автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка технологии получения овчинно-шубного полуфабриката с использованием намазного бессолевого пикелевания

На правах рукописи

еГМ-со.Л

ЖАРНИКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОВЧИННО-ШУБНОГО ПОЛУФАБРИКАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАМАЗНОГО БЕССОЛЕВОГО ПИКЕЛЕВАНИЯ

Специальность: 05.19.05 - Технология кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных изделий

10 Ш 2015

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2015

005569913

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ»)

доктор технических наук, профессор, Шалбуев Дмитрий Валерьевич

Лутфуллина Гульназ Гусмановна,

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Ппазмохимических и нанотехнологий

высокомолекулярных материалов» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Семенов Дагир Муратович,

кандидат технических наук, директор ООО «Базис С»

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина»

Защита состоится «25» июня 2015 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» и на сайте www.kstu.ru.

Автореферат диссертации разослан «25» мая 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.080.09, д.т.н.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Н.В. Тихонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы На современном этапе развития кожевенно-меховая промышленность ориентируется на экологически безопасное, экономически выгодное производство. Получение готовой продукции сопровождается образованием значительного количества жидких и твердых отходов, поэтому создание принципиально новых экологически щадящих технологий и материалов является актуальной задачей. Разработки отечественных и зарубежных ученых в последние годы направлены на снижение негативного воздействия производства на окружающую среду, получение инновационных материалов, позволяющих при минимальном расходе повысить эффективность воздействия реагентов на кожевую ткань и волос (применение ферментов, нанотехнологий, плазменная обработка и т.д.).

Одними из важнейших показателей качества выделанных шкурок являются пластичность и мягкость кожевой ткани, которые зависят от интенсивности разделения волокнистой структуры дермы в процессе пикелевания. Современные технологии, используемые большинством российских предприятий, с применением органических и/или минеральных, кислот в присутствии значительного количества хлорида натрия (40 - 50 г/дм3) предполагают проведение процесса пикелевания оку ночным способом. Низкая выбираемость хлоридов из рабочего пикельного раствора (не более 10%), а также применение кислот обуславливает высокие остаточные концентрации токсичных веществ в сточных водах, что негативно влияет на качество воды водных объектов и в целом на состояние окружающей среды.

Перспективным способом подготовки кожевой ткани к дублению является намазное бессолевое пикелевание с использованием кисломолочных композиций (КМК) и продуктов растворения коллагена (ПРК), исключающее применение хлорида натрия. Работа направлена на создание новой экологически щадящей технологии получения овчинно-шубного полуфабриката, обеспечивающей снижение расхода химматериалов, уменьшение поступления токсичных веществ в нативные водные объекты, а также рациональное использование коллагенсодержащих отходов, образующихся в существенных количествах на предприятиях кожевенно-меховой индустрии. Поштучная обработка сырья в автоматизированном режиме взамен партионной обеспечивает снижение водопотребления и, соответственно, водоотведения, наряду с повышением упругопластических, прочностных характеристик кожевой ткани, увеличением выхода готовой продукции по площади (2-3%), а также улучшением качества волоса за счет минимального воздействия пикельного состава на волосяной покров.

Работа направлена на решение актуальной проблемы создания экологически щадящей технологии получения полуфабриката высокого качества за счет проведения намазного бессолевого пикелевания,

позволяющего исключить попадание кислот и соли в сточные воды предприятий вследствие применения системы КМК/ПРК и снизить объем водопотребления и водоотведения.

Диссертация выполнена в ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ») на кафедре «Технология кожи, меха. Водные ресурсы и товароведение» в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы «Разработка эко-эффективных технологий рационального использования сырья на кожевенных и меховых предприятиях». Работа поддержана аналитической ведомственной программой «Развитие научного потенциала высшей школы 2008-2011 гг.», грантами «Молодые ученые Республики Бурятия» (2011 г.) и «Молодые ученые ВСГУТУ» (2014 г., 2015 г.).

Цель и задачи работы .

Цель работы заключалась в разработке технологии получения овчинно-шубного полуфабриката за счет использования на этапе пикелевания состава на основе кисломолочных композиций и продуктов растворения коллагена, позволяющего получить материал высокого качества и снизить поступление токсичных веществ в нативные водные объекты, а также рационально использовать коллагенсодержащие отходы.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка инновационной технологии получения ПРК на основании результатов исследования влияния природы кислотных агентов и условий обработки на разупорядочение макромолекулы коллагена.

