автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Ресурсосберегающие технологии получения пушно-мехового полуфабриката из шкур с плотной, утолщенной кожевой тканью

На правах рукописи

БЕРСЕЛЕВА МАРИНА ЮРЬЕВНА

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПУШНО-МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ШКУР С ПЛОТНОЙ, УТОЛЩЕННОЙ КОЖЕВОЙ ТКАНЬЮ

05.19.05 — Технология кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных изделий

г 1 ноя

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2014

кввиго

005556028

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, доцент Лутфуллина Гульназ Гусмановна Шалбуев Дмитрий Валерьевич доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой технологии кожи, меха, водные ресурсы и товароведение федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «ВосточноСибирский государственный университет технологий и управления»

Семенов Дагир Муратович, кандидат технических наук, директор ООО «Базис С» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Защита состоится «18» декабря 2014 года в 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 - каб. 330.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского национального исследовательского технологического университета и на сайте vvwvv.kstu.ru.

Автореферат разослан «18» ноября 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212. 080.09

Н.В. Тихонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ферментативная обработка пушно-мехового сырья - одно из наиболее перспективных направлений совершенствования биотехнологическнх процессов в производстве меха. Ферментативные процессы применяются в меховом производстве с целью придания кожевой ткани (КТ) мягкости, пластичности, легкости. Применение ферментов способствует увеличению выхода полуфабриката по площади, уменьшению длительности производственного цикла, повышению производительности труда, что в целом обеспечивает значительный экономический эффект. Обработка шкур с использованием ферментов традиционно относят к «чистым технологиям», позволяющим значительно сократить степень загрязнения сточных вод. Ферментные препараты (ФП) обеспечивают более качественное вымывание углеводов из структуры коллагена КТ, а также растворимых белков и липидов.

В настоящее время все большее применение получают электрофизические методы модификации материалов как наиболее эффективные и ресурсосберегающие. Перспективным методом модификации натуральных высокомолекулярных материалов является такой электрофизический метод обработки, как воздействие потоком плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления.

Сочетание воздействия плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления и ферментов, применяемых на подготовительных стадиях производства шкур, а именно в процессе отмоки, а также обработка шкур ВЧ плазмой перед крашением положительно влияют: на степень обводненности КТ, сокращение расхода химических материалов, снижение бактериальной зараженности сырья, уменьшение количества технологических операций, интенсификацию жидкостных процессов и получение полуфабриката с улучшенными эксплуатационными и потребительскими характеристиками.

Работа направлена на решение актуальной проблемы создания ресурсосберегающих технологий получения пушно-мехового полуфабриката, позволяющих интенсифицировать подготовительные процессы за счет применения ФП и плазменной обработки, а также красильно-жировальные процессы посредством предварительной обработки материалов неравновесной низкотемпературной плазмой (ННТП).

Работа выполнена в Казанском национальном исследовательском технологическом университете при поддержке Фонда содействия целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 г.г. по теме: «Развитие Центра коллективного пользования научным оборудованием в области получения и исследования наночастиц оксидов металлов, металлов и полимеров с заданными химическом составом и формой» (2008-2013 гг.).

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка ресурсосберегающих технологий производства шкур бобра с заданны-

ми функциональными и потребительскими свойствами и интенсификацией жидкостных процессов за счет применения современных ФП и плазменной обработки.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1. Проведение анализа существующих способов повышения качества мехового и пушно-мехового сырья и полуфабриката.

2. Изучение основных характеристик современных ФП, используемых на отечественных меховых предприятиях, как компонентов отмочных и пи-кельных составов.

3. Проведение экспериментальных исследований влияния составов, включающих ФГ1, а также ННТП на жидкостные процессы обработки меха и химические и физико-механические свойства пушно-мехового полуфабриката.

4. Разработка ресурсосберегающих технологий получения шкур бобра с использованием ФП и плазменной обработки.

Методы исследований. В работе для решения поставленных задач использовались современные и стандартные методики, их результаты сравнивались и сопоставлялись с известными экспериментальными и теоретическими данными других авторов.

Основные экспериментальные данные получены с помощью следующих методов анализа: ИК - спектроскопии, конфокальной микроскопии, растровой электронной микроскопии, термогравиметрического, рентгено-структурного анализов; физико-химических методов контроля технологических процессов, а также физико-механических испытаний выделанного пушно-мехового полуфабриката. Результаты измерений и исследований получены с применением методов математической статистики.

