CC BY
33
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ «СТАРЕНИЯ» КОКОНОВ В ПРОЦЕССЕ
ИХ ХРАНЕНИЯ Рахимов А.Ю.1, Рахимов А.А.2, Ахунбабаев У.О.3, Мирзахонов М.4 Email: Rakhimov648@scientifictext.ru
'Рахимов Алишер Юсупжанович — кандидат технических наук, доцент, кафедра технологии машин и оборудования; 2Рахимов Акмал Алишерович — магистр, направление: технология, машиностроительный факультет, Андижанский машиностроительный институт, г. Андижан;
3Ахунбабаев Улугбек Охунжонович — магистр, заведующий лабораторией, лаборатория кокономотания и кручения шелка; 4Мирзахонов Мухаммадкарим — заместитель директора по научной работе, Узбекский научно-исследовательский институт натуральных волокон, г. Маргилан, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье анализируется влияние метрологических и экологических факторов на качество и технологические свойства оболочки живых и сухих коконов при их сохранении. Подбирая определенные условия технологического цикла морки и сушки, а также условия дальнейшего хранения, можно добиться высокого выхода и качества шёлка-сырца при размотке коконов. Исследована теоретическая основа возможности предотвращения ухудшения природных свойств коконов в процессе хранения путем модификации специальными составами.
Ключевые слова: серицин, коконная оболочка, первичная обработка коконов, разматываемость, неоднородность, водопроницаемость, смачиваемость, набухания, гель, гидрофобизация, углы смачивания.
THEORETICAL FOUNDATIONS OF «AGING» OF COCOONS DURING
THEIR STORAGE Rakhimov A.Yu.1, Rakhimov A.A.2, Akhunbabaev U-О.3, Mirzahonov М.4
'Rakhimov Alisher Yusupzhanovich - Candidate of technical sciences, Аssociate Professor, DEPARTMENT TECHNOLOGY OF MACHINES AND EQUIPMENT; 2Rakhimov Akmal Alisherovich - Master, DIRECT: TECHNOLOGY, MACHINE-BUILDING FACULTY, ANDIJANMACHINE BUILDING INSTITUTE, ANDIJAN;
3Akhunbabaev Ulugbek Okhunzhonovich - Master, Head of laboratory, LABORATORY OF SILK REELING AND SILK TWISTING; 4Mirzakhonov Muhammadkarim — Deputy director, UZBEK RESEARCH INSTITUTE OF NATURAL FIBERS, MARGILAN, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: аНкЫ analyzes the influence of metrological and environmental factors on the quality and technological properties of the shell of live and dry cocoons while preserving them. By selecting certain conditions of the technological cycle of carrots and drying, as well as the conditions for further storage, it is possible to achieve high yield and quality of raw silk when unwinding the cocoons.
Theoretical basis of the possibility of preventing deterioration of the natural properties of cocoons during storage by modification with special compositions is investigated.
Keywords: sericin, cocoon shell, primary treatment of cocoons, unwinding, heterogeneity, water permeability, wet ability, swelling, gel, hydrophobization, wetting angles.
УДК 677.37.08.002.001.5
Оптимизация процесса переработки натурального шелка может быть достигнута при использовании современных представлений физической и коллоидной химии, развитие
представления роли поверхностных явлений в белковых системах представляет собой один из разделов биотехнологии относящийся к переработке шелка [1].
Изучение молекулярной структуры аминокислотного состава и конформации молекул серицина натурального шелка показало их неоднородность в поверхностных и более глубоких слоях нити коконной оболочки [2].
Дефильное состояние молекул белка и неоднородность структуры обуславливает конформационные изменения белковых молекул в зависимости от режима первичной обработки коконов, условий их дальнейшего хранения и переработки (температурный режим, влажность, климатические условия и т.д.).
Из практики известно, что при хранение коконов даже в течение 5-6 месяцев в производственных условиях наблюдается ухудшение разматываемости (на 2-4%) при значительном снижении качество шелка, что по видимому связано выше указанными факторами и с увеличением природной неоднородности коконов, упрочнением химических связей между волокнами.
Неоднородность коконов зависит от условий завивки шелкопрядом породы коконов, режима их первичной обработки, а также резко меняющихся климатических условий (особенно при жарком климате Средней Азии) в процессе их длительного хранения.
Эти факторы оказывают существенное влияние на смачиваемость, водопроницаемость и характер набухания коконных оболочек.
Смачиваемость коконной оболочки также как и других текстильных материалов, наряду с рядом факторов (шероховатость, плотность, загрязненность шелковой нити и др.) зависит также от конформационного состояния белковых структур граничного слоя поверхности оболочки [1].
