ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΑΔΙΟΥ ΑΠΟΛΙΠΑΝΣΗΣ KAI ΦΙΝΙΡΙΣΜΑΤΟΣ ΒΑΜΒΑΚΕΡΩΝ ΥΦΑΣΜΑΤΩΝ. Σ. Καλαντζή, Δ. Μαμμά, Δ. Κέκος

Transcript

1 ΕΝΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΑΔΙΟΥ ΑΠΟΛΙΠΑΝΣΗΣ KAI ΦΙΝΙΡΙΣΜΑΤΟΣ ΒΑΜΒΑΚΕΡΩΝ ΥΦΑΣΜΑΤΩΝ Σ. Καλαντζή, Δ. Μαμμά, Δ. Κέκος ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα ερευνητική εργασία μελετήθηκε η ενοποίηση του σταδίου της ενζυμικής απολίπανσης και του ενζυμικού φινιρίσματος βαμβακερών υφασμάτων. Στόχος της διεργασίας της απολίπανσης είναι απομάκρυνση όλων των μη κυτταρινικών συστατικών ενώ του φινιρίσματος είναι η βελτίωση της υφής και της όψης του βαμβακερού υφάσματος. Για την ενοποίηση των σταδίων της απολίπανσης και του φινιρίσματος χρησιμοποιήθηκαν εμπορικά σκευάσματα πηκτινασών, λιπασών, πρωτεασών, ημικυτταρινασών και κυτταρινασών. Διερευνήθηκε η απολίπανση και το φινίρισμα των βαμβακερών υφασμάτων σε ένα στάδιο δοκιμάζοντας τέσσερα ζεύγη ενεργοτήτων κυτταρινάσης Cellusoft APL, 10, 40, 70 και 100 Units/g υφάσματος με κύρια δράση ενδογλουκανάσης σε συνδυασμό με τα ενζυμικά συστήματα πηκτινασών, λιπασών, πρωτεασών, ημικυτταρινασών, όπου οι ενεργότητές τους παρέμειναν σταθερές. Επιπλέον διερευνήθηκε η απολίπανση και το φινίρισμα σε ένα βήμα στις ίδιες πάντα συνθήκες απουσία πρωτεάσης. Η αποτελεσματικότητα της μεθόδου ελέγχθηκε μέσω ανάλυσης της χημικής σύστασης των δειγμάτων (μέτρηση των απομακρυνθέντων μη κυτταρινικών συστατικών) και με μετρήσεις των ποιοτικών τους χαρακτηριστικών που περιλαμβάνουν φυσικοχημικές και μηχανικές ιδιότητες. Από την ενοποίηση των δύο σταδίων εφαρμόζοντας συνεργιστικά τα πέντε διαφορετικά ενζυμικά συστήματα (πηκτινάσες, λιπάσες, πρωτεάσες, ημικυτταρινάσες, κυτταρινάσες) προέκυψε ύφασμα με ιδιότητες απολιπασμένου και φινιρισμένου υφάσματος σε μικρό χρόνο αφού τα δύο στάδια ενώθηκαν σε ένα και με μικρό όγκο υγρών αποβλήτων, αφού μετά την ενζυμική επεξεργασία δεν χρειάζονται πολλές εκπλύσεις και σαπουνίσματα για απομάκρυνση χημικών. Η επεξεργασία των υφασμάτων χρησιμοποιώντας συνεργιστικά τα τέσσερα διαφορετικά ενζυμικά συστήματα (πηκτινάσες, λιπάσες, ημικυτταρινάσες, κυτταρινάσες) δημιούργησε ύφασμα με μειωμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά όσον αφορά κάποιες φυσικοχημικές ιδιότητες. Η σύγκριση των ενζυμικά επεξεργασμένων υφασμάτων γίνεται με τα υφάσματα που έχουν προκύψει μετά από χημική επεξεργασία. