2.3.1 ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА КОЛОРИСТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТЫ ОКРАСКИ ЛЬНА ПРИРОДНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

Природные красители представляют собой экологически чистое сырье, которое можно постоянно воспроизводить. Любой источник цвета, растительного или животного происхождения, представляет собой доступный краситель для окрашивания материала из натуральных волокон. В своем большинстве эти красители достаточно сложно полностью извлечь из источника, а также обеспечить эффективную накрашиваемость текстильного материала. Это, в первую очередь, связано с низким сродством красителя к волокну в силу его определенного строения. Большинство из них имеют объемные размеры (фталоцианиды, каратиноиды, антоцианидины и др.), мешающие успешной диффузии вглубь волокна. Природные красители в своем многообразии представляют собой пигменты, относительно химически инертные.

На сегодняшний день традиционным способом закрепления окраски является применение металлов, часто неблагополучных с точки зрения экологии, соли токсичного и канцерогенного хрома. Металлы часто меняют окраску изначального природного красителя, что не всегда является благоприятным фактором. Одним из эффективных вариантов повысить накрашиваемость является путь частичной деструкции молекулы пигмента. Например, с помощью ферментов.

В работы были использованы 2 вида ферментов:

1. Целлюлаза в виде раствора. Целлюлазы применяют для производства соков и вин (для их осветления), комбикормов (для лучшего усвоения), а также для получения высококачественной бумаги. Выделяют 2 типа целлюлаз: эндоглюканазы (1,4-в-глюкан-4-глюканогидролазы, эндо-1,4- в-глюканазы) и целлобиогидролазы (1,4-в-D-глюкан-4-целлобиогидролазы,

экзоцеллобиогидролазы), отличающиеся характером действия на молекулы целлюлозы и, действуют совместно.

2. Мезим - это ферментативный препарат, главным компонентом которого является панкреатин. Это фермент, в котором содержатся:

-Липаза. Главное назначение - расщепление липидов и обеспечение доставки жирных кислот к клеткам.

-Амилаза. Это вещество, которое помогает в расщепление углеводов.

Расщепляет крахмал до олигосахаридов.

-Протеаза. Этот фермент помогает расщепить пептидную связь между аминокислотами.

Представляет интерес окрашивать ткани красителями, источниками которых являются доступные растения: плоды барбариса, чили и черноплодки (аронии), стебли и листья крапивы.

Основным источником окрашивающего пигмента барбариса является берберин, чили - группа каратиноидов, черноплодки - антоциановые пигменты, крапива - хлорофилл (таблица 4).

В качестве окрашивающего субстрата взято волокно натурального происхождения - лен. Это уникальное волокно, обладающее рядом ценных свойств (гигроскопичность, биоцидность, фактурность и т.д.). Произрастает на территории РФ. В условиях климата средней полосы агротехника льна является оптимальной. Трудность закрашивания льняного волокна заключается в наличие достаточно толстой первичной стенки, которая, однако, в процессе переработки (прядение, ткачество) механически повреждается и образуются микротрещины.

Для создания оптимальной техники крашения льна природными красителями, в условиях обработки ферментами, проведено исследование в несколько этапов.

На первом этапе рассматривалось концентрационное влияние ферментов на насыщенность получаемой окраски (рис. 2 и 3)

Рис. 2. Концентрационное влияние целлюлазы на насыщенность окраски льна природными красителями

При участии целлюлазы можно достичь повышения чистоты окраски до 45-32% чили(1-3 г/л фермента) и черноплодки(5 г/л фермента). В случае крашения барбарисом и крапивой чистота окраски колеблется в пределах 21- 24% независимо от концентрации фермента (рис 2).

Рис. 3. Концентрационное влияние панкреатина на насыщенность окраски льна природными красителями

Применение панкреатина в пределах 3-8 г/л позволяет поднять насыщенность окраски до 30-35% черноплодкой и чили. Оптимальными интервалами добавок панкреатина для барбариса(3-5 г/л) 20-24%, а для крапивы(1-3г/л) 22-25% (рис 3).

На втором этапе, при выбранных оптимальных концентрациях ферментов варьировалась рН среды ( рис 4-5).

