脱脂效果(精选7篇)
脱脂效果 篇1
近年来,随着动物饲养条件的变化,动物皮中油脂含量有增加的趋势,且皮革产品较频繁地出现由于油脂脱不净而导致的“油霜”、“油哈味”和六价铬超标等较严重的问题,使制革者越来越意识到制革过程中对皮内油脂去除的重要性,并积极研究高效的脱脂方法。
传统的皮革脱脂方法主要包括溶剂法、皂化法、乳化法及其联合的脱脂方法。溶剂法脱脂的脱脂效果较好,但需要使用有机溶剂,存在毒性、使用安全性和成本高等问题。皂化法主要进行表面脱脂,存在脱脂不完全的问题。乳化法脱脂是目前常用的方法,对于油脂含量高的原皮,乳化剂用量大(有时甚至超过皮质量的10%)。大量乳化剂的使用,亦存在环境污染问题和对皮革防水性、雾化值指标的不利影响。生物脱脂技术—酶脱脂作为一种绿色脱脂方法,受到越来越多的关注[1,2,3,4,5,6,7]。酶脱脂方法中主要使用的是脂肪酶,随着生物技术的发展,较低成本的脂肪酶工业化发酵生产技术已经成熟,为工业化使用脂肪酶提供了可能性(价格可接受)和可选择性(多种脂肪酶产品)。
尽管脂肪酶用于皮革脱脂方面已有较多的研究报告,但在实际的制革过程中,以脂肪酶脱脂作为主体脱脂方法的应用还较少,一方面可能是酶脱脂的成本较其他方法偏高,但更主要的是关于脂肪酶脱脂的研究结果显示单独的酶脱脂或脂肪酶和表面活性剂结合脱脂的脱脂率并不是很高,一般只能达到50%左右[8,9,10],与理想中的酶脱脂效果相差较远,这可能是脂肪酶脱脂一直是一种辅助脱脂方法的主要原因[11,12]。
本课题组一直致力于制革生物技术的研究和开发,制革高效生物脱脂技术是研究方向之一。本论文以富含油脂的绵羊皮粉为底物,研究了脂肪酶酶脱脂的两个过程,一是研究脂肪酶对皮内油脂的水解特性;二是研究皮内油脂的脂肪酶水解产物去除方法。试图探寻脂肪酶脱脂的机制,并建立一种基于脂肪酶作用的高效绿色的脱脂方法。
1 实验
1.1 主要仪器和试剂
1.1.1 主要仪器
SXT-06型索氏抽提器(上海洪纪仪器设备有限公司),pH S-3C型pH计(上海精科公司),THZ-82型恒温振荡器(广州市富华工贸发展有限公司),SM100型切割式碾磨仪(德国Retsch公司),FA2004型分析天平(上海恒平科学仪器有限公司)等。
1.1.2 主要试剂
脂肪酶UG、G20(四川达威科技股份有限公司)和非离子脱脂剂BE/C(科凯精细化工有限公司)为工业级产品,其他药品如无特别说明均为化学纯。
1.2 实验内容和方法
1.2.1 富含油脂的皮粉制备及其基本性能测定
(1)皮粉制作:
先将油脂含量高的绵羊盐湿皮用水充分洗涤,除去盐分,然后常温下用清水浸水过夜(液比300%、杀菌剂FMN 1.0%),皮回软后去肉,再重复清水浸水一次。皮充分浸水后,在其肉面涂脱毛酶液,堆置48 h后手工推毛。推毛后的绵羊皮充分水洗、自然晾干,分割成小块,并用切割式碾磨仪打成皮粉。
(2)皮粉油脂含量测定:
采用索氏抽提法。85 ℃下,以二氯甲烷为溶剂,回流6 h,约8~12 min回流一次。
(3)酸值测定:
按文献[13]进行测定。
(4)皂化值测定:
根据文献[14]方法进行测定。
1.2.2 脂肪酶对皮内油脂的水解作用
取3.0 g皮粉放入250 mL锥形瓶中,按液比20∶1,加入pH7.5的0.05 mol/L的B-R 缓冲液[15],摇床振荡5~10 min后常温静置过夜,总共浸水时间约14~16 h。次日,加入一定量脂肪酶,30 ℃下振荡一定时间后用滤布过滤,然后用约100 mL去离子水洗涤皮粉,洗涤后的皮粉用滤布滤出后自然晾干,再用二氯甲烷为溶剂对皮粉中的油脂物进行抽提,并对抽提物进行酸值和皂化值的检测。
1.2.3 脂肪酶作用后皮粉中脂类物质的去除
在pH7.5的0.05 mol/L的B-R缓冲液中,在30 ℃下用脂肪酶处理浸水后的皮粉,悬浮液酶比活力为20 U/mL,处理时间2 h。脂肪酶处理后的皮粉(处理条件相同),用滤布滤出后分别用以下三种方式洗涤:
(1)Na2CO3溶液碱洗:按液比20∶1加入0.5%Na2CO3溶液,对脂肪酶处理后的皮粉进行洗涤。30 ℃下分别振荡10、20、30、40 min,过滤后再用皮粉质量20倍的纯水在30 ℃振荡洗涤10 min,用滤布滤出皮粉。洗涤两次后,皮粉自然晒干。
(2)表面活性剂洗涤:脂肪酶处理后的皮粉中,按液比20,加入不同浓度的表面活性剂溶液,30 ℃振荡15 min后滤布过滤。同样条件下再洗涤一次。其他操作同洗涤方式(1)。
(3)碱洗与表面活性剂联合洗涤:脂肪酶处理后的皮粉中,按液比20加入0.5% Na2CO3溶液,30 ℃下振荡30 min,滤布过滤后,再用液比20∶1的表面活性剂溶液对碱洗后的皮粉振荡洗涤20 min。其他操作同洗涤方式(1)。
不同洗涤方式洗涤的皮粉经干燥后,用二氯甲烷抽提,得到皮粉中脂类物质的含量。
2 实验结果与讨论
2.1 富含油脂的绵羊皮粉制备及其基本参数
文献中,酶脱脂研究基本上都是以皮块为底物[4,8,9,11,16,17,18,19,20],由于皮的部位差异,不同部位皮块之间油脂含量和组成存在差别,造成脱脂研究的数据可比性和规律性较差[17],难以得到可重复的实验结果。Waters等[21] 和Palop等[12]分别将鞣制后的绵羊皮和绵羊酸皮分割成约1 cm×1 cm的皮块作为脱脂研究底物,但是底物的一致性仍不能得到保证,而且这些皮块经过前面诸多工序的处理后油脂含量已不高,同时油脂分子也发生了变化,不适合作为酶脱脂研究的底物。因此,重新开发一种均一性好、适合于脂肪酶脱脂作用的底物,是脱脂深入研究的前提。
本文以油脂含量高的新鲜绵羊盐湿皮为原料,清水浸水后,用蛋白酶进行脱毛,皮板干燥后粉碎成皮粉,得到油脂含量高且均匀的皮粉,作为脂肪酶脱脂研究的底物,从而保证后续实验中数据的可比性和可重复性。
制备的富含油脂的绵羊皮粉的油脂含量及油脂抽提物的酸值情况见表1和2。
1):皮粉直接用二氯甲烷抽提。2):用皮粉质量20倍的0.05 mol/L p H 7.5 B-R缓冲溶液浸泡(常温浸泡12 h后,30℃下振荡2 h),过滤、自然晒干后用二氯甲烷抽提。
由表1可知,所得皮粉的初始油脂含量为19.47%,浸水后油脂含量为17.68%。随机取若干样进行油脂抽提实验,不同样之间油脂含量的相对标准偏差分别为0.29%和0.33%,表明该皮粉中油脂分布较均匀。
制备的绵羊皮粉经浸水和脂肪酶处理后,皮粉中油脂抽提物的含量、酸值、皂化值和酯值等指标见表2。
1):酶处理方法:液比20,30℃,p H7.5,处理2 h,脂肪酶浓度30 u/m L。2):酯值=皂化值-酸值。
由表2可知,所制皮粉中油脂含量高,油脂抽提物的酸值较低(为24.63 mg KOH/g油脂),浸水后皮粉中油脂含量略有降低,油脂的皂化值和酯值也略有增加。脂肪酶处理后皮粉中的油脂抽提物的总量及皂化值变化不大,但其酸值明显升高,酯值明显降低,且酯值的降低程度与酸值的升高幅度基本一致。酸值的升高表明脂肪酶催化了皮粉内油脂酯键的水解,水解的程度约为总酯值的2/3。
酶处理后皮粉内油脂抽提物的量并没有降低。虽然脂肪酶催化了皮粉内油脂的水解,但水解生成的脂肪酸、脂肪酸单甘油酯和脂肪酸双甘油酯等产物在中性条件下仍难以分散在水中,因此,中性水的洗涤不能使油脂及油脂的水解产物从皮粉中脱除出来。也就是说,在中性和酸性条件下用只用脂肪酶处理皮或革胚,虽然油脂发生了水解,但以油脂的去除率来表征脱脂效果的结果时,往往显示脂肪酶对皮内油脂的去除无明显的效果。
2.2 脂肪酶对皮内油脂的水解性能
以富含油脂的绵羊皮粉为底物,考察了不同浓度的脂肪酶与皮内油脂水解后皮粉内脂质的酸值变化情况的关系,结果如图1所示。
由图1可知,不同浓度的脂肪酶处理的皮粉中油脂抽提物的酸值随酶浓度的增加表现出先增加后趋于稳定的趋势,当酶的浓度在5 U/mL以下时,随酶浓度的增加,油脂的水解作用明显增加;当酶的浓度超过10 U/mL时,酶对皮粉内油脂的水解程度趋于最大值。当酶浓度为10 U/mL时,油脂水解物的酸值为最高值的96%,当酶的浓度达到20 U/mL时(增加1倍),油脂水解物的酸值只增加了4%。