Основным объектом исследования выбраны шкуры североамериканского бобра пресно-сухого способа консервирования в сырье и в полуфабрикате.

Научная новизна работы.

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены необходимые концентрации ФП для наилучшего протекания процесса отмоки шкур бобра.

Впервые доказано, что применение в процессе пикелевания многокомпонентного состава из смеси органических кислот и наполняющего реагента-позволяет добиться более качественного разволокнения структуры коллагена и сопровождается повышением структурной однородности дермы после дубления.

Установлено, что применение ФП в сочетании с плазменной обработкой способствует интенсификации жидкостных процессов обработки меха. При этом продолжительность процесса отмоки II сокращается на 2-4 часа, расход химматериалов - в 2 раза, достигается равномерная обводненность сырья по всем топографическим участкам.

Экспериментально установлено, что предварительная обработка ННТП меха перед красильно-жировальными процессами позволяет получить

пушно-меховои полуфабрикат с интенсивной и равномерной окраской ВП без эффекта деструкции.

Разработаны и теоретически обоснованы ресурсосберегающие технологии получения пушно-мехового полуфабриката с применением плазменной обработки, ФП, позволяющие регулировать экономические и экологические показатели производства.

Практическая значимость работы.

Обоснованы принципы подбора ФП для проведения процессов отмоки и пикелевания пушно-мехового сырья на основе международной классификации.

Исследовано влияние ФП на количество удаляемых веществ: по сумме белковых и углеводных компонентов в процессе отмоки II наилучшие результаты получены при расходе ФП 1,0 г/дм3.

Разработана технология производства шкур бобра с применением современных протеолитических ФП на стадии отмоки, позволяющая наиболее полно удалить из КТ балластные вещества (растворимые белки, мукополиса-хариды), что снижает трудоемкость проведения последующих технологических процессов и обеспечивает получение полуфабриката с высокими потребительскими и эксплуатационными показателями.

Определены режимы плазменной обработки в ВЧЕ разряде пониженного давления, которые позволяют получать чистое, без нарушения связи волоса с дермой сырье после подготовительных процессов, а также полуфабрикат высокого качества крашения. При этом исключается проведение дополнительной отмоки, второй промывки после крашения, сокращается расход химматериалов от 10 до 50% и продолжительность процесса отмоки II на 2-4 часа.

Разработана ресурсосберегающая технология получения полуфабриката из шкур бобра с использованием протеолитического ФП Е1Ьго 100-С, сочетающая плазменную обработку с последующим крашением кислотными красителями.

Разработанные технологии производства шкур бобра прошли опытно-производственные испытания на ООО «Меховщик», ООО «Руно» (г. Казань) и рекомендованы к внедрению.

Суммарный экономический эффект от внедрения ФП и ННТП составляет 857,003 тыс.руб. при годовом выпуске шкур бобра 240 тыс.шт.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследований основных характеристик ФП, используемых в производстве меха на стадиях отмоки и пикелевания.

2. Экспериментальные данные по исследованию влияния ФП на процессы отмоки, пикелевания шкур бобра.

3. Экспериментальные данные по исследованию влияния многокомпонентного состава из смеси кислот и наполняющего реагента на процесс пикелевания шкур бобра.

4. Результаты экспериментальных исследований потребительских и технологических характеристик пушно-мехового полуфабриката, полученного с использованием ФП и плазменной обработки.

5. Ресурсосберегающие технологии получения полуфабриката из шкур бобра с применением ФП и плазменной обработки.

Достоверность научных положений, результатов и выводов обеспечивается: использованием современных аттестованных или поверенных измерительных средств и апробированных методик испытаний согласно ГОСТ; анализом точности измерений; согласованностью теоретических результатов с собственными экспериментальными данными, данными экспериментов и теоретическими расчетами из литературных источников; статистической обработкой результатов измерений.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на Междунар. научно-практ. конф. студ. и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой пром-сти» (Казань, 2011-2014); Междунар. научно-практ. конф. «Кожа и мех в XXI веке. Технология, качество, экология, образование» (Улан-Удэ, 20122014); Междунар. конф. «Плазменные технологии исследования, модификация и получения материалов различной физической природы» (Казань, 2012); Всеросс. научно-практ. конф. им. Л.П. Кулева студ. и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2014); Междунар. конф. «Физика высокочастотных разрядов» (Казань, 2011), Междунар. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2014); Междунар. конф. «Физика низкотемпературной плазмы» (Казань, 2014), ежегодной научной сессии КНИТУ (Казань, 2012-2014).