Как нам представляются конформационные изменения гибких белковых молекул серицина которые происходят, начиная уже с процесса завивки шелкопрядом шелковой нити, находящейся первоначально (при выходе из железы шелкопряда) в гелеобразном состоянии. Такой гель имеет изначало гидрофильный характер, но вследствие последующей переориентации в нем гидрофильной и гидрофобной части белковой молекулы в поверхностном слое (на границе с воздухом претерпевают конформационную ориентацию в соответствии с полярностью соседней фазы). При этом степень гидрофобизации серицина в поверхностном слое существенно зависит от влажности воздуха. Протекающие конформационные изменения в значительной степени определяют смачиваемость коконной оболочки в результате физико-химических процессов, которые протекают на поверхности раздела фаз при обработке поверхности кокона различными поверхностно-активными веществами (ПАВ), полиэлектролитами и другими модифицирующими поверхность коконных оболочек смачиваемость этой поверхности может варьироваться в широких пределах [1, 2].
Установлено, также существенное влияние на краевые углы смачивания не только термодинамических факторов, как поверхностное натяжение на границе раздела фаз, но и конформационных изменений достаточно гибких молекул в поверхностных слоях.
Изменение краевых углов дает качественную информацию об ориентации сегментов белковых макромолекул на поверхности раздела фаз и наружной поверхности абсорбционных слоев о соотношении гидрофильных и гидрофобных групп в поверхностном слое о конформационных изменениях макромолекул и т.д.
Конформация макромолекул сильно зависит от поверхностных свойств фазы, с которым она граничит, особенно большую роль играет полярность граничной фазы. Поверхности, молекулы которых граничат с неполярными фазами (воздух, парафин, каучук, фотопласт) приобретают гидрофобный характер (9>90 градус). Напротив конфортирующиеся макромолекулы, контактирующие с гидрофильными поверхностями (стекло, вода, глицерин и др.) формируют гидрофильные поверхности, на которых краевой угол составляет (9<90 градус).
В процессе формирования поверхностного слоя серицина на границе с полярной фазой, происходит обогащение полярными сегментами и группами, а на границе неполярной фазы углеводородными радикалами белковой молекулы, как показывает анализ состава фракции серицина, полученного растворением сначала поверхностных, а затем более глубоких слоёв коконных оболочек, оказывается, что их аминокислотный состав различен и в поверхностных слоях приобретают аминокислоты соотносительно больших количеств гидрофильных групп [2].
Из вышесказанного следует, что поверхностный слой кокона должен быть гидрофильным, хорошо смачиваемым водой, однако по нашим исследованиям углы смачивания коконной оболочки высокие, иногда достигают 140 градусов шероховатой нечищеной поверхности, на очищенной жиро-восковых веществ 0=120 градус.
Также изменение поверхностных свойств можно объяснить тем, что в процессе формирования гелеподобной нити макромолекулы поверхностного слоя находятся на границе с полярной фазой, воздухом, который постепенно гидрофобирует его за счет конформационного изменения макромолекулы в нем. Подобная закономерность в изменении поверхностных свойств наблюдалась авторами при изучении конформационных изменений на поверхности геля желатины при контакте с воздухом [2, 3]. Отмечается, что на свежем вырезанном участке поверхности геля желатина угол достигает 36 градусов, который по мере выдерживания свежих срезов геля на воздухе возрастает до 108-110 градусов, что объясняется гидрофобизацией за счет конформационной ориентации на поверхности гидрофобных участков в сторону иммобилизованного растворителя (внутрь геля ориентируются гидрофильные сегменты).
Для подтверждения нашей гипотезы конформационных изменений молекул серицина на границе с воздухом осуществлены следующие экспериментальные исследования: коконные оболочки подвергались обработке кипящей водой (в течение одной, четырех, десяти и 30 мин.) затем высушивались при комнатной температуре в течение нескольких суток.
Полученные результаты данных исследований находятся в хорошем соответствии с нашими теоретическими предположениями (таблица 1). Так, при кратковременной обработке, в поверхностных слоях серицина начинается разрушение водородных связей, что облегчает конформационные изменения молекул, более длительное кипячение способствует удалению аморфного поверхностного слоя, обнажая более упорядоченные его структуры. Наблюдаемый угол смачивания при этом более высокий, чем при кратковременной обработке, что естественно, так как на поверхности остаются глубокие более гидрофобные слои оболочки.
Таблица 1. Угол смачивания коконов, обработанных кипящей водой и высушенных при комнатной
температуре
Время прохождения капли, сек. Длительность обработки, мин.