2. Проведение исследований коллоидно-химических свойств системы КМК/ПРК с целью изучения возможности применения в качестве состава для намазного бессолевого пикелевания.

3. Проведение скрининговых исследований влияния системы КМК/ПРК на кожевую ткань овчины в процессе намазного бессолевого пикелевания, а также оптимизация параметров проведения процесса.

4. Разработка состава для проведения намазного бессолевого пикелевания.

5. Разработка технологии намазного бессолевого пикелевания овчинного сырья с использованием системы КМК/ПРК.

6. Обоснование экономической эффективности инновационной технологии.

Методы исследований

Для определения показателей качества готового полуфабриката применялись современные методы исследования: растровая электронная микроскопия, (аппарат 18М-6510ЬУ ШОЬ), ИК-спектроскопия, а также стандартные и оригинальные методы определения химических и физико-механических свойств. Для исследования коллоидных свойств КМК и растворов ПРК применяли вискозиметрический, колориметрический, сталагмометрический методы. Обработку результатов исследований осуществляли с применением методов математической статистики.

В качестве объектов исследования использовали меховую и шубную овчины после процесса обезжиривания, выполненного согласно технологии, применяемой на ООО «МИЛ «ЭКОМ», четыре кисломолочные композиции, кожевенные отходы (обрезь после контурирования, некондиционное кожевенное сырье), молочную кислоту.

Исследования проводили на базе Центра коллективного пользования «Прогресс» ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ» и Испытательной лаборатории продукции легкой промышленности «ВСГУТУ» (аттестат аккредитации РОСС 111100012\ЛК25).

Научная новизна работы

1. Впервые разработаны технологические параметры получения продуктов растворения коллагена с использованием кисломолочных композиций на этапе кислотного растворения: величина титруемой кислотности КМК не менее 300°Т, температура обработки +24°С, ЖК = 1.

2. Впервые разработаны новые составы для проведения намазного бессолевого пикелевания, включающие в себя кисломолочные композиции и продукты растворения коллагена.

3. Экспериментально выявлено и оптимизировано дезинтегрирующее воздействие системы КМК/ПРК на структуру кожевой ткани за счёт совместного влияния кислототолерантных микроорганизмов и органических кислот, продуцируемых данными микроорганизмами.

4. Впервые разработана технология переработки овчинно-шубного сырья с использованием намазного бессолевого пикелевания.

5. Показано, что исключение из пикельного состава хлорида натрия способствует интенсификации процесса дубления.

Практическая значимость работы

1. Разработана экологически щадящая технология намазного бессолевого пикелевания овчинного сырья, позволяющая получить меховой полуфабрикат с удовлетворительными физико-механическими, химическими, гигиеническими свойствами кожевой ткани овчины, а именно: полное удлинение 41,2% и 29,5%, нагрузка при разрыве 284,3 Н и 297,4 Н, пористость 69,4% и 65,1%, паропроницаемость 53,5% и 52,1% для меховой и шубной овчины соответственно. Выход по площади увеличивается на 2-3%.

2. Разработана и запатентована технология получения ПРК, согласно которой после традиционного этапа щелочно-солевой обработки следует растворение коллагеновой массы в кисломолочных композициях, полученных в результате рекультивации кислотных симбиозов с величиной титруемой кислотности 250-300°Т при температуре 24±2°С.

3. Определены параметры проведения намазного бессолевого пикелевания: I = 20±2°С; т = 1,5 ч; титруемая кислотность КМК>300°Т; рН ПРК<3,5; расход КМК = 1-10 см3/дм2, расход ПРК 1-8 см3/дм2; пролежка после нанесения составов КМК/ПРК 24 ч.

4. Разработанная технология поштучной обработки овчинного сырья с использованием КМК и ГТРК позволяет значительно снизить водопотребление и, соответственно, водоотведение на стадии пикелевания.

5. По результатам работы проведены производственные испытания в ООО «МИЛ «ЭКОМ». Экономический эффект от внедрения разработанной технологии намазного бессолевого пикелевания в производство овчинной фабрики для меховой овчины составил 19812 рубЛООО шт., для шубной овчины 28614 рубЛООО шт.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты экспериментальных исследований влияния КМК на разупорядочение структуры коллагена. Результатом обработки является получение продуктов растворения коллагена без дополнительного введения кислот различной природы.

2. Параметры инновационной технологии получения ПРК из кожевенных отходов с применением кисломолочных композиций.

3. Состав для проведения намазного бессолевого пикелевания овчинного сырья, включающий кисломолочные композиции и продукты растворения коллагена.