(酶水解条件:p H7.5,液比20,温度30℃,作用时间2 h)
脂肪酶处理后皮粉内脂质的抽提量、酸值、脂肪酸的产生量和脂质中脂肪酸的浓度等情况见表3。
由表3可看出,脂肪酶处理后的皮粉经充分水洗后,皮粉中油脂总含量(包括油脂和油脂水解产物)并没有明显变化,但油脂中的脂肪酸含量明显增加。图1中曲线中平台的存在表明,当脂肪酶浓度超过一定值时,再增加脂肪酶浓度并不能使皮内油脂得到进一步的水解,脂肪酶对皮粉内油脂的最大水解度为70%左右。
上述实验中,3 g皮粉(皮粉水份、油脂含量和酯值分别为:13.20%、17.60%和176.11 mg KOH/g油脂)中油脂完全水解可产生1438 μmol脂肪酸,当酶的浓度为2.5 U/mL时,如果油脂底物的量足够的条件下,理论上2 h将生成18000 μmol脂肪酸,实际过程中酶作用只生成了688 μmol脂肪酸,即实际水解产生的脂肪酸为理论值的4%,皮粉油脂的水解率只有49%。我们前面的研究表明脂肪酶在实验条件下2 h内的活力基本不变,因此,随酶的浓度增加到一定值后,油脂的水解趋于平衡的最可能原因是随水解过程的进行,反应体系中产物的浓度增加对脂肪酶的作用产生了抑制。由表3可以看出,当每克脂类中脂肪酸的浓度达到2000 μmol时,已对脂肪酶产生了明显的抑制作用,当脂肪酸浓度达到2500 μmol/g油脂时,脂肪酶的作用几乎被完全抑制。
进一步以油脂含量和酸值更高的绵羊皮粉为底物,选择了两种脂肪酶,在固定的酶浓度下(活力5 U/mL),考察了不同酶作用时间下,皮粉中油脂水解程度的变化,结果见图2。
(皮粉油脂含量25.31%,酸值为31.54 mg KOH/g油脂;酶水解条件:液比20∶1,pH7.5,脂肪酶浓度5 U/m L,温度30℃)
由图2可看出,实验条件下,两种脂肪酶对皮粉内油脂水解性能基本相同,反应的初期水解进行较快,60 min之后水解反应会变慢,最后趋于平衡。 随着酶处理的时间延长,体系中脂肪酸的量不断增加,当油脂中的脂肪酸量达到1500 μmol/g油脂时,酶的作用开始受到明显抑制,当反应60 min时,每克油脂中脂肪酸的量达到2000 μmol,此后酶促油脂的水解过程几乎停止。
由上述实验的结果可以得出,脂肪酶催化油脂水解的反应过程是受产物(脂肪酸)抑制的,当皮粉的油脂中脂肪酸的量达到2000~2500 μmol/g油脂时,酶的催化作用被完全抑制。其原因可能是脂肪酸比甘油酯的极性更大,从而脂肪酸更容易与水溶性的酶分子亲合而占据酶的活性部位,对油脂酯键的酶水解产生了竞争性抑制。因此,中性条件下,脂肪酶催化油脂的水解反应,在产物(脂肪酸)不能及时排除的情况下,油脂中的酯键是不能被完全水解的,也就是说,在脂肪酶脱脂过程中,当油脂的水解度达到一定程度(70%)后,只是通过增加酶的量和延长处理时间并不能进一步提高皮中油脂的水解程度。
2.3 脂肪酶作用皮粉中脂类物质的去除方法
皮内油脂的酯键被脂肪酶催化水解后形成脂肪酸和单、双甘油酯等产物,尽管这些水解产物的极性比三甘酯强,但在中性条件下,它们仍然无足够的水溶性和水分散性,通过简单的水性,并不能被从皮中去除。因此,有效的脂肪酶脱脂技术必须要解决两个主要问题,一是,提高酶催化油脂的水解程度,其关键是脂肪酶的选择及如何克服脂肪酶催化过程中产物抑制作用;二是,如何使油脂的水解物从皮中转移到水浴中。
可通过两种方式去除皮粉中的油脂酶水解产物,首先,可以通过提高pH值,使脂肪酸转变为可水溶的且对中性油脂有一定乳化性的脂肪酸钠盐,从而使皮内油脂及其水解产物去除;再者,如果需要在中性或酸性条件下脱脂,则必须通过使用对脂肪酸等油脂水解产物具有较好乳化性的脱脂剂来去除。
用0.5%Na2CO3溶液洗涤经脂肪酶处理后绵羊皮粉,皮粉中脂类物质的残留量随洗涤时间的变化情况见图3。
(酶作用作用条件:液比20∶1,p H7.5,温度30℃,脂肪酶浓度20 U/m L,作用时间2 h。碱洗条件:0.5%的碳酸钠溶液,液比20∶1,30℃水浴振荡。空白:皮粉未经酶处理,直接碱洗。)
由图3可看出,脂肪酶处理后通过提高pH值,能明显去除皮粉内的油脂水解产物,脂肪酶处理结合碱洗的脱脂效果明显优于单独的碱洗(皂化法脱脂)。未经脂肪酶处理的皮粉,在足够量的0.5%Na2CO3溶液洗涤20 min后,皮粉内残留油脂含量约10%,脱脂率为43.4%;脂肪酶作用后的皮粉在同样条件下洗涤后,残留油脂含量为6.1%,脱脂率为65.5%,与空白组相比,脂肪酶作用后脱脂率提高22%。
由表3可知,在实验的酶处理条件下(脂肪酶浓度为20 U/mL),皮粉内油脂的水解度66.8%,酶处理后经过碳酸钠溶液碱洗,脱脂率达到65.5%,可以认为酶水解生成的脂肪酸在碱洗时转化为脂肪酸钠盐后基本上能被有效脱除,但并未显示出生成的脂肪酸钠对皮内未被水解油脂具有乳化去除作用。因此,基于脂肪酶处理和碱洗相结合的高效水性脱脂技术是可行的,其脱脂效果主要取决于脂肪酶对油脂催化水解的程度及脂肪酸转化为钠皂的程度。
进一步考察了脂肪酶处理后的皮粉用表面活性剂乳化洗涤后的脱脂效果。选用了阴离子表面活性剂LAS和非离子脱脂剂BE/C(主要成分脂肪醇聚氧乙烯醚)对脂肪酶作用后的皮粉进行洗涤脱脂,并与碱洗法相结合。不同的洗涤方式对酶处理皮粉中油脂的去除作用效果如图4所示。
(酶作用:液比20∶1,p H7.5,温度30℃,脂肪酶UG浓度20 U/m L,作用时间2 h;空白:皮粉未经酶处理,直接碱洗。)
由图4可看出,中性条件下,用0.1%的LAS溶液和BE/C洗涤皮粉时,未经脂肪酶处理的皮粉的脱脂率为分别为14%和13%,而酶处理后皮粉,两种低浓度的表面活性剂溶液洗涤后,皮粉的脱脂率分别增加至31%和33%,可见,表面活性剂对油脂的水解产物有更好的去除效果。当脱脂剂BE/C洗涤液的浓度达到0.5%时,未经脂肪酶处理的皮粉的脱脂率为57%,而酶处理皮粉的脱脂率为50%,低于未处理皮粉,其原因是皮粉经酶处理后,大部分油脂(约70%)被转化为脂肪酸,而脱脂剂BE/C对脂肪酸的乳化能力低于对甘油酯的乳化能力。因此,脂肪酶和乳化剂配合脱脂,应选用对脂肪酸乳化力强的乳化剂。
从图4中还可以看出,皂化法(0.5%Na2CO3溶液)和乳化法(0.5%BE/C)相结合,脱脂率约为57%,低于脂肪酶和碱洗相结合的方法,因此,脂肪酶作用有利于皮内油脂的去除。如前所述,脂肪酶处理的皮粉经碱洗后,脱脂率达到66%,生成的脂肪酸几乎全部可以除去。碱洗后的皮粉再经过 BE/C洗涤,脱脂率达到75%,脱脂率升高10%可认为是BE/C洗涤进一步乳化去除了皮粉内未被脂肪酶水解的甘油酯成分而带来的。
综上所述,尽管皮粉内油脂经脂肪酶催化水解的产物不能分散于水中而自动去除,但油脂的水解产物容易被碱洗去除,再辅以少量的乳化剂可以达到高效的脱脂效果。根据上述研究结果,可以建立基于脂肪酶作用的高效水性脱脂模式,即通过脂肪酶的优选和脂肪酶作用条件的优化,特别是克服脂肪酶作用过程中产物的抑制作用,使皮内油脂在较缓和的条件下(较低温度和中性条件下)充分水解,再通过调整pH值,并辅以乳化剂洗涤,达到高效的脱脂效果,大幅降低表面活性剂的使用,甚至可以完全取代溶剂和乳化剂。
3 结论
(1)富含油脂的绵羊皮粉油脂含量均匀,适合作为评价脂肪作用及脱脂效果的底物,数据的准确性和可重复性高,能满足大批量实验的要求。
(2)实验表明,脂肪酶对皮内油脂的催化水解过程是受产物抑制的,脂肪酸对油脂底物的水解作用产生竞争性抑制。当油脂中脂肪酸的浓度达到1500 μmol/g油脂时,对脂肪酶产生明显的抑制作用;当脂肪酸浓度达到2500 μmol/g油脂时,脂肪酶的作用几乎完全被抑制。因此,当酶浓度和反应时间达到一定值后,脂肪酶对皮内油脂的催化水解趋于平衡,脂油脂的最大水解度为70%左右。