1 2 3 4
0 107 121 123 129
30 104 119 118 128
60 95 118 117 125
120 93 116 117 124
Таблица 2. Угол смачивания коконов, обработанных кипящей водой и высушенных после выдерживания
(сутки) в увлажненном состоянии
Время прохождения капли, сек. Длительность обработки, мин.
1 2 3 4
0 106 119 120 118
30 106 117 118 116
60 99 116 112 115
120 90 115 111 114
Нами наблюдался иной характер смачивания водой коконных оболочек, но высушенных влажной хлопчатобумажной ткани (таблица 2).
Как видно из таблицы 2, при сушке с предварительным выдерживанием в увлажненном состоянии отмечается меньшая гидрофобизация поверхности коконной оболочки по сравнению случая её сушки на воздухе, что по видимому объясняется предотвращением конформационных изменений приводящих к дальнейшей гидрофобизации поверхности.
Анализируя полученные данные интересно сравнение гистерезиса крайних углов
0 = 01 • 02,
где 0! - крайний угол на поверхности по истечении определенного времени, град.
02 - крайний угол в момент нанесения капли.
Сравнение проводилось при различных условиях обработки коконной оболочки (таблицы 1, 2). Коконы, подвергнутые 1 и 4 минутной обработке кипящей водой, характеризуются большими значениями гистерезиса. Особенно велико его значение для коконов, подвергнутых обработке кипящей водой и высушенных с предварительным выдерживанием на влажном состоянии.
Так, нанесенные капли на поверхность коконной оболочки способствует конформационной ориентации белковых молекул, в результате чего на граничной поверхности появляются гидрофильные участки и как следствии - увеличение её смачиваемости, что подтверждается высоким гистерезисом при этом (таблица 2).
Все, что косвенно свидетельствует о гетерогенном состоянии коконной оболочки, о различии свойств его слоев ослаблении между молекулярных связей существенно влияет на процесс переработки коконов.
Исходя из экспериментальных исследований и теоретических соображений можно сделать следующие выводы:
- первичная обработка коконов, то есть процессы морки и условия дальнейшей сушки и хранения играют решающую роль в конформационных изменениях макромолекулы серицина находящейся на поверхности слоя граничной фазы.
- конформационные изменения молекул определяют характер взаимодействия воды и поверхности коконов в частности смачиваемость, запариваемость и разматываемость коконов.
Список литературы / References
1. Измайлова Ф.Н., Ямпольская Г.П., Сум Б.Д. Поверхностные явления в белковых системах. М.: Химия, 1988. 218 с.
2. Юнусов Л.Ю. Физико-химическое свойство натурального шелка. Ташкент, ФАН, 1978. 148 с.
3. Межфазные слои полиэлектролита. Алма-Ата, Наука, 1987.
НОВЫЕ СТРУКТУРЫ ТКАНЕЙ ИЗ НАТУРАЛЬНОГО ШЕЛКА Валиев Г.Н.1, Ахунбабаев О.А.2, Мирзахонов М.3 Em ail: Valiyev648@scientifictext.ru
'Валиев Гулам Набиджанович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
учёный секретарь;
2Ахунбабаев Охунжон Абдурахманович — доктор технических наук, старший научный сотрудник,
директор;
3Мирзахонов Мухаммадкарим — заместитель директора, Узбекский научно-исследовательский институт натуральных волокон, г. Маргилан, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье приведены новые направления расширения ассортимента тканей из натурального шелка. Разработаны новые структуры креповых тканей, которые обеспечивают выраженный креповый эффект ткани, достигаемый новым сочетанием строения тканей и свойств нитей, которые определяют их новые свойства. Разработаны новые структуры креповых тканей, в которых крученые нити как минимум одной системы расположены с чередованием направления крутки через одну нить, при этом раздвигаемость и истирание увеличиваются в два раза. Разработана новая структура креповой ткани с крупнорельефным гофрированным мелкозернистым креповым эффектом.
Ключевые слова: ткань, креповая ткань, структура ткани, технология, натуральный шелк, свойство, качество.
NEW FABRIC STRUCTURE FROM NATURAL SILK Valiyev G.N.1, Akhunbabaev OA.2, Mirzakhonov М.3
'Valiyev Gulam Nabidjanovich — Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, Academic Secretary; 2Akhunbabaev Okhunjon Abdurakhmanovich — Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Director; 3Mirzakhonov Muhammadkarim — Deputy Director, UZBEK RESEARCH INSTITUTE OF NATURAL FIBERS, MARGILAN, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: in this article given the new directions of expansion of fabric types from natural silk. New structure of crepe fabric have been developed which provides a pronounced crepe effect on the fabric, achieved by a new combination of the structure offabric and the property of yarn that determine their