4. Результаты экспериментальных исследований коллоидно-химических свойств системы КМК/ПРК, характеризующих новый состав как ПАВ.

5. Механизм взаимодействия кожевой ткани овчины с разработанными пикельными составами.

6. Технология получения овчинно-шубного полуфабриката с использованием намазного бессолевого пикелевания с применением кисломолочных композиций и продуктов растворения коллагена. В результате обработки получают овчинно-шубный полуфабрикат с удовлетворительными физико-механическим, химическими и гигиеническими свойствами.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит в выборе и обосновании методов экспериментальных исследований; в личном проведении экспериментов; в анализе и обобщении экспериментальных данных; в разработке параметров выполнения инновационной технологий получения продуктов растворения коллагена и технологии намазного бессолевого пикелевания с применением нового состава.

Апробация результатов работы и публикации Апробация разработанной технологии намазного бессолевого пикелевания проведена на базе ООО «МИП «ЭКОМ». Результаты испытаний подтверждены актом и протоколами производственных испытаний.

Основные результаты исследований докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на конференциях: XIV международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии», Томск, 2008 г.; П международная научная студенческая конференция «Научный потенциал студенчества — будущему России», Ставрополь, 2008 г.; международная научно-практическая конференция «Молодые ученые Сибири», Улан-

Уда, 2008 г.; международная научно-практическая конференция «Новые технологии и материалы легкой промышленности», Казань, 2010 г.; международная конференция «Биология - наука XXI века», Москва, 2012 г.; У1-Х международная научно-практическая конференция «Кожа и мех в XXI веке: Технология, качество, экология, образование», Улан-Удэ, 2010-2014 гг., международная научно-практическая конференция «Экологическая этика и технологии устойчивого развития в XXI веке», Улан-Удэ, 2014 г., международная научно-практическая конференция «Культурное наследие как ресурс социально-экономического развития региона: Байкальские встречи -VIII», Улан-Удэ, 2014 г., Ш всероссийская конференция с международным участием «Биотехнология в интересах экологии и экономики Сибири и Дальнего Востока», Улан-Удэ, 2014 г., V международная конференция «Современные материалы и системы», Бухарест, Румыния, 2014 г.

Основные результаты диссертационной работы изложены в 15 печатных работах, в том числе в 4 статьях в ведущих резенцируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, в 1 патенте на изобретение.

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка из 166 наименований и 4 приложений. Диссертация изложена на 227 страницах машинописного текста и содержит 40 рисунков и 80 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость работы, приведена структура диссертации.

В первой главе представлен анализ отечественной и зарубежной научной литературы, касающейся темы строения коллагена, дермы и их изменений под воздействием современных и традиционных методов подготовки к дублению. Также освещен актуальный вопрос рационального использования коллагенсодержащего сырья в кожевенно-меховом производстве. На основе анализа технологий переработки овчинно-шубного сырья проведено обобщение результатов исследований, что позволило сформулировать цель и основные задачи работы.

Во второй главе приведена характеристика объектов и методов исследования. Представлен сетевой график эксперимента. В качестве объектов исследования использовали меховую овчину, обработанную до этапа пикелевания согласно технологии, применяемой на ООО «МИП «ЭКОМ», и кисломолочные композиции, полученные методом объемно-доливного культивирования в течение 16-18 суток при температуре (37±1)°С.

Композиции обозначили следующим образом:

КМК1 - получена путем культивирования кислотного симбиоза курунговой закваски в пастеризованном обезжиренном молоке;

КМК2 - получена путем культивирования кислотного симбиоза курунговой закваски в пастеризованной творожной сыворотке;

КМКЗ - получена путем культивирования кислотного симбиоза кефирных грибков в пастеризованном обезжиренном молоке;

КМК4 - получена путем культивирования кислотного симбиоза кефирных грибков в пастеризованной творожной сыворотке.

В экспериментах молочная кислота выбрана как объект для сравнения показателей.

Использовали кожевенные отходы для получения ПРК по запатентованной технологии (патент №2486258) с применением КМК.

Для проведения исследований использовали стандартные и оригинальные методики, метод математического моделирования. Экспериментальные данные обрабатывались с помощью методов математической статистики.