Рис. 4. Влияние рН красильной ванны природных красителей на выход цвета с применением целлюлазы

При участии целлюлазы изменение рН среды в пределах 4-6 позволило повысить выход цвета черноплодки и чили до 30-40% . Изменение рН среды практически не оказало влияния на выход цвета (17-22%) барбариса и крапивы (рис 4).

Рис. 5. Влияние рН красильной ванны природных красителей на выход цвета с применением панкреатина

Варьирование рН красильной ванны в пределах (4-8) с участием панкреатина позволило увеличить выход цвета чили с 15 до 35%. Для черноплодки максимальная накрашиваемость(45%) достигается при рН = 2. Изменение рН среды практически не повлияло на выход цвета барбариса(25%) и крапивы(3-5%) (рис 5).

На третьем этапе при оптимальной концентрации и выбранной рН варьировалась температура, с целью максимальной активизации ферментов.

Рис. 6. Влияние температуры красильной ванны на выход цвета с применением целлюлазы

Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод о том, что при выбранных условиях оптимальная температура крашения для барбариса составляет 40 град. и позволяет достичь выхода цвета 65%, для чили и крапивы - 60 град ( 25%). Поднятие температуры с 20 град до 70 не оказало видимого влияния на выход цвета черноплодки (рис 5).

Рис. 7. Влияние температуры красильной ванны на выход цвета с применением панкреатина

Изменение температуры красильной ванны не повлияло на выход цвета барбариса, черноплодки и крапивы. Максимального выхода цвета чили( 50%) удалось достичь при температуре 40 град (рис 6).

2.3.2 ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЛЬНА, ОКРАШЕННОГО ПРИРОДНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

В процессе оценки параметров накрашиваемости обнаружено, что образцы льна, обработанные ферментами, в процессе крашения природными красителями меняют технологические параметры, в частности, жесткость.

Жесткость окрашиваемых образцов определялась консольным методом и соответствующие зависимости представлены ниже. Для сравнения взяты наиболее характерные примеры крашения экстрактами чили и крапивы.

Рис. 8. Концентрационное влияние ферментов на жесткость льняной ткани, окрашенной природными красителями

На рис. 8 показан пример влияния ферментов на жесткость льняных образцов. Видно, что резко возрастает жесткость на 100-110% в случае действия чили - целлюлаза, при крашении крапивой повышение жесткости на 60% достигается при концентрации ферментов 3г/л.

Основной отправной позицией выбора оптимального содержания фермента является максимально возможное повышение накрашиваемости.

Поэтому, в случае крапивы содержание мезима составляет 3г/л, целлюлазы 10г/л, в случае чили содержание мезима - 8г/л, целлюлазы 5г/л.

Рис. 9. Влияние рН красильной ванны природных красителей на жесткость льняного волокна

Определение жесткости льняных образцов, окрашенных при выбранной концентрации ферментов, при варьирование рН среды красильного раствора от 2 до 8, показало снижение жесткости на 10-90%. В одном случае (чили- целлюлаза), при рН-2 достигается увеличение грифа на 50%.(рис. 9).

Рис. 10. Влияние температуры красильной ванны природных красителей на жесткость льняного волокна

Критерий накрашиваемости послужил основой выбора рН для крапивы 4 для чили 8. При варьирование температуры от 30 до 70°С, указанных рН и концентрации фермента, обнаружено снижение жесткости на 20-90%, кроме

случая чили - целлюлаза, который в интервале 30-50°С позволил достичь увеличения грифа на 40-95% (рис.10).

Жесткость текстильных материалов тесно связана с показателями малосминаемости. Обычно, повышение жесткости сопровождается понижением малосминаемости (примером может служить бумага). Если, при повышение жесткости происходит увеличение устойчивости к смятию, то можно говорить об эластичности и наполненности грифа (в качестве примера можно привести резину). Пониженная жесткость или ее отсутствие может сопровождаться и отсутствием малосминаемости, что позволяет получить мягкие, неупругие материалы.

