Проект дубильного цеха кожевенного завода, выпускающего кожу хромового дубления для верха обуви из шкур КРС мощностью 120 млн. дм2 в год

Более 90 % от общего содержания белков в дерме  шкуры приходится на коллаген. Крепкие  пучки коллагеновых волокон создают прочное густое переплетение, они составляют 88 -99 % всей массы волокон.

Эластиновые волокна не образуют пучков, но, разветвляясь, создают густую сетку переплетений в верхнем слое дермы, особенно вокруг волосяных сумок, кровеносных сосудов и кожных желез. В меньшем количестве эластиновые волокна находятся в нижней части дермы, граничащей с подкожной клетчаткой. Эластиновые волокна хорошо растягиваются, придают дерме эластичность, но малопрочны. От коллагеновых волокон они отличаются меньшей толщиной и извитостью, при кипячении в воде не превращаются в клей, а также при малых нагрузках удлиняются гораздо больше, чем коллагеновые.

Ретикулиновых волокон в дерме очень мало. Они образуют особенно густую сетку переплетений в слое, граничащем с эпидермисом. Сравнительно короткие ретикулиновые волокна образуют неплотные сетчатые футляры вокруг пучков коллагеновых волокон, а также вокруг потовых, сальных желез и волосяных фолликулов.

Кроме волокон дерму образуют основное аморфное вещество и клеточные элементы. Основное аморфное вещество представляет собой гель, присутствует во всех слоях дермы, но преобладает в сосочковом слое. Оно является многокомпонентной системой, содержащей вещества, поступающих из крови (вода, неорганические ионы, сахар, белки крови), продукты метаболизма эпидермальных и дермальных клеток (растворимые белки, протеогликаны и гликопротеины). Благодаря высокой вязкости, это вещество участвует в скреплении волокнистых конструкций дермы и обеспечивает их биомеханическое совершенство.

Из клеточных элементов в дерме имеются фиброциты, фибробласты, гистиоциты, пигментные, жировые клетки, лейкоциты, лимфоциты и др.

Основное  вещество и клеточные элементы являются питательной средой для микроорганизмов  и развития автолизных и гнилостных процессов в шкуре.

Гистологическое строение отдельных пластов дермы  различно. Сосочковый слой непосредственно прилегает к эпидермису. Нижняя граница его проходит на уровне залегания луковиц остевых волос и потовых желез. В толще слоя расположены корни волос, потовые и сальные железы, кровеносные и лимфатические сосуды, кожные мышцы, органы, участвующие в терморегуляции тела животного.

Сосочковый  слой построен из многочисленных тонких пучков коллагеновых волокон и большого количества свободно лежащих коллагеновых волокнистых структур, ориентированных в различных направлениях по отношению друг к другу и к поверхности кожи. Толщина сосочкового слоя по отношению к толще всей дермы в области спины шкур крупного рогатого скота 25-30 %, лошадей 40 %, коз 50-60 %, овец 50-70 %, свиней 100 %.

Сетчатый слой дермы лежит под сосочковым, состоит из более мощных, равномерно переплетенных пучков коллагеновых волокон и слаборазвитых эластиновых волокон. Вследствие плотной вязи толстых коллагенновых волокон, отсутствия эпидермальных включений сетчатый слой обеспечивает механические свойства кожи.

Подкожная клетчатка расположена непосредственно под дермой и состоит из рыхло уложенных в горизонтальном направлении коллагеновых и частично эластиновых волокон, между которыми находится значительное количество кровеносных сосудов. В этом слое содержится значительное количество жировых отложений, величина которых зависит от вида животного и степени упитанности.

 

Химический состав шкуры.

Шкура животного состоит из белков, жира, воды и минеральных солей. Для производства кожи наибольшее значение имеют белки. 
 
Белки — это сложные органические соединения, входящие в состав каждого организма. Существуют различные виды белковых веществ. 
Белок, из которого состоит основная часть волокон дермы, называется коллагеном. Количество коллагена в дерме парной шкуры колеблется в пределах 30—34%. 
 
Жиры и жироподобные вещества, входящие в состав шкуры, являются также органическими веществами. Содержание жира в шкуре определяется видом, полом и возрастом животного. 
Очень много жира содержится в шкурах некоторых пород овец и морских животных. 
 