В третьей главе описано исследование поэтапных изменений в структуре коллагена в процессе получения продуктов растворения коллагена из кожевенных отходов. Сравнивая современные способы разрушения межмолекулярных поперечных связей в зрелом коллагене, необходимо отметить, что применение органических и минеральных кислот, перекиси в совокупности с повышенной температурой обработки ведет к существенным потерям белка. В отличие от известного метода получения кислых дисперсий коллагена, на этапе кислотного растворения взамен уксусной кислоты в данной работе применяются кисломолочные композиции, что позволяет сохранить связи в полипептидных цепях.

В ходе работы изучены физико-химические показатели сырья на этапах обработки. Приведена характеристика композиций. Кислотная обработка проводилась при диапазоне температуры среды от +4°С до 24°С и титруемой кислотности КМК в интервале 160 - 415°Т (содержание молочной кислоты 25-30 г/дм3). С использованием метода математического моделирования выбраны оптимальные параметры обработки. Разработаны содержательная и структурная модели разупорядочения структуры коллагена, на основе которой локализован объект моделирования - стадия кислотного растворения с применением КМК1, КМК2, КМКЗ, КМК4 и молочной кислоты. Для оптимизации процесса получения ПРК проведен поиск адекватных математических моделей, а также проверена значимость коэффициентов регрессии при наличии степеней свободы.

При разработке технологии получения ПРК учтено влияние параметров обработки на свойства готового продукта. В таблице 1 показаны некоторые показатели, характеризующие ПРК.

Показатели массовой доли минеральных (0,68 и 0,65%) и жировых (0,70 и 0,67%) веществ в КМК1/ПРК и КМКЗ/ПРК (табл. 1) свидетельствуют об их изначальном присутствии в КМК, питательной средой которых являлось пастеризованное молоко.

По результатам исследований разработана технологическая карта получения ПРК по инновационному методу, заключающемуся в использовании КМК на этапе кислотного растворения коллагена (таблица 2).

Показатель ПРК на основе различных растворителей

КМК1 КМК2 КМ КЗ КМК4 1М молочная кислота

Цвет Белый Белый, с желтовато-бежевым оттенком Белый Белый, бежевым оттенком Желтоватый

Запах Чистый, кисломолочный, без посторонних запахов Слабый

Консистенция Однородная, без посторонних включений

рН 3,30 3,50 3,30 3,40 3,90

Плотность, г/см' 1,15 1,11 1,13 1,09 1,05

Вязкость, сПз 1,36 3,12 1,34 2,99 3,98

Массовая доля жировых веществ, экстрагируемых органическими растворителями, % а.с.в 0,70 0,36 0,67 0,31 0,10

Сухой остаток, % 4,44 4,21 4,58 4,33 4,85

Минеральные вещества, % а.с.в 0,68 0,36 0,65 0,37 0,25

Массовая доля влаги, % 95,56 95,79 95,41 95,67 95,15

Содержание аминного азота, мг/см3 0,350 0,392 0,361 0,353 0,317

Таблица 2 - Технологическая карта получения ПРК на основе КМК

Процесс Оборудова -ние 1, "С т, ч. Наименование и расход материалов Точки контроля

Золение Баркас 20±2 10 (N44)2504 - 0,3%; N3,5 (60%) - 3,2%; Са(ОН)г(96%) — 4,6%

Промывка Баркас 16±2 24 Водопроводная вода, 500% -

Обеззоливание Баркас 20±2 1 (ЫН4)2504 (0,3%) Отсутствие розовой окраски фенолфталеином на срезе

Измельчение Экструдер - - - -

Промывка Барка 16±2 - Проточная вода Кзчественная пробз с ВаСЬ

Солевая обработка Барка 18±2 4 N32504- 40 г/дм', ЖК=3 -

Щел очно- солевая обработка Барка 18±2 60 №ОН - 100 г/дм3 и N32504 - 142 г/дм3, ЖК=3

Промывка Барка 18±2 4 N3:504-40 г/дм3, ЖК=3 -

Нейтрализация Барка 16±2 (N^25 04-10%, ЖК=5 рН8, до отсутствия розового окрашивания фенолфталеином на срезе

Промывка Барка 10±2 - Проточная вода Качественная проба с ВаСЬ

Кислотное растворение Термостат 18±2 8-13 суг ЖК=1, растворители КМК1/КМК2/КМКЗЛШК4 Титруемая кислотность КМК не менее 300Т

Гомогенизация Экструдер - - - Органолептическзя оценкз

Согласно инновационной технологии, представленной в таблице 2, на выходе получают гомогенный продукт с рЮ,0-3,5, готовый к дальнейшему использованию в качестве компонента, обладающего пикелюющим действием.

