CC BY
109
УДК 637.623.1
Повреждение шерсти солями пота и методики их определения
Н.В. Рогачев, к.т.н.
Т.Н. Пелиховская
Хорошо известно, что овечья шерсть легко повреждается в щелочной среде. В ней происходят химические структурные изменения физико-механических свойств [1, 2]. Это происходит потому, что в кератине шерсти химически активным является цистин и он легко разрушается под воздействием щелочей. Основное воздействие на шерстяное волокно происходит: -щелочными солями пота в процессе роста; -солями пота в процессе хранения;
-щелочными мыльно-содовыми растворами в процессе промывки; -в процессе сушки мытой шерсти при температуре выше 65оС; -при хранении мытой шерсти под воздействием остаточной щелочи на волокне [3, 7].
Для оценки щелочного воздействия на волокно нами использован метод мочевино-бисульфитной растворимости (МБР) [4,5, 17]. Только этот метод позволяет оценить щелочной гидролиз шерсти качественно и количественно. Кроме того, он улавливает мягкое воздействие на волокно солей пота и слабощелочного режима промывки. МБР очень сильно уменьшается с увеличением продолжительности воздействия щелочей на волокно. Чем больше будет разрушено поперечных дисульфидных связей (цистина), тем меньше будет МБР и тем меньше прочность волокна, особенно в мокром состоянии. Метод МБР широко используется для исследований во многих шерстепроизводящих и шерстеперерабатывающих странах (Австралии, Новой Зеландии, Англии, ЮАР, Германии) [6]. Он включен в международные стандарты ИВТО. Австралийские овцеводы пользуются им с 1952 года для выбора племенных животных, дающих высококачественную шерсть.
Изменения прочности штапеля шерсти нами определялись на динамометре доктора с.-х. наук В.И. Сидорцова.
Многие десятилетия внимание ученых и практиков привлекает проблема хранения немытой и мытой шерсти с сохранением ее первоначальных свойств. Нами также было установлено, что хранение шерсти в отапливаемых складах и холодильниках до 3-х месяцев практически не изменяет ее физико-механических свойств и химической структуры [13].
При хранении немытой шерсти более 3-х месяцев происходят значительные изменения в первую очередь поперечных - дисульфидных и водородных связей. Наличием поперечных связей ученые объясняют высокую прочность шерсти в мокром виде, малое набухание в поперечном направлении, эластичность, упругость, объемность, нерастворимость шерсти в полярных растворителях.
Известно, что щелочной гидролиз, повреждение шерсти бактериями, плесенью, молью приводит, в первую очередь, к разрушению дисульфидных связей и только потом к разрушению главных цепей [1]. Среди важнейших свойств, зависящих от состояния поперечных связей, особое внимание ученых и практиков привлекает прочность шерсти в мокром виде, т.к. шерсть после стрижки и хранения подвергается неоднократной обработке в мокром виде. Эта прочность находится в прямой зависимости от числа дисульфидных (цистиновых) связей.
В таблице 1 приведены данные МБР мериносовой шерсти ранней и традиционной стрижки, взятой у каждого животного в марте с правого бока, а в июне - с левого бока. Это позволило исключить в сравнительном анализе влияние различия животных на качественные показатели шерсти. Кроме того, в таблице приведены данные МБР по участкам длины штапеля. Промывка проводилась в сильно-щелочной среде, аналогично среде, в которой промывают образцы, отобранные для определения процента выхода мытой шерсти. Также шерсть подвергалась электроионизации (ЭИ) [20]. Но исследование шерсти по участкам проводилось без ЭИ, то есть приближенное к производственным условиям. При стрижке один раз в год верхняя половина штапеля подвергалась воздействию солей пота от 6 до 12 месяцев, особенно верхушки штапеля,
нижняя половина - от стрижки до 6 месяцев. Из приведенных данных следует, что значительное разрушение дисульфидных связей происходит под воздействием или с активной «помощью» солей пота. Несмотря на сильно щелочной режим промывки, основание штапеля, не испытавшее на себе длительного воздействия солей пота, остается неповрежденным, так как имеет самую высокую МБР. Близкую к ней МБР имеет вся нижняя половина штапеля.
Таблица
1
МБР мериносовой шерсти опытной станции СНИИЖК, %
Время стрижки в 2002 году
Срок Участок Март (правого бока) Июнь (левого бока)
хранен штапеля После щелочной После После После
ия, мес. промывки нейтрал. щелочной нейтрал
промыв промывки
без ЭИ с ЭИ ки без ЭИ с ЭИ промыв ки
До Штапель
хранен Основание % ия
Нижняя половина Верхняя половина 4 Штапель
8 Штапель
Основание %
54.6 58 57,6
67.8 - -
66,2 - -
40.9 - -
46.7 53,2 52,4 42,4 - 46,5 60,9 - -
50,1 52,4 54,0
59.4 - -
56.5 - -
45.6 - -
43,5 51,0 49,5
48,5 - 50,1
63,0 - -
Нижняя
60,9
62,7
половина Верхняя
38,5
42,1
половина
Чтобы исключить влияние щелочной промывки и определить влияние только солей пота, проводилась промывка шерсти в нейтральной среде. Из таблицы 1 следует, что МБР шерсти, промытой в нейтральной среде, выше на 3-6 абс. проц. по сравнению с шерстью, промытой мылом и содой.