природный краситель лен

Рис. 11. Концентрационное влияние ферментов на общий суммарный угол раскрытия льняной ткани, окрашенной природными красителями

После снятия нагрузки с испытуемых образцов определено, что устойчивость к смятию можно повысить на 7% в случае крапива - целлюлаза (3г/л). Примеры, где достигается повышение жесткости у чили - целлюлаза и крапива - мезим сопровождаются снижением устойчивости к смятию на 10- 45%, т.е. достигается изменение жесткости, не способствующей упругости грифа (рис. 11).

Рис. 12. Влияние рН красильной ванны на общий суммарный угол раскрытия льняного волокна, окрашенного природными красителями

Сравнение рис. 9 и 12 показывает, что получаются мягкие, неэластичные материалы.

Рис. 13. Влияние температуры красильной ванны природных красителей на общий суммарный угол раскрытия льняного волокон

Варьирование температуры также приводит к получению мягких льняных материалов, либо излишне жестких, как в случае чили - целлюлаза ( рис 10 и 13).

2.3.3 ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОКРАСКИ ПРИРОДНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ К СТИРКЕ

Узкое место природных красителей - низкая устойчивость к условиям эксплуатации, в частности, к стирке. Это связано с фактическим отсутствием

сродства природного пигмента к волокну, из-за чего, в условиях стирки, краситель может легко десорбироваться в сточные воды, Кром того, щелочные условия стирки могут изменить первоначальный цвет получаемой окраски, как это происходит в случае антоциановых красителей, у которых ярко - малиновый цвет становится серым.

В таблице 6 представлены результаты оценки устойчивости окраски льна исследуемыми красителями к стиркам.

Таблица 6 - Оценка устойчивости к стиркам

Видно, что первоначальная окраска практически во всех случаях снижается до 3 баллов. Исключение составили случаи барбарис - целлюлаза, также благоприятно сказалась оптимизация рН= 8 для обоих ферментов, а также для случая чили - целлюлаза при рН 8. Закрашивание смежных образцов колеблется на уровне 4-5 баллов, что в целом позволяет сопоставить результаты, полученные при участии ферментов, с результатом при участии солей металлов. Также следует отметить, что снижение рН до 2 позволяет обеспечить сохранность антоциановых красителей (черноплодка), т.е. их набор красно-пурпурных оттенков (образцы не посерели).

3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХА КРАШЕНИЯ ПЕРЕОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

3.1 ВЫБОР АССОРТИМЕНТА

3.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОВОДКА арт. 3588 Рубашечная ткань

арт. 1436, 1499, 1513. Платьевая группа летняя подгруппа

3.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ КРАСИЛЬНОГО ЦЕХА

ДЖИГГЕРА

Оборудование периодического действия дает возможность окрашивать ткани в виде жгута и расправленным полотном. Оно целесообразно на отделочных предприятиях, выпускающих небольшие партии тканей в широком ассортименте. Длительный контакт текстильного материала с красильным раствором в периодических способах крашения обуславливает равномерное и глубокое прокрашивание волокна, а следовательно, высокое качество продукции. Кроме того, в большинстве случаев красильное оборудование периодического действия является оборудованием

многоцелевого назначения, т.е. может быть с успехом использовано для других отделочных операций, таких, как отварка и беление текстильных материалов, что в значительной мере повышает его ценность.

Рис. 14. Красильно-роликовая машина (джиггер)

Красильно-роликовые машины используются для отварки, беления, крашения, промывки и других жидкостных обработок тканей из натуральных и химических волокон в расправленным полотном. Принцип крашения на машинах данного типа состоит в следующем: ткань 2, предварительно намотанная расправленным полотном на один из двух вальянов 3, перематываясь, отрабатывается в технологическом растворе, находящемся в ванне 1, размещенной между вальянами. Ткань заправляется в машину с ролика, устанавливаемого на выносных консолях 5 в непосредственной близости от вальянов. После окончания крашения и промывки, ткань, отжимается обрезиненным роликом 4 [19].