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι πρώτες εφαρμογές των ενζύμων στη βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας ξεκίνησαν γύρω στο 1857, όταν χρησιμοποιήθηκε εκχύλισμα βύνης για την απομάκρυνση αμυλώδους κόλλας απ τα υφάσματα, πριν το τύπωμα. Στις μέρες μας, σε βιομηχανικό επίπεδο χρησιμοποιούνται ένζυμα για το Αποκολλάρισμα, το Πετροπλύσιμο των τζιν, και σε ένα στάδιο της Λεύκανσης, ενώ μικρός αριθμός βιομηχανιών χρησιμοποιεί ένζυμα, κυρίως πηκτινάσες στο στάδιο της Απολίπανσης [1]. Aπολίπανση είναι η απομάκρυνση φυσικών προσμίξεων (λιπαρά, κηροί, πηκτίνες, ημικυτταρίνη) από την επιφάνεια της ίνας του βαμβακιού και λιπαντικών ουσιών που προστέθηκαν στο στάδιο της κλωστοποίησης. Σκοπός της διαδικασίας αυτής είναι η αύξηση της απορροφητικής ικανότητας ώστε να είναι δυνατή η περαιτέρω επεξεργασία των κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων και κυρίως η βαφή και το φινίρισμα [2]. Τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται για την ενζυμική απολίπανση είναι πηκτινολυτικά, λιπολυτικά, πρωτεολυτικά, ημικυτταρινολυτικά και κυτταρινολυτικά. Χρησιμοποιούνται ξεχωριστά ή σε

2 συνδυασμούς και εμφανίζουν διαφορετικές μεταβολές στις ιδιότητες των βαμβακερών υφασμάτων [3] Φινίρισμα είναι ο εξευγενισμός του υφάσματος. Εφαρμόζεται με σκοπό να δοθούν στο κλωστοϋφαντουργικό προϊόν ιδιότητες όπως μαλακή υφή, λεία και στιλπνή επιφάνεια, υψηλή βαφική ικανότητα. Ενζυμικά, το φινίρισμα επιτυγχάνεται με τη χρήση κυτταρινασών. Οι κυτταρινάσες και ειδικότερα οι ενδογλουκανάσες επιδρούν σημαντικά στην επίτευξη στιλπνής επιφάνειας βαμβακερών υφασμάτων [4]. Οι ενδογλουκανάσες υδρολύουν και απομακρύνουν τα μικροϊνίδια τα οποία προεξέχουν από την επιφάνεια του υφάσματος, με αποτέλεσμα την παραλαβή υφάσματος με στιλπνή επιφάνεια [5]. Στο ενζυμικό φινίρισμα η αναλογία των ενζυμικών συστημάτων ενδο-εξω γλουκανάσης, ο ρυθμός ανάδευσης, ο χρόνος ενζυμικής επεξεργασίας επηρεάζουν σημαντικά το τελικό αποτέλεσμα του βαμβακερού υφάσματος καθώς και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του. Σε βιομηχανικό επίπεδο όλες οι επεξεργασίες των υφασμάτων πραγματοποιούνται σε υψηλές θερμοκρασίες ( C) με προσθήκη ισχυρών χημικών (NaOH, H 2 O 2, ΝaΟCl) με αποτέλεσμα την υποβάθμιση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων, την υπερκατανάλωση ενέργειας και ύδατος, καθώς και την παραγωγή υγρών αποβλήτων με ιδιαίτερα υψηλό χημικό φορτίο. Η βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας είναι ένας κλάδος άκρως ανταγωνιστικός. Για την εξάπλωση και την ευρεία εφαρμογή των ενζυμικών διεργασιών, οι προτεινόμενες διεργασίες θα πρέπει να είναι οικονομικά συμφέρουσες. Έτσι λοιπόν πολλές έρευνες στράφηκαν στη διερεύνηση της δυνατότητας της ενοποίησης των διακριτών σταδίων των προκατεργασιών (αποκολλάρισμα, απολίπανση, λεύκανση, φινίρισμα) των κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων. Με την ενοποίηση των διαφορετικών σταδίων επεξεργασίας βαμβακερών υφασμάτων επιταχύνεται ο συνολικός χρόνος των προκατεργασιών, μειώνονται οι ενεργειακές απαιτήσεις σε νερό και ηλεκτρική ενέργεια και τέλος μειώνονται αισθητά τα υγρά απόβλητα προς το περιβάλλον. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η ενοποίηση του σταδίου της ενζυμικής απολίπανσης και του ενζυμικού φινιρίσματος βαμβακερών υφασμάτων. Για την ενοποίηση των σταδίων της απολίπανσης και του φινιρίσματος χρησιμοποιήθηκαν εμπορικά ενζυμικά σκευάσματα, της εταιρείας Novozymes A/S (Δανία) με κύρια δράση πηκτικής λυάσης (Bioprep3000L), λιπάσης (Lipolase 100L), ξυλανάσης (Pentopan Mono BG), πρωτεάσης (Alcalase 2.5L) και κυτταρινάσης (Cellusoft APL), ενώ το ύφασμα ήταν 100% βαμβακερό βάρους 152g/m 2. Δοκιμάστηκαν τέσσερα ζεύγη ενεργοτήτων κυτταρινάσης Cellusoft APL, 10, 40, 70 και 100 Units/g υφάσματος με κύρια δράση ενδογλουκανάσης σε συνδυασμό με τα ενζυμικά συστήματα πηκτινασών, λιπασών, πρωτεασών, ημικυτταρινασών, όπου οι ενεργότητές τους παρέμειναν σταθερές και ίσες με 35 (Units/g υφάσματος ) πηκτινάσης, 25 (Units/g υφάσματος ) λιπάσης, 10(Units/g υφάσματος ) πρωτεάσης και 125 (Units/g υφάσματος ) ξυλανάσης. Εφαρμόστηκε χρόνος κατεργασίας 60 min και θερμοκρασία 50 ο C. Επιπλέον διερευνήθηκε η ενοποίηση του σταδίου της απολίπανσης και του φινιρίσματος στις ίδιες συνθήκες του παραπάνω πειράματος απουσία πρωτεάσης. Στον Πίνακα 1. παρουσιάζονται οι πειραματικές συνθήκες κωδικοποιημένες.

3 Πίνακας 1. Κωδικοποιημένες πειραματικές συνθήκες ενοποίησης του σταδίου της απολίπανσης και του φινιρίσματος των βαμβακερών υφασμάτων. Είδος επεξεργασίας βαμβακερού υφάσματος Κωδικοποιημένη συνθήκη Χρόνος επεξεργασίας (min) Ανεπεξέργαστο Ανεπεξέργαστο 60 B35+ L25 + Α10+ P125 + C10 U g B35+ L25 + Α10+ P125 + C40 U g B35+ L25 + Α10+ P125 + C70 U g B35+ L25 + Α10 + P125+ C100 U g B 35 + L 25+ P 125 +C 10 U g B 35 + L 25+ P 125 +C 40 U g B 35 + L 25+ P 125 +C 70 U g B 35 + L 25+ P 125 +C 100 U g Αλκαλική επεξεργασία NaOH 60 Β;Bioprep 3000L, L; Lipolase 100L Type, Α:Alcalase 2.5L, P;Pentopan Mono BG, C: Cellusoft APL Eλέγχθηκε η αποτελεσματικότητα της μεθόδου μέσω μετρήσεων των απομακρυνθέντων μη κυτταρινικών συστατικών (λιπαρά, κηροί, πηκτίνη, ημικυτταρίνη), και των ποιοτικών χαρακτηριστικών των υφασμάτων με μετρήσεις των φυσικοχημικών [λευκότητα (WI), υδροφιλικότητα (WT), βαθμός πολυμερισμού (DP), δείκτης κρυσταλλικότητας (CrI)] μικρομηχανικών [κάμψη (B), διάτμηση (G), εφελκυσμός (EMT), συμπίεση (RC)]και μηχανικών τους ιδιοτήτων [αντοχή στην τριβή]. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Τα αποτελέσματα των μετρούμενων φυσικοχημικών και μηχανικών ιδιοτήτων των βαμβακερών υφασμάτων καθώς και το ποσοστό των απομακρυνθέντων μη κυτταρινικών συστατικών μετά την ενοποίηση των σταδίων της απολίπανσης και του φινιρίσματος παρουσιάζονται στους Πίνακες 2-4. Πίνακας 2. Ποσοστό απομακρυνθέντων μη κυτταρινικών συστατικών στην επιφάνεια των βαμβακερών υφασμάτων μετά την ενοποίηση του σταδίου της απολίπανσης και του φινιρίσματος. A/A Απομάκρυνση Απομάκρυνση Απομάκρυνση Απομάκρυνση ημικυτταρίνης (%) λιπαρών (%) πρωτεΐνης (%) πηκτίνης (%) Ανεπεξέργαστο NaOH Χημική Ανάλυση Η ανάλυση της σύστασης των ενζυμικά επεξεργασμένων βαμβακερών υφασμάτων χρησιμοποιώντας πηκτική λυάση, λιπάση, πρωτεάση, κυτταρινάση (συνθήκη 1-4) εμφάνισε σημαντικό ποσοστό απομάκρυνσης λιπαρών και πρωτεΐνης, το οποίο κυμάνθηκε μεταξύ 78-92% και 74-98% αντίστοιχα, ενώ το ποσοστό των πηκτινικών και ημικυτταρινικών συστατικών ήταν μικρότερο και κυμάνθηκε μεταξύ 72-89% και 60-88% αντίστοιχα. Η αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης από 10 έως 100 Units/g υφάσματος είχε ως

4 αποτέλεσμα τη σταδιακή αύξηση του ποσοστού των απομακρυνθέντων μη κυτταρινικών συστατικών. Στις ίδιες συνθήκες απουσία του ενζύμου πρωτεάσης (συνθήκη 5-8) καταγράφηκε μικρότερο ποσοστό απομακρυνθέντων μη κυτταρινικών συστατικών. Η αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης από 10 έως 100 Units/g υφάσματος φάνηκε να μην επιδρά σημαντικά στην απομάκρυνση των μη κυτταρινικών συστατικών. Το ποσοστό των απομακρυνθέντων πρωτεϊνικών συστατικών παρέμεινε σε χαμηλά επίπεδα συγκριτικά με τη συνθήκη όπου χρησιμοποιήθηκε η πρωτεάση. Φυσικοχημικές Ιδιότητες Η λευκότητα των βαμβακερών υφασμάτων κατά την εφαρμογή της συνθήκης 1-4 (παρουσία πρωτεάσης) εμφανίστηκε αυξημένη συγκριτικά με τα υφάσματα της συνθήκης 5-8 (απουσία πρωτεάσης). Η λευκότητα φάνηκε να επηρεάζεται ισχυρά από την παρουσία της πρωτεάσης. Έχει αναφερθεί ότι η δράση των πρωτεασών προάγει τη λευκότητα και τη λαμπερότητα των βαμβακερών υφασμάτων λόγω απομάκρυνσης προσμίξεων πρωτεϊνικής φύσεως [6]. Η αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της λευκότητας των υφασμάτων. Καλύτερη απορροφητική ικανότητα εμφάνισαν τα υφάσματα των συνθηκών 1-4 συγκριτικά με αυτά των συνθηκών 5-8. Η παρουσία της πρωτεάσης καθώς και η αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης συμβάλλουν στην αύξηση της απορροφητικής ικανότητας των υφασμάτων λόγω του μεγαλύτερου ποσοστού απομακρυνθέντων μη κυτταρινικών συστατικών. Έχει αποδειχθεί ότι η απορροφητική ικανότητα ενός υφάσματος έχει άμεση σχέση με την απομάκρυνση των μη κυτταρινούχων συστατικών. Μεγαλύτερο ποσοστό απομάκρυνσης μη κυτταρινούχων συστατικών ισοδυναμεί με πιο απορροφητικό ύφασμα. Ο δείκτης κρυσταλλικότητας και ο βαθμός