(3)中性和酸性条件下,脂肪酶单独作用,并不能除去皮内的油脂类物质,但脂肪酶处理后,皮内的油脂可以通过适当碱洗和或乳化剂洗涤达到较好的去除效果。脂肪酶作用于皮粉后经过碳酸钠溶液碱洗,脱脂率达到65.5%,再用表面活性剂洗涤,脱脂率能达到75%,明显高于常规的皂化和乳化结合的脱脂方法(脱脂率为57%)。
(4)可以通过克服脂肪酶水解的产物抑制性能,促进皮内油脂完全水解,并结合碱洗和适合的乳化剂,形成高效绿色的皮革脱脂剂技术。
电解脱脂线带钢张力的建模仿真 篇2
电解脱脂是钢带前处理中针对油脂清洗的一种方法,是清除冷轧时渗进钢带微观缝隙中润滑油的必要环节。
带钢具有合适的张力是其高速运行及防止跑偏的重要条件之一。张力的波动不仅会影响带钢产品质量,严重时还会与电极板相碰而打火,甚至会导致带钢断带,造成停产事故。由于冶金轧钢对象的复杂特性,以及成本等因素的影响,科研人员或操作员难以直接在实际的生产线上进行各种实验。系统仿真技术具有安全性,经济性,及前瞻性等特点,利用仿真系统不仅可以深入了解对象的动态特性,还可以进行各种先进的控制技术实验,因此得到了广泛应用,如冷连轧仿真系统[1],冷轧连续退火机组带钢张力仿真系统[2]等。
本文通过对电机控制模型和带钢张力产生机理的分析,建立了电解脱脂生产线张力模型,并进行了仿真验证。
1 生产线张力系统组成
电解脱脂线由开卷机、1#张紧机、工艺段、2#张紧机、收卷机组成。其张力分布为开卷段张力,即开卷机到1#张紧机之间的张力;工艺段张力,即1#张紧机和2#张紧机之间的张力;收卷段张力,即2#张紧机到收卷机之间的张力。
2 电机控制模型
为了分别控制生产线的速度和张力,本文中电机采用双闭环控制系统。
图1所示为转速、电流双闭环控制系统的Matlab仿真模型图。其中电机采用直流电机,其模型的建立在此不再赘述,读者可参考文献[3]。
系统中设置了两个调节器,均采用PID调节方式,用来分别调节转速和电流,两者之间实行串联连接,把转速调节器ASR的输出作为电流调节器ACR的输入,用电流调节器的输出去控制晶闸管整流SCR的触发器。转速和电流两个调节器的输出值是带限幅的,转速调节器的输出限幅电压决定了电流调节器给定电压的最大值;电流调节器的输出限幅电压则限制了晶闸管整流装置输出电压的最大值。
由于晶闸管整流装置总离不开触发电路,因此在分析系统时往往把他们看成一个整体,当作具有纯滞后的放大环节,其传递函数为
式中
Uct(s):触发电路控制电压
Udo(s):理想空载整流电压
K:放大系数
T1:晶闸管触发和整流装置的失控时间
由于T1很小,可以将晶闸管触发和整流装置的传递函数近似成一阶惯性环节,即
式中参数含义与式(1)中相同。
图1中其他三个惯性环节均为滤波环节,a为电流反馈系数,由电流调节器的限幅电压与电机最大电枢电流的比值求得。
3 张力模型建立[4]
借鉴文献[4]中连轧张力公式,来讨论工艺段的张力模型。
设某一时刻t时,两个张紧机处于一个稳定状态,此时张力为T,1#张紧机的速度为v1,2#张紧机的速度为v2,带钢截面积为A。张力之所以产生是因为钢带被拉伸,钢带拉伸符合胡克定律
式中
σ:钢带张应力
ε:钢带相对弹性变形量
E:钢带的弹性模量
假定两个张紧机均不发生打滑现象,则钢带之所以发生弹性变形,是因为两个张紧机速度不一致产生的,由此可推导得出
式中,l:两个张紧机之间的距离
因此可得张力公式
开卷段、收卷段张力模型与此相同。
4 张力控制算法
图1中的转速调节和电流调节在生产线上就是速度控制模式和张力控制模式。对于1#张紧机,采用张力控制模式,这时人为将其设定速度小于全线基准速度,则其速度调节处于饱和状态,不起调节作用,而将所需要产生的张力折算成转矩作为转矩限幅环节的设定转矩。2#张紧机为速度基准辊,采用速度控制模式,它的设定速度为实际生产中钢带所需要的线速度折合值,它的设定转矩为其最大额定转矩。
开卷机和收卷机张力均采用间接控制法。以收卷机为例,其电机轴上的力矩平衡方程式[5]为:
式(6)中
Mem:电机输出力矩
MT:动态力矩
MJ:建张所需张力力矩
M0:空载力矩
稳态时,MJ=0,M0其值较小,可以忽略不计,则力矩平衡方程式可写成为:
式(7)中
FT:收卷段张力
DB:带卷直径
i:收卷机的减速比
MT:卷筒上的张力力矩
η:传动机械装置效率,一般约为0.9
卷取过程中,为维持张力恒定,必须得到卷径的值DB,由于2ηi为常数,根据式(7)计算出恒定张力所需的力矩作为图1中的设定转矩,即可获得恒定张力。
开卷机控制算法与此相同,不再赘述。
5 仿真实验
模型建立完成后,我们采用一组经验数据来进行实验。开卷段张力6000N,工艺段张力9600N,收卷段张力19000N,全线运行基准速度200m/min。仿真实验中,0~50s建张,然后全线以的加速度加速到200。仿真结果如图2、图3所示。
6 结论
图2和图3显示工艺段张力和收卷段张力。由仿真结果,在建张阶段和系统加速结束后阶段,系统均能迅速稳定,并满足设定张力需要。这与现场情况相似,说明了模型的正确性。
电解脱脂线为冷轧处理线中较为简单的生产线,并且本例中忽略了工艺段的处理,也没有涉及活套,只重点研究了收卷机和张紧机,张紧机与张紧机,张紧机与收卷机之间的张力模型,这三者是冷轧以及热轧处理线中不可或缺的三部分,具有普遍意义。
本仿真模型可以对一些控制策略,参数调节提供验证的平台,但要对现场实际系统实时模拟,需要根据实际系统对电机模型精确化处理,对系统惯量等参数深入研究。
摘要:通过对电机控制原理和张力产生机理的分析,建立了电解脱脂生产线的带钢张力模型,并着重介绍了收卷机的控制方法,以达到收卷段张力恒定的目的。最后,利用实际的生产数据进行仿真,验证了模型的正确性。
关键词:电解脱脂,带钢张力,建模,仿真
参考文献
[1]周坚强,徐忠,王笑波,等.宝钢2030冷连轧系统仿真[J].冶金自动化,2003,10(5):5-8.
[2]白锐,张振山,柴天佑.冷连轧连续退火机组带钢张力仿真系统[J].系统仿真学报,2007,19(23):5477-5481.
[3]郁建平.机电控制技术[M].北京:科学出版社,2006.301-302.
[4]张进之,张小平.连轧张力公式[J].南方金属,2007(154):4-10.
新型皮革脱脂剂的研制与应用 篇3
在制革或毛皮制造过程中,对于油脂含量较高的原皮和毛皮,脱脂是一道极为关键的工序。只有将裸皮所含天然油脂去除到一定程度,才能使胶原纤维松散,为后面鞣制等各个工序的顺利进行创造有利条件,使成革达到较理想状态,否则由于皮板内所含天然油脂的拒水性,将使后面鞣制、加脂、染色、涂饰等工序难以顺利进行,从而导致成革手感僵硬,表面油腻感强,涂层容易脱落掉浆等。所以对于油脂含量较高的绵羊皮、猪皮等,必须选择较好的脱脂材料进行有效的脱脂,以便制出高质量的皮革和毛皮制品[1]。
随着人们消费水平的提高,对皮革产品质量的要求越来越高,这就需要开发深透、高效的脱脂剂;另一方面,随着人们对自然环境以及人类自身生存状况的关注,这就要求脱脂剂本身生物降解性好,同时在其使用过程中能促进其他化工材料的渗透、吸收和固定,降低污染。因此,脱脂剂的研究朝温和、高效、环境友好的方向发展[2]。
本实验研究的新型脱脂剂主要原料来自于皮革废料,其他原辅材料也是常见的化工材料,符合环保要求;从实验来看,其脱脂效果也非常显著,将会有不错的市场前景。
2 实验部分
2.1 主要原料及规格
革屑,莱阳金星制革厂;猪盐湿皮,烟台制革厂;油酸,三氯化磷,碳酸钠,二氯甲烷,均为分析纯。
2.2 主要仪器设备
HWS-150恒温恒湿培养箱,上海山连实验设备有限公司;SHB-3循环水多用真空泵,郑州杜甫仪器厂;GI热泵循环不锈钢控温实验转鼓,无锡德润轻工机械厂;有机合成仪器,索氏油脂抽提器,电热恒温水浴,数显恒温油浴,水浴恒温振荡器,龙口先科仪器厂。
2.3 实验步骤
2.3.1 表面活性剂的合成
革屑、NaOH和水按一定比例在一定温度下水解数小时,水解产物过滤后与自制的油酰氯(油酸与三氯化磷50~60 ℃反应数小时后的上层产物)在一定温度、时间下反应合成本脱脂剂的主要成分,即水解蛋白质型表面活性剂[3,4]。