В четвертой главе представлена разработанная технология намазного бессолевого пикелевания овчинно-шубного сырья с применением составов на основе КМК и ПРК. Изложены результаты исследования коллоидных свойств системы КМК/ПРК. Изучение термодинамических характеристик взаимодействия на границе биополимер - растворитель необходимо для более полного понимания механизма действия ПРК как компонента, имеющего возможность применения в процессе намазного бессолевого пикелевания. С целью изучения воздействия типа модифицированного коллагена на некоторые термодинамические свойства коллоидной системы КМК/ПРК составляли серию водных растворов с убывающей концентрацией в ней ПРК от 6,0 до 0,15 г/дм3.

Анализ коллоидно-химических свойств (поверхностное натяжение, поверхностная активность, величина Гиббса, угол смачивания) показывает, что исследуемые коллоидные системы проявляют свойства, характерные для поверхностно-активных веществ (ПАВ). Зависимость эффективности смачивания от применяемых кислотных агентов выражена в убывающей последовательности КМКЗ- КМК4 -КМК1- КМК2-молочная кислота.

Согласно новой технологии проведения намазного бессолевого пикелевания взамен окуночного метода с применением минеральных и/или органических кислот и нейтральных солей предлагается нанесение состава КМК/ПРК на кожевую ткань овчинно-шубного сырья без включения хлорида натрия. После проведения скрининговых исследований разработанных составов для бессолевого пикелевания можно утверждать, что для обработки овчинного сырья рекомендуется использовать КМК с титруемой кислотностью 250-300°Т и содержанием молочной кислоты не менее 25 г/дм3. На основании ранее проведенной работы (глава 3) определены параметры получения ПРК с использованием КМК: температура растворения коллагена (24±2)°С, титруемая кислотность кисломолочных композиций около 300°Т, содержание молочной кислоты в последних 25-30 г/дм3. Отсутствие кислотного нажора при исключении из пикельного состава хлорида натрия объясняется ограниченным и постепенным поглощением кожевой тканью органической кислоты, входящей в состав КМК, а также отсутствием воды в системе. Подобран оптимальный расход компонентов с применением метода математического моделирования. Так, для количественной характеристики процесса пикелевания выходным параметром выбрали температуру сваривания кожевой ткани как универсальный показатель степени разволокнения. Получены уравнения, характеризующие процесс пикелевания овчины разработанным составом.

Например, воздействие пикельной системы КМК1/ПРК в кодированных переменных имеет следующий вид (1):

У = 59,364 + 4,87X1 + 1,332X2 +2,75X1X2 (1)

Анализ коэффициентов уравнения показывает, что существенное влияние оказывает как КМК, так и совместное действие КМК/ПРК. Поэтому согласно

построенной поверхности (рисунок 1) для данной пикельной системы были выбраны расход КМК1 от 4 до 10 см3/дм2 и ПРК не более 2 см3/дм2.

Меховую овчину после

' 65-70

■ 60-65 I 55-60 I 50-55 I 45-50

■ 40-45

стадий обезжиривания и мездрения согласно

технологии, действующей на ООО «МИЛ «ЭКОМ»,

2 3 * 5 6 ? Расход КМК1, см3/дм2

Расход ПРК,

см3/дм2

подвергали платировки, бахтармой наносили натуральным пикельный состав, предварительно взятый в выверенных расходах.

операции раскладывали наружу и щеткой с ворсом

Рисунок 1 — Модель пикелевания овчины КМК1/ПРК относительно температуры сваривания кожевой ткани

Нанесение состава проводили три раза через каждые 30 мин. В перерывах овчины складывали бахтармяной стороной друг к другу и укрывали полиэтиленовой пленкой. Таким же способом проводили пролежку в течение 24 ч при температуре 20°С.

Контроль качества проведения процесса пикелевания проверяли по следующим показателям: температура сваривания, наличие «сушинки» и окрашивание среза метиловым красным. После пролежки проводили дополнительную платировку.

Для оценки показателя разволокнения были получены данные микрофотоснимков на микроскопе 15М-6510ЬУ ШОЬ (увеличение хЮОО) (рисунок 2).

Рисунок 2 - Образец меховой овчины, выделанной с применением КМК4/ПРК: 1 - до пикелевания; 2 - через 2 ч пикелевания; 3 - через 24 ч пикелевания

На рисунке 2 видно, что после пикелевания составом КМК4/ПРК отмечается разволокнение структуры дермы, образование пустот между элементами. В образцах наблюдается заполнение пор. Установлено, что заметное разрыхление структуры дермы прямопропорционально продолжительности проведения процесса. Также отчетливо видно, что молочный белок оседает на коллагеновых волокнах в виде мелких частиц.