Электроионизация состриженной шерсти практически восстанавливает разрушенные дисульфидные связи в процессе промывки. Возможно, поиск режима ЭИ позволит восстанавливать цистин, разрушенный солями пота в процессе роста и хранения шерсти [20].
Из изложенного следует, что чем больше будут повреждения шерстяного волокна солями пота, тем больше будет щелочной гидролиз шерсти в процессе промывки, а чем больше будет солей пота в немытой шерсти, тем больше повреждений шерсти. Очевидно, что главной задачей овцеводов России является значительное снижение содержания пота в немытой мериносовой шерсти.
Нами проведен анализ содержания компонентов в немытой шерсти, приведенный в таблице 2. Так, до Великой Отечественной войны в шерсти тонкорунных овец Северного Кавказа отношение содержания жира к поту составляло 3,8, в пятидесятые годы прошлого века - 3,3-4,4. Австралийские ученые определили, что сумма компонентов жира, пота и влаги, содержащихся в немытой шерсти, является величиной практически постоянной и равна около
В семидесятые годы прошлого века некоторые ученые высказывали мнение о снижении содержания жира в шерсти с целью снижения кормовых затрат. Но в девяностые годы уже ставилась задача повысить содержание жира в шерсти и увеличить отношение жира к поту до 7-9 [19]. Снижение
30% (28-33) [15].
содержания жира в шерсти приводит к увеличению содержания солей пота, а следовательно, к повышению щелочности пота и влажности немытой шерсти, так как восприятие влаги потом в 2,5-3,5 раза выше, чем шерстью [8]. До сих пор есть ученые, которые считают оптимальным в тонкорунном овцеводстве отношение жира к поту равным - 1,0.
Известна лабораторная методика щелочной растворимости шерсти в разбавленных щелочах (0,1 н КаОН) при невысокой температуре (65оС) и в течение 1 часа. При этом растворение шерстяного волокна может достигать 15%. По методике б. ВНИИОКа экстрагирование солей пота проводится от 16 до 32 часов. Следовательно, часть шерсти растворится и перейдет в потовые соли, так как температура конденсата, поступающего в пробу, составляет зимой около 85оС, а летом - около 90оС. При таких температурах растворенных щелочных солей пота в течение 16-32 часов щелочной гидролиз проб шерсти неизбежен, хотя и слабее, чем под воздействием едкой щелочи.
Таблица
2
Содержание компонентов мериносовой шерсти
Компоненты, % Информация
Регион Жир Пот Влага Сумм Жир Пот Год Авторы Литер ат.
а источ ник
Северный 30 8 6 44 3,8 1938 Николаев А.И. 9
Кавказ
Северный 31 7 6 44 4,4 1950 Кузнецов Т.И. 8
Кавказ
Северный 20 6 5 31 3,3 1950 Лейтес Л.Г., 10
Кавказ Заусайлов Н.А.
Ставропольский 8 13 9 30 0,6 1980 Рогачев Н.В. 11
край
Ставропольский 8 13 - - 0,6 2000 Васильева Л.Г. 18
край
Ставропольский 10 11 10 31 0,9 2000 Визе Л.Я. 12
край
Ставропольский 11 10 13 34 1,1 2002 Ибрагимов 13
край Ю.Н., Пелиховская Т.Н.
Ставропольский 11 10 - - 1,1 2003 Рогачев Н.В., Отчет
край Пелиховская Т.Н. филиа ла СНИИ ЖК
Калмыкия 13 14 19 36 0,9 2001 Васильева Л.Г., Тимошенко Н.К. 14
Австралия 16 6 10 32 2,7 1951 Доенер Г., Реумютх Г. 6
Австралия 17 5 7 29 3,4 1971 Чайкин М., Мк. Кракен 15
Австралия 21 3 5 29 7,0 1992 Мороз В.А. 16
В Австралии количество пота в немытой шерсти на аппарате Сокслет определяют 4 часа [15]. По методике б.ВНИИОК определение количества пота в немытой шерсти должно проводиться от двух до четырех суток и еще двое суток необходимо определять содержание жира. В Австралии его определяют также 4 часа. На совместное определение жира и пота там затрачивается 8 часов.
Если у нас и Международной организацией ИВТО при отборе проб немытой шерсти допускается колебание выхода ±1%, то кому и зачем нужны десятые и сотые доли процента содержания в немытой шерсти жира и пота, если их содержание на различных топографических частях руна отличается более чем на 1%.
