CC BY
19
технологии материалов и изделии текстильной и легкой промышленности
УДК 547.495
В. П. Тихонова, Г. Р. Рахматуллина, Р. Ф. Ахвердиев, А. Баширова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ НА ОТМОЧНО-ЗОЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА КОЖИ ИЗ ШКУР КЕТЫ
Ключевые слова: плазма пониженного давления, кета, отмока, обводненность, температура сваривания.
Рассмотрена возможность обработки шкур кеты потоком неравновесной низкотемпературной плазмы перед процессом отмоки. Установлено, что обводенность дермы увеличивается на 9%, температура сваривания уменьшается на 5% после плазменной модификации перед процессом отмоки, что свидетельствует о благоприятном воздействии на отмочно-зольные процессы производства кожи из шкур кеты.
Key words: low pressure plasma, chum salmon, soaking, watering, welding temperature.
The possibility of processing the skins of chum salmon by a stream of nonequilibrium low-temperature plasma before the process of soaking is considered. It has been established that dermal imbibition increases by 9%, the welding temperature decreases by 5% after plasma modification before the soaking process, which indicates a favorable effect on the soaking, liming processes of skin production from skins of chum salmon.
Введение
Прогноз Продовольственной и сельскохозяйственной организации говорит о том, что к 2025 году поставки морепродуктов увеличатся на 50%, что неизбежно скажется на росте рыбоперерабатывающей индустрии в мировом масштабе. Уже сегодня в процессе разделки и переработки рыбы образуется значительное количество непищевых отходов, которые в основном выбрасывают на свалку (шкуру, кости, плавники, чешуя и др.), что приводит как минимум к загрязнению окружающей среды. Кроме того, некоторые отходы необходимо рассматривать как полноценное техническое сырье, которое может найти широкое применение во многих отраслях промышленности, в том числе и кожевенной индустрии [1].
Первичные процессы обработки кожевенного сырья во многом определяют качество кожевенного полуфабриката и экономическую составляющую всего производства, и представляется интересным внедрение не традиционных методов обработки в подготовительные процессы. Одним из таких методов являются электрофизические методы, в частности обработка сырья неравновесной низкотемпера-
обработка образцов сырья перед отмокой способствует более интенсивному обводнению их по сравнению с необработанными. Кроме того, НТП обработка кожевенного сырья позволяет достичь необходимых свойств сырья в подготовительных процессах быстрее, за счет упорядочения пористой структуры кожевой ткани. В связи с вышеизложенным в данной работе проведены исследования по влиянию неравновесной низкотемпературной плазмы на отмочно-зольные процессы производства кожи из шкур кеты с целью повышения качества проведения отмочно-зольных процессов и улучшения качества голья из шкур кеты в целом.
Экспериментальная часть
В качестве объекта исследования выбрана шкура морской рыбы - кеты.
Шкура кеты имеет необычный и в тоже время очень красивый лицевой слой после удаления чешуи. Кета обитает как в морской воде, так и в речной. В морской воде рыба имеет блестящую серебристую окраску, в речной же воде окрас меняется на желто-бурый с яркими лиловыми пятнами по бокам. Кожа становится толще, а чешуя крупнее и плотнее.
турной плазмой (НТП) пониженного давления. НТП Таблица 1 - Режимы обработки шкур кеты неравновесной низкотемпературной плазмой
Режимы Мощность Wp, кВт Напряжение, U, кВ Сила тока I, А Продолжительность t, мин Давление P, Па Расход газа G, г/с
1 0,1 1,5 0,29 3 26,6 0,04
2 0,35 2 0,30 3 26,6 0,04
3 0,56 2,5 0,4 3 26,6 0,04
4 0,77 3 0,45 3 26,6 0,04
5 1,08 3,5 0,5 3 26,6 0,04
6 1,3 4 0,55 3 26,6 0,04
7 1,55 4,5 0,6 3 26,6 0,04
8 1,8 5 0,7 3 26,6 0,04
9 1,9 5,5 0,75 3 26,6 0,04
Зона обитания кеты: воды Японии, Сахалина, Кореи, Курильских островов, Хабаровского и Приморского края. Рыба живет в Охотском и Беринговом морях, а также в Британкой Колумбии. Этот вид распространен от Калифорнии до Аляски.
Режимы плазменной обработки отличаются друг от друга показателями мощности заряда напряжением (и) и силой тока (I), остальные параметры остаются постоянными, а именно продолжительность обработки плазмой ф, давление (Р) и расход газа на основании ранее проведённых работ. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон.
Исследования проводились на шкуре кеты мокросоленого способа консервирования [2]. Образцы шкуры перед процессом отмоки подвергались обработке неравновесной низкотемпературной плазмы в 9 режимах, представленных в таблице 1.
Результаты и их обсуждения
Для изучения влияния неравновесной низкотемпературной плазмы на подготовительные процессы производства кожи из шкур кеты мокросоле-ного способа консервирования проводили подготовительные процессы по следующей схеме (рис.1).
жимах - на 2 С. После процесса отмоки у опытных образцов обработанных НТП в режимах: 2, 3, 4, 6, 9 Тсв снизилась при сравнении с контрольным образцо (Тсв = 460С) на 20С; образец, обработанный 1 режимом Тсв снизилась на 30С; 5 и 7 режим - на 40С; 8 режим - на 50С.