Параметры разработанной технологии намазного бессолевого пикелевания овчинно-шубного сырья представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Технологическая карта обработки овчины

Процес с Оборудовани е 1, °С т, ч. Наименование и расход материалов, см3/дм2 Точки контроля

1 2 3 4 5 6

Технология обработки овчины согласно методике ООО «МИП «ЭКОМ» до процесса пикелевания

Плати-ровка Мездрильная машина с тупыми ножами марки ММГ-1М

Пикелевание Щетки из натурального ворса, стол 20± 2 1,5 1 состав: КМК1 - 4, КМК1/ПРК—до 2 2 состав: КМК2- 1-10, КМК2/ПРК — до4 3 состав: КМКЗ - 1 -6, КМКЗ/ПРК - до 2 4 состав: КМК4 - 1-4, КМК4/ПРК-ДО 8 Для пикельного состава: титруемая кислотность КМК не менее 300°Т, рН ПРК не более 3,5.

Пролеж -ка Полиэтилено вые пленки, стеллаж 20± 2 24 Для сырья: 1) наличие белой полоски при сгибе («сушинка») 2) окрашивание среза по метиловому красному в желтый, розовый цвет 3) температура сваривания не выше 50 "С

Плати-ровка Мездрильная машина с тупыми ножами марки ММГ-1М

Дубление-жирование согласно методике ООО «МИП «ЭКОМ»

Отделочные операции по существующим технологиям

Технологию намазного бессолевого пикелевания (таблица 3) возможно рекомендовать для внедрения в технологический цикл производства как малым, так и крупным промышленным предприятиям.

Были проведены испытания физико-механических и гигиенических свойств овчин, выделанных с применением четырех составов и согласно типовой технологии ООО «МИП «ЭКОМ».

По органолептическим свойствам опытные овчины получились более полными по сравнению с контрольными образцами. Пикелевание составами КМК/ПРК существенно улучшает такие органолептические показатели как пластичность, мягкость кожевой ткани, чистоту волосяного покрова — волос становится рассыпчатым, шелковистым. После проведения дубления

температура сваривания ножевой ткани опытных овчин (выше 70°С) была достигнута раньше времени, заявленного в типовой технологии, на 2 ч.

Исследование гигиенических свойств показало, что образцы, обработанные в процессе пикелевания с помощью составов КМК2/ПРК, КМК4/ПРК, а также по типовой методике, имеют максимальные значения паропроницаемости кожевой ткани (53,47%, 53,49% и 53,28% соответственно). Анализ гигроскопичности, влагоотдачи, влагоемкости и пористости кожевой ткани показал сравнимые значения с контрольными образцами.

При сравнении результатов образцов, обработанных новыми составами, лучшими физико-механическими и химическими свойствами кожевой ткани обладали овчины, обработанные с применением системы КМК4/ПРК.

Было проведено исследование свойств шубной и меховой овчин, обработанных согласно инновационной технологии с использованием выбранного состава.

В таблице 4 представлены показатели качества выделанного полуфабриката.

Таблица 4 — Показатели качества готового полуфабриката

Показатель Овчина меховая Овчина шубная

ГОСТ 4661-76 Инновац ионная ■ технолог ия Технолог ия ООО «МИП «ЭКОМ» ГОСТ 1821-75 Инновац ионная технолог ИЛ Технолог ия ООО «МИП «■wriM»

Температура сваривания, "С >70,0 72,5 71,3 >80,0 81,6 83,1

рН водной вытяжки кожевой ткани 4,0-7,5 4,6 5,1 >3,3 4,4 3,9

Массовая доля влаги, % <14,0 12,9 11,8 <14,0 13,3 13,5

Массовая доля несвязанных жировых веществ, % а.с.в для кожевой ткани для волоса 10-20 <2,0 18,2 1,9 16,4 1,9 <12,0 <4,0 11,8 3,5 11,8 3,4

Массовая доля минеральных веществ, % а.с.в. <10,0 8,5 8,1 <9,0 8,7 8,4

Массовая доля окиси хрома, % а.с.в. 0,8-1,8 1,3 0,9 1,5-3,5 1,6 1,5

Удлинение полное при заданном напряжении (9,8 МПа) >30,0 41,2 45,7 <30,0 29,5 28,9