Ошибочной является методика определения содержания потовых солей в немытой шерсти до экстрагирования жира в аппарате Сокслета. Проф. А.И. Николаев еще в 1938г. обращал внимание на омыление свободных жирных кислот жира как на овце, так и на складах при хранении шерсти. «Наименее стойкими соединениями являются легко расщепляющиеся жирные кислоты: каприловая, валериановая и др.» [9]. Так, при хранении шерсти овец кавказской
породы в течение 6 месяцев шерстного жира омылилось 1,7%, а количество пота увеличилось на 2,6% [14]. Такое омыление свободных жирных кислот происходит на овцах или при хранении в складе при температурах не более 30оС. В аппарате Сокслет температура конденсата, водяного пара, поступающего в пробу шерсти, составляет 80-90оС. Следовательно, за 2-4 суток произойдет омыление значительного количества шерстного жира. При этом его содержание снижается на 13-26% относ. Следовательно, приведенные методики занижают показатель отношения жира к поту. Чтобы иметь возможность сравнивать достижения российских и австралийских овцеводов, необходимо пользоваться едиными методиками.
Как показывают результаты табл. 2, для снижения содержания пота и увеличения содержания жира в тонкой рунной шерсти потребуются десятилетия. Поэтому необходимо соответствующим институтам провести глубокие исследования по применению аэроионизации овец в кошарах с использованием успешных опытов и поисковых исследований А.Л. Чижевского [20]. Возможно увеличение живого веса животных, увеличение настрига, длины, прочности, эластичности шерсти, защита волокна от щелочного гидролиза. Вероятно, наилучшее время аэроионизации шерсти на животных -за 3-4 месяца до весенней стрижки.
Нами установлено, что электро- или аэроионизация, предложенная А.Л.Чижевским [20], позволяет затормозить или предотвратить щелочной гидролиз шерсти как под воздействием солей пота, так и в процессе щелочной промывки или после нее. Возможно также восстановление цистина, если разрушение его щелочным гидролизом было менее 50% (по опыту химического восстановления и наших работ по восстановлению пожелтевшей шерсти [1, 2]).
Литература
1. Александер, П.А. Физика и химия шерсти /П.А. Александер, Р.Ф.
Хадсон. - М.: Гизлегпром, 1958. -391с.
2. Новорадовская, Т.С. Химия и химическая технология шерсти /Т.С.
Новорадовская, С.Ф. Садова. - М., 1986. -197 с.
3. Rosch Martin. Der derzeitige Trend in der Rohwollwasche. - Spinner Weber Textilverlage. 1970, 88, № 10, 1004-1007, 984, 985.
4. JWTO 11-76(E). Method of Test for the Solubility of Wool in Urof-Bisulphite Solution.
5. Nitschke, G. Melliand Textile-Berichte International, № 2 und 3, 54, 1973.
6. Doehner, H. /H.Doehner, H. Reumuth.- Wollkunde. Berlin, 1964, 677s.
7. Рогачев, Н.В. Шерсть. Первичная обработка и рынок /Н.В. Рогачев, Л.Г. Васильева, Н.К. Тимошенко и др. //Монография под ред. Н.К. Тимошенко. -М., ВНИИМП РАСХН, 2000. -600 с.
8. Кузнецов, Т.И. Шерстоведение /Т.И. Кузнецов. -М.: Международная книга, 1950.
9. Николаев, А.И. Основы шерстоведения /А.И. Николаев. -М.Л.: Сельхозгиз, 1938. -296с.
10. Лейтес, Л.Г. Первичная обработка шерсти /Л.Г.Лейтес, Н.А. Заусайлов. -М.: Гизлегпром, 1950.
11.Рогачев, Н.В. Некоторые вопросы первичной обработки шерсти /Н.В. Рогачев. - М.: Легкая индустрия, 1980. -183с.
12. Визе, Л.Я. Возрастные особенности шерстной продукции овец советской мясо-шерстной породы с пониженной тониной шерсти: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук /Л.Я. Визе. -Ставрополь. -2000.
13. Ибрагимов, Ю.Н. Зависимость мочевино-бисульфитной растворимости мериносовой шерсти от сроков стрижки, хранения и способов очистки /Ю.Н. Ибрагимов, Т.Н. Пелиховская //Овцы-козы, шерстяное дело. - 2002. - № 3.
14.Васильева, Л.Г. Пути повышения качества жиропота шерсти овец /Л.Г. Васильева, Н.К. Тимошенко //Овцы-козы, шерстяное дело. - 2002.-№3.
15. Mc.Craken, J.R. The Existence of Signifikant Correlations between the Constituents, the Oxidized-Grease Content and the Fibre Qualities of a
harge Number of Australian Fleece Wool /J.R. Mc.Craken, M. Chaikin .- J. Text. Inst, 1971. V.62.№ 11.- p.633-643.
16. Мороз, В.А. Мериносы Австралии /В.А. Мороз. -М. - 1992.- 367с.
17.Денискина, Л.Е. Технический анализ и контроль производства /Л.Е. Денискина. - М.: Легкая промышленность, 1983. -221с.
18. Васильева, Л.Г. Фракционный состав жиропота овец и первичная обработка шерсти /Л.Г. Васильева //Овцы-козы, шерстяное дело. -2000, № 4.- С.24-28.
19.Мороз, В.А. Племенная ферма страны /В.А. Мороз, В.П. Зубков. -Ставрополь, 1985. -111с.
20.Чижевский, А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве /А.Л. Чижевский. - М,: Госплемиздат, 1960. -758с.