πολυμερισμού παρουσιάζουν σταδιακή μείωση με αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης. Αυτές οι δύο παράμετροι επηρεάζουν τις μικρομηχανικές και μηχανικές ιδιότητες των υφασμάτων. Ο βαθμός πολυμερισμού υποδηλώνει τη φθορά της ίνας της κυτταρίνης. Μεγαλύτερη μείωση του βαθμού πολυμερισμού παρατηρήθηκε στα υφάσματα που επεξεργάστηκαν με τη συμβατική μέθοδο καυστικού νατρίου. Η βαφική ικανότητα (K/S) των ενζυμικά επεξεργασμένων υφασμάτων παρουσιάστηκε παραπλήσια ή και καλύτερη από αυτή των αλκαλικά επεξεργασμένων υφασμάτων. Οι κυτταρινάσες χρησιμοποιούνται για να απομακρύνουν τα μικροϊνίδια που προεξέχουν από την επιφάνεια τους υφάσματος με αποτέλεσμα τη δημιουργία λείας επιφάνειας με αποτέλεσμα την εύκολη διείσδυση των μορίων της βαφής στο ύφασμα. Η συνεργιστική δράση των υπολοίπων ενζύμων (πηκτικής λυάσης-λιπάσης-πρωτεάσης-ξυλανάσης) είναι καθοριστικής σημασίας διότι υδρολύουν και απομακρύνουν τις προσμίξεις από την επιφάνεια της ίνας της κυτταρίνης αφήνοντας καθαρή την επιφάνεια του υφάσματος για να διεισδύσουν τα μόρια της βαφής. Η διαφορά χρώματος (DE), που υποδηλώνει πόσο κοντά είναι η απόχρωση των ενζυμικά επεξεργασμένων υφασμάτων με αυτή του αλκαλικά επεξεργασμένου υφάσματος δεν εμφάνισε ικανοποιητικές τιμές. Αποδεκτές τιμές DE για τη βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας είναι αυτές των δειγμάτων που εμφανίζουν DE <1.5 συγκριτικά με το δείγμα αναφοράς. Τα υφάσματα που επεξεργάστηκαν με τη συνθήκη 6 και 7 εμφάνισαν ικανοποιητικό DE. Μελετήθηκε το φαινόμενο επαναβαφής των βαμβακερών υφασμάτων μετά από ενζυμικό πετροπλύσιμο. Τα ενζυμικά επεξεργασμένα υφάσματα της συνθήκης 1-4 (παρουσία πρωτεάσης) παρουσίασαν μια πιο πετροπλυμένη εμφάνιση συγκριτικά με τα αλκαλικά επεξεργασμένα υφάσματα και τα υφάσματα της συνθήκης 5-8 (απουσία πρωτεάσης). Δηλαδή

5 τα υφάσματα των συνθηκών 1-4 παρουσίασαν μικρότερο ποσοστό επανατοποθέτησης χρώματος πάνω στην επιφάνειά τους. Μετρήθηκε η αντοχή στην τριβή των διαφορετικών δοκιμίων. Τα ενζυμικά επεξεργασμένα υφάσματα της συνθήκης 1-3 (πηκτική λυάση-λιπάση-ξυλανάση-πρωτεάση και ενεργότητες κυτταρινάσης 10, 40, 70 Units/g υφάσματος ) εμφάνισαν την μεγαλύτερη αντοχή, δηλαδή σκίστηκαν μετά από στροφές, ενώ τα αλκαλικά επεξεργασμένα υφάσματα σκίστηκαν στις στροφές. Μειωμένη αντοχή στην τριβή εμφάνισαν τα υφάσματα των συνθηκών 6-8 απουσία πρωτεάσης (πηκτική λυάση-λιπάση-ξυλανάση και 40, 70, 100 Units/g υφάσματος κυτταρινάσης). Η αντοχή τους στην τριβή περιορίστηκε στις στροφές. Μικρομηχανικές Ιδιότητες Tα ενζυμικά επεξεργασμένα δοκίμία υποβλήθηκαν σε αξιολόγηση των μικρομηχανικών τους ιδιοτήτων στο σύστημα αξιολόγησης Kawabata (KES). Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές κάμψης, διάτμησης, συμπίεσης και εφελκυσμού. Στον Πίνακα 4. συνοψίζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων και παρουσιάζεται η μεταβολή των μετρούμενων παραμέτρων σε σχέση με την εφαρμοζόμενη συνθήκη. Κάμψη (Β gf*cm 2 /cm): Η παράμετρος Β που δείχνει την αντίσταση του υφάσματος στην κάμψη αυξήθηκε τόσο κατά τη διεύθυνση του στημονιού όσο και κατά τη διεύθυνση του υφαδιού εφαρμόζοντας τη συνθήκη 1 και 2 (πηκτική λυάση-λιπάση-ξυλανάση-πρωτεάση και ενεργότητες κυτταρινάσης 10, 40 Units/g υφάσματος), δηλαδή το ύφασμα αύξησε την ακαμψία του. Με αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης σε 70, 100 Units/g υφάσματος συνεργιστικά με τα ένζυμα πηκτική λυάση-λιπάση-ξυλανάση-πρωτεάση, (συνθήκη 3,4) η αντίσταση στην κάμψη μειώθηκε, δηλαδή τα υφάσματα παρουσίασαν πιο εύκαμπτες δομές. Η επεξεργασία των υφασμάτων με τις συνθήκες 5-8 παρουσίασαν μικρή αύξηση της ακαμψίας τους. Συγκριτικά με τα αλκαλικά επεξεργασμένα υφάσματα όλα τα ενζυμικά επεξεργασμένα υφάσματα ήταν πιο εύκαμπτα. Διάτμηση (G gf/cm*degree): Η τιμή της παραμέτρου G που προσδιορίστηκε εκφράζει την ακαμψία του υφάσματος κατά τη διάτμηση. Τα ενζυμικά επεξεργασμένα υφάσματα ήταν πιο μαλακά συγκριτικά με το αλκαλικά επεξεργασμένο και το ανεπεξέργαστο ύφασμα και εμφάνισαν καλύτερο drape, δηλαδή καλύτερο πέσιμο-εφαρμογή πάνω στο σώμα. Οι τιμές της παραμέτρου G έδειξαν ότι η σκληρότητα του υφάσματος μειωνόταν με αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης, ενώ απουσία πρωτεάσης τα υφάσματα ήταν ακόμα πιο μαλακά. Εφελκυσμός (ΕΜΤ%): Κατά την πραγματοποίηση της δοκιμής του εφελκυσμού προσδιορίστηκε η παράμετρος ΕΜΤ η οποία εκφράζει την ποσοστιαία επιμήκυνση υφάσματος υπό φορτίο 100 gf/cm (η τιμή 100% αντιστοιχεί σε απόλυτα ελαστικό ύφασμα ενώ η τιμή 0% σε απόλυτα ανελαστικό). Τα ενζυμικά επεξεργασμένα υφάσματα ήταν ελαστικότερα συγκριτικά με το ανεπεξέργαστο, ενώ παρουσιάστικε μικρή μείωση της ελαστικότητας με αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης (συνθήκη 1-4). Παραπλήσια ελαστικότητα με το αλκαλικά επεξεργασμένο ύφασμα παρουσίασαν τα δείγματα της συνθήκης 6 απουσία πρωτεάσης (πηκτική-λυάσηλιπάση-ξυλανάση- 70Units/g υφάσματος κυτταρινάση). Συμπιεστότητα (RC%): Κατά την πραγματοποίηση της δοκιμής της συμπίεσης μετρήθηκε η τιμή της παραμέτρου RC (ελαστικότητα συμπίεσης, %) που εκφράζει πόσο εύκολα επανέρχεται το ύφασμα μετά από συμπίεση 50gf/cm 2. Καταγράφηκε αύξηση της συμπιεστότητας (αφράτο ύφασμα) με αύξηση της ενεργότητας της κυταρινάσης (συνθήκη 1-4). Ίδια τιμή συμπιεστότητας με αλκαλικά επεξεργασμένο ύφασμα στη συνθήκη 4 με τη μεγαλύτερη ενεργότητα κυτταρινάσης.