Нагрузка при разрыве, Н >200,0 284,3 314,5 >250,0 297,4 301,7

Пористость, % не норм. 69,4 61,7 не норм. • 65,1 62,1

Гигроскопичность, % не норм. 26,7 24,5 не норм. 23,4 23,1

Влагоотдача,% не норм. 13,4 13,2 не норм. 12,9 13,1

" Паропроницаемость, % ' не норм. 53,5 53,2 не норм. 52,1 52,6

Выход овчины по площади, % не норм. 103 100 не норм. 102 100

Анализируя данные (таблица 4), можно отметить соответствие требованиям ГОСТ 4661-76 и ГОСТ 1821-75 всех исследованных показателей качества готовых меховых полуфабрикатов и сопоставимые значения ненормируемых показателей с овчинами, выделанными согласно технологии ООО «МИЛ «ЭКОМ».

В пятой главе показан расчет экономической эффективности инновационной технологии намазного бессолевого пикелевания. Отмечена целесообразность внедрения технологии пикелевания с применением системы КМК/ПРК в производство. Помимо сокращения затрат на водопотребление, водоотведение и химические материалы, технология позволяет достичь экономического эффекта для производства меховой овчины 19182 руб./1000 шт., для шубной овчины 28614 руб./ЮОО шт.

ВЫВОДЫ

, 1. Разработана и запатентована инновационная технология получения продуктов растворения коллагена с использованием кожевенных отходов и кисломолочных композиций, согласно которой после разрушения щелочелабильных связей действием щелочно-солевых растворов следует растворение коллагеновой массы в кисломолочных композициях, полученных в результате рекультивации кислотных симбиозов с величиной титруемой кислотности 250-300°Т (содержание молочной кислоты 25-30 г/дм3) при температуре 24±2°С.

2. Доказана возможность применения в качестве состава для намазного бессолевого пикелевания системы КМК/ПРК

3. Проведен анализ совместного влияния кисломолочной композиции и ПРК на структуру коллагена. Оптимизированы условия проведения процесса намазного бессолевого пикелевания инновационным составом с применением метода математического моделирования.

4. Разработан состав для намазного бессолевого пикелевания овчинного сырья на основе кисломолочных композиций и продуктов растворения коллагена.

5. Разработана экологически щадящая технология получения овчинно-шубного полуфабриката с использованием намазного бессолевого пикелевания, исключающая попадание кислот и соли в сточные воды предприятий. Определены параметры проведения процесса: 1=20±2°С; т = 1,5 ч; титруемая кислотность КМК>300°Т; рН ПРК<3,5; расход КМК = 1-10 см3/дм2, расход ПРК 1-8 см3/дм2; пролежка 24 ч.

6. Средний годовой экономический эффект от внедрения разработанной технологии для меховой овчины составляет 19182 руб./ЮОО шт., для шубной овчины 28614 руб./ЮОО шт.

Основные положения диссертации представлены в следующих публикациях:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК:

1. Шалбуев, Д.В. Влияние продуктов растворения коллагена на коллоидно-химические и термодинамические свойства системы биополимер-органический растворитель [Текст] / Д.В. Шалбуев, И.И.Титова, С.Б.Цыренова,

A.B. Хаптанова, E.B. Жарнпкова (E.B. Вороннна) // Кожевенно-обувная промышленность. - 2009. - №5. - С.31-32.

2. Шалбуев, Д.В. Разработка биотехнологического метода пикелевания на основе кисломолочных композиций и продуктов растворения коллагена [Текст] / Д.В. Шалбуев, Е.В. Жарнпкова //Кожевенно-обувная промышленность. - 2010. - №3. - С.42-44.

3. Жарнпкова, Е.В. Математические модели разупорядочения структуры коллагена с использованием кисломолочных композиций [Текст] / Е.В. Жарнпкова, Д.В. Шалбуев, В.Д. Раднаева // Экология и промышленность России. - 2012. - №10. - С.28-32.

4. Шалбуев, Д.В. Разработка и применение многокомпонентного состава для пикелевания овчинно-шубного сырья [Текст] / Д.В. Шалбуев, Е.В. Жарнпкова, К. Зенгин // Вестник ВСГУТУ. - 2013. - №6. - С.99-106.

Патенты:

5. Пат. 2486258 Российская Федерация МПК С14С 1/08. Способ получения продуктов растворения коллагена [Текст] / Шалбуев Д.В., Жарнпкова Е.В. - № 2012100584; заявл. 10.01.2012; опубл. 27.06.2013; Бюл. №18. 13 с.

