Industria Textil e do Vestuário - Textile Industry - Ano XIII

Industria Textil e do Vestuário - Textile Industry - Ano XIII

Histórico e Introdução

A primeira aplicação biotecnológica no processamento têxtil foi a maceração do linho, há mais de 2.000 anos. O crescimento de microorganismos no linho era usado para a separação das fibras dos caules da planta.
Entretanto, na indústria têxtil a aplicação de enzimas só teve início por volta de 1857, quando extrato de malte foi usado para remover gomas amiláceas de alguns artigos têxteis antes da estampagem. Em 1900, a empresa alemã Diaman Co., de Munique, apresentou a Diastafor, a qual mostrou-se mais eficiente na desengomagem de amido e evitava os danos causados por outros tratamentos como com ácido sulfúrico. Em 1919, as rapidases foram introduzidas no mercado. Essas enzimas causam a transformação do amido em compostos solúveis em água.

No final da década de 1970, descobriu-se que as celulases acrescentavam detergência à lavação de tecidos e removiam a fibrilação em múltiplas lavações. Hoje, as celulases são incluídas em muitos detergentes em pó, especialmente aqueles que são ativos na faixa alcalina. Existem também outras aplicações para as celulases, como na remoção enzimática de fibrilas e de pilosidade dos tecidos ou malhas de algodão, etapa esta conhecida como bio-polimento. Foram descobertas também outras formas de emprego dessas enzimas no beneficiamento, que dão um aspecto envelhecido aos artigos de denim e outras peças de vestuário.

Quimicamente as enzimas são definidas como proteínas que possuem uma estrutura química especial, contendo um centro ativo, denominado apoenzima e algumas vezes um grupo não protéico, denominado coenzima. Á molécula toda (apoenzima e coenzima) é dada o nome de haloenzima.

Quase todas as enzimas preparadas em escala industrial até hoje são extracelulares, porque seu isolamento dos meios ou caldos de cultivo é geralmente mais simples, embora elas se encontrem sob forma muito diluída nestes meios, o que pode tornar o seu isolamento muito dispendioso. Porém a maior parte das enzimas é intracelular, porque lá são continuamente sintetizadas metabolicamente.

As enzimas mais utilizadas a nível industrial são as obtidas por processos fermentativos, ou seja, a partir de culturas microbianas. A sua utilização tem vindo a crescer devido aos avanços no campo da microbiologia e ainda pelo fato de a sua produção não estar condicionada por questões sazonais ou geográficas e pela possibilidade de se usarem matérias-primas pouco dispendiosas. Selecionando as estirpes e otimizando os meios de cultura, é possível obter elevados rendimentos e enzimas com propriedades e especificidades bem determinadas.

O uso de enzimas em substituição aos produtos químicos normalmente utilizados em alguns processos têxteis reduz consideravelmente o impacto ambiental assim como os danos às fibras. Fato este, pelo qual nos últimos anos, com a crescente conscientização e preocupação com o meio ambiente, muitas pesquisas têm sido desenvolvidas com o objetivo de aplicar enzimas nas diferentes etapas do beneficiamento têxtil.

Pelo fato de a enzima ser um tipo de substância relativamente complexa, cujo estudo se dá principalmente em disciplinas ligadas aos ramos de bioquímica, não é muito comum que os profissionais que atuam na indústria têxtil, como técnicos, químicos e engenheiros têxteis, consigam definir sem dúvidas o que são as enzimas, suas propriedades e variáveis que devem ser controladas em suas aplicações industriais têxteis. Isso não ocorre somente no Brasil. Alguns autores de diferentes países têm se preocupado com isso e publicado artigos onde procuram esclarecer esses tipos de dúvidas (Stöhr, R. [1995], Etters, J.N. e Annis, P.A. [1998] e Massao, B.M. e Castellarnau, J.N. [1998]).

Os avanços na biotecnologia possibilitaram a criação de misturas especiais de enzimas para aplicações específicas. Por exemplo, foram desenvolvidas as amilases para processos de desengomagem em temperaturas de 100oC, ao passo que monocomponentes de celulases foram identificados como sendo superiores às enzimas nativas em várias aplicações têxteis. Além das enzimas hidrolíticas como as celulases, amilases, pectinases (biopurga) e proteases (acabamento de lãs), outras atividades enzimáticas, inclusive as oxidoredutases, têm-se revelado ferramentas poderosas em várias etapas do processamento de têxteis.

A indústria têxtil utiliza enzimas nas fases de fiação, tingimento e acabamento dos tecidos. Estas enzimas objetivam: a limpeza de superfície do material e redução das pilosidades; melhoramento de características de toque (maciez), produz uma melhor ótica da superfície.
Em muitos processos as enzimas podem substituir substâncias químicas sintéticas e contribuir para processos de produção ou gerar benefícios para o meio ambiente, por meio da biodegradabilidade e pelo menor consumo de energia. Elas são mais específicas em sua ação do que as substâncias químicas sintéticas.

Os processos que empregam enzimas, portanto, produzem menos subprodutos residuais, propiciando a obtenção de produtos de melhor qualidade e diminuindo a probabilidade de poluição.
O tratamento enzimático das fibras de algodão pode ser dividido em:desengomagem enzimática,biopreparação e bioacabamento.

A desengomagem enzimática visa eliminar a goma dos fios de urdume singelos de algodão através da utilização de amilases.
O mecanismo geral deste método reside em dimimuir o peso molecular dos carboidratos tornando-os solúveis em água.
Para impedir o rompimento do fio na tecelagem os fios são engomados.Após a formação do tecido essa goma deve ser removida.Para evitar danos causados pela desengomagem com ácidos ou agentes oxidantes como persulfatos (de sódio,amônio ou potássio)ou peróxido de hidrogênio,em meio fortemente alcalino a altas temperaturas,causando a redução da resistência dos tecidos devido a degradação da fibra, são utilizados amilases para remoção da goma de amido.A desengomagem enzimática depende do teor de amilase,temperatura,pH e condições de lavagem no final do processo.

A biopreparação,biopurga,purga enzimática visa a remoção das impurezas não celulósicas com enzimas,como:pectinases para remoção da pectina,proteases para proteínas,lípases para gorduras,sendo que alguns pigmentos naturais associados com os compostos não celulósicos podem ser desprendidos da fibra.Essas enzimas podem ser utilizadas individualmente,entretanto são obtidos melhores resultados quando utilizadas de forma combinada,geralmente a temperaturas menores que a purga convencional.
Na biopreparação podem ser utilizadas pctinase,lípase,protease e celulase.

O bioacabamento é o termo usado para descrever a remoção das fibrilas ou microfibilas do algodão usando celulases.

Tipos de Enzimas aplicadas na Industria Têxtil:

1-CELULASES

As celulases são capazes de tornar os tecidos mais lisos e macios, degradando as fibras da superfície (fibras soltas e microfibrilas), estas fibras são compostas basicamente de celulose, constituindo um material não biodegradável, tornando-se assim problema para o tratamento efluentes normalmente empregado. Também são usadas para produzir a aparência “stonewashed” nos jeans. Tradicionalmente esta aparência nos tecidos Denim é conferida por um processo que utiliza pedra-pomes para desbotar a cor localmente (por atrito). Este processo apresenta inúmeras desvantagens, pois causa o desgaste rápido e rotura das máquinas de lavar, das centrífugas e das secadeira devido aos fragmentos de pedras; provocam excessiva abrasão, piorando a qualidade do artigo; causam problemas ambientais (geração de efluentes não biodegradáveis). A vantagem na utilização de celulases no processo de desbote do jeans (biostoning) em relação ao processo convencional consiste num melhor toque (pois não causa grande degradação da fibra como com a pedra-pomes), aspecto de desbotado mais uniforme e menor resistência à flexão. As celulases podem ser utilizadas juntamente com as pedras ou em substituição a elas.

O procedimento geral para aplicação de celulases consiste em:
- introdução dos artigos de celulose na máquina
- ajuste das condições do banho de tratamento para celulases neutras (pH entre 5,5 e 8,0 e temperatura de 50 a 60ºC);
- adição da enzima e controle das condições reacionais (tempo, temperatura, pH e agitação mecânica);
- interrupção da atuação da enzima (adição de carbonato de sódio e/ou aumento de temperatura até 80ºC durante 10 minutos);
- lavagem final com detergente.

Outro processo desbotamento em tecido de algodão utilizando celulase é o processo Sandozol T (Clariant), também chamado “processo vagabundo”, que consiste na aplicação de um cationizante (4 a 6% sobre o peso do material) em tecidos ou peças confeccionadas de fibras celulósicas (tecido plano ou malha tubular) com a finalidade de aumentar a afinidade das fibras pelos corantes com carga negativa. O tingimento com corantes sulfurosos que têm muito pouca afinidade pela fibra não cationizada é superficial e deixa o interior das fibras brancas. Neste caso a estonagem produz um contraste entre as zonas atacadas pelas celulases e as camadas internas das fibras, que não foram tingidas.
O principal problema que ocorre com a utilização das celulases é a redeposição do índigo removido no fio branco ou no fio tingido de Denim. Este efeito é chamado “backstaining” e diminui o contraste desejado entre a trama branca e o fio de urdume azul, sendo perceptível no lado avesso do tecido. Este efeito não é observado com a utilização de pedra-pomes, pois as partículas de algodão liberadas pelas pedras são, em geral, maiores e não se redepositam na superfície das fibras.

Os principais fatores do “backstaining” são:
- adsorção de índigo às celulases adsorvidas em celulose;
- origem e concentração das celulases;
- afinidade do índigo insolúvel na sua forma oxidada com o algodão.

Para minimizar o efeito do “backstaining” deve-se escolher celulases que adsorvam pouco em celulose ou que possuam baixa afinidade pelo índigo (celulases neutras), aplicar auxiliares que evitem a redeposição na fibra
durante o processo enzimático e realizar lavagem posterior com auxiliar ou detergente apropriado e forte agitação mecânica. A Genencor International Inc. patenteou um processo que aplica pequenas concentrações de proteases em conjunto com celulases para reduzir o “backstaining” através da degradação de celulases e outras proteínas.

Outro problema apresentado pelo uso de celulases é o baixo desbotamento, que é causado principalmente por pH desajustado (a atividade enzimática varia muito com o pH), por superaquecimento (desnaturação) ou por baixa temperatura (atividade só atinge o máximo na temperatura ótima).

Também ocorre a perda de resistência e até a ruptura do tecido causada principalmente pelo tempo excessivo de tratamento, pela quantidade excessiva de celulases e pelo pH desajustado (aumenta a agressividade do tratamento).

AMILASES
Usa-se a amilase bacteriana (Bacillus subtilis e Bacillus lichenformis) estável ao calor para eliminar a goma dos produtos têxteis. O processo de desengomagem convencional pode ser realizado por hidrólise ácida onde os produtos têxteis são tratados com ácido, álcalis ou agentes oxidantes, ou por decomposição do amido por autofermentação onde são embebidos em água durante vários dias para que os microorganismos de ocorrência natural pudessem decompor a goma do tecido. Existe ainda a desengomagem de hidrólise do amido por digestão enzimática, atualmente empregada. Os outros métodos se encontram em desuso, devido à difícil operacionalização.
Para evitar a desnaturação da enzima deve-se primeiro adicionar a água, aquecer até atingir a temperatura ótima (20 a 100ºC), corrigir para o pH ótimo (neutro) e então adicionar a enzima.

Existem três tipos de enzimas:
- Amilase Pancreática : esta amilase é obtida do pâncreas de animais,são eficiente até a temperatura máxima de 55ºC,temperatura esta que se encontra abaixo do ponto de entumescimento do amido.

- Amilase de malte : esta amilase é obtida do Malte,possui maior resistência a temperatura podendo trabalhar em temperaturas compreendidas entre 60 e 65ºC,também atuam em temperaturas inferiores do amido.

- Amilase Bacteriana : obtida de bactérias, a amilase bacteriana são as que melhores se comportam com relação à temperatura pois sua faixa de atuação compreende 65 a 75ºC,daí possuem a vantagem de atuarem na temperatura de entumescimento do amido.

É bom ressaltar que a amilase bacteriana possui as propriedades mais indicadas para retirada de amido,porém apresenta a desvantagem de possuir um custo elevado em relação aos outros tipos de amilase.

Biotecnologia Aplicada à Indústria Têxtil - Parte 5
http://textileindustry.ning.com/profiles/blogs/biotecnologia-aplica...
Tipos de enzimas aplicadas na indústria Têxtil:

PEROXIDASES
Os resíduos de peróxido de hidrogênio utilizados na etapa de alvejamento em contato com pigmentos sensíveis à oxidação podem sofrer pequenas alterações na tonalidade (quantidades de 15ppm de peróxido residual causam redução na cor). No processo convencional, os resíduos de peróxido de hidrogênio são removidos através de vários enxágües ou da adição de um redutor inorgânico. No entanto, estes causam grande carga de sais nos efluentes. Neste caso, pode-se utilizar as peroxidases para reduzir o peróxido de hidrogênio. Além disso, os produtos (efluentes) desta reação não causam problemas ecológicos, como a elevada carga de sais, e a quantidade de enzimas usada é muito menor que a quantidade de agente redutor inorgânico.
As peroxidases também podem ser utilizadas após o tingimento, para a redução de corantes residuais.

CATALASES
A catalase decompõe o peróxido de hidrogênio residual após o alvejamento das fibras de algodão, assim como a peroxidase. A remoção do peróxido se faz necessária para que as fibras possam ser tingidas. O emprego dessa enzima favorece a queda do consumo de produtos químicos, de energia e de água. Após o alvejamento, seguido de enxágüe e aplicação de um ácido orgânico (ácido acético), a catalase é aplicada em um banho novo ou no início do próprio banho de tingimento por aproximadamente 10 minutos, de 20 a 50ºC, com intervalo de pH de 6,0 a 10,0.

Fatores que influenciam o rendimento da desengomagem enzimática:

- Insumos auxiliares : os insumos auxiliares atuam sobre a atividade da enzima,por exemplo, o cloreto de sódio aumenta a estabilidade ao calore,os penetrantes quebram o filme formado pela goma,auxiliando a umectação do substrato;

- Tempo de desengomagem : o tempo tem que ser dosado o suficiente para que a enzima possa solubilizar por completo todo o amido,porém não deve ser demasiadamente prolongado pois pode haver prejuízo para o substrato;

- Temperatura empregada : deve ser controlada de acordo com o tipo de enzima, sabe –se que a diminuição de 10ºC durante a operação de desengomagem faz com que haja a diminuição de 50% de atividade da enzima, prejudicando o efeito da desengomagem

- pH do banho : Quando o pH se localiza na faixa ideal proporciona alta atividade à enzima e um máximo de estabilidade ao calor.O pH ideal para a desengomagem deve estar entre 6 a 7.

- Dureza da água : a presença de cálcio e/ou magnésio no banho de desengomagem aumenta a atividade da enzima.Daí costuma-se empregar cloreto ou sulfato de cálcio e magnésio.

Com relação à dependência com a temperatura, distingue-se a amilase em 3 grupos:
- temperatura ótima 60 a 70ºC: utiliza-se a desengomagem em um banho de longa duração (2 a 6 horas).
- temperatura ótima 80ºC: lavagem de choque em máquinas de lavagem contínua por alguns minutos.
- temperatura ótima 100ºC: tratamentos com vapor por 1 a 2 minutos.

Controle de do grau de desengoamgem:

Para verificação do grau de desengomagem existe um ensaio realizado com uma solução de iodo e iodeto de potássio que indica o seguinte:
- Se ao gotejar a solução sobre o substrato esta mantiver a coloração amarelada indicará que não há presença nem de amilase nem de amilopectina;
- Se ao cotejar a solução sobre o substrato e esta tiver sua coloração alterada para violeta, indicará a existência de amilopectina;
- Se ao cotejar a solução sobre o substrato e esta tiver sua coloração alterada para azul indicará a existência de amilase.

Vantagens:

A utilização de enzimas no processo têxtil apresenta várias vantagens,tais como:
- substitui produtos químicos normalmente utilizados nos processos têxteis;
- Reduz consideravelmente o impacto ambiental;
- Reduz os danos às fibras;
- Melhora a qualidade;
- Permite a produção de produtos acabados de melhor qualidade com relação ao aspecto visual;
- Toque e propriedade de resistência ;
- Redução do desgaste do equipamento;
- Aumento da produtividade;
- Economia da energia.

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Comentário de Genésio Decker em 29 fevereiro 2012 às 10:40

Gostei de seu texto, estarei fazendo um trabalho de TCC sobre biopolimento, usando enzimas no foulard de tingimento, reduzindo alguns processo de máquinas, mão de obra e redução no tempo de produção... legal se vc tiver alguma coisa a mais sobre isso, me interessa eu trabalho na fabricação de toalhas felpudas, em uma empresa de Brusque SC, ...

Comentário de Janice Accioli em 28 março 2011 às 23:08

gostei mt do texto...vc é uma pessoa com quem gostaria de trocar idéias..qual seu ramo de atuação aqui?

 

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