Таблица 2 - Влияние НТП на температуру сваривания и обводненность шкур кеты
Режимы Темпе- Темпе- Содер- Содер-
обработ- ратура ратура жание жание
ки НТП свари- свари- влаги влаги
вания вания до от- после
до от- после моки, % отмоки,
моки , отмоки, %
0С 0С
Режим 1 46 43 30 58
Режим 2 46 44 29 56
Режим 3 46 44 30 53
Режим 4 46 44 31 55
Режим 5 46 42 31 59
Режим 6 46 44 34 56
Режим 7 45 43 32 60
Режим 8 45 41 28 60
Режим 9 45 44 29 58
Кон- 47 46 49 51
троль-
ныи
Рис. 1
Критерием влияния НТП на структуру дермы в отмочно-зольных процессах служилипоказатели температуры сваривания и содержание влаги в шкуре (обводненность).
Результаты по изменению вышеперечисленных показателей при обработке в 9 режимах плазменной модификации представлены в таблице 2.
Наглядно зависимость температуры сваривания от режима обработки НТП показана на диаграмме (рис. 2).
Диаграмма зависимости температуры сваривания шкуры кеты от режима обработки НТП показывает влияние плазмы на структуру дермы шкур рыб. Плазменная обработка по разным режимам шкур кеты в сырье перед процессом отмоки при сравнении с показателями температуры сваривания контрольного образца, необработанного НТП показала, что с 1 по 6 режим Тсв снизилась на 10С; в 7, 8, 9 ре-
Рис. 2 - Зависимость температуры сваривания шкуры кеты до и после процесса отмоки от режима обработки НТП
Исходя из представленных результатов, можно отметить, что 8 режим обработки шкур кеты НТП имеет наилучшие результаты по температуре сваривания. Температура сваривания опытного образца 8 по сравнению с контрольными снизилась на 50С, что связано с разделением структуры дермы и более полным удалением межволоконных растворимых белков.
Контрольный образец, необработанный плазмой имеет незначительное изменение температуры сваривания до и после процесса отмоки, всего на 10С.
Известно, что содержание влаги в структуре дермы шкурки является межоперационным контролем процесса отмоки. В связи с этим в работе получены показатели обводненности (содержания влаги) шкурок кеты после процесса отмоки в зависимости то режима плазменной обработки.
Наглядно зависимость обводненности от режима обработки НТП показана на диаграмме (рис. 3).
70
•-S 60
.0 50
1- u 40
о 30
I I 20
(D 10
I 0
О
m
Ю
О
до
отмоки I после
<D
режим обработки НТП
Рис. 3 - Зависимость обводненности шкуры кеты от режима обработки НТП
На рисунке 3 видно, что шкура кеты, обработанная по 8 режиму НТП, имеет наиболее высокое значение содержания влаги при сравнении с контрольным образцом.
Обводненность контрольного образца в сырье составляет 49%, а после отмоки - 51%, что говорит о незначительном разделении структуры. После обработки НТП обводненность шкур кеты повысилась в среднем на 9%, что, вероятно, связано с усреднением пор структуры дермы.
Известно, что структурообразующим элементом дермы является «глубокий слой», который занимает более 70% её толщины. Глубокий слой образован волнообразными пучками коллагеновых волокон, ориентированных в горизонтальном направлении, которые прошиваются периодически поперечными пучками коллагеновых волокон (аркатурный тип переплетения), т.е. глубокий слой дермы представляется в виде микроарок, что и создает особую прочность кожи из шкур рыб. Такое строение хорошо видно на рисунке 4 и 5.
Из рисунков 4 и 5 видно, что шкура кеты после плазменной модификации перед процессом отмоки имеет большую толщину образца по сравнению с контрольным вариантом, предполагается, что это происходит за счет разрыва слабых связей и дополнительного разделения структуры, которое способствует интенсификации жидкостных процессов, в данном случае отмоки.
Рис. 4 - Микрофотографии среза контрольного образца (сырья) шкуры кеты (х 217раз)
Рис. 5 - Микрофотографии среза образца шкуры кеты, обработанного плазмой по режиму 8 до процесса отмоки (х 217раз)
В результате проведенной работы было установлено, что неравновесная низкотемпературная плазма влияет на структуру дермы шкур кеты мокросолено-го способов консервирования:
1. Увеличивается обводненность дермы на 9%, что связано с повышением гидрофильности лицевого слоя шкурки рыбы;
2. Уменьшается температура сваривания шкуры кеты на 5 0С (по 8-му режиму). что говорит о сильном разделении структуры дермы.
3. Сокращается продолжительность отмоки, что способствует уменьшению производственного цикла производства кожи.
Литература
1. А.Б., Киладзе. Товароведная характеристика и оценка показателей качества шкур атлантического лосося как нового вида кожевенного сырья: автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. М. 2006. С.9.
2. И.Ш. Абдуллин, В.П. Тихонова, Г.Р. Рахматуллина и др. Выбор режима плазменной обработки шкур речных рыб перед подготовительными процессами производства кожи. Вестник КНИТУ, №8, 2013, С. 56-58.
© В. П. Тихонова - к.т.н., доц. кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; Г. Р. Рахматуллина - д.т.н., проф. той же кафедры, [email protected]; Р. Ф. Ахвердиев - к.т.н., доц. каф. высшей математики КНИТУ, [email protected]; А. Баширова - магистр каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected].
© V. P. Tikhonova - Ph. D., associate Professor, plasma nanotechnology of high molecular weight materials, KNRTU, [email protected]; G. R. Rakhmatiillina - doctor of Sciences, Professor of the Department of plasma and nano-technology of high molecular weight materials, KNRTU, [email protected]; R. F. Akhverdiev - Ph. D., Assoc. DEP. Mathematics of KNRTU, [email protected]; А. Bashirova - master plasma and nanotechnology of high molecular weight materials, KNRTU, [email protected].
