堿性蛋白酶,並將其應用於山羊、綿羊皮的脫毛。該堿性蛋白酶來自於一種新的菌種——糞產堿菌(Alcaligenesfaecalis), 該酶在pH 8~11,溫度30℃下放置24h,仍能保持穩定的活力,在用量為皮重的0.5%, pH 9~10,溫度30~37℃時,具有較好的脫毛效果。中國皮革和製鞋工業研究院與河北省微生物研究院合作,開發研製出一種新型脫毛酶製劑,並配套開發了相應的豬反絨服裝革脫毛工藝,據稱其功能高效、專一。
(4)酶濃度在有溫有浴酶脫毛過程中,脫毛的效果與酶的濃度、液比、酶的活力及酶的用量有關。此外,酶的用量還與製成革的品種、酶製劑種類等有關。例如用3942蛋白酶來作酶脫毛工藝生產豬皮正麵革,黃牛正鞋麵革以及牛皮裝具革,酶的參考使用量分別為120~200 u/g皮, 200~250 u/g皮以及300~320 u/g皮。
(5)機械作用在有溫有浴酶脫毛時,機械作用是一個不可忽視的重要因素。但機械作用一定不能太強,否則會導致纖維蛋白的過度水解,毛結球(指脫下的毛相互纏繞而成球)和毛橫穿(指部分脫下的粗大而尖硬的針毛在機械轉動作用下穿進皮的鬆軟部位並保持於皮中)等缺陷。酶脫毛過程的機械作用一般采取間歇方式,即轉停結合,正反轉結合的方式。