6 Οι μεταβολές που υφίστανται τα βαμβακερά υφάσματα επεξεργασμένα με κυτταρινάσες στο βαθμό πολυμερισμού, στον δείκτη κρυσταλλικότητας και στην απώλεια βάρους επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τις μικρομηχανικές ιδιότητες των βαμβακερών υφασμάτων όπως τον εφελκυσμό, την αντίσταση στη διατμητική τάση, την αντίσταση στην κάμψη, τη συμπιεστότητα και τη τραχύτητα της επιφάνειας του υφάσματος μέχρι και 50% [7]. Συγκεκριμένα, τα βαμβακερά υφάσματα που επεξεργάζονται με κυτταρινάσες παρουσιάζουν αυξημένη ευκαμψία, ελαστικότητα και μειωμένη αντίσταση στη διατμητική τάση σε σχέση με τα ανεπεξέργαστα υφάσματα. Ίδια τάση παρουσιάζεται και σε βαμβακερά νήματα επεξεργασμένα με κυτταρινάσες. Η προσβολή των μορίων κυτταρίνης από τις κυτταρινάσες οδηγεί στη χαλάρωση των δεσμών της κυτταρίνης, συντελώντας σε τελικά κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα με εύκαμπτες και χαλαρές δομές. Η επεξεργασία των υφασμάτων με κυτταρινάσες πρέπει να πραγματοποιείται σε ελεγχόμενες συνθήκες. Μεγαλύτερες συγκεντρώσεις ενζύμων από τις επιθυμητές ή μεγαλύτεροι χρόνοι παραμονής ή αυξημένα επίπεδα ανάδευσης οδηγούν σε φθορά της κυτταρινούχου ίνας υποβαθμίζοντας τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της [8].

7 Πίνακας 3. Φυσικοχημικές ιδιότητες βαμβακερών υφασμάτων μετά την ενοποίηση του σταδίου της απολίπανσης και του φινιρίσματος. Α/Α WI a (Berger) WT b (s) CrI c (%) DP d K/S e CIE DE f K/S g backstaining Αντοχή στην τριβή (rpm) Ανεπεξέργαστο 23.90± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± NaOH 44.04± 0.07 < ± ± ± ± Πίνακας 4. Μικρομηχανικές ιδιότητες βαμβακερού υφάσματος μετά την ενοποίηση του σταδίου της απολίπανσης και του φινιρίσματος. Α/Α B (gf*cm 2 /cm) G (gf/cm*degree) EMT (%) RC (%) υφάδι στημόνι Μ.Ο υφάδι στημόνι Μ.Ο υφάδι στημόνι Μ.Ο Ανεπεξέργαστο 0.092± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±2 ΝαΟΗ 0.127± ± ± ± ± ± ±1

8 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Μελετήθηκε η ενοποίηση του σταδίου της απολίπανσης και του φινιρίσματος χρησιμοποιώντας συνεργιστικά τη δράση πηκτινολυτικών, λιπολυτικών, ημικυτταρινολυτικών και κυτταρινολυτικών ενζυμικών συστημάτων, παρουσία και απουσία πρωτεάσης. Ο συνδυασμός εφαρμόζοντας όλα τα ενζυμικά συστήματα φάνηκε αποτελεσματικός στην απομάκρυνση των μη κυτταρινούχων συστατικών. Η χρησιμοποιηθείσα εμπορική κυτταρινάση με κύρια δράση σε ενδο-γλουκανάση επηρέασε σημαντικά την απομάκρυνση των μη κυτταρινούχων συστατικών. Καταγράφηκε αύξηση των απομακρυνθέντων συστατικών με αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης κρατώντας σταθερές τις ενεργότητες των υπολοίπων ενζύμων. Η συνθήκη πηκτική λυάση-λιπάσηπρωτεάση-ξυλανάση-κυτταρινάση ( Units/g υφάσματος ) απομάκρυνε πολύ μεγάλο ποσοστό των μη κυτταρινούχων συστατικών σε χρόνο επεξεργασίας 60min, όσο δηλαδή χρειάζεται και η βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας. Αποτέλεσμα της απομάκρυνσης των μη κυτταρινούχων συστατικών ήταν η δημιουργία απορροφητικού υφάσματος. Η αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης επηρέασε αρνητικά τη λευκότητα των υφασμάτων και το δείκτη κρυσταλλικότητας, καταγράφοντας μικρή μείωση αυτού. Το βάθος χρώματος των ενζυμικά επεξεργασμένων