Разработка технологии выделки меховой облагороженной овчины, направленной на уменьшение влияния скрытых сырьевых дефектов на сортность выпускаемого полуфабриката

В последние годы значительно расширился ассортимент перерабатываемого мехового сырья, а типовые технологии выделки меховой облагороженной овчины, базируемые на селекционной работе и гистологических особенностях советских пород овец, начиная с 80-х годов прошлого столетия, не изменялись. В последнее время резко увеличилась география ввозимого мехового сырья. Шкуры импортируются из Австралии, Северной и Южной Америки, Африки, тем не менее, использование устаревших технологий приводит к увеличению выпуска низкосортного полуфабриката. Поэтому в сложившейся ситуации необходимо разрабатывать новые технологии, учитывающие гистологические и технологические особенности меховых шкур, позволяющие повысить сортность выпускаемой продукции, за счет пересмотра традиционного подхода к процессам и операциям выделки меховой облагороженной овчины.

Редкий и ватный волосяной покров, дыры и подрези кожевой ткани, склонность к расслаиванию, бактериальная зараженность — основные дефекты, приводящие к снижению сортности перерабатываемого сырья. Расслаивание кожевой ткани меховой овчины — один из самых распространенных и непредсказуемых дефектов, который малоразличим на стадии комплектования производственных партий, но приводящий к выпуску низкосортного полуфабриката, а зачастую и брака. Появление расслаивания кожевой ткани не следует относить к чисто производственным дефектам, обусловленным нарушениями технологических режимов производственного процесса, поскольку он наблюдается лишь на некоторой (большей или меньшей) части кожевой ткани одной и той же партии. Причину возникновения этого дефекта следует искать на ранних стадиях обработки сырья, а именно в методах консервирования, условиях хранения и транспортировки. Следует отметить, что порок расслаивания кожевой ткани присущ всем меховым овчинам, но степень его проявления зависит от ряда факторов не связанных с регионом обитания и породой овец. Построение технологии выделки меховых шкур с выраженным пороком расслаивания кожевой ткани основывается на подавлении и нивелировании проявления данного дефекта.

Работа направлена на решение актуальной проблемы создания технологии, позволяющей повышать физико-механические свойства кожевой ткани готового мехового полуфабриката и основанная на экспериментальных исследованиях гистологического состояния перерабатываемого сырья. При этом прочностные свойства кожевой ткани тесно связаны с составом и параметрами процессов и операций заготовки, выделки и крашения шкур меховой облагороженной овчины.

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы по Федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 20 072 012 г. г.» по теме «Развития центра коллективного пользования научным оборудованием в области получения и исследования наночастиц оксидов металлов, металлов и полимеров заданными химическим составом и формой».

Цель и задачи исследования

Целью работы является разработка технологии выделки меховой облагороженной овчины из сырья, имеющего скрытые дефекты, позволяющая регулировать прочностные характеристики лицевого слоя на всех стадиях выделки путем введения дополнительных приемов, специально подобранных химических материалов и применения низкотемпературной плазмы пониженного давления.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1. Анализ существующих способов снижения и предотвращения порока расслаивания кожевой ткани меховых овчин.

2. Исследование влияния химических материалов, технологических параметров процессов и операций выделки меховой овчины, максимально влияющих на прочность кожевой ткани и лицевого слоя меховой овчины.

3. Получение закономерностей влияния скрытых сырьевых пороков на физико-механические свойства готового полуфабриката на всех стадиях выделки меховой облагороженной овчины. Разработка паспорта прогнозирования эксплутационных свойств готового полуфабриката на основе гистологического состояния сырья.

4. Исследование воздействия ВЧ — плазмы пониженного давления перед процессами крашения и жирования на прочностные свойства кожевой ткани меховой овчины.

5. Разработка технологии выделки меховой облагороженной овчины со скрытыми сырьевыми пороками, повышающая сортность выпускаемого полуфабриката за счет повышения физико-механических свойств кожевой ткани сырья и мехового полуфабриката в процессах выделки и крашения.

Методы исследований. Объектом исследований выбрано сырье меховой овчины кислотно-солевого способа консервирования. За основу обработки взята типовая схема выделки меховых облагороженных овчин с использованием современных химических материалов и применением прогрессивного оборудования.

В работе для решения поставленных задач использовались современные методы и стандартные методики. Результаты исследований сравнивались и сопоставлялись с известными экспериментальными и теоретическими данными других авторов. Исследовались: бактериальное состояние, содержание поваренной соли в сырье, влагосодержание, содержание минеральных веществ, содержание несвязанных жировых веществ, стойкость к щелочной и кислотной обработке, прочностные характеристики, термостойкость кожевой ткани.