2.3.2 复配[5]
将每次合成的表面活性剂分成两份,一份原封保存,一份加入适量的碳酸钠和其他两种表面活性剂,稍微加热使其溶解混合均匀,即得实验用脱脂剂,保存待用。
2.3.3 仿脱脂实验
剪10 cm×10 cm大小棉布数块,称重后,浸泡于猪油中半小时,取出晾干到不再有油滴出,称重,然后将浸油后的棉布,按皮革脱脂的方法,用自制脱脂剂进行洗涤脱脂,脱脂后,用二氯甲烷萃取棉布中的残余油脂,计算脱脂率。
2.3.4 脱脂实验[6]
取去肉投料前的猪盐湿皮数块,沿脊背线对称裁取得到脱脂实验用皮样,取样方法如图1。
脱脂操作工艺:
将每个皮样在小转鼓内,按下述工艺脱脂。
①水洗
温水洗30 min,控水。
②脱脂
液比2,温度38~40 ℃,脱脂剂3%(以活性物计),转动时间90 min。
③水洗
温水洗20 min,自来水冲洗至干净。
感观检验脱脂情况。用索氏抽提法测定脱脂前后油脂的含量,计算脱脂率,并与市场上的脱脂剂进行对比。
3 结果与讨论
3.1 活性成分的表面活性表征
3.1.1 起泡力的测定[7]
用5个不同批次合成的脱脂剂配制成质量浓度为5 g/L的溶液,在 40 ℃水浴中恒温0.5 h后,取待测液15 mL置于50 mL具塞量筒中,上下振荡具塞量筒20次,振荡幅度保持一致,记录溶液的泡沫到达高度;放置30 min后再记录溶液的泡沫高度,由泡沫体积的大小及泡沫存在的时间来衡量待测液的起泡力,重复三次,取出算术平均值,结果如图2。
由图2可以看出,合成的表面活性剂的起泡性能优良,泡沫稳定性良好。在脱脂实验中,泡沫亦非常丰富,也证明了其良好的起泡性能。
3.1.2 乳化力的测定[8]
用2.3.2中配制好的待测液5 mL,油酸5 mL,置于25 mL具塞量筒中使其混合均匀,以后每隔15 min,上下振荡具塞量筒10次,共振荡5次,然后将具塞量筒放于40 ℃的恒温水浴中恒温静置24 h,观察混合液分离出的水、油及乳化相的体积数,由分离出的水、油及乳化相的体积数来判断待测液的乳化力。
由图3可以看出,油相和乳化相相比较少,说明合成的表面活性剂的乳化力较好。另外,乳化24 h后,乳化相的的量依然占40%以上,说明乳液的稳定性也较好。且从多组实验来看,不同批次的脱脂剂的乳液稳定性较好,乳化力差别不大。
3.2 仿脱脂实验
从乳化力测定试验可看出,合成的表面活性剂本身具有很强的乳化能力,且体现出优良的洗涤性和乳液稳定性,对浸油棉布的脱脂能力显著。当表面活性剂质量百分比增加时,乳化脱脂能力也随之增加,但超过3%时,脱脂率的增加已不太明显。当合成的表面活性剂与Na2CO3复配后,乳化脱脂能力明显提高,脱脂率达到78.6%,这进一步证实复配的皮革脱脂剂脱脂性能优良。
3.3 猪皮脱脂实验
从表2可以看出,合成的表面活性剂的脱脂率已达到50%以上,本身就具有较强的脱脂能力;复配脱脂剂的脱脂率已与市售的常用脱脂剂相当。每次脱脂试验后,毛被非常干净,毛的手感也变得非常柔和。笔者试想若用作裘革的脱脂剂,推测认为效果应该不错,既能起到脱脂作用,又能起到洗涤毛被的作用。
4 结论
新型皮革脱脂剂,主要成分是蛋白类的阴离子表面活性剂,另外复配少量Na2CO3和其他表面活性剂,其主要生产原料来自皮革工业本身的废弃物,广泛易得且经济,生产过程工艺简单,二次污染小,脱脂剂生物降解性好,利于环保。
实验表明,脱脂剂具有优良的乳化性能、起泡性能和渗透性能。猪皮脱脂应用发现,脱脂效果良好,是多脂皮较为理想的脱脂材料,可代替市场上常用脱脂剂。除用作脱脂材料外,还可用作毛革一体革的洗涤剂、柔软剂等。
由于该脱脂剂产品以阴离子表面活性剂为主,通常碱性和中性条件下的 使用效果更优。
该脱脂剂产品也存在一些缺陷,如有不愉快的气味、高温下保质期不如其他市售脱脂剂。另外,现阶段对其主要成分的分子式、分子结构还不是非常了解,需要进一步细致研究。
参考文献
[1]马清河,胡常英,张欣杰,等.皮革脱脂技术应用进展[J].河北省科学院学报,2005,22(3):59-62.
[2]李正军,王伟,罗永娥,等.制革生态问题及其相关皮革化学品研究评述[J].皮革科学与工程,2004,14(4):25-33.
[3]杨威特,陈武勇,张小燕,等.相对分子质量分布对水解蛋白质型表面活性剂性质的影响[J].皮革科学与工程,2009,19(1):9-14.
[4]侯小东,章川波.胶原的水解方法及其水解状况的检测[J].皮革科学与工程,2005,15(1):35-40.
[5]Philippe.lamalle,Thomas.fungerlings.leather degreasingagent.US:2006/01438833,2006-07-06.
[6]罗晓民,丁绍兰,任龙芳,等.制革生产中脱脂剂脱脂效果表征方法的研究[J].中国皮革,2008,37(7):19-22.
[7]关蕊,巩方玲,黄明智.酰化皮明胶表面活性的研究[J].明胶科学与工程,2001,21(2):67-72.
脱脂效果 篇4
一、脱脂系统的组成
脱脂工序采用喷浸相结合的处理方法, 为加强除油效果, 脱槽液不断地进行循环。其工艺流程为脱脂槽液经循环泵进入旋液分离器、袋式过滤器, 最后经换热器换热后进入槽液循环, 多余的部分进入到备用槽。另一路通过喷淋泵进入磁性过滤器和袋式过滤器后, 其中一条分支用于脱脂喷淋, 另一分支参与槽液循环。目前汽车涂装线上大部分进行两次脱脂处理, 即预脱脂 (喷) 和脱脂 (浸) , 预脱脂前有洪流水洗, 脱脂后有水洗1和水洗2。一套脱脂系统主要由加料系统、温控系统、液位控制系统和超滤除油系统组成。
(一) 加料系统。
洪流水洗、预脱脂、脱脂区共用一套脱脂剂补加系统, 补加系统由加料罐、计量泵、隔膜泵、液位计、液位变送器、纯水加注管路、排净管路、化学品补加管路及各管路阀门组成。
(二) 控温系统。
脱脂槽内、循环管路及加料罐内都设有温度传感器, 槽液的温度一般控制在50±5℃的范围内。温度偏高或偏低时, 温度传感器将信号反馈到中央控制系统, 中央控制系统控制换热器系统。当脱脂槽液温度低于设定的温度时就会打开通向换热器的热水管道, 将其加热到所需温度, 当超过另一设定温度时关闭热水输送, 直至槽液温度降低到所需的温度。如果换热器表面有污物沉积, 将会影响到热交换器的性能, 并最终影响到脱脂的质量。另外污物沉积也会腐蚀换热器, 故需对换热器进行定期清洗。
(三) 液位控制系统。
脱脂槽液的液位太低车身得不到充分的处理, 液位过高造成材料的浪费。脱脂槽的液位是通过槽内的液位传感器进行控制, 超过规定的范围就会报警。槽液的上限一般为溢流口高度, 如果达到这个高度则停止向槽内补加槽液, 槽液下限不能过低, 要留有缓冲的余地以应对突发漏液等情况。槽液液位一般控制在95%左右, 当低于设定的液位时, 与水洗喷淋副槽相连的回流管上的阀门将会打开, 将水洗喷淋中的冲洗液补加到脱脂槽。当超过设定的液位时, 回流管阀门将会关闭。
(四) 超滤膜除油系统。
在脱脂工序中白车身上的油污大部分被脱脂液中的表面活性剂乳化溶于脱脂液中, 但当脱脂液中油量过多时, 就会析出, 从而影响后续的脱脂效果。为了降低脱脂剂用量, 延长槽液的更换周期, 提高车身的清洗质量, 在脱脂系统中增加了超滤膜除油系统, 其主要元件为陶瓷膜组件, 还有刮板槽、纸带过滤机、药洗槽、循环槽、温度和液位传感器、PLC控制系统等。
热水洗、预脱脂及脱脂共用一套超滤除油系统, 槽液通过多级旋流器和磁性过滤器除去槽液中的铁屑和油污, 再通过板式刮渣机清除油渣, 经过纸带过滤机初次过滤的槽液部分打回热水洗, 其余槽液再经过回收槽进一步清理油渣, 最后通过超滤膜装置进行槽液超滤, 将清理过的槽液打回脱脂槽。一般情况下预脱脂槽油污较多, 负担较大, 而脱脂槽负担较小。
二、现场控制因素