Основные результаты работы изложены в 26 публикациях, в том числе в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов кандидатской диссертации - 7.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; участие в анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов; в разработке технологических процессов получения пушно-мехового полуфабриката.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, библиографического списка и приложения. В тексте приведены ссылки на 222 литературных источника. Работа изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 17 таблиц, 7 приложений.

Выражаю благодарность д.т.н., профессору И.Ш. Абдуллину за помощь в определении исследования и обсуждении результатов работы.

Содержание работы

Во введении раскрыта актуальность диссертационной работы, намечены цели и определены задачи для их достижения, показана научная новизна и

практическая ценность полученных результатов, приводится структура диссертации.

В первой главе описаны существующие методы интенсификации производства меха с использованием различных химических материалов: ПАВ, ФП, антисептиков; приведен обзор современных методов интенсификации технологических процессов получения высококачественного меха. Сформулированы задачи диссертации.

Во второй главе представлено описание характеристик исходных материалов, а также материалов, отечественного и импортного производства, применяемых в технологических процессах обработки: отмоки, пикелевания, дубления, крашения; методиках исследования сырья и пушно-мехового полуфабриката. Описаны методы анализа жидкостных процессов, исследования используемого объекта и статистическая обработка прямых и косвенных измерений. Показана схема опытно-промышленной ВЧЕ-плазменной установки, ее основные параметры.

В третьей главе представлены результаты исследования свойств ФП, используемых в меховом производстве. Приведена оценка влияния применяемых ФП на процессы отмоки, пикелевания шкур бобра. Приведены результаты определения физико-механических и химических показателей полуфабриката, полученного с использованием ФП и плазменной обработки.

Для идентификации ФП Elbro 100-С, Super Lotan A, Pelvit APC, Feliderm ВАТЕ AB и с целью выявления реакционно-способных функциональных групп, а также определения классификационных характеристик, входящих в них ферментов по международной классификации, использовался метод ИК-спектроскопии.

ИК - спектр Elbro 100-С показал наличие сильной полосы ассиметрич-ных валентных колебаний карбоксилат-иона в области 1651см'1, что позволило отнести ФП к подклассу 3.4.21 «Сериновые протеиназы». Присутствие ассиметричных валентных колебаний группы S02 в области 1157см"1 и отсутствие группы S-S показало, что Elbro 100-С является сериновой протеиназой, полученной в кристаллической форме, а именно, трипсином. Об этом говорит и совпадение оптимума действия трипсинов рН 7,0-9,0 для белков и синтетических субстратов.

Продукт Pelvit APC является протеолитическим ферментом, полученным методом конденсации ароматических сульфоновых производных (полоса поглощения в области 1060см"1, отвечающая валентным колебаниям S=0). В отличие от Elbro 100-С, являющегося продуктом животного происхождения, Pelvit APC может быть отнесен к классу сериновых внеклеточных и внутриклеточных протеиназ микроорганизмов с оптимумом действия при рН 8,0-11,0. Следует отметить, что внутриклеточные сериновые протеиназы по отношению к животным белкам малоактивны, что и показало практическое применение Pelvita APC.

ФП Super Lotan А и Feliderm BATE AB можно отнести к классу карбоксильных протеиназ (полоса поглощения в области 1407см"1, отвечающая симметричным валентным колебаниям карбоксилат-иона. полоса поглощения в области 1101см"', отвечающая симметричным валентным колебаниям групп S02). Super Lotan А относится к подклассу пепсинов-ферментов желудочного сока (3.4.23). Пепсин является ферментом первичного действия, т.е. расщепляет почти все нативные белки с оптимумом действия при рН 2,0-4,6.

Таким образом, определено место целевых ферментов исследуемых ФП в международной классификации.

Исследовано влияние используемых ФП на подготовительные процессы производства меха. Органолептическая оценка качества проведения процесса отмоки II показала, что опытные образцы мягкие по всей площади, рыхлые по КТ, а контрольные - неоднородные по топографическим участкам. Содержание влаги в контрольных образцах сравнительно ниже (на 5-7%), чем у шкур, обработанных в растворах с добавлением ФП при отмоке II. При применении Elbro 100-С влагосодержание повышается на 3-5% в сравнении с ФП Pelvit APC.