Для установления влияния разработанной технологии выделки меховой облагороженной овчины с применением в красильно-жировальных процессах и операциях НТП пониженного давления на прочность кожевой ткани и лицевого слоя использовались рентгеноструктурный анализ и сканирующая электронная микроскопия.

Результаты измерений и исследований обрабатывались с применением методов математической статистики.

Научная новизна работы.

1. Определены и теоретически обоснованы параметры процессов выделки меховой овчины, позволяющие снизить проявление порока расслаивания кожевой ткани.

2. Впервые предлагается, для повышения эффективности использования меховых шкур со скрытыми сырьевыми пороками, проведение процесса намазного жирования в сырье с целью частичного или полного наполнения пустот на границе раздела сосочкового и сетчатого слоев.

3. Полученные результаты исследования применения органических растворителей различных классов в процессе обезжиривания показали, что использование хлорсодержащих растворителей позволяет исключить процесс мойки, усиливающий проявление скрытых пороков.

4. Показано негативное влияние неорганических кислот в процессе пикелевания на прочностные свойства лицевого слоя. Установлено, что применение смеси органических кислот позволяет снизить проявление порока расслаивания кожевой ткани. При этом целесообразно применение ферментных препаратов с активностью в диапазоне рН 3,5−4,5.

5. Установлено, что применение композиции СХД и алюмохромового дубителя позволяет повысить температуру сваривания и физико-механические свойства кожевой ткани.

6. Впервые показана возможность регулирования прочностных характеристик лицевого слоя с помощью плазменной обработки в красильно-жировальных процессах.

7. Комплексное использование в процессе жирования полимерных наполнителей и применение в процессе додубливания синтетических дубителей в сочетании с плазменной обработкой позволяют повысить сортность готового полуфабриката.

Практическая ценность работы.

1. Впервые разработан паспорт прогнозирования технологических и эксплутационных показателей качества выпускаемого полуфабриката, основанный на гистологических свойствах перерабатываемого сырья меховой овчины, определены технологические параметры процессов, химические материалы на каждой стадии выделки, позволяющие уменьшить влияние порока расслаивания на прочностные свойства кожевой ткани.

2. Доказано, что кислотно-солевой метод консервирования пригоден только при кратковременной транспортировке и хранении мехового сырья не более 2 месяцев, в противном случае активизируются автолитические процессы на границе между сосочковым и сетчатым слоями, приводящие к усугублению порока расслаивания кожевой ткани.

3. Определены точки и методы контроля технологических параметров, позволяющие снизить проявление порока расслаивания кожевой ткани меховой овчины.

4. Разработанная технология выделки меховых овчин, основанная на паспорте прогнозирования прочностных свойств кожевой ткани, внедрена в промышленное производство на ТМТП ОАО «Мелита».

5. Суммарный экономический эффект от применения разработанной технологии выделки меховых овчин со скрытыми сырьевыми дефектами составляет 10 млн руб. в год.

На защиту выносятся:

1. Экспериментальные данные исследований влияния состава и параметров процессов выделки меховой облагороженной овчины на прочностные характеристики кожевой ткани и лицевого слоя шкур со скрытыми сырьевыми дефектами.

2. Процесс намазного жирования перед процессом отмоки, позволяющий повысить физико-механические свойства кожевой ткани меховых шкур со скрытыми сырьевыми пороками.

3. Разработанный паспорт прогнозирования технологических и эксплутационных свойств выпускаемого полуфабриката на основе анализа гистологического состояния перерабатываемого мехового сырья.

4. Результаты экспериментальных исследований влияния режимов плазменной обработки на прочностные свойства кожевой ткани полуфабриката меховой овчины перед красильно-жировальными процессами и операциями.

5. Технология получения мехового полуфабриката из сырья, склонного к пороку расслаивания кожевой ткани, позволяющая повысить физико-механические, эксплуатационные свойства кожевой ткани и уменьшить выход низкосортного полуфабриката с 30% до 5%.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментовнепосредственном участии в проведении экспериментованализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, в разработке и внедрению технологических процессов выделки меховой облагороженной овчины.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты работы изложены в 4 статьях, в том числе в одной рекомендованной ВАК и 6 публикациях по материалам конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, выводов и приложений. В тексте приведены ссылки на 92 литературных источника. Работа изложена на 143 стр. машинописного текста, содержит 32 рисунка, 36 таблиц.

