In den letzten Jahren verzeichneten die Industrien ein Wachstum beim Einsatz von Biotechnologie, wobei Prozesse wie Biokatalyse und Biotransformation genutzt werden. Einige Vorteile sind: In der Regel laufen die Reaktionen oder biotechnologischen Prozesse bei niedrigen Temperaturen und atmosphärischem Druck ab, der Prozess hat einen hohen Raum-Zeit-Ertrag, es werden erneuerbare Rohstoffe verwendet und in vielen Fällen wird die Umweltbelastung reduziert. In der Lederherstellung kann Biotechnologie, meist unter Einsatz von Enzymen, in verschiedenen Prozessschritten angewendet werden: Weichen, Enthaaren, Beizen, Färben, Entfetten oder bei der Behandlung von Abwässern und proteinreichen Feststoffabfällen.

Weichen

Das Weichen ist der erste wichtige Arbeitsschritt in der Lederverarbeitung. Es wird unter Verwendung von amylolytischen, lipolytischen und proteolytischen Enzymen durchgeführt. Spezifische Proteasen und Lipasen fördern die Wasseraufnahme, indem sie lösliche Proteine in der Matrix abbauen und so die Entfernung von Salzen, Hyaluronsäure, dispergierten Fetten und Ölen sowie Schmutz und anderen Verunreinigungen aus der Haut erleichtern. Dadurch werden Falten im Leder reduziert und das Haarfilz gelockert. Außerdem wird die Öffnung der Faserstruktur verbessert. Der Weichprozess trägt dazu bei, die beste Lederqualität zu erzielen, da er Häute und Felle durch Entfernung von Schmutz, Fleisch, Blut usw. reinigt und die Haut wieder in den Zustand von Frischhäuten versetzt.

Enthaaren

Enthaaren ist der Prozess, bei dem Haare und Pelz von der Haut oder den Häuten entfernt werden, ohne die Narbenseite zu beschädigen. Das herkömmliche Enthaarungsverfahren beinhaltet den Einsatz von Kalk und Natriumsulfiden, die für die Umweltbelastung verantwortlich sind. Enzymatisches Enthaaren wird als umweltfreundliche Alternative zum herkömmlichen chemischen Verfahren vorgeschlagen. Mit diesem enzymatischen Prozess ist es möglich, die Chemikalienbelastung zu reduzieren und die Weichheit sowie den Flächenertrag zu erhöhen. Das für das Enthaaren verwendete Enzym ist Protease. Der Einsatz von Chemikalien löst das Haar vollständig auf, während das Enzym hilft, das Haar herauszufiltern. Dieses aktuelle Verfahren trägt zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des Leders mit größerer Oberfläche bei und bietet den Arbeitern ein umweltfreundliches Umfeld.

Faseröffnungsmechanismus

Faseröffnende Enzyme werden für einen Mechanismus eingesetzt, der die Umweltbelastung und den Bedarf an Wasseraufbereitung zu reduzieren scheint und somit kosteneffizient ist. Das Kollagen ist durch Proteoglykane gebunden, die Protein und Glukose enthalten, verbunden durch glykosidische Bindungen. Dieser enzymbasierte Faseröffnungsmechanismus folgt dem Bioprozessverfahren, das sich grundlegend vom herkömmlichen chemischen Verfahren unterscheidet. Carbohydrasen sind die in der Faseröffnung eingesetzten Enzyme, die gezielt die Proteoglykane abbauen und so die Faser für das Eindringen von Wasser öffnen, was zu einer Quellung führt. Die Entfernung der Proteoglykane führt zu Weichheit. Im herkömmlichen Verfahren wird Kalk zur Faseröffnung eingesetzt, was die Umwelt durch Verschmutzung belastet. Daher hilft diese Methode, Kalkschlammprobleme zu reduzieren.

Beizen

Beizen ist ein wichtiger Prozess, bei dem Enzyme eine entscheidende Rolle spielen. Ziel ist das Lockern und die Peptisierung der nichtkollagenen Hautstruktur durch Entfernung der Reste der interfibrillären Proteine. Im Beizprozess wird hauptsächlich ein proteolytisches Enzym eingesetzt. Es hilft bei der Entfernung von Kalk und anderen nichtkollagenen Proteinen, die eine Verklebung verursachen und so zu mangelnder Flexibilität führen.

Entfetten

Lipasen sind eine Enzymart, die gezielt Fett abbaut und das Leder selbst nicht schädigen kann. Lipasen hydrolysieren nicht nur das Fett auf der Außenseite der Häute und Felle, sondern auch das Fett innerhalb der Hautstruktur. Sobald der Großteil des natürlichen Fettes entfernt ist, wirken nachfolgende chemische Behandlungen wie Gerben, Nachgerben und Färben besser. Die Hauptvorteile des Einsatzes von Lipasen sind eine gleichmäßigere Farbe und ein saubereres Erscheinungsbild des Blößes. Lipasen verbessern auch die Herstellung von hydrophobem (wasserabweisendem) Leder.

Abfallbehandlung

Abwässer aus der Lederverarbeitung verursachen Gesundheitsgefahren und Umweltprobleme, sofern diese Abfälle nicht ordnungsgemäß behandelt werden. Fleischreste, der Hauptfeststoffabfall aus den Vorgerbprozessen, wurden mit Pankreasenzymen hydrolysiert. Nach dem Kalken anfallende Schnittreste weisen eine Alkalität mit einem pH-Wert von 10 auf. Daher werden sie mit alkalischer Protease behandelt. Dieser Prozess wird in der Regel bei konstanter Temperatur von 55ºC durchgeführt, was für das Enzym günstig ist. Es kann eine Kombination aus hydrolytischen Enzymen, wie Proteasen, Carbohydrasen und Lipasen, verwendet werden.

Quellen

Verwandte Dienstleistungen

Industrielle Enzymproduktion

Verwandte Produkte

Haushalt und täglicher Gebrauch
Chemische Verarbeitung

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1. V.S Ravindran, Caprittarius, S.Sinduja. Enzymtechnologie für eine sauberere Lederverarbeitung. M.tech Biotechnologie. 2011.
2. Gutterres M, Dettmer A, Souza F R, et al. Anwendungen der Biotechnologie im Lederbereich [C]. XXX Internationaler Kongress der Ledertechnologen und -chemiker, Peking, China. 2009.