К минеральным солям, входящим в состав шкуры, относятся: соли фосфора, железа, кальция и др. (всего не более 1,5%). 
Кроме указанных веществ в шкурах животных содержится в очень большом количестве вода. В парных шкурах содержание воды колеблется в среднем в пределах 60—70%.

 

3. Основные процессы кожевенного производства.

 

Кожевенное производство — выработка различных сортов кож из сырых шкур. Существует три основных этапа превращения шкуры животного в кожу. В результате подготовительных операций — свежевания и очистки — дерма превращается в недубленый полуфабрикат — голье, обладающее микроструктурой и химическими свойствами необходимыми для производства конкретного вида кож. Затем при дублении закрепляется структура голья. Отделочные операции проводятся для придания дублёному полуфабрикату необходимых свойств (гигиенических, технологических, физических и проч.) и заданного внешнего вида.

 

Консервирование сырья.

1. Замораживание.

При низкой температуре прекращается действие ферментов и бактерий.

2. Пресносухое консервирование.

Отсутствие  действия микроорганизмов в безводной  среде.

3. Мокросоление.

Консервирование происходит с помощью поваренной соли (NaCl) и заключается в удалении из шкуры свободной влаги и создании в ней насыщенного раствора NaCl.

4. Сухосоление.

Представляет  собой комбинацию мокросоления и  сушки.

5. Пикелевание.

Обработка раствором кислоты и соли.

6. Квашение.

Обработка шкур хлебными квашами, приготовленными  замешиванием в воде овсяной или ячменной муки грубого помола с добавлением поваренной соли.

 

Подготовительные процессы.

 

В подготовительных процессах происходит компенсация  влаги, потерянной шкурой в период консервирования, удаления посторонних веществ и  необходимое разрыхление структуры дермы.

1. Промывка.

Применяется с целью удаления грязи с поверхности  шкуры. В случае хорошо обработанного  и чистого сырья промывку не проводят.

2. Отмока.

Проводится  с целью привидения шкуры в  состояние максимально приближенного  к парному как по степени обводнения, так и по микроструктуре.

3. Обезжирование.

В кожевенном производстве обезжирование подвергается сырье и полуфабрикаты, содержащее большое количество природного жира (овчина, свиное сырье).

4. Обезволашивание.

Способы обезволашивания:

• намазной метод.

На  бахтормянную поверхность шкуры  на намазных машинах наносится смесь  сульфида натрия и гидроксида кальция. Определяется вязкость. Затем шкуры  сворачиваются, укладываются в штабель. После окончания процесса шкуры  подаются на волососгонные машины, где волосы удаляются.

Недостатки данного  метода: высокая концентрация щелочи и сульфида натрия, высокая трудоемкость, низкая гигиеничность.

• безнамазной метод.

Шкуры обрабатываются раствором сульфида натрия, гидроксдом кальция в высокой  концентрации в подвижной аппаратуре. При этом происходит полное разрушение стерня волоса и эпидермиса. Такой способ называется «сжигание» шерсти.

Данный метод  не подразумевает обработку на волососгонных машинах; в результате после слива жидкости из барабана выгружается голье, не требующий дополнительной обработки.

Недостаток: полная потеря шерсти, которая является ценным белковым продуктом.

5. Золение.

Обработка шкур или голья суспензией извести с добавлением сернистого натрия и иногда др. материалов. Золение выполняется в рамных и др. барабанах, шнековых аппаратах, баркасах и чанах. В результате золения в полуфабрикате ослабляется связь волоса с дермой; удаляются межволоконные белковые вещества (муцины, мукоиды и др.), крупные структурные элементы дермы (коллагеновые волокна и их пучки) разделяются на более мелкие (волоконца и фибриллы); жировые вещества шкуры частично омыляются. Золение существенно влияет на формирование основных свойств кожи. Интенсивное золение применяют при получении более мягких видов кожи. Нарушение режима золения приводит к возникновению пороков на лицевой поверхности кожи.  

6. Обеззоливание.

Цель  данного процесса – удаление гидроксида кальция и дермы, снятие нажора.