С целью контроля гидролитических реакций проведена оптимизация условий процесса отмоки и концентраций ФП. Аппроксимацию экспериментальных данных проводили по методу наименьших квадратов. Рассмотрена зависимость содержания влаги от температуры и концентрации фермента (рис.1), а также от рН отмочного раствора и продолжительности отмоки (рис.2). Оптимальными параметрами процесса отмоки являются следующие: концентрация фермента 1,0 г/дм3; Т =25°С; продолжительность процесса отмоки 16-18 ч; рН раствора 6,4.

Рис.1 - Поверхностная карта зависи- Рис.2 - Поверхностная карта зависимости содержания влаги от концен- мости содержания влаги от рН растратой фермента и температуры. твора и продолжительности отмоки.

Проведены серии экспериментов на образцах шкур бобра и на целых шкурах по определению содержания растворенных (СВ) (мукополисахари-дов) и неколлагеновых белков в отмочной жидкости. Более высокие показатели СВ достигнуты при концентрации Е1Ьго 100-С 1,0г/дм3: в сравнении с контрольными значениями экспериментальные превышают в 2,4 раза (таблица 1). Установлено, что по сумме белковых и углеводных компонентов в

процессе отмоки 11 наилучшие результаты получены при обработке ФП с концентрацией 1,0 г/дм3.

Таблица 1 - Влияние концентрации ФП Е1Ьго 100-С на количество удаленных веществ._

Концентрация Е1Ьго 100-С, г/дм3 Количество удаленных веществ, мг/см3

Неколлагеновые белки Мукополисахариды

- 0,115 ±0,008 9,427±0,170

0,5 0,331 ± 0,002 12,145±0,072

0,75 0,319 ±0,002 16,221±0,090

1,0 0,301 ±0,002 23,176±0,139

Для исследования возможности сокращения продолжительности отмоки шкур бобра, с целью исключения рыхлости и отдушистости КТ, появления теклости ВП применялась плазменная установка, создающая ВЧ-разряд пониженного давления, параметры которого влияют на величину эффекта обработки. Установлен режим плазменной обработки, обеспечивающий интенсификацию подготовительных процессов: йд,-воздух =0,04 г/с; Р=26,6 Па, 1Д=0,5 А; иА=3,0 кВ, т=3 мин.

Обнаружено, что плазма отрицательно воздействует на микроорганизмы шкуры: при проведении процесса отмоки даже в отсутствии антисептиков бактериальность в конце отмоки на 1 порядок меньше, чем в опытах без Н НТП, и составляет 26* 108 КОЕ/см3.

Выявлено, что обработка образцов шкур бобра перед отмокой МНТП способствует более интенсивному обводнению их по сравнению с контрольными. Несмотря на относительно близкие значения влагосодержания, равномерность обводнения по толщине и по топографическим участкам достигается у образцов, предварительно обработанных плазмой, что подтверждается органолептической оценкой и снижением трудоемкости последующего мездрения КТ. Предварительная обработка шкур бобра плазмой позволяет сократить концентрации ФП в 2 раза, при этом интенсивность вымывания белков и мукополисахаридов остается неизменной.

Продолжительность ОТМОКИ. Ч

О Кошр'льиэ"» сОрЛ 5ца ВС-пепивм образцу

Продолжительность отмоки. ч

оКоитр«лс*и(">орозць! в Опьлные »бронзы ■

Рис.За - Влияние ННТП на процесс первой отмоки шкур бобра.

Рис.36 - Влияние ННТП на процесс второй отмоки шкур бобра.

Пикелевание проводилось по трем вариантам: с участием органических кислот - молочной и муравьиной; с добавлением в смесь указанных кислот алюминиевого дубителя на основе триформиата алюминия Novaltan AL; с использованием муравьиной кислоты и ФП Super Lotan A, Feliderm BATE АВ. Контрольный вариант предусматривал использование муравьиной кислоты.

Использование смеси кислот позволяет добиться более полного и равномерного разволокнения структуры коллагена, по сравнению с контрольным опытом. Методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии показано, что использование ННТП и ФП на стадии отмоки способствует более глубокому и равномерному разделению структурных элементов дермы после пикелевания (рис.4).

а б в

Рис.4 - Микрофото среза КТ шкур бобра после пикелевания х500: а - контрольный вариант; б,в - варианты с использованием смеси кислот и Моуакап АЬ (обработанного и необработанного ННТП соответственно).