υφασμάτων ήταν παραπλήσιο ή και μεγαλύτερο από εκείνο του αλκαλικά επεξεργασμένου υφάσματος και δεν μεταβλήθηκε σημαντικά με αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης, το γεγονός αυτό μπορεί να οφείλεται στη σημαντική απομάκρυνση των μη κυτταρινούχων συστατικών εφαρμόζοντας τη μικρότερη ενεργότητα κυτταρινάσης συνεργιστικά με τα υπόλοιπα ενζυμικά συστήματα (Πίνακας 3). Η ενοποίηση των δύο σταδίων δημιούργησε ύφασμα εύκαμπτο, ελαστικό, αφράτο και μικρή αντίσταση στη διατμητική τάση, δηλαδή ύφασμα με καλή εφαρμογή στο σώμα και αυξημένες αντοχές στην τριβή. (Πίνακας 3,4). Αυτές οι ιδιότητες είναι οι ζητούμενες μετά το στάδιο του φινιρίσματος. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι η αύξηση της ενεργότητας της κυτταρινάσης οδηγεί σε μείωση της αντίστασης στην κάμψη και στη διατμητική τάση, δηλαδή πιο εύκαμπτο και λιγότερο σκληρό. Τα πειραματικά αποτελέσματα των μικρομηχανικών ιδιοτήτων είναι σε συμφωνία με αυτά της διεθνούς βιβλιογραφίας όπου αναφέρεται μείωση της αντίστασης στην κάμψη με αύξηση της ενεργότητας της ενδο και εξωγλουκανάσης [8]. Όλες οι μετρούμενες ιδιότητες των ενζυμικά επεξεργασμένων υφασμάτων, εκτός από τη λευκότητα είναι αποδεκτές από τη βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας ή ακόμα και καλύτερες (βαφική ικανότητα, βαθμός πολυμερισμού, αντοχή στην τριβή, κάμψη, διάτμηση) από τις αντίστοιχες των χημικά επεξεργασμένων υφασμάτων και προέκυψαν σε χρόνο 60min, σε θερμοκρασία επεξεργασίας 50 ο C. Η βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας χρειάζεται μόνο 60min για το στάδιο της απολίπανσης το οποίο πραγματοποιείται σε ο C παρουσία πολλών χημικών βοηθητικών παραγόντων. Χρησιμοποιούνται μεγάλοι όγκοι νερού για πλύσεις και εκπλύσεις του υφάσματος για την απομάκρυνση του καυστικού νατρίου. Το υγρό απόβλητο που δημιουργείται έχει υψηλό ph, με αποτέλεσμα την απαίτηση σε θειϊκό οξύ ή διοξείδιο του άνθρακα για την εξουδετέρωσή του, διαδικασία που οδηγεί σε αύξηση του φορτίου σε άλατα του υγρού αποβλήτου. Παράλληλα, ενδέχεται να έχει υψηλές τιμές λόγου COD/BOD. Για το στάδιο του φινιρίσματος η βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας χρησιμοποιεί μεγάλους όγκους μαλακτικών σε υψηλές θερμοκρασίες, καταναλώνοντας μεγάλες ποσότητες νερού ενέργειας, αυξάνοντας τα υγρά απόβλητα σε όγκο και τοξικότητα. Από τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας προκύπτει ότι η εφαρμογή των ενζυμικών διεργασιών μπορεί να αντικαταστήσει τις χημικές μεθόδους. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Takagishi, T., Yamamoto, R., Kikuyam, K., Arakawa, H., Review AATCC (2001).

9 [2] del Valle, L.J., Oños, M., Garriga, P., Calafell, M., Schnitzhofer, W., Guebitz G.M., Text. Res. J. 76(5), (2006). [3] Aly, A.S., Moustafa, A.B., Hebeish, A., J. Clean. Prod.12, (2004) [4] Cavaco-Paulo, A., Almeida, L., Bishop, L. Text. Chem. Color. 28, (1996b) [5] Cavaco-Paulo, A., & Almeida, L. Text. Res. J. 66, (1996a) [6] Ibrahim, A.N., Hossamy, E.M., Morsy, S. M., Eid, M.B. J. Appl. Polym. Sci. 93, [7] Saravanan, D., Vasanthi, N.S., Ramachandran, T., Carbonhydr. Polym, 76, (1), 1-7 (2009) [8] Radhakrishnaiah, P., He, J., Cook, F.L., Buschle-Diller, G. Textile. Res. J. 75 (4), (2005)