在确定了脱脂剂的前提下, 脱脂效果的好坏主要与脱脂时的温度、时间及机械作用有关。一般情况下, 脱脂液温度高, 脱脂时间长, 脱脂效果越好。此外借助喷射或搅拌等机械作用, 也可以提高脱脂效果。但是通过提高槽液温度、借助机械作用等方式会增加成本, 增加处理时间又会影响生产效率, 故在生产中要从现场实际情况出发, 综合考虑。为了获得良好的脱脂效果, 生产过程中控制的工艺参数如表1所示。
三、脱脂前后的水洗
脱脂前水洗一般采用大流量的喷淋方式, 用来除去车身上焊渣、颗粒等, 以降低对脱脂槽的污染, 减轻过滤负荷从而减少过滤袋更换频次, 并防止后续工序喷淋管道喷嘴的堵塞。
脱脂后的水洗主要是清理车身表面、内腔等携带的脱脂液及其它杂质, 防止带液串槽, 污染磷化工序。值得注意的是, 脱脂后的车身到水洗工序的间隔时间不宜过长, 既要保证有充分的沥液时间, 也要保证脱脂后车身表面不出现大面积干燥的现象。车身水洗后到进入下道工序的间隔时间也不可太长, 防止车身出现返锈现象, 影响后续处理质量。
四、常见问题及解决方法
(一) 预脱脂过程中常见的问题是脱脂槽液泡沫溢出。
常见的解决方法为:一是添加消泡剂;二是选择专用脱脂剂;三是检查喷涂压力、喷嘴位置和距离是否合理。
(二) 脱脂过程中有以下常见问题。
1. 车身表面的污物去除不净。
常见的解决方法为:一是入槽前人工擦洗等预处理;二是选择去污性强的脱脂剂;三是加大脱脂后水洗工序的压力。
2. 槽液参数偏离。
槽液参数偏离, 比如总碱、游离碱或温度不在控制范围之内, 将降低脱脂效果, 影响涂层的性能, 可通过添加药剂来进行调节。
3. 水洗工序的水量更新不足、水质差、温度高。
水洗工序的水量更新不足, 脱脂液将残留在车身上, 污染下道工序。水洗温度高、湿度高, 白车身易生锈, 影响漆膜性能, 产生斑痕、条纹等缺陷, 可通过控制水洗的水质来解决。
五、发展趋势
目前使用的脱脂剂中含有P、N等元素, 且槽液需要加热, 以后将采用水基碱性脱脂剂向低温、高效、少泡、无磷方向发展。开发使用低温脱脂剂, 可达到降低成本, 节约能源的目的。脱脂剂中的表面活性剂逐步向着生物可降解材料发展。另外, 在脱脂剂中加入表面调整剂可能实现, 但全面取消需慎重确认。此外, 如何减少废水处理量也是未来需要考虑的一项工作。
摘要:脱脂工艺主要目的是去除车身表面油污, 以期得到良好的磷化膜, 为后续的电泳服务。脱脂工艺是前处理中的重要环节之一, 脱脂效果的好坏直接影响到涂装质量的优劣, 本文将介绍广泛应用在汽车车身涂装生产中有关脱脂系统的工艺与应用。
关键词:汽车涂装,脱脂工艺,理论研究,技术与应用
参考文献
[1].彭文, 谢秋成.汽车涂装车间脱脂工艺简介[J].上海涂料, 2011
[2].赵宏伟, 王佳.超滤膜除油系统在汽车涂装前处理中的应用[J].汽车工艺与材料, 2007
[3].王锡春, 杨必暖, 林鸣玉.最新汽车涂装技术[M].北京:机械工业出版社, 1998
PLC在脱脂生产线上的应用 篇5
随着冷轧钢铁行业竞争的日益激烈, 冷轧带钢的产品质量越来越受到人们的重视。轧机出来的带钢表面有一定量的乳化液, 在罩式退火炉中由于氧化作用而使带钢表面形成斑迹, 产生一定量的废次材, 影响了产品的质量和产量。衡水薄板有限责任公司为适应市场的需求, 设计一条速度为450米/分的脱脂机组用于清除带钢表面残留物, 提高产品质量。我们选用西门子PLC300作为控制系统的中枢, 实现张力自动补偿、电解电流自动控制、升降速段平稳过度等, 使产品质量有了明显的提高。脱脂机组的特点是 (1) 线速度:450米/分钟 (2) 电解电流自动控制 (3) 锥度曲线张力卷取。
2 脱脂机组的工艺流程如图1所示
人工上料→开卷机组→导向辊→二辊夹送→剪切机Ⅰ→焊机→化学脱脂→1#喷淋刷洗→电解脱脂→挤干→2#喷淋刷洗→喷淋清洗→挤干→1#热风烘干→1#S辊→基准辊→2#、3#S辊→夹送剪切→卷取机→人工下料
3 基础自动化设计
3.1 自动化网络组成
(1) CPU模块:采用带有PROFIBUS接口和MPI接口CPU315-2DP;
(2) 远程I/O:ETM200采用分布式I/O做子站;
(3) HMI:采用西门子MP370触摸屏;
(4) 通讯:采用PROFIBUS-DP总线将PLC、直流驱动单元、变频器驱动单元、分布式远程I/O、触摸屏等连接成一个网络 (如图1所示) , 具有以下特点: (1) CPU与操作台上的触摸屏通过PROFIBUS-DP进行通讯, 完成参数设置、部分设备启停、在线监控和故障诊断显示等功能。 (2) 操作台上的按钮、选择开关和指示灯等开关量信号与从站的I/O模块相连, P ROFIBUS-DP网线实现CPU与从站E T 2 0 0 M的通讯, 从而有序、高效地完成现场操作。 (3) 通过PROFIBUS-DP总线连接方式, CPU和直流电机的驱动单元、变频电机的驱动器之间进行通讯, 时实调整驱动系统多组参数, 监视驱动系统的状态和获取故障信息。 (4) 实现全线运行数据的共享和通讯的快捷, 最大限度减少了干扰, 同时易于维护。
3.2 自动化主要功能
(1) 与直流控制器、变频器、触摸屏进行通讯; (2) 开卷机恒张力控制; (3) 卷径计算; (4) 静态、动态力矩补偿; (5) 倒带控制; (6) 卷取机锥度张力卷取; (7) 全线速度控制; (8) 穿带控制; (9) 全线联锁控制; (10) 液压、气动系统控制; (11) 电解电流自动控制。
4 传动设备包括开卷机、1#、2#、3#S辊、基准辊、卷取机
传动设备将钢带从开卷机经工艺段输送到卷取机。主传动设备的驱动电机均采用西门子6RA70驱动器控制+国产功率模块的混装模式, 速度控制响应时间10毫秒。6RA70驱动器控制+国产功率模块的混装模式节约成本又能完全满足脱脂线速度和张力控制要求, 具有特点如下: (1) 高的速度和转矩控制精度; (2) 高动态响应性能; (3) 加速、减速时具有可编程的平滑斜波功能; (4) 高过载特性; (5) PID闭环控制; (6) 通过触摸屏和操作台上的选择开关, 既可以对这些传动设备进行联合自动控制, 又可以单独进行点动、分段操作, 当这些设备出现故障时, 并能及时通过触摸屏进行显示。
5 工艺设备的控制种类及特点
工艺设备的控制分两种一种是变频电机的控制 (沉浸辊、托辊、转向辊、挤干辊) , 一种是普通交流电机的控制。
5.1 变频电机的控制的特点
变频电机的驱动装置采用西门子MM440变频器, 是一种交流进、交流出的驱动方式, 具有以下特点: (1) 多点V/f控制; (2) 快速的电流限制功能; (3) 内置的直流注入制动; (4) 脉宽调制的频率高; (5) 很好的过压、欠压、过热、短路保护; (6) 这些变频装置与传动驱动设备、PLC通过PROFIBUS总线进行通讯, 从而有效地保证传动设备和部分工艺设备速度上的一致。通过触摸屏既可以使工艺部分的变频设备与传动设备进行联合自动控制, 又可以单独进行单机点动操作, 当这些设备出现故障时, 能及时通过触摸屏进行显示。
5.2 普通交流电机的控制的特点
普通交流电机采用断路器、接触器控制方式, 通过触摸屏直接对普通电机进行启动和停止操作, 当这些设备出现故障时, 能及时通过触摸屏进行显示。
6 程序框图 (如图3)
7结语
通过PLC程序及直流控制器参数、变频器的参数设置与调试过程中的不断优化, 完成了脱脂机组工艺控制的特殊要求。保证了速度、张力的稳定, 实现了卷取张力可调锥度曲线卷取, 减少罩退粘钢的产生。达到了预期设计目标。
参考文献
[1]赵跃华.可编程序控制器及其应用.电子科技大学出版社, 1998.
[2]尹宏业.PLC可编程序控制器教程.航空工业出版社, 1997.
[3]金广业.可编程序控制器应用技术.中国电力出版社, 2003.
[4]殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护.机械工业出版社, 2002.
[5]崔坚.西门子工业网络通信指南.机械工业出版社, 2005.