Сравнительно высокое значение пористости КТ полуфабриката, полученного после обработки препаратом Моуакап АЬ (на 10-17% выше контрольного образца), обеспечивает возможность проведения многократных операций строгания для выравнивания толщины КТ как после пикелевания, так и после жирования без опасения повреждения волосяных луковиц. Показано, что образцы, обработанные с участием Моуакап АЬ, приобретают новое сочетание свойств; значительно улучшаются показатели структуры КТ при одновременном увеличении прочности и пластических свойств.

Плазменная обработка исходного сырья, вызывая изменения в микроструктуре КТ, снижает бактериальную зараженность шкуры, позволяет повысить качество сырья, а следовательно, улучшить технологические показатели получаемого полуфабриката.

Следующим этапом исследований явилось проведение процесса кислотного крашения ВП шкур бобра с предварительной ННТП обработкой.

Эксперименты показали, что предварительная обработка полуфабриката из шкур бобра ВЧ плазмой пониженного давления в режимах 1-3 (таблица 2) влияет на скорость поглощения кислотного красителя волосом: после дозирования второй порции кислоты в случае крашения опытных образцов значение оптической плотности близко к контрольному после дозирования третьей порции кислоты. Следовательно, заключительная стадия крашения достигается при меньшем расходе кислоты (на 0,5г/дм~'). Выбираемость кра-

сителей из рабочего раствора в конце крашения составила 86-93%. При этом общий расход красителя снижен до 10%. Конечная выбираемость красителя в случае крашения контрольного образца - 86,6%.

Замена плазмообразующего газа привела к следующим результатам. После дозирования второй порции кислоты в опытах с использованием режимов 4-6 (таблица 2) поглощается до 60% красителя по сравнению с опытами 1-3. где сорбируются более 80%. Полученные окраски ВП характеризовались меньшей насыщенностью.

Таблица 2.

Режимы Ua,kB 1д.А т.мин С,г/дм^ Используемый газ

1 1,5 0.3 1 0.04 Аргон

2 3,0 0,5 3 0,06

3 3,0 0,8 5 0,04

4 1,5 0,3 1 0,04 Аргон-воздух

5 3,0 0,5 3 0,06

6 3,0 0,8 5 0,04

Установлено, что интенсивность и равномерность крашения ВП выше у образцов, модифицированных плазмой с использованием аргона.

Наличие матовости на ВП шкур, предварительно обработанных смесью газов, объясняется увеличением гидрофильности, благодаря большому j количеству кислородсодержащих групп в воздухе. Высокая гидрофильность обеспечивает интенсификацию диффузии, краситель глубоко проникает в структуру волоса, на поверхности которого образуется более тонкий слой красителя по сравнению с образцом, обработанным чистым аргоном. Поскольку матовость окраски определяется величиной коэффициента отражения (R), который в свою очередь зависит от толщины слоя красителя на поверхности, образцы отличаются между собой.

Результаты, полученные путем передачи показаний спектрофотометра через программное обеспечение X-Rite Color Degital Swatchbook показали, что более низкими R характеризуется образец с ННТП обработкой в среде аргона, и как следствие, высокой интенсивностью и насыщенностью окраски ВП по площади шкур (рис.5).

Проведенные термогравиметрический и малоугловой рентгеновский анализы контрольных и экспериментальных образцов ВП шкур бобра после крашения показали, что существенных структурных изменений не произошло.

Л-шяа волны, им

Рис.5 - Спектры отражения ВП бобра.

Результаты физико-механических испытаний крашенного полуфабриката подтвердили факт влияния ВЧ - плазмы пониженного давления на такие показатели, как устойчивость к сухому трению, свету, нагрузке при разрыве целой шкурки (таблица 3).

Таблица 3.

Н аи ме 11 о ва н и е п о казателя Значение показателя

Нормы по ГОСТ 28505-90 Без ННТП обработки С ННТП обработкой

для КТ

Массовая доля влаги, % не более 14 11,00 12,00

Температура сваривания, °С не менее 65 90,00 94,00

Массовая доля жировых веществ в пересчете на абсолютно сухое вещество, % 10,00-11,40 10,20-11,40

Нагрузка при разрыве целой шкурки, Н (кгс), не менее - 203,00 211,00

для ВП

Массовая доля несвязанных жировых веществ, %, не более - 1,52 1,50

Устойчивость окраски к сухому трению, баллы не менее 3 4,00-4,50 5,00

Светостойкость окраски ВП крашенных шкур, баллы - 4,00 5,00

Четвертая глава посвящена разработке ресурсосберегающих технологий производства шкур бобра, включающих применение ННТП обработки сырья и полуфабриката. Приведены технологические схемы и описание разработанных технологий получения полуфабриката с применением ФП и плазменной обработки, обеспечивающих получение шкур бобра с заданными функциональными и эксплуатационными свойствами с одновременной интенсификацией жидкостных процессов в условиях промышленного производства меховых предприятий.