В первой главе рассматриваются данные по скрытым сырьевым порокам, влияющим на возникновение порока расслаивания, образование ломин и треска лицевого слоя кожевой ткани меховой овчины, исходя из природных особенностей пород овец. Описаны традиционные методы выделки и пути решения проблемы расслаивания кожевой ткани. Обоснована возможность применения в красильно-жировальных процессах выделки меховой овчины высокочастотной плазменной обработки. Обоснована необходимость разработки технологии, позволяющей снизить влияние порока расслаивания на физико-механические свойства кожевой ткани готового полуфабриката в зависимости от гистологического состояния перерабатываемого сырья. Определены и сформулированы задачи исследования.

Во второй главе обоснован выбор объекта исследования, которым является сырье меховой овчины кислотно-солевого способа консервирования со скрытыми сырьевыми дефектами, проявляющиеся в готовом полуфабрикате в виде ломин, треска лицевого слоя и расслаивания кожевой ткани.

Представлена характеристика исходных химических и вспомогательных материалов, применяемых в технологических процессах обработки и методиках исследования сырья и мехового полуфабриката. Определены методики проведения процессов выделки меховой овчины. Описаны методы получения и исследования используемых объектов. Даны описание ВЧ — плазменной установки и методика обработки исследуемых объектов ВЧ — плазмой пониженного давления. Проведена оценка погрешности измерений характеристик свойств исследуемых в работе материалов мехового полуфабриката.

Погрешность результатов измерений оценивали с помощью методов статистической обработки экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,95.

В третье главе для решения поставленных задач проведены исследования влияния скрытых сырьевых дефектов на физико-механические свойства кожевой ткани выпускаемого полуфабриката на всех стадиях технологического процесса выделки и крашения меховой овчины, начиная с условий хранения, транспортировки и операций первичной обработки.

Проведены исследования влияние условий хранения, температуры, рН, продолжительности процесса и концентрации химических материалов на изменение прочности лицевого слоя кожевой ткани в процессах отмоки, обезжиривания, пикелевания, дубления, сушки, облагораживания и крашения меховой овчины. Разработан паспорт прогнозирования технологических и эксплутационных свойств готового полуфабриката на основе гистологического состояния сырья. Предложен механизм действия жирующих веществ, вводимых намазным способом перед отмочными процессами, разработана технологическая схема эмульсионного обезжиривания с добавлением органического растворителя, отработаны режимы плазменной обработки в красильно-жировальных процессах, позволяющие повысить прочностные характеристики кожевой ткани меховой облагороженной овчины.

В четвертой главе Глава включает разработку технологии выделки меховой облагороженной овчины из сырья, имеющего скрытые сырьевые дефекты, позволяющая регулировать прочностные характеристики лицевого слоя на всех стадиях выделки путем введения дополнительных приемов, специально подобранных химических материалов и применения низкотемпературной плазмы пониженного давления. Все предложенные методики технологического цикла прошли испытания на полупроизводственных, а затем на производственных партиях и внедрены на ТМПТ ОАО «Мелита».

Выводы:

1. Определены технологические режимы и химические материалы на всех стадиях выделки меховой овчины, позволяющие увеличить процент выхода готового полуфабриката за счет использования сырья со скрытыми дефектами.

2. Впервые установлено, что процесс намазного жирования перед отмокой позволяет повысить технологические свойства кожевой ткани шкур, подверженных пороку расслаивания, влияющие на физико-механические показатели лицевого слоя готового полуфабриката.

3. Установлена и теоретически обоснована связь между условиями протекания процессов консервирования, хранения, транспортирования шкур меховой овчины и показателями качества сырья, отраженными в паспорте прогнозирования свойств готового полуфабриката.

4. Экспериментально установлено, что плазменная обработка в процессах жирования и крашения позволяет повысить прочностные характеристики лицевого слоя кожевой ткани меховой овчины на 25%.

5. Разработана и теоретически обоснована технология выделки и крашения меховой облагороженной овчины со скрытыми сырьевыми пороками, заключающаяся в следующих изменениях:

— проведение процесса намазного жирования меховых шкур перед процессом отмоки;

— исключение применения ферментных препаратов в процессах отмоки и обезжиривания;

— применение эмульсии органического растворителя в процессе обезжиривания волосяного покрова;

— использование в процессе пикелевания смеси органических кислот и ферментных препаратов с интервалом активности в диапазоне рН 3,5−4,5;

— использование в процессе дубления смеси СХД и алюмохромового дубителя, а так же применение раздельного эмульсионного жирования и наполнение кожевой ткани полимерными и синтетическими дубителями;

— применение плазменной обработки в красильно-жировальных процессах и операциях.

6. Разработана технология, позволяющая уменьшить выход низкосортного и дефектного выпускаемого полуфабриката с 30 до 5%. Годовой экономический эффект от внедрения разработанной технологии при объеме производства 200 тыс. меховой овчины в год — 10,0 млн. рублей.