烷基多苷在猪皮脱脂中的应用 篇6
迄今为止,常用的猪皮脱脂方法有机械法、酶法、有机溶剂法、皂化法以及超声波法等,这些脱脂方法存在成本高、处理周期长、脱脂效率低,环境污染较严重等问题,有时甚至还会造成猪皮内皮胶原结构的损坏或变性[2]。有不少文献[3,4,5]报道,使用表面活性剂对猪皮进行脱脂处理,不仅对猪皮具有较强的脱脂作用,而且还能在一定程度上溶出皮内的纤维间质; 同时,在脱脂后通过多次水洗即可除去残留部分且对环境无污染。因此,找到一种合适的表面活性剂是猪皮脱脂的关键。
烷基多苷( APG) 作为新一代可再生“绿色温和”型表面活性剂,其结构通用式见式1,从式中可以看出烷基多苷只是一种糖类化合物和高级醇的缩合产物,它集成了非离子型和阴离子型表面活性剂的性能,具有良好的配伍能力、良好的无机溶剂相容性及可降解性,来源丰富、价格低廉、性能优良,被广泛地应用于食品、生物化工及医学等领域[6,7]。
然而,将APG用于猪皮脱脂研究,尚未见诸报道。因此本研究系统地运用APG对猪皮脱脂工艺进行了设计与优化,与本研究室前期平平加和洗衣粉脱脂方法进行对比,初步开发出了一种适用于医用纯化猪真皮制造的新型猪皮脱脂材料,对今后猪皮的脱脂具有一定的指导意义。
1 试验
1. 1 材料与仪器
猪皮,洪雅新兴绿色生态猪养殖场;
烷基多苷( AGP1214) ,广州科珑化工有限公司;
二氯甲烷,AR,成都金山化学试剂有限公司;
RPMI1640 培养基,AR,美国Gibcobrl公司;
MTT,AR,美国Sigma公司;
二甲基亚砜,AR,成都市科龙化工试剂厂。
索氏抽提器,SXT - 06,上海洪纪仪器设备有限公司;
冷冻切片机,Leica CM1950,德国Leica公司;
酶联免疫检测仪,Model 680,美国BIO - RAD公司;
光学显微镜,COVER - 015,日本Olympus公司;
高效液相色谱仪,LC1100,美国Agilent公司。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 烷基多苷脱脂用量的优化
将新鲜猪皮进行去肉、修边和分割处理。根据本研究室前期研究[8]如图1 所示进行分割,除去猪皮边角部分得到图中A - H 8 个部分,分别为颈肩部( A、B) 、腹肷部( C、D) 、背脊部( E、F) 和臀部( G、H) ,清洗干净后备用。
取上述清洗后的猪皮腹肷部( C、D) ,将其手工剪毛,尽量除尽毛被,然后剪成大小一致的7 小块。其中一小块作为空白对照,其余6 块放入6 个500m L的锥形瓶中,分别加入烷基多苷用量为皮质量的0. 5% 、1% 、2% 、3% 和4% 进行优化,以本研究室前期研究[4]平平加+ 洗衣粉脱脂作为对照。其中液比为1. 5,在37℃ 恒温水浴振荡器中脱脂2h,共脱脂3 次。脱脂后,清洗干净,进行脱脂率测定和组织学观察。综合脱脂率和组织学结果,得到烷基多苷脱脂的最佳用量。
( 1) 不同用量的烷基多苷脱脂处理后猪皮脱脂率的测定
取不同用量烷基多苷脱脂处理后的猪皮、未处理的猪皮及平平加/洗衣粉处理后的猪皮,剪取大小相似的皮块作为油脂含量的测定试样。将其尽量剪碎,烘箱烘干,运用索氏抽提法[9]在索氏抽提器上进行猪皮中油脂含量的测定。
( 2) 不同用量的烷基多苷脱脂处理后猪皮组织学观察
取不同烷基多苷用量脱脂处理后的猪皮、未处理的猪皮及平平加/洗衣粉处理后的猪皮,剪取大小相同的皮块作为组织学观察试样。用10% 的中性甲醛将其固定24h以上,取出后用自来水冲洗2 ~ 3min,剪取合适大小固定在底座上,用冷冻切片机进行切片、贴片,厚度为18μm。将附贴好的冰冻切片先浸泡在70% 酒精中,然后用苏丹IV染液染色至切片成红色,再用70% 酒精浸泡清洗,最后用甘油明胶固封,风干切片后在光学显微镜下观察染色结果。
综合上述( 1) 和( 2) 的结果,确定猪皮脱脂中烷基多苷的最佳用量。将最佳烷基多苷用量条件下脱脂后得到的脱脂猪皮,运用本研究室前期工艺[4]进一步进行纯化处理,得到纯化猪真皮。
1. 2. 2 体外细胞毒性评价
烷基多苷作为一种新引入的脱脂材料,需对制备得到的皮块进行体外细胞毒性的检测。本文细胞毒性检测采用2 种方法: 第一种是先通过检测不同浓度( 10- 2、10- 4、10- 6和10- 8g /m L) 烷基多苷的细胞毒性级别,确定烷基多苷细胞毒性的最高检测限,然后将最高检测限浓度的烷基多苷溶液和最佳烷基多苷用量条件下脱脂后猪皮的浸提液,进行高效液相色谱检测,检测脱脂猪皮中烷基多苷的残留量,其峰面积应低于最高检测限下的峰面积; 第二种方法是直接对最佳烷基多苷用量条件下制得的纯化猪真皮浸提液,进行细胞毒性检测。
( 1) 成纤维细胞的培养
将冻存的L929 细胞( 小数成纤维细胞) 快速融化后,取出细胞悬液进行离心( 5min,1 000r/min) ,将上清液除去; 加入RPMI1640 培养基进行吹打混匀,然后转移至细胞培养瓶中,置于37℃ 、5% CO2的CO2培养箱中培养,每天用倒置相差显微镜观察细胞的生长状况,待细胞铺满整个培养瓶壁后用PBS缓冲液清洗,胰酶消化1min,吸去胰酶后加入新鲜RPMI1640 培养基反复吹打,混匀后分装入新的细胞培养瓶中,补加RPMI1640 培养基,置于CO2培养箱中培养,传代至第三代备用。
( 2) 烷基多苷、纯化猪真皮浸提液与成纤维细胞复合培养
取生长状态良好的第三代成纤维细胞,胰酶消化后制成细胞悬液,用血球分类计数器测得细胞悬液的细胞密度为6 × 105个/μL,RPMI1640 培养基稀释至细胞密度为1 × 105个/μL。将稀释后的细胞悬液加入96 孔细胞培养孔板,每孔加100μL( 细胞密度为1× 104个/孔) ,置于CO2培养箱中培养。将经过密封60Co辐照灭菌后的纯化猪真皮置于装有RPMI1640 培养基中浸提24h。次日,将经过密封60Co辐照灭菌后的烷基多苷用RPMI1640 培养基配制成浓度为10- 2g / m L的溶液,然后梯度稀释成10- 4、10- 6和10- 8g /m L 3 个不同浓度。小心地将细胞培养孔板中的培养基全部吸去( 细胞贴壁生长) ,向每个孔中加入200μL纯化猪真皮的浸提液和不同浓度的烷基多苷溶液,每个样选取6 个平行样,在孔板上做好标记,置于CO2培养箱中培养,分别于第1 天、第3 天、第5 天检测细胞培养板中的细胞活性。
( 3) 3 - ( 4,5 - 二甲基噻唑- 2)- 2,5 - 二苯基四氮唑溴( MTT) 检测细胞活性
MTT比色法是一种检测细胞存活和生长的方法,其检测原理是外源性MTT可以被活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶,还原成水不溶性的蓝紫色结晶甲臜并沉积在细胞中,而对于死细胞则无此现象[10]。在一定细胞数范围内,结晶甲臜形成的量与活细胞数成正比。同时,二甲基亚砜可以将细胞中的甲臜溶解,用酶联免疫检测仪在490nm处测定其OD值,从而可以用OD值间接反应活细胞的数量。
首先,向96 孔板中加入MTT溶液( 5mg/m L) 20μL/孔,继续于CO2培养箱中培养4h,小心地除去上清液,再向96 孔板中加入二甲基亚砜200μL / 孔,振荡10min。 待甲臜完全溶解,将96 孔板放入酶联免疫检测仪中,测定其在490nm处的OD值,每组6 个平行样,计算平均值和标准差,得出各组细胞的增殖情况,评价其细胞毒性级别。
( 4) 脱脂后猪皮浸提液的高效液相色谱检测
将最佳烷基多苷用量脱脂后的猪皮浸提24h得到浸提液,再配制细胞毒性最高检测浓度的烷基多苷溶液,用0. 45μm的水系微孔滤头进行过滤得到检测样品。检测的色谱条件如下: C18键合硅胶柱,25℃ 柱温; 甲醇-水的流动相( V甲醇∶ V水= 80 ∶ 20 ) ,1. 00m L / min流速,等梯度洗脱; 20μL进样量。
2 结果与讨论
2. 1 不同用量的烷基多苷脱脂处理后猪皮的脱脂率分析
运用索氏抽提法对不同用量烷基多苷脱脂处理后的猪皮、平平加+ 洗衣粉脱脂处理后的猪皮及未处理的猪皮( 生皮) 进行索氏萃取,测定得到生皮和不同脱脂方法处理后猪皮中的脂肪含量,通过计算得到不同用量的烷基多苷处理后猪皮的脱脂率,对比后得出最佳烷基多苷用量。
表1 为不同用量烷基多苷脱脂处理后猪皮和生皮的脂肪含量,对照组为平平加/洗衣粉脱脂后猪皮的脂肪含量。表面活性剂对脂肪的乳化分散作用可以去除脂肪成分,从表1 可以看出: 烷基多苷作为一种新型的表面活性剂对猪皮的确具有一定的脱脂作用。随着烷基多苷用量的增加,猪皮中的脂肪含量会随之降低。然而,当烷基多苷的用量为皮质量的3% 时,脱脂作用有所减弱,猪皮内的脂肪含量相对烷基多苷用量2% 组要高,可能是由于烷基多苷对脂肪的乳化作用已达到饱和所致。用量达到皮质量的4% 时,猪皮中脂肪含量基本和平平加/洗衣粉组相似。与实验室传统的平平加+ 洗衣粉脱脂方法相比,烷基多苷对猪皮的脱脂能力更强,且在用量为2% 时脱脂效果最佳。
2. 2 不同用量的烷基多苷脱脂处理后猪皮的组织学观察