В основу предлагаемых технологий производства меха приняты традиционные жидкостные процессы. Предложено включить в производственный цикл ННТП обработку сырья и дубленого полуфабриката перед додуб-ливанием и крашением. Плазменная обработка обеспечивает сокращение используемых химматериалов в процессе отмоки в 2 раза, при крашении — на 10-20%; продолжительности процессов отмоки на 2-4 часа; увеличение интенсивности и равномерности крашения ВП шкур и получение меха с показателями качества, соответствующими требованиям технической документации. Предложена наиболее рациональная схема технологического процесса производства шкур бобра (рис. 6). Суммарный экономический эффект от внед-

рения разработанной технологии в меховое производство составляет 857,003 тыс.руб. в год. _

ННТП обработка шкур бобра в сырье в режиме: Ua, кВ=3,0; 1а, А=0,5; т, мин=3;

С'лг-создуч. Г/с =0.04.______

▼ -

j Отмока 1 (ж.к.= 18. Т=25°С, т=18-20ч. расход реагентов, г/дм3: NaCI -20,0; Wetter НАС -1.0). j

1 Сток, отжим, откатка, протряхивание. распарывание, мездрение-разбивка. I

▼--

Отмока II (ж.к.= 18, Т=25°С, т=14-16ч, расход реагентов, г/дм3: NaCI -20 0' Wetter НАС

-1.0; Elbro 100-С- 0,5).__

▼ --

| Сток, отжим, разбивка, мездрение.

▼ --'

Пикелевание (ж.к.= 18, Т=35°С, т=20-24ч, расход реагентов, г/дм3: NaCI - 50,0;

Pelqrassol SP - 2.0; Pelqrassol LP - 1,0; молочная кислота (80%) -7,0; муравьиная кислота

- 6,0; Novaltan A1 - 2,0)._____

_ т —

I Пролежка, отжим, строжка, дубление, процессы и операции по технологии. j

т -

ННТП обработка полуфабриката бобра в режиме: Ua, кВ=1,5; 1а, А=0,3; т, мин=1;

GAr, г/с =0,04. Додубливание по технологии.__

▼ --

Нейтрализация (ж.к.=20, Т=32°С, т=1 ч, расход реагентов, г/дм3: NaCI - 40,0;

аммиак (25%-ный) - 2,0; Na2CQr1.0; Borron SAF- 0.5)._

т -—

Промывка I.H. сток, отжим" ~ ~ " —|

Крашение ВП (ж.к.=20, Т=65сС, т=2.0-2,5 ч, расход реагентов, г/дм3: Level Р - 0,5; кислотный краситель-3,80-4,75; муравьиная кислота - 2.0). _

I ▼

| Промывка I. ст ок и процессы и операции по технологии.

Рис. 6 - Технологическая схема обработки шкур бобра.

ВЫВОДЫ

1. Установлены факторы, влияющие на ферментативную активность ФП Elbro 100-С, Super Lotan A, Feliderm ВАТЕ АВ, Pelvit APC, используемых в производстве шкур бобра на стадиях отмоки и пикелевания, исследовано их строение.

2. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены необходимые концентрации ФП для наилучшего протекания процесса отмоки шкур бобра. Показано влияние ФП на количество удаляемых веществ. По сумме белковых и углеводных компонентов в процессе отмоки II наилучшие результаты получены при расходе ФП 1,0 г/дм3.

3. Впервые доказано, что применение в процессе пикелевания многокомпонентного состава из смеси органических кислот и наполняющего реагента позволяет добиться более полного, равномерного и тонкого разволок-нения структуры коллагена, которое сопровождается повышением структурной однородности дермы после дубления. Микроскопическими методами

показано, что при совместном использовании ННТП и ФП разделение структурных элементов дермы при пикелевании проходит более равномерно, пористость возрастает на 10-17% в сравнении с контрольными.

