CC BY
49
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОЖИ
ИЗ ШКУР ГОРБУШИ
Рахматуллина Гульназ Раисовна
д-р техн. наук, профессор кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов, доцент Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»,
420015, РФ, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68 E-mail: gulnaz-f@yandex. ru
Ахвердиев Рустем Фахраддинович
канд. техн. наук, доцент кафедры высшей математики, доцент Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»,
420015, РФ, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68 E-mail: rust123@rambler. ru
Тихонова Валентина Петровна
канд. техн. наук, доцент кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов, доцент Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»,
420015, РФ, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68 E-mail: gulnaz-f@yandex. ru
Низамова Дарья Константиновна
магистр кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов Государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»,
420015, РФ, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68 E-mail: nizamova.darya. 93@mail. ru
Разработка технологии производства кожи из шкур горбуши //
Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Рахматуллина Г.Р. [и др.]. 2016. № 7 (28) URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/3434
Матвеев Александр Сергеевич
магистр кафедры инженерной экологии Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»,
420015, РФ, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68 E-mail: [email protected]
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF LEATHER FROM THE SKINS OF SALMON
Gulnaz Rakhmatullina
Doctor of technical sciences, professor of Chair offlasma-chemical nanotechnology and macromolecular materials, associate professor of State educational institution of higher education «Kazan national research technological university»,
420015, Russia, Kazan city, Karl Marx Street, 68
Rustem Akhverdiev
Candidate of technical sciences, associate professor of Chair of higher mathematics, associate professor of State educational institution of higher education «Kazan national research technological university», 420015, Russia, Kazan city, Karl Marx Street, 68
Valentina Tikhonova
Candidate of technical sciences, associate professor of Chair ofplasma-chemical nanotechnology and macromolecular materials, associate professor of State educational institution of higher education «Kazan national research technological university», 420015, Russia, Kazan city, Karl Marx Street, 68
Daria Nizamova
Master of Chair ofplasma-chemical nanotechnology and macromolecular materials
of State educational institution of higher education «Kazan national research technological university», 420015, Russia, Kazan city, Karl Marx Street, 68
Alexander Matveev
Master of Chair of engineering ecology of State educational institution of higher education «Kazan national research technological university»,
420015, Russia, Kazan city, Karl Marx Street, 68
АННОТАЦИЯ
В данной работе предложена технология производства кожи из шкур горбуши с применением неравновесной низкотемпературной плазмы,
позволяющая улучшить прочность кожи на 29 %, общую пористость - на 3,3 %. Кроме того, происходит уменьшение продолжительности процесса отмоки в 2 раза. Установлено, что более сильное разделение происходит после процесса пикелевания, у опытного образца температура сваривания снижается на 12 % больше, чем у контрольного образца. Наряду с этим у образца полуфабриката из шкур горбуши, модифицированного плазмой, после процесса дубления температура сваривания выше на 5,5 %, чем у контрольного образца, что способствует повышению прочностных показателей кожи. Объем пор модифицированного образца кожи из шкур горбуши на 38 % больше контрольного образца, что говорит о его хорошей воздухопроницаемости. Условный модуль упругости кожи характеризуется не только жесткостью, но и тягучестью и толщиной, этот показатель у модифицированного образца выше на 46 %, при сравнении с контрольным образцом, что свидетельствует о значительной эластичности опытных образцов. Таким образом, предложенная технология позволяет производить кожу из шкур горбуши с улучшенными прочностными и гигиеническими показателями.
ABSTRACT
In this paper, was proposed technology for the production of leather from the skins of salmon with using nonequilibrium low-temperature plasma, allowing to improve the strength of the skin by 29 % and total porosity of 3.3 %.Furthermore, there is a reduction in the duration of the soaking process 2 times. It is found that is the greater separation occurs after the pickling process, in a prototype, sealing temperature is reduced by 12 % more than the control sample. Along with this, the sample semi-finished product from the skins of salmon, modified by the plasma, after the tanning process the welding temperature is higher by 5.5 % than the control sample, thereby increasing the strength characteristics of the skin. The pore volume of the modified sample of the leather from the skins of salmon by 38 % more than control sample, indicating its good air permeability. Apparent modulus of elasticity of the skin is characterized not only by hardness, but the ductility and thickness, this indicator of the modified sample is
higher by 46 %, when compared with the control sample, indicating a significant elasticity of prototypes. Thus, the proposed technology allows to produce leather from the skins of salmon with improved strength and hygiene performance.
Ключевые слова: неравновесная низкотемпературная плазма, шкура горбуши, технология.
Keywords: nonequilibrium low-temperature plasma, salmon skin, technology.
Анализ литературы свидетельствует о больших возможностях изготовления кожи из шкур рыб, отличающейся своеобразной структурой, прочностью, эластичностью и элегантным внешним видом.
В данной работе в качестве объекта исследования рассматривали шкуру горбуши мокросоленого способа консервирования, которая является наиболее распространенным представителем семейства лососевых рыб.
Состоит шкура рыбы из чешуйчатого слоя, эпидермиса, дермы, подкожно -жировой клетчатки. Именно дерма играет главную роль в получении качественного кожевенного полуфабриката. Дерма рыбы лишена сальных и потовых желез.
Модификацию образцов шкур горбуши проводили потоком неравновесной низкотемпературной плазмой в высокочастотной плазменной установке, описанной в литературе [1, с. 56]. Наилучший режим плазменной модификации определен в ранее проведенной работе: мощность разряда 1,55 кВт; сила тока 0,62 А, напряжение 4,5 кВ, расход плазмообразующего газа-аргона 0,04 г/с, давление 26,6 Па, время модификации 3 минуты, частота генератора 13,56 МГц [2, с. 87]. Одни шкуры горбуши подвергалась плазменной модификации - опытный вариант, а другие нет - контрольный вариант.