猪皮的脂肪组织发达,分布在猪皮的每一个部位,运用苏丹IV染色法,可以将脂肪组织染成红色[11,12]。本研究通过对不同用量的烷基多苷脱脂处理后的猪皮、平平加+ 洗衣粉脱脂处理后的猪皮及未处理的猪皮( 生皮) 进行组织切片染色观察,比较不同用量烷基多苷脱脂处理后猪皮中脂肪组织的分布情况,得出不同用量的烷基多苷对猪皮的脱脂程度,通过对比前期平平加+ 洗衣粉脱脂处理后猪皮及未处理猪皮的组织学,得出最佳的烷基多苷用量。
图2 为不同用量的烷基多苷脱脂处理后,猪皮和生皮的脂肪组织学染色结果,对照组为平平加+ 洗衣粉脱脂猪皮( 见图2 - G) 。从图2 可以看出,未处理的猪皮中含有明显的脂肪锥以及大量游离的脂肪细胞。通过烷基多苷处理后,其脂肪的含量有明显的降低,说明烷基多苷对猪皮确实有脱脂作用。然而当烷基多苷用量增加到皮质量的4% 时,猪皮中的脂肪含量并无明显降低( 见图2 - F) ,可能是因为脂肪组织与烷基多苷作用已达到饱和所致。与传统的平平加+ 洗衣粉脱脂结果相比,烷基多苷具有很强的脱脂能力,且当烷基多苷用量为皮质量的2% 时,脱脂效果最佳。此节的染色观察结果与2. 1 脱脂率部分的结果是一致的。同时也可以看出,经过脱脂后仍有少部分的脂肪成分存在,有可能是由于本试验脱脂前并没有进行传统猪皮处理的浸水工艺,会对脂肪的除去有所影响,而且也有相关文献研究结果表明[13],猪皮的脂肪很难达到完全将其除尽。
综合2. 1 和2. 2 的结果可以得知,烷基多苷的确具有很强的脱脂作用,且最佳的烷基多苷用量为皮质量2% 。从试验过程中还可以看出,用烷基多苷处理后的猪皮相比洗衣粉+ 平平加组清洗更容易,且脱脂后的皮块更洁净。
2. 3 成纤维细胞的形态学观察
经过复苏、换液及传代培养,将成纤维细胞培养成试验所需的研究对象,通过倒置相差显微镜的观察,培养的成纤维细胞在4h后开始贴壁生长,细胞伪足在8h后开始伸展,换液传代培养至第三代备用。图3 为第三代成纤维细胞倒置相差显微镜图。
A:未处理猪皮B:0.5%烷基多苷C:1%烷基多苷D:2%烷基多苷E:3%烷基多苷F:4%烷基多苷G:洗衣粉+平平加
从图3 可以看出: 细胞基本铺满了整个培养瓶的底部,细胞排列规则成梭形,胞浆饱满,轮廓明显,呈现出成纤维细胞的生长特点,其生长状态良好,适用于进行细胞毒性的研究[14]。
2. 4 不同浓度烷基多苷及纯化猪真皮浸提液的细胞毒性分析
一种新物质或者一种材料细胞相容性的优劣,可以通过其与成纤维细胞复合培养后细胞的活力与增殖情况来确定。本研究通过将不同浓度的烷基多苷及最佳烷基多苷用量条件下制得的纯化猪真皮的浸提液,分别与成纤维细胞进行复合培养,于第1 天、第3 天、第5 天进行MTT比色法检测培养后成纤维细胞的活性,与RPMI1640培养基培养后( 阴性对照组) 的细胞活性进行对比,确定烷基多苷细胞相容性评价的最高检测限浓度及所制得的纯化猪真皮的细胞毒性级别。
图4 为成纤维细胞L929 在不同烷基多苷浓度中的培养结果。从图4可以看出: 通过MTT比色法测定培养后的OD值,发现OD值和其中活细胞的数量成正比; 当成纤维细胞在培养到第1 天,浓度为10- 2g / m L的OD值相对于对照组有明显的差距; 培养到第3 天、第5 天,浓度为10- 2、10- 4g /m L的OD值相对于对照组也有很明显的差距; 而在给定的检测期内,浓度为10- 6、10- 8g / m L的细胞增殖趋势大体一致,OD值基本上是一样的。从整体结果来看,培养初期浓度为10- 2、10- 4g / m L时细胞就已出现死亡,而其它浓度的细胞有所增殖,可能是因为当浓度为10- 2、10- 4g / m L时烷基多苷具有明显细胞毒性,而其它浓度下对细胞增殖无影响,所含有的培养基营养成分会促使细胞生长增值; 随着培养期的延长,到第5 天所有试验组的细胞出现大量死亡,而且浓度为10- 6、10- 8g / m L试验组的OD值与阴性对照组基本相同,可能是由于在培养过程中随着细胞增殖培养基的营养成分消耗过尽,导致细胞大部分死亡[15]。综上所述,说明当烷基多苷的浓度小于或等于10- 6g / m L时,对成纤维细胞的生长增殖没有影响,基本上和阴性对照试验组细胞增殖趋势一致,即该浓度范围内无细胞毒性,也就是烷基多苷细胞毒性的最高检测限浓度为10- 6g / m L。
A:烷基多苷浓度为10-2g/m L,B:烷基多苷浓度为10-4g/m L,C:烷基多苷浓度为10-6g/m L,D:烷基多苷浓度为10-8g/m L,E:阴性对照组A:APG concentration 10-2g/m L,B:APG concentration 10-4g/m L,C:APG concentration10-6g/m L,D:APG concentration 10-8g/m L,E:control
表2 为最佳烷基多苷用量条件下制得的纯化猪真皮的浸提液( 细胞培养液浸提法) 在不同时间培养后,MTT检测得的OD值及RGR的毒性评价结果。
从表2 可以看出: 浸提液试验组与阴性对照组的细胞增殖趋势是基本一致的,培养期间内试验组的OD值与对照组的OD值相差甚小。从整体可以看出: 纯化猪真皮浸提液中细胞的OD值相比阴性对照组小,可能是由于浸提液试验组中并不全是培养基,使得其营养物质含量相比对照组要少而导致,但整个培养过程中其相同时间点的OD值变化基本一致。然而随着培养时间的延长,细胞的增殖还是受到一定的抑制,可能是由于在培养过程中随着细胞数量的增加,代谢产物增加,同时培养液中营养物质逐渐减少,从而抑制了细胞的生长,导致OD值增加幅度变小[16]。从试验组与对照组的OD值整体看来,浸提液并不会影响成纤维细胞的增殖; 结合RGR的分析结果可知,最佳烷基多苷用量条件下制得的纯化猪真皮细胞毒性达到了I级,符合原材料所需的要求,进一步说明烷基多苷应用于猪皮的脱脂过程是可行的。
2. 5 脱脂后猪皮浸提液的高效液相色谱分析
为了进一步确认猪皮脱脂过程中使用烷基多苷是否无毒性,在2. 4 的基础上,进一步对最佳烷基多苷用量脱脂后,猪皮中烷基多苷的残留量进行检测,由2. 4 结果可知,烷基多苷细胞毒性的最高浓度检测限为10- 6g /m L。由于烷基多苷是一类有烷基单糖苷组成的混合物,通过高效液相色谱法进行组分分离后,可以对产品中烷基多苷的含量及组成进行鉴定和分析[17]。本节通过高效液相色谱分析,证明脱脂处理后的猪皮中,烷基多苷的含量低于烷基多苷细胞毒性的最高浓度检测限,即可证明烷基多苷用于猪皮脱脂是安全可行的。
图5 为最佳烷基多苷用量脱脂处理后制得的脱脂猪皮浸提液( 100% )的高效液相色谱检测结果( 图5 - B) ,其对照标准为烷基多苷细胞毒性的最高检测限浓度下的烷基多苷标准品,两者进行检测时的条件是完全一致的。从图5 可以看出: 检测的噪音基线存在一定的差异,这有可能是由于供试样品制备方法不一所致,与文献记载是相似的[18]。同时,烷基多苷标准对照品最主要的3 个峰的保留时间主要在2 ~ 4min之间[19],所制备猪皮浸提液的检测结果与其基本一致,说明经过烷基多苷脱脂所制备得到的原材料猪皮中,仍有少量的烷基多苷残留。但是经过色谱测定猪皮浸提液中所残留烷基多苷的组分,其峰面积要远远小于烷基多苷标准对照品( 浓度为10- 6g / m L) 所含组分的峰面积,说明烷基多苷的含量要远远低于标准品; 结合2. 4 的分析结果,说明其残留量要远远低于细胞毒性的安全浓度范围,细胞毒性级别达标,也进一步说明运用烷基多苷进行猪皮脱脂是可行的。
A:最高检测限浓度,B:脱脂猪皮的浸提液(100%)
3 小结
文章对猪皮新型的脱脂方法进行了研究,从细胞相容性的角度入手,对使用的新型脱脂材料- - 烷基多苷进行了细胞毒性的考察,也对最佳脱脂工艺条件下制得的纯化猪真皮进行细胞毒性级别的评定。
( 1) 脱脂率和组织学染色的结果证实,与传统的平平加/洗衣粉脱脂法相比,烷基多苷在相同的处理条件下对猪皮具有更强的脱脂效果,且当烷基多苷的用量为皮质量的2% 时,脱脂效果最佳。
脱脂效果 篇7
关键词:碱性脂肪酶,脱脂,兔皮
引言
我国是一个养兔大国,也是兔类产品出口的大国。兔类产品包括兔毛、兔皮、兔肉以及一些副产品。兔毛是高级的纺织原料,精纺后可以做出高级的兔毛纺织品,兔毛产品类型不断扩大,备受消费者的亲睐。兔肉是一种营养丰富的高档食品,与其他的食物相比有着高蛋白、高矿物质、高消化率三大特点。随着国内人们对饮食营养了解不断加深,兔肉的消耗量必定会不断增加,成为21世纪的主要肉类食物。由于人们生活对兔毛、兔肉的不可或缺,兔皮必然也会源源不断的生产提供[1]。随着生物酶研究的不断深入,人们对酶的了解越来越详细,酶作为一种高活性、温和、专一、环保的材料,进入到了裘皮生产行业。酶有着很高的反应催化效率,比一般催化剂的效率高106~1013倍,能加快毛皮浸水速度[2],还能溶解结缔组织与皮板的连接,使揭里更容易。兔皮属于脂肪含量不太高的一类动物皮,虽然低含量的脂肪对于工艺生产影响不大,但为了做出理想裘皮,仍要进行脱脂。酶是兔皮脱脂的主要选择之一,碱性脂肪酶在碱性条件下能将油脂水解为甘油、脂肪酸、甘油二酯和甘油单酯等产物,最终可将甘油三酯完全水解为甘油和脂肪酸,甘油在水中可完全溶解,而且还具备乳化液的稳性和增溶功能,甘油单酯和甘油二酯同样具有乳化作用[3]。