Процесс проводится в барабанах при температуре 36^о – 38^оС. Перед обеззоливанием голье промывают с постепенным повышением температуры. В качестве обеззоливающего реагента чаще всего и используют сульфат аммония.

Процесс обеззоливания контролируется путем нанесения на разрез голья фенолфталеина. Процесс считается законченным, если разрез не окрашивается в розовый цвет. Для голья, полученного из шкур повышенных развесов, допускается окрашивание 30% среднего слоя.

 

7. Мягчение.

Процесс представляет собой обработку голья  в водной среде при температуре 36^о – 38^оС ферменными препаратами. В настоящее время используются ферменты синтетического происхождения, такие как протосубтилин Г-3Х, протосубтилин Г-10Х, протосубтилин Г-20Х. В результате из голья удаляются продукты распада кератина, частично продукты расщепления коллагена. Голье приобретает мягкость и эластичность.

После мягчения следует промывка с понижением температуры воды с 37^о до 20^о.

 

8. Пикелевание.

Пикелевание используется как один из методов  консервирования сырья; в производстве для придания голью определенной кислотности, необходимой для проведения последующего процесса дубления. Раствор, состоящий из минеральной соли органической кислоты и нейтральной соли называется пикелем.

Из  кислот используют неорганические –  серную и соляную, из органических –  уксусную и муравьиную. При проведении пикелевания в начале полуфабрикат необходимо обработать в растворе нейтральной соли и только затем добавить кислоту. Это необходимо для того, чтобы не произошел нажор полуфабриката.

Контроль  проведения процесса пикелевания органонептический: при нажатии на лицевую поверхность пальцем, на хорошо пропикелированном полуфабрикате, сохранится четкий отпечаток. Химический контроль: на разрез полуфабриката в обузочной части наносят индикатор – метиловый красный. Должно быть красное окрашивание.

 

9. Дубление.

Процесс дубления является одним из важнейших  процессов в кожевенном производстве. При этом происходят процессы, изменяющие дерму, превращая ее в кожу.

Дубление  – это обработка коллагена  веществами, каждая молекула которого взаимодействует с несколькими функциональными группами коллагена, образуя между ними дополнительные связи (мостики), устойчивые к действию воды.

Особенностью  структуры выдубленной кожи является повышенная разделенность волокон, приобретаемая в подготовительных процессах и зафиксированная в процессе дубления. Процесс дубления можно разделить на 2 стадии: 1) проникание дубящих соединений в структуру полуфабриката – диффузия; 2) связывание частиц дубителя с функциональными группами белка.

На  проникновение дубителя сказывается влияние ряд факторов:

• степень разделения структуры дермы;
• природа дубящих веществ;
• степень подготовленности дермы;
• параметры процесса и другие факторы.

При взаимодействии дубящих веществ  функциональными группами белка  в полуфабрикате происходят следующие изменения:

• повышение гипертермической устойчивости коллагена;
• уменьшение набухаемости в воде;
• повышение устойчивости к действию ферментов и микроорганизмов.

Эти изменения необратимы.

Эффектом  дубления обладают как неорганические соединения (соли хрома, алюминия, титана, цинка, железа и других металлов) и органические (таниды, синтетические дубители – синтаны; альдегиды, некоторые полимеры и другие соединения).

Дубление неорганическими  соединениями.

Наибольшее  распространение получили соли хрома, титана и алюминия. Соли хрома способны к гидролизу, что приводит к образовании основных соединений. Дубящим действием обладают многоядерные комплексы хрома, как правило, это сульфаты.

[Cr(H₂O)]³⁺ = [Cr(H₂O)₃ - OH]²⁺+H⁺…2[]

Образовываются  основные соединения хрома, являющийся довольно реакционноспособным и взаимодействует с функциональными группами белка: COOH, NH₂. Важной характеристикой дубящих соединений хрома является их основность, определяется отношением гидроксильных групп (ОН), связанных с хромом к его степени окисления. Чем меньше основность, тем меньше размер дубящих частиц. И наоборот.

Дубление  проводят на пикельном растворе частично его, смывая, при этом понижая жидкостный коэффициент. В конце процесса дубления после того как прошла диффузия, в раствор добавляют щелочные реагенты. Чаще всего используют СаНСО₃.