4. Определен режим плазменной обработки в ВЧЕ разряде пониженного давления, который позволяет получать сырье после подготовительных процессов без нарушения связи волоса с дермой. Доказано, что применение ФП в сочетании с плазменной обработкой способствует интенсификации жидкостных процессов обработки меха. При этом исключается проведение дополнительной отмоки, сокращается продолжительность процессов на 2-4 часа, расход химических реагентов - в 2 раза, достигается равномерная обводненность мехового сырья по всем топографическим участкам.

5. Показано, что интенсивность и равномерность крашения ВП шкур бобра выше у образцов, обработанных плазмой с использованием плазмооб-разующего газа аргона. При этом обеспечивается максимальная выбирае-мость красителя (до 93%) при хорошем выравнивании, насыщенная окраска при высокой устойчивости к сухому трению и сокращение расхода красителей до 10%, кислоты - до 20%, а также исключение второй промывки после крашения. Термогравиметрическим и малоугловым рентгеновским анализами доказано, что плазменная обработка не приводит к существенным структурным изменениям ВП.

6. Разработана технология производства шкур бобра с применением современных ФП на стадии отмоки, позволяющая наиболее полно удалить из КТ балластные вещества (растворимые белки, мукополисахариды), что снижает трудоемкость проведения последующих технологических процессов и обеспечивает получение полуфабриката с высокими потребительскими и эксплуатационными показателями.

7. Разработана ресурсосберегающая технология получения полуфабриката из шкур бобра с использованием ФП Е1Ьго 100-С, сочетающая плазменную обработку с последующим крашением кислотными красителями. Полученный полуфабрикат отличается высокими прочностными показателями (нагрузка при разрыве целой шкурки увеличивается на 5-10%).

Разработанные технологии производства шкур бобра прошли опытно-производственные испытания на ООО «Меховщик», ООО «Руно» (г. Казань) и рекомендованы к внедрению. Суммарный экономический эффект от внедрения ФП и ННТП составляет 857,003 тыс. руб. при годовом выпуске шкур бобра 240 тыс. шт.

Работы по теме диссертации Статьи, опубликованные в рецензируемых научных изданиях

1. Берселева, М.Ю. Исследование совместного влияния ферментных препаратов и плазменной обработки на процесс отмоки шкур бобра/МЛО. Берселева, Г.Г.Лутфуллина, И.Ш.Абдуллин//Кожевенно-обувная промышленность,- 2012. -№1. - С.28-30.

2. Берселева, М.Ю. Способы крашения шкур бобра кислотными красителями / М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфуллина, И.Ш.Абдуллин // Кожевенно-обувная промышленность,- 2012. - №3. - С.34-36.

3. Абдуллин, И.Ш. Изучение влияния плазменной обработки на процессы крашения шкур бобра/ И.Ш.Абдуллин, М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфуллина, А.А.Ягафарова, Л.Б.Журавлев //Вестник Казанского технологического университета,- 2012. -№13. - С.57-58.

4. Берселепа, М.Ю. Ферментативная отмока шкур бобра/ М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина, И.Ш.Абдуллин, Е.А.Солдаткина, Л.Б.Журавлев//Вестник Казанского технологического университета - ^012-№13. - С.61-62.

5. Берселева, М.Ю. Исследование строения ферментных препаратов, используемых в меховом производстве /М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина', И.Ш.Абдулл ин, Б.Л.Журавлев// Вестник Казанского технологического университета.- 2013. - №21. -С.3 1-32.

6. Лутф\ 'ллина, Г.Г. Оптимизация процесса отмоки шкур бобра / Г.Г. Лутфулина, М.Ю. Берселева, И.Ш. Абдуллин, Р.Ф Ахвердиев, Л.б' Журавлев.// Кожевенно-обувная промышленность,- 2013. -№4. - С.19-20.

7. Лутфуллина, Г.Г. Влияние ферментов на количество удаляемых веществ в процессе отмоки шкур бобра/ Г.Г.Лутфуллина, М.Ю.Берселева, И.Ш.Абдуллин, Б.Л.Журавлев//Вестник Казанского технологического университета,- 2014. - №9. -С.56-58.

Материалы конференции, статьи

8. Берселева, М.Ю. Применение ВЧ-плазмы в технологии обработки шкурок бобра/ М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина, И.Ш.Абдуллин // Международная конференция «Физика высокочастотных разрядов», посвященная 100-летию со дня рождения Г.И. Бабата ICPRFD 2011Казань, 2011. -С.358.