Материалы конференций, статьи:

6. Жарнпкова, Е.В. (Воронина, Е.В.) Построение модели технологического процесса обработки меховой овчины с использованием отходов молочной промышленности [Текст] / Е.В. Жарнпкова (Е.В. Воронина), Медведева Е.Г. // «Современная техника и технологии»: материалы XIV международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. - Т.З. - С.195-197.

7. Жарнпкова, Е.В. (Воронина, Е.В.) Изучение динамики изменения протеолитической активности кисломолочных композиций [Текст] / Е.В. Жарникова (Е.В. Воронина), Е.Г. Медведева // «Научный потенциал студенчества - будущему России»: материалы II международной научной студенческой конференции. - Ставрополь: Изд-во СТГУ, 2008. - С. 104-105.

8. Шалбуев, Д.В. Исследование качественных характеристик отходов молочной промышленности [Текст] / Д.В. Шалбуев, Е.Г. Медведева, Е.В. Жарнпкова (Е.В. Воронина) // «Молодые ученые Сибири»: материалы научно-практической конференции. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2008. - С.122-123.

9. Жарникова, Е.В. Разработка биотехнологического метода пикелевания меховой овчины с использованием кисломолочной композиции и продуктов растворения коллагена [Текст] / Е.В. Жарникова // «Новые технологии и материалы легкой промышленности»: материалы международной научно-практической конференции. - Казань: Изд-во КГТУ, 2010. - С.55-60.

10. Коновалова, Е.С. Изучение коллоидно-химических свойств продуктов растворения коллагена [Текст] / Е.С. Коновалова, Р.И. Игумнова, Е.В. Жарникова // «Новые технологии и материалы легкой промышленности»: материалы международной научно-практической конференции. - Казань: Изд-во КГТУ, 2010.-С.95-99.

11. Шалбуев Д.В. Исследование влияния метода кислотного растворения коллагенсодержащего сырья на коллоидно-химические свойства продуктов растворения коллагена [Текст] / Шалбуев Д.В., Цыренова С.Б., Титова И.И., Жарникова Е.В., Коновалова Е.С., Игумнова Р.И. // «Кожа и мех в XXI веке: Технология, качество, экология, образование»: материалы VI международной научно-практической конференции. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. - С. 212-216.

12. Шалбуев, Д.В. Разработка оптимальных параметров получения продуктов растворения коллагена с использованием кисломолочных композиций [Текст] / Д.В. Шалбуев, Е.В. Жарникова, И.И. Титова // «Кожа и мех в 21 веке: Технология, качество, экология, образование»: материалы VII международной научно-практической конференции. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2011. - С. 117-122.

13. Жарникова, Е.В. Разработка биотехнологического способа пикелевания с применением продуктов растворения коллагена [Текст] / Е.В. Жарникова, Д.В. Шалбуев // «Биология — наука XXI века»: материалы международной конференции РЭУ им. Г.В. Плеханова. - Москва: Макс-Пресс, 2012.-С. 261-263.

14. Жарникова, Е.В. Исследование возможности применения нового биопикельного состава для овчинного сырья [Текст] / Е.В. Жарникова, Д.В. Шалбуев В.Д. Раднаева // «Кожа и мех в XXI веке: Технология, качество, экология, образование»: материалы VIII международной научно-практической конференции. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2012. - С. 183-187.

15. Шалбуев, Д.В. Investigation of physicochemical and biological changes in the collagens under the influence of the prokaryotic organisms - acids system [Текст] / Д.В. Шалбуев, К. Зенгин, Е.Г. Леонова, К.А. Зенгин, Н.В. Советкин, Е.В. Жарникова, С.Б. Цыренова, И.И. Титова // «Современные материалы и системы»: материалы V международной конференции. - Бухарест, Румыния: CERTEX, 2014. -С. 273-279.

16. Шалбуев, Д.В. Mathematical model of collagen structure disordering by cultured milk compositions [Текст] / Д.В. Шалбуев, Е.В. Жарникова, В.Д. Раднаева // «Современные материалы и системы»: материалы V международной конференции. - Бухарест, Румыния: CERTEX, 2014. - С. 279-285.

Соискатель СЧ„ , Е.В. Жарникова

L.WJ.

Подписано в печать 21.04.2015 г. Формат 60x84 1/16

_Усл. пл. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ №97_

Издательство ВСГУТУ 670013 г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в

©ВСГУТУ, 2015 г.