Одним из первых основных процессов производства кожи является отмока, которая заключается в обработке сырья с применением воды и поверхностно-активных веществ. В процессе отмоки удаляются
консервирующие вещества, загрязнения и растворимые белки, что способствует разделению структуры дермы. Согласно химическому строению шкур содержание влаги (обводненность) должно быть не менее 65 %.
В таблице 1 представлены показатели обводненности через равные промежутки времени при проведении процесса отмоки.
Таблица 1.
Показатели обводненности шкур горбуши
Образец Содержание влаги, %
в сырье через 6 часов через 12 часов через 18 часов
Опытный 59,0 68,9 65,2 70,0
Контрольный 64,1 68,4 69,2
Как видно, из таблицы 1, необходимая обводненность (более 65 %) достигается образцом модифицированного плазмой уже через 6 часов после начала процесса отмоки. Во избежание отдушистости и чрезмерной рыхлости кожи, рекомендуем проводить отмоку 6 часов при модификации плазмой.
Согласно классической технологии производства кожи, после процесса отмоки, проводится процесс золения с применением гидроксида кальция и сульфида натрия. Этот процесс разделяет структуру дермы и способствует созданию нажора. Дальнейшее удаление межволоконных белков приводит к увеличению проницаемости дермы.
В данной работе критерием качества проведения технологических процессов выбран показатель - температура сваривания, который характеризует устойчивость структуры кожи к действию тепла и влаги. Чем больше разделение структуры, тем ниже показатель температуры сваривания.
На рисунке 1 представлена зависимость изменения температуры сваривания после основных процессов производства кожи контрольного и опытного вариантов.
100 90
■ контрольный
■ опытный
Процессы
Рисунок 1. Показатели температуры сваривания шкур горбуши после основных процессов производства кожи
Как видно из рисунка 1, после обработки неравновесной низкотемпературной плазмой в сырье шкур горбуши температура сваривания повысилась на 20 %,по сравнению с контрольным образцом, вероятно, за счет образования дополнительных связей, при сближении структурных элементов дермы и удаления влаги при создании вакуума.
После процессов отмоки и золения температура сваривания исследуемых образцов снижается на 2 оС. Более сильное разделение происходит после процесса пикелевания, у опытного образца температура сваривания снижается на 12 % больше, чем у контрольного образца.
В процессе дубления происходит дополнительное структурирование коллагена дубящим веществом. В результате «сшивания» структуры коллагена происходит повышение температуры сваривания, уменьшение склеиваемости структурных элементов дермы и усадка ее толщины. Процесс дубления необратим. Исходя, из результатов исследования можно отметить, что у образца полуфабриката из шкур горбуши модифицированного плазмой, после процесса дубления температура сваривания выше на 5,5 %, чем у контрольного образца.
О
80
70
60
50
40
30
20
45
44
42 42
40
34
30
сырье после отмоки после золения после после дубления
пикелевания
Качество кожи характеризуется показателями физико-механических свойств, важнейшими из которых являются прочность при растяжении, относительное удлинение, условный модуль упругости кожи.
Повышение механических свойств способствует увеличению срока службы изделий, изготавливаемых из кожи из шкур горбуши.
Главными гигиеническими характеристиками являются объем пор, истинная плотность и пористость исследуемого образца. Гигиенические свойства способствуют комфортабельной носки изделий из кожи.
Проведены исследования по определению физико-механических свойств кожи из шкур горбуши, показатели представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Физико-механические свойства кожи из шкур горбуши
Показатели Образец
контрольный опытный
Объем пор образца, см3 0,025 0,04
Истинная плотность вещества, г/см3 0,52 0,54
Общая пористость образца, % 5,6 8,9
Прочность при растяжении, МПа 7,73 10,94
Удлинение при разрыве, % 18,3 33,2
Условный модуль упругости кожи, Н/м2 0,54 0,29
Испытания показали, что прочностные свойства кожи из шкур горбуши при растяжении на 29 % больше контрольного образца, что повышает эксплуатационные свойства выделанной кожи.
Из таблицы 2 видно, что объем пор модифицированного образца кожи из шкур горбуши на 38 % больше контрольного образца, что говорит о хорошей воздухопроницаемости. Общая пористость кожи из шкур горбуши, модифицированных плазмой на 3,2 % больше контрольного образца. Условный модуль упругости кожи характеризуется не только жесткостью, но и тягучестью и толщиной, этот показатель у модифицированного образца выше на 46 %, при сравнении с контрольным образцом, что говорит о значительной эластичности опытных образцов.
Таким образом в результате проделанной работы предлагается, с целью
повышения прочностных и гигиенических показателей кожи из шкур горбуши,
проводить перед процессом отмоки плазменную модификацию сырья.
Список литературы:
1. Абдуллин И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярно-пористых материалов. Теория и практика применения. -Казань: Издательство Казанского Университета, 2004. - 428 с.
2. Рахматуллина Г.Р. Изучение возможности получения кожи из шкур рыб с заданными параметрами свойств на стадии отмоки. //Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - № 3. - С. 86-89.
References:
1. Abdullin I.Sh. High frequency plasma treatment in a dynamic vacuum of capillary-porous materials. Theory and practice. Каzan, Izdatel'stvo Kazanskogo Universiteta Publ., 2004. 428 p. (In Russian).
2. Rakhmatullina G.R. Study the possibility of obtaining leather from the skins of fish with specified parameters properties at the stage of soaking. Vestnik Kazanskogo tehnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. 2016, no. 3, рр. 86-89 (In Russian).