9. ^Берселева, М.Ю. Плазменная обработка бобра для повышения гидрофобных свойств волосяного покрова и кожевой ткани/М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина, И.Ш.Абдуллин//Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха: VII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей.-Казань КГТУ 2011 .-С.54-56.

10. Берселева, М.Ю. О влиянии плазменной обработки на качество крашения шкур бобра/ М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина, И.Ш.Абдуллин // Плазменные технологии исследования, модификация и получения материалов различной физической природы: Международная научная конференция: Сборник материалов. - Казань, КНИТУ, 2012. -С.261-262.

11. Берселева, М.Ю. Крашение шкур бобра с предварительной обработкой в ВЧ-плазме/ М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина, И.Ш.Абдуллин// «Кожа и мех в XXI веке». Технология, качество, экология, образование: Сборник статей VIII Международной конференции»,- Улан-Удэ, 2012. -С. 60-63.

12. Берселева, М.Ю. Воздействие предварительной плазменной обработки на интенсификацию процесса крашения шкур бобра/М.Ю.Берселева, Г.ГЛутфуллина, И.Ш.Абдуллин//Новые технологии и материалы в производстве кожи и Mexa:VII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей-Казань, КНИТУ, 2012.-С.53-54.

13. Берселева, М.Ю. Особенности процессов выделки шкур бобра / М.Ю.Берселева, И.Ш.Абдуллин, Г.Г.Лутфуллина, А.А.Ягафарова//Новые

технологии и материалы в производстве кожи и меха: IX Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей.-Казань, КНИТУ, 2013.- C.I38-143.

14. Берселева, М.Ю. Влияние низкотемпературной плазмы и вспомогательных материалов на изменение структуры дермы кожевой ткани шкур бобра// М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина, И.Ш.Абдуллин //«Кожа и мех в XXI веке». Технология, качество, экология, образование: Сборник статей IX Международной конференции».- Улан-Удэ, 2013.-С. 30-35.

15. Берселева, М.Ю. Технологические схемы выделки шкур бобра/ М.Ю.Берселева, И.Ш.Абдуллин, Г.Г.Лутфулина, А.А.Ягафарова// XIV Всероссийская научно-практическая конференции им. Л.П. Кулева студентов и молодых ученых с международным участием «Химия и химическая технология в XXI веке»: Материалы конференции. -Томск, 2013. -С. 122-124.

16. Лутфуллина, Г.Г. О влиянии компонентов пикельных растворов на структурирование белка дермы/ Г.Г.Лутфулина, М.Ю.Берселева, И.Ш.Абдуллин //Электронный журнал «Технологи' та дизайн». XimÍ4H¡ технологи та екололчна безпека -Киев, 2013.-№3(8).

17. Берселева, М.Ю. Количественное определение влияния плазменной обработки на микробиологическое состояние шкур боб-ра/М.Ю.Берселева, И.Ш.Абдуллин, Г.Г.Лутфуллина//Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха: X Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей.-Казань, КНИТУ, 2014.- С.162-166.

18. Лутфуллина, Г.Г. Влияние плазменной обработки на качество крашения шкур бобра/ Г.Г.Лутфулина, М.Ю.Берселева, И.Ш.Абдуллин //Всероссийская (с международным участием) конференция «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП-2014: Сборник материалов. -Казань, 2014.-Т.2.-С. 385-388.

19. Берселева, М.Ю. Оценка структурных изменений волосяного покрова меха после плазменной обработки/ М.Ю.Берселева, Г.Г.Лутфулина, И.Ш.Абдуллин //«Кожа и мех в XXI веке». Технология, качество, экология, образование: Сборник статей X Международной конференции».- Улан-Удэ, 2014.-С. 14-20.

Апробация работ (тезисы конференций)

20. Сысоева, Е.А. Определение белка в солевых растворах/ Е.В.Сысоева, М.А.Сысоева, Г.Г.Лутфуллина, М.Ю.Берселева//Материапы XIII Международной конф. Молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». -Казань. -2014.-С.129 (42).

..--''/"i ....

Соискатель - : -¿"c}f Берселева М.Ю.

_Заказ № j_Тираж 100 экз._

Офсетная лаборатория КНИТУ 420015 г.Казань, ул.К.Маркса,68

I L