ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕЗХРОМОВОГО ДУБЛЕНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ КОЖЕВЕННОГО СЫРЬЯ СТРАУСА

АННОТАЦИЯ

В технологии производства кожи одним из важных процессов является процесс дубления. В этом процессе химически преобразуются скоропортящиеся шкуры животных в высокопрочную кожу, которая устойчива к нагреванию, химикатам и бактериям. Процесс дубления в промышленности осуществляется с использованием хромовых солей, поскольку они придают полученным кожаным изделиям превосходную прочность, а также физические и органолептические свойства. Однако процесс хромового дубления создает проблемы для окружающей среды. Учитывая эти экологические проблемы, необходимо внедрять альтернативные способы дубления. В статье приведены результаты исследований процесса безхромового дубления при обработке кожевенного сырья страуса. В предложенной технологии отсутствует процесс пикелевания, что приводит к значительному снижению содержания соли в сточных водах и к снижению показателя химической потребности кислорода (ХПК). Дубленая кожа с применением экологически безопасного способа дубления по физико-химическим свойствам является сопоставимым с кожей хромового дубления и даже превосходит по некоторым свойствам. Усовершенствованная технология способствует расширению ассортимента экзотической кожи страуса и имеет большое значение в создании научно обоснованной конкурентоспособной технологии.

ABSTRACT

Tanning is a crucial process in leather production technology. This chemically transforms perishable animal hides into highly durable leather that is resistant to heat, chemicals, and bacteria. Industrial tanning is carried out using chromium salts, as they impart superior strength, as well as physical and organoleptic properties, to the resulting leather products. However, chrome tanning poses environmental challenges. Given these environmental concerns, it is necessary to introduce alternative tanning methods. This article presents the results of research into a chrome-free tanning process for processing ostrich hides. The proposed technology eliminates the pickling process, which significantly reduces the salt content in wastewater and lowers the chemical oxygen demand (COD). Leather tanned using this environmentally friendly tanning method has physicochemical properties comparable to chrome-tanned leather and even surpasses it in some respects. This improved technology contributes to the expansion of the range of exotic ostrich leathers and is crucial for the development of a scientifically sound, competitive technology.

Ключевые слова: шкура страуса, экзотическая кожа, кожа страуса, технология обработки, процесс, безхромовое дубление, физико-химические свойства.

Keywords: ostrich skin, exotic leather, ostrich leather, processing technology, process, chrome-free tanning, physical and chemical properties.

Введение. В настоящее время производятся различные виды экзотической кожи, в том числе, кожа страуса, как материал для изготовления кожевенных изделий. Особую привлекательность для покупателя имеют изделия из экзотических видов кож, находящиеся чаще всего на пике моды и имеющие высокую стоимость на рынке [6,с.26].

В последнее время на предприятиях кожевенного производства большое значение придается использованию экологически безопасных и легко биоразлагаемых химических материалов. В отличие от традиционных технологий, с целью снижения отрицательного влияния на окружающую среду и объема производственных сточных вод, а также совершенствования технологии переработки кожевенного сырья страуса, были проведены исследования по безхромовому дублению.

Как известно, процесс дубления является одним из наиболее важных процессов кожевенного производства. Процесс дубления осуществляется при определенной температуре с применением различных дубящих веществ. В этом процессе химически преобразуются скоропортящиеся шкуры животных в высокопрочную кожу, которая устойчива к нагреванию, химикатам и бактериям. Процесс дубления в промышленности осуществляется с использованием хромовых солей, поскольку они придают полученным кожаным изделиям превосходную прочность, а также физические и органолептические свойства [3,с.179, 9, с.106].

Однако процесс хромового дубления создает проблемы для окружающей среды. В частности, твердые хромсодержащие кожевенные отходы кожи, были включены в список опасных отходов из-за риска для здоровья человека, вызванного соединениями хрома (VI), которые образуются при окислении хрома (III) при определенных условиях. Традиционные процессы дубления включают использование хрома и других неорганических веществ, которые превращают различные виды кожевенного сырья в прочную кожу. Хромовое дубление является наиболее широко используемым процессом дубления в кожевенном производстве. Хотя в современных кожевенных заводах и удается снизить содержание хрома в сточных водах до уровня ниже предусмотренных нормативных максимальных значений, это возможно только при огромных затратах. С другой стороны, качество и разнообразие кож, получаемых хромовым дублением, следует считать чрезвычайно высокими, так что до сих пор не обнаружено других процессов дубления, обеспечивающих такую же универсальность, качество и разнообразие фасонов. Хром и другие неорганические загрязнители загрязняют воздух и воду. Кожа хромового дубления иногда выделяет определенные опасные вещества, которые цитотоксичны для здоровья человека и загрязняют окружающую среду. Шестивалентный хром в отходах кожи потенциально опасен для здоровья человека [4, с.39, 11, с.708].

В статье приведены результаты исследований процесса безхромового дубления при обработке кожевенного сырья страуса. В предложенной технологии отсутствует процесс пикелевания, что приводит к значительному снижению содержания соли в сточных водах и к снижению показателя химической потребности кислорода (ХПК).

Объекты и методы исследования. В экспериментальных исследованиях были обработаны 10 комплектов шкур страуса. Каждый комплект состоял из туловища и двух голеней страуса. Возраст птиц при забое составлял 12-14 месяцев. Шкуры страуса поступили на экспериментальную обработку в состоянии мокросоленого способа консервирования, средняя масса комплекта части шкур составляла 4-6 кг, а площадь 140-160 дм². Съем и первичная обработка шкур были проведены на совместной англо-узбекской фирме «Straus farm» [10]. Экспериментальные исследования были проведены в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности на кафедре «Инженерия кожи и обуви», в частном предприятии «Табиий чарм», в совместном предприятии ООО «Оzbek-Turk Test Мarkazi» и в Центре передовых технологий при Министерстве высшего образования, науки и инноваций Республики Узбекистан.