Рис. 15. Thies-Jigger

Thies-Jigger обеспечивает процесс крашения как в диапазоне низкого давления - до 98 °C, так и в высокотемпературном режиме при температуре до 143°C и рекомендуется для обработки врасправку проницаемых и непроницаемых видов тканей, склонных к образованию заломов. Максимально возможная гибкость достигается при отделке всех видов современного полотна, а также смесей.

Благодаря внедрению новшеств, как бесступенчато регулируемое натяжение и скорость движения полотна, а также корыто малого объема для оптимального крашения в коротком модуле и постоянным условиям процесса крашения были достигнуты решающие достижения.

Для комплексного управления используется зарекомендовавший себя в крашении по методу выбирания из ванны промышленный компьютер с

PLC и счетчиком движущегося текстиля. Благодаря этому обеспечивается оптимальное управление процессом [21].

Рис. 16. Схема работы джиггера Техническая характеристика: натяжение полотна: 50 - 800 N скорость: 10 до 150 м/мин ширина до: 5400 мм ширина вальца до: 5600 мм диаметр вальца*: 330 - 550 мм диаметр Batch*: 1000/1230/1450 Таблица 7 - Технические детали

Подобные документы

• Ультразвуковая экстракция полисахаридов льна

  Особенности применения ультразвука в процессах экстрагирования. Характеристика льна обыкновенного. Экстрагирование биологически активных веществ из растительного сырья. Изучение ультразвукового воздействия на процесс получения экстрактов семян льна.
  
  курсовая работа [504,5 K], добавлен 02.08.2009
  

• Синтез красителей

  Рассмотрение сублимационного способа печати тканей из химических волокон дисперсными красителями. Изучение взаимодействия 4-нитронафталевого ангидрида с алифатическими аминами и получение на основе 4-нитро-N-октил-нафталимида сублимирующихся красителей.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 05.11.2012
  

• История развития химии

  Исторический анализ развития химических знаний и техники. Ремесленная химия до начала новой эры. Древнейшее искусство фармации и парфюмерии. Краски и техника крашения в древности. Достижения ремесленных металлургов, изготовление стекла в древнем мире.
  
  доклад [21,1 K], добавлен 24.03.2012
  

• Применение полимерных микросфер для изучения кровеносного русла органов

  Строение сосудов. Сканирующая электронная микроскопия. Методы окрашивания полимерных микросфер флуоресцентными красителями. Исследование свойств суспензии полистирольных и полиметилметакрилатных микросфер с карбоксильными группами на поверхности частиц.
  
  дипломная работа [5,1 M], добавлен 24.10.2013
  

• Физико-химические свойства композиций на основе крахмала модифицированного с фосфатными соединениями

  Основные функции текстильных вспомогательных веществ в процессах крашения и печатания текстильных материалов. Мероприятия, разработанные для устранения недостатков нативного крахмала. Печатно-технические свойства модифицированного фосфатного крахмала.
  
  статья [136,7 K], добавлен 24.06.2015
  

• Моделирование газофазных процессов, протекающих при гетерогенно-каталитическом восстановлении оксидов азота

  В настоящее время состояние окружающей среды – одна из наиболее остро стоящих перед человечеством проблем. Для городов и промышленных регионов наибольшую экологическую опасность представляют промышленные и выхлопные газы, выбрасываемые в атмосферу.
  
  дипломная работа [126,6 K], добавлен 04.01.2009
  

• Разработка технологии для окраски деталей троллейбуса порошковыми полимерными материалами

  Изучение физико-механических, триботехнических, защитно-декоративных свойств покрытий. Материалы для окрашивания троллейбусов. Жидкие органорастворимые краски. Термореактивные полимеры. Полиэфирные покрытия. Окраска порошковыми полимерными материалами.
  
  дипломная работа [1,9 M], добавлен 06.01.2017
  

• Биопластик в упаковке

  Актуальность замены полиэтиленов и полипропиленов на растительные компоненты. Биоразлагаемые полиэфиры, пластмассы с природными полимерами. Основные модификации синтетических полимеров. Анализ рынка биоразлагаемых материалов на сегодняшний день.
  
  реферат [28,7 K], добавлен 03.05.2012
  

• Прочносвязанные с целлюлозой полисахариды клеточной стенки ксилемы льна

  Методика очистки клеточной стенки от пектиновых и гемицеллюлозных веществ. Получение раствора прочносвязанных с целлюлозой полисахаридов. Разделение фракций по молекулярным массам. Проведение моносахаридного анализа, его этапы и оценка результатов.
  
  курсовая работа [72,5 K], добавлен 03.01.2011
  

• Химическая технология

  Предмет и история химической технологии. Процессы и аппараты - важнейший раздел химической технологии. Классификация основных производственных процессов по законам, управляющим их скоростью. Законы химической кинетики. Теория подобия и моделирования.
  
  презентация [103,9 K], добавлен 10.08.2013
  

• Теоретические основы химической технологии

  Значение химической промышленности для технического прогресса и удовлетворения потребностей населения. Направления развития химической техники и технологии. Проблемы жизнеобеспечения и химическая промышленность. Качество и себестоимость продукции.
  
  лекция [53,8 K], добавлен 05.04.2009
  

• Суперзаряженные полиэлектролиты и их комплексы с природными полимерами

  Понятие и применение суперзаряженных полиэлектролитов. Сравнение биологических свойств полимера и блок-сополимера. Особенности разработки мягких и контролируемых условий синтеза, сущность метода получения полиэлектролитов без фазового разделения.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.11.2012
  

• Кинетические закономерности ферментативных реакций

  Природа и внутреннее строение ферментов. Рассмотрение кинетических закономерностей односубстратных ферментативных реакций, осложненных ингибированием. Исследование кинетики реакции окисления сукцината натрия в фумарат натрия под действием сукционимидазы.
  
  курсовая работа [407,3 K], добавлен 13.10.2011
  

• Новое в структуре волокон (тканей)

  Важные преимущества химических волокон перед волокнами природными. Изучение истории и тенденций развития производства и потребления химических волокон в Республике Беларусь. Оценка развития новых разработок. Нанотехнологии в заключительной отделке.
  
  реферат [2,0 M], добавлен 08.05.2014
  

• Мазуты: технология получения и классификация

  Физико-химические свойства мазута. Технологии перегонки нефти. Основные эксплуатационные характеристики котельных и тяжелых топлив. Химическое и коррозионное действия среды на материал и оборудование. Условия хранения, транспортировки и эксплуатации.
  
  реферат [139,3 K], добавлен 09.04.2012
  

• Физико-химические основы технологии поликонденсационного наполнения базальто-, стекло- и углепластиков

  Разработка научных основ интеркаляционной технологии базальто-, стекло-, углепластиков поликонденсационным способом наполнения на основе фенолформальдегидного связующего, базальтовой, стеклянной и углеродной нитей. Изучение особенностей адсорбции фенола.
  
  автореферат [35,3 K], добавлен 31.07.2009
  

• Разработка процесса производства изопропилбензола на ОАО "Омский каучук"

  Характеристика промышленных способов алкилирования бензола пропиленом. Принципы алкилирования бензола олефинами в химической технологии. Проблемы проектирования технологических установок алкилирования бензола. Описание технологии процесса производства.
  
  дипломная работа [557,7 K], добавлен 15.11.2010
  

• Современное состояние нефтехимического синтеза. Основные продукты и технологии

  Разработка альтернативных видов топлива и новых направлений в области переработки природного газа и других источников углерода. Технологии синтеза диметилового эфира из биомассы и синтез-газа. Особенности нетрадиционных процессов получения топлива.
  
  контрольная работа [227,2 K], добавлен 04.09.2010
  

• Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии

  Определение тематики задач дисциплины "Теоретические основы химической технологии", подбор и составление задач по выбранным темам. Основные трудности при решении задач по прикладной химии. Разработка и использование методики решения типовых задач.
  
  дипломная работа [224,3 K], добавлен 13.04.2009
  

• Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок

  Основные свойства полиимидных пленок, закономерности изменения их структур, происходящие под действием барьерного разряда. Влияние обработки в барьерном разряде на процессы накопления гомозаряда в пленках. Кратковременная электрическая прочность.
  
  дипломная работа [6,7 M], добавлен 03.03.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам