近年来,人们对绿色健康和环保的要求不断提高,天然染料也越来越受到人们的欢迎。根据英国染料和染色家协会给出的定义,“天然染料”是指提取于植物、动物或矿产资源中,是很少或没有经过化学加工的染料。

植物染料是天然染料中最重要的一类,以其来源广、少污染、无毒害、防虫杀菌利于保存等优良特性独树一帜。一般植物的叶、皮、花和根中都含有一定量的色素。

目前,在天然染料的提取方面还有很多地方值得深入研究,现在有捣碎过滤法、常规水浸法、有机溶剂浸出法、超声波提取法、微波提取法、酶法及超临界CO2等提取方法,它们是伴随着相关技术的发展而应用到染料提取的,尚未形成较为完善的应用体系,尤其是较新的方法很少大规模应用于实际生产之中。

从天然染料染料提取方法优化比较出发,以五倍子等天然染料的提取为例,探讨出各因素对常规水浸法、超声波提取法、微波提取法及超临界CO2提取法的影响,并优化设计最佳提取工艺,讨论各方法的优劣势,以求获得一条实用、高效、经济的提取工艺。

在五倍子染料提取中,水浸法所需时间最长(120min),温度要求最高(90℃),相对应的料液比要求也比较大,对酸碱度(指相对调节前的变值)的要求相对较低,但提取效率低；超声波法的时间(60min)相对水浸法大幅下降,温度(50℃)也低很多,料液比和酸碱度基本一致,提取效率高；微波法所用时间最少,酸碱度变化稍微大一些,料液比有所减少,提取效率高；超临界CO2法时间(105min)比较长,温度较小,压力要求中等,提取效率较高。

在五倍子染料提取液的染色中,水浸法提取液所染织物的耐日晒牢度较佳,但耐摩擦牢度和水洗牢度一般；超声波法提取液所染的织物具有较高的耐摩擦牢度,日晒牢度和水洗牢度较佳；微波法提取液所染的织物的耐磨擦牢度较佳；超临界CO2法提取液所染织物的耐日晒牢度较好,但耐磨擦牢度较差。

在植物染料的提取中,水浸法设备要求较低,但耗时耗能；超声波法虽然设备有特殊要求,但是因时间、温度要求较低,可大幅节约时间和资源；微波法的时间效率高,相对来说可以节约水资源,但处理时安全问题需倍加注意；超临界CO2法最为绿色、环保,且提取效率高,但其设备造价较高,条件要求高。