随着我国经济的发展,经济发展模式的改变,国内对环境污染的控制越来越严厉,酶作为一种无污染的材料,越来越受到关注。本次单因素试验就是研究浸水酶和碱性脂肪酶的使用效果,研究怎样才能使用酶来比较好的处理兔皮,以便使兔皮有着更好的回软性能,使化工材料渗透的更好,鞣制更充分,后续工序更好得进行。
1 实验部分
1.1 主要材料和仪器
主要材料:工业食盐,成都天华科技股份有限公司:纯碱,成都天华科技股份有限公司;小苏打,成都天华科技股份有限公司;硫酸,成都市科龙化工试剂厂;甲酸,成都市科龙化工试剂厂;防腐剂Biocide 42L,上海三博生化公司;NM浸水酶,北京泛博科技;MS浸水酶,达威股份有限公司;JA-50脱脂剂,北京泛博科技;TS-80脱脂剂,北京泛博科技;HAC润湿剂,北京泛博科技;甲醛,成都市科龙化工试剂厂;碱性脂肪酶(酶活力:8000 u/g,酶活力保存率:99.9%),法国ATC。
主要仪器:GI热泵循环不锈钢控温转鼓(新达轻工机械有限公司,无锡);数字式皮鞋收缩温度测定仪(陕西科技大学);脂肪测定仪(济南阿尔瓦仪器有限公司)。
1.2 试验准备
1.2.1 脱脂前工艺规程
(1)工艺流程:
称重→预浸水→主浸水→揭里→脱脂。
(2)工艺操作规程
预浸水:取盐湿白色家兔皮进行预浸水,液比20,22~25℃,防腐剂0.3 g/L,HAC 1.0 g/L,浸泡30 min,每小时划动10 min,共3 h。
主浸水:液比20,22~25℃,食盐25~30 g/L,HAC 1.0 g/L,防腐剂0.3 g/L,划动15 min,测p H,用工业硫酸调节至p H 5~6,加入NM浸水酶0.5g/L,划动30 min;每小时划动10 min,共4次,停划槽过夜。次日转20 min。
1.3 实验内容
1.3.1 脱脂
根据前期试验研究发现,一般兔皮经一次脱脂后皮板油脂含量达不到其要求,本次脱脂实验主要根据碱性脂肪酶高效脱脂的性能,进行单因素试验探究其影响因素,优化兔皮脱脂过程最佳工艺条件。兔皮脱脂工艺参数包括:温度,用量,p H和作用时间。
(1)温度对脂肪酶脱脂影响试验
取一张用NM酶浸水揭里好的面积较大的家兔皮,从皮的中间背脊部位分别取四块长10 cm,宽5 cm的皮样,编号为1,2,3,4,按以下工艺处理。
脱脂:液比20,温度X℃,纯碱0.05 g/L,30min后测p H,重复此步骤,p H 7~7.5,碱性脂肪酶1 g/L,1 h后水洗出皮。X分别为20,35,45℃;1号为空白对比不作脱脂处理。
(2)酶用量对脱脂影响试验
取一张NM酶浸水揭里好的较大家兔皮,从皮的中间背脊部位分别取四块长10 cm,宽5 cm的皮样,编号为1,2,3,4。按照⑴的实验流程,脱脂温度为35℃,脂肪酶用量分别为1,2,3 g/L,其他条件不变对以上四块皮脱脂处理,1号为空白对比不作脱脂处理。
(3)p H对脂肪酶脱脂影响试验
取一张NM酶浸水后揭里过的相对较大的皮,清洗之后分别从背脊部位取五块皮样,编号为1,2,3,4,5。按照(1)的实验流程,温度35℃,p H调节为5.0~6.0,7.0~7.5,8.0~8.5,9.0~9.5,用纯碱调节p H,30 min一次,每次用量为0.05 g/L,重复使用直到达到试验所需p H,然后加入脂肪酶1g/L脱脂。1号为空白对比样,不作脱脂处理。
(4)时间对脂肪酶脱脂影响试验
取一张NM酶浸水揭里效果好的较大的家兔皮,清洗之后从背脊部位均匀对称的取四块皮样,编号为1,2,3,4。按照(1)的实验流程,温度35℃,p H 7.0~7.5,脂肪酶1 g/L,时间依次为30,60,90 min。1号为空白对比不作脱脂处理。
(5)JA-50脱脂剂-酶脱脂试验
取一张NM酶浸水揭里效果好的较大家兔皮,清洗了之后从背脊部位均匀的取三块皮样,编号为1号,2号,3号。按照(1)的实验流程,温度为35℃,脂肪酶用量1 g/L,脱脂剂JA-50用量1g/L,1号为空白对比不做脱脂处理。
1.3.2 脱脂率的测定
脱脂结束后,以上试验所得皮样清洗之后将毛剪掉,再剪成0.5 mm×0.5 mm大小,放烘箱内在102℃温度下烘4 h,然后对皮样进行称重,用滤纸包好后,置于脂肪测定仪中抽提脂肪,6 h后将皮样拿出称量,按以下公式计算其脱脂率:
其中:W1———空称量瓶质量;W2———称量瓶+含水样品质量;W3———称量瓶+干燥样品质量
其中:W1———皮样质量,W2———空溶剂瓶质量,W3———溶剂瓶+油脂质量
2 结果与讨论
2.1 不同温度下酶的脱脂效果对比
三个皮样与未脱脂的皮样对比结果见表1。
通过表1和图1,我们可以看出20℃和45℃都不是最适的脱脂温度,脱脂之后毛被与皮板效果不好。结果分析:20℃下酶活力不高,脱脂率较低,只有21.05%,未能很好的对毛皮脱脂,毛被和皮板上都有很多油脂未被去除;35℃下酶的活力很高,脱脂率较好,达到44.14%;45℃下酶脱脂效果好,脱脂率高达53.36%,但是有少量掉毛,此温度下会使得皮蛋白过度水解,皮板纤维变松,机械强度下降,此时虽然脱脂率较高,但是对皮板作用也很强,导致皮板太过柔软,不结实,会使毛皮有一定的损伤,而且皮板的脂肪含量并不比35℃下脱脂后脂肪含量明显降低,所以最适温度为30~35℃。
1)1号为揭里过的皮样,2号,3号,4号为从揭里后皮均分脱脂后皮样
2.2 不同酶用量的脱脂效果对比
三个皮样与未脱脂的皮样对比结果见表2。
1)1号为揭里过的皮样,2号,3号,4号为从揭里后皮均分脱脂后皮样
将样品测定脱脂率后,所得数据图如下:
从图2和表2我们可以发现,酶用量并不是越多越好,酶的用量增加不只是增加了生产成本,对毛皮皮板也有很大影响。2号脱脂效果较好,毛光滑,有弹性以及很好的灵动性,脱脂率达到58.86%,脂肪基本脱除;3号皮样脱脂率更高,达到60.89%,皮板脂肪含量较少,脂肪基本脱除;4号用量过大,对毛被的损伤很大,出现了掉毛的现象,没有脱落的毛也很干,不灵动,效果差,所以酶的用量应控制在1 g/L左右。
2.3 不同p H下酶的脱脂效果对比
三个皮样与未脱脂的皮样对比结果见表3。
1)1号为揭里过的皮样,2号,3号,4号,5号为脱脂后皮样
将样品都测定脱脂率之后,所得数据如图3。从实验图表可看到,p H在6.5左右时,酶的脱脂效果不好,皮板上的脂肪仍然很多,在此p H下由于酶活力受到了抑制,没能很好的发挥酶的催化作用;p H8.5时,酶的脱脂效果较好,但是皮板有油腻的感觉,毛被有些发涩,且由于p H过高,对毛被造成了损伤;p H 9.5时,毛被皮板脱脂效果不好,油腻,同时由于p H太高,使毛被受到损伤,发涩,甚至有点浮毛[3]。p H在7.5左右时,脱脂率达到最大,毛被没有损伤,酶脱脂效果最好。
2.4 不同时间酶的脱脂效果对比
三个皮样与未脱脂皮样对比后结果见表4。
1)2号,3号,4号为从揭里后分别脱脂后的皮样,1号为只揭里过的皮样
将样品都测定脱脂率之后,绘制成图表如下:
由表4和图4可知酶脱脂时间不是越长越好,用时90 min时,脱脂率没有明显增加,且时间太长时进入溶液的污染物会重新粘到毛被上,毛被长时间浸泡在碱性液体中对毛也会有损伤[5];用时30 min时,由于时间太短,脱脂率比用时1 h要低很多,皮板有些油腻,会阻碍材料的渗透;用时1 h时,兔皮脂肪已基本去除,而且不会影响到后续工艺的进行。对比三个样本得知,脱脂时间应该控制在1 h左右。
2.5 不同处理方法对兔皮脱脂效果影响
1#号为未处理样品,2#号脱脂剂单独处理样品,3#号为碱性脂肪酶-脱脂剂JA-50配合脱脂,结果见图5。
将脱脂后的两个样本与未脱脂的进行对比,可以看到2号和3号两个皮板脂肪都基本脱尽,溶液都很清澈,但是3号的毛比2号更干。通过实验,我们得出脱脂剂JA-50与酶混合脱脂比单一用酶脱脂效果要好一些,皮板脂肪含量更少,脱脂剂与酶有着叠加作用,而且对毛被也没有明显的损伤,由此可得知:脱脂时可加入脱脂剂,与酶混合使用,使得脱脂效果更好。
3 结论
本文主要研究酶在兔皮脱脂中的应用,通过单因素试验进行脱脂酶最佳使用条件的研究,最终得出:脂肪酶的最佳使用温度为30~35℃;最佳用量为1 g/L;最适p H为7.5左右;最佳脱脂时间为1 h左右;脱脂时加入少量脱脂剂对脱脂效果有促进作用,可进一步提高脱脂率。
参考文献
[1]程广龙,赵辉玲,朱秀柏.我国兔业现状及其发展趋势[J].安徽农业科技,2001,29(3):325-326.
[2]骆鸣汉.毛皮工艺学[M].中国轻工业出版社,2000.3.
[3]程海明,陈敏,廖隆理,等.SG-II碱性脂肪酶在绵羊皮脱脂工序中的应用[J].皮革科学与工程,2003,13(4):37-40.
[4]余钱伟.表面活性剂在皮革脱脂中的应用[J].河南化工,1997,(4):18-19.