В отличие от традиционных технологий с целью снижения объема сточных вод, а также совершенствования технологии кожи было применено экологически безопасное безхромовое дубящее вещество X-Tan, компании TFL. Безхромовое дубящее вещество X-Tan предназначено для производства белой дублёной кожи «Wet white» [8]. Ниже, в табл.1 приведены физико-химические свойства дубящего вещества X-Tan.

Таблица 1.

Физико-химические свойства дубщего вещества X-Tan

В экспериментальных исследованиях для контроля процессов и состояния голья и дубленой кожи в процессах были применены органолептический и химические методы анализа. Внешний вид образцов кожи страуса исследован органолептическим методом контроля, определены показатели гидротермической устойчивость и рН. Для определения показателей гидротермической устойчивость и образцов «Wet blue» кож страуса хромового дубления были использованы методы определения физико-химических свойств [5, с.67, 7,с.213].

Результаты и обсуждение. С целью совершенствования технологии одёжной кожи страуса были проведены исследования по процессу дубления. Как выше было изложено, процесс дубления является важным процессом в технологии производства кожи. В традиционной технологии обработки шкуры страуса процесс дубления осуществляется с применением хромовых дубящих солей [2, с.654, 1, с.137].

На подготовительных процессах обработки шкуры страуса были приведены следующие процессы и операции: отмока, золение, обеззоливание, обезжиривание и мездрение (рис. 1). После процесса отмоки шкуры туловища страуса разделяли на две симметричные участки по линии хребта туловища страуса. Правые половинки шкуры страуса обрабатывали по контрольному варианту, а левые половинки - по опытному варианту. В контрольном варианте процесс хромового дубления был проведен по традиционной технологии, а параметры технологических процессов были взяты из научных источников, опубликованных зарубежными исследователями [2,с.654, 1,с.137]. В традиционной технологии процесс дубления осуществляются с применением хромовых дубящих веществ. С целью совершенствования технологии кожи страуса были проведены исследования по процессу дубления с применением безхромового дубящего вещества X-Tan.

Технологическая последовательность процессов и операций при обработке шкуры страуса приведена на рис.1.

В опытном варианте был проведен процесс безхромового дубления с применением химических материалов компании TFL X-Tan и Tanigan MBO Liq. Оптимальные концентрации химических веществ и параметры процессов были определены в предварительных исследованиях.

Технологические параметры технологического процесса дубления при обработке шкур страуса опытных и контрольных вариантов представлены ниже в табл. 2.

Рисунок 1. Технологическая последовательность процессов и операций при обработки шкуры страуса

Таблица 2.

Технологические параметры преддубильных и дубильных процессов при обработке шкуры туловища страуса

После процесса дубления образцы дубленых кож страуса «Wet blue» и «Wet white» оставляли на пролежку на 24 часа, после чего были определены показатели гидротермической устойчивости и pH (табл. 3).

Таблица 3.

Физико-химические свойства образцов дубленых кож страуса  «Wet blue» и «Wet white»

Установлено, что показатели гидротермической устойчивости образцов опытного варианта были ниже, чем образцы контрольного варианта, а значения показателя pH образцов были схожими. В технологическом процессе дубления с применением дубящего вещества X-Tan происходит необратимое сшивание волокнистых белков коллагена кожевой ткани. Несвязанное количество дубящего вещества X-Tan, которое остаётся в отработанных растворах после процесса дубления, в дальнейшем гидролизуется до мочевины. А мочевина, в свою очередь, является безвредной для водных организмов. В предложенной технологии отсутствует процесс пикелевания, что приводит к значительному снижению содержания соли в сточных водах и к снижению показателя химической потребности кислорода (ХПК). Дубленая кожа с применением экологически безопасного способа дубления по физико-химическим свойствам является сопоставимым с кожей хромового дубления и даже превосходит по некоторым свойствам. Дублёная кожа «Wet white», полученная в процессе дубления, и кожа «Crust», полученная в красильно-жировальном процессе с применением X-Tan, имеют белый цвет, что является основой при получении кож ярких тонов. Дубящее вещество     X-Tan не содержит металлов, что позволяет окрасить кожу равномерно в широком спектре. Кожа, полученная с использованием X-Tan, обладает также хорошей светостойкостью. Физические свойства кож страуса с применением дубящего вещества X-Tan отвечают всем соответствующим требованиям кожи для верха обуви, одежной и галантерейной кожи. Заключение. Усовершенствованная технология обработки шкуры страуса позволяет сократить цикл обработки, снизить расход химических материалов и сократить объем образующих производственных сточных вод. В то же время, усовершенствованная технология способствует расширению ассортимента экзотической кожи страуса и имеет большое значение в создании научно обоснованной конкурентоспособной технологии переработки кожевенного сырья страуса. Углубление и расширение научных исследований по разработке альтернативных, экологически безопасных способов дубления является необходимым и востребованным для развития кожевенной отрасли в целом.

Список литературы:

1. Afşar, A., Gülümser, G., Özgünay, H. ve Akyüz, F. (2002). Devekuşu derilerinin işlentisi ve mamul deri özelliklerinin belirlenmesi üzerine bir araştırma// Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Deri Mühendisliği Dergisi, 39 (3): 137–144.
2. Bitlisli B.O. Some physical and chemical properties of ostrich skