纖維素腸衣的染色應(yīng)用實(shí)例
——超級(jí)深櫻桃紅可轉(zhuǎn)移腸衣的染色效果研究

郭華偉，宋曉明，王文星，臧超

（1.青島科技大學(xué)，山東青島266000；2.濰坊濰森纖維新材料有限公司，山東濰坊261500）

1 引言

纖維素腸衣是一種可生物降解的紙質(zhì)的生物基纖維新材料，用于加工管式香腸的腸衣[1]，其性能優(yōu)越，適應(yīng)現(xiàn)代化高速印刷、自動(dòng)灌裝的要求。其品種有透明、條紋和染色等類型，染色腸衣又分為顏色可轉(zhuǎn)移和顏色不可轉(zhuǎn)移兩類。由于可轉(zhuǎn)移顏色的腸衣可以在灌制的香腸上形成鮮艷的色澤、圖案或標(biāo)志，可以增加顧客對(duì)香腸的食欲，此類產(chǎn)品在印度尼西亞、菲律賓等國(guó)家非常受歡迎。

本實(shí)驗(yàn)著重研究了染色的效果與染料濃度、甘油濃度、混合浴液溫度之間的變化規(guī)律，從中分析出最佳的生產(chǎn)工藝。

2 原料及方法

2.1 原料

由粘膠經(jīng)再生反應(yīng)生成的透明濕腸衣，取自濰坊濰森纖維新材料有限公司生產(chǎn)線。

所用染料為誘惑紅，分子式為C18H14N2Na2O8S2。

2.2 設(shè)備

高粒度研磨機(jī)；分光光度計(jì)；甘油塑化槽；濃度計(jì)；干燥裝置。

2.3 方法

結(jié)合玻璃紙的染色工藝，本實(shí)驗(yàn)初始固定染料濃度為7%，甘油濃度為12%、混合浴液溫度60℃。

取配置好的染料，在研磨系統(tǒng)中循環(huán)研磨，備用；

將配置好的甘油加入到甘油塑化槽中，按比例投入配置好的染料，攪拌均勻，通過(guò)循環(huán)熱泵實(shí)現(xiàn)對(duì)混合浴液的溫度控制，用高位槽續(xù)加甘油和染料實(shí)現(xiàn)對(duì)混合浴液的濃度控制。

每次實(shí)驗(yàn)取一定量的濕腸衣（60米）浸入甘油塑化槽中，浸泡一定時(shí)間后，取出塑化的濕腸衣進(jìn)行干燥，獲得成品。

依次對(duì)所得腸衣成品進(jìn)行吸光率指標(biāo)檢測(cè)：取1g腸衣，在1L水中浸泡4h，使腸衣中的染料充分脫色，然后用分光光度計(jì)測(cè)量腸衣脫色溶液在波長(zhǎng)λ=500nm可見(jiàn)光下的吸光率。

3 結(jié)果與討論

3.1 染料標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與吸光度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了誘惑紅染料標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為0.03‰，0.04‰，0.05‰，0.06‰，0.07‰時(shí)，在分光光度計(jì)波長(zhǎng) λ=500nm可見(jiàn)光下的吸光率，結(jié)果詳見(jiàn)圖1。

圖1 染料標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光率關(guān)系曲線

由圖1曲線，本實(shí)驗(yàn)初步確定，染料的濃度與吸光率存在線性關(guān)系，可以作為腸衣中染料含量的檢測(cè)依據(jù)。

3.2 染料濃度對(duì)染色性能的影響

食品級(jí)誘惑紅染料成本較高，而且排放需進(jìn)行嚴(yán)密處理，因此，對(duì)于染料的濃度使用必須進(jìn)行科學(xué)合理的探究。本實(shí)驗(yàn)固定甘油濃度12%、溫度60℃，比較了染料濃度分別為6%，7%，8%，9%，10%時(shí)的染色效果。圖2為染料濃度對(duì)腸衣脫色溶液在波長(zhǎng)λ=500nm可見(jiàn)光下吸光率的影響。

圖2 染料濃度與腸衣脫色溶液吸光率的關(guān)系曲線

由圖2可以看出，染料濃度達(dá)到8%后，腸衣脫色溶液吸光率達(dá)到目標(biāo)值，染料濃度為9%，10%時(shí)，染色效果不再改善。因此，本實(shí)驗(yàn)染料濃度8%為最佳。

3.3 甘油濃度對(duì)染色性能的影響

誘惑紅為偶氮類化合物，極易溶于甘油與水中，染料會(huì)隨甘油一起吸附到纖維素分子結(jié)構(gòu)上。本實(shí)驗(yàn)固定染料濃度8%、溫度60℃，比較了甘油濃度分別為10%，11%，12%，13%，14%時(shí)的染色效果。圖3為甘油濃度對(duì)腸衣脫色溶液在波長(zhǎng)λ=500nm可見(jiàn)光下吸光率的影響。

由圖3可以看出，甘油濃度達(dá)到13%時(shí)，腸衣脫色溶液吸光率最接近目標(biāo)值。因此，本實(shí)驗(yàn)甘油濃度13%為最佳。

圖3 甘油濃度與腸衣脫色溶液吸光率的關(guān)系曲線

3.4 混合浴液溫度對(duì)染色性能的影響

提高染色溫度能提高染料分子與纖維的化學(xué)結(jié)合速度，增加染料與纖維的不可逆結(jié)合量[2]；但溫度過(guò)高時(shí)不利于染料的物理吸附，所以生產(chǎn)中需要控制染色的溫度。本實(shí)驗(yàn)固定染料濃度8%、甘油濃度13%，比較了混合浴液溫度分別為65℃，70℃，75℃，80℃，85℃時(shí)的染色效果。圖4為混合浴液溫度對(duì)腸衣脫色溶液在波長(zhǎng)λ=500nm可見(jiàn)光下吸光率的影響。

圖4 混合浴液溫度與腸衣脫色溶液吸光率的關(guān)系曲線

由圖4可以看出，混合浴液溫度達(dá)到75℃時(shí)，腸衣脫色溶液吸光率最接近目標(biāo)值。溫度過(guò)高或過(guò)低，均會(huì)導(dǎo)致染色效果下降。因此，本實(shí)驗(yàn)混合浴液溫度75℃為最佳。

4 結(jié)論

染料濃度、甘油濃度、混合浴液的溫度對(duì)腸衣染色及顏色轉(zhuǎn)移效果都有很大的影響。本實(shí)驗(yàn)超級(jí)深櫻桃紅可轉(zhuǎn)移腸衣的染色工藝優(yōu)化后的最佳工藝條件為染料濃度8%，甘油濃度13%，溫度75℃。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在染色工藝中，對(duì)染料和甘油的續(xù)加控制要精確，工業(yè)應(yīng)用中，物料的均勻添加對(duì)染色性能影響很大，要避免濃度的波動(dòng)。經(jīng)計(jì)算，在最佳工藝條件下，成品腸衣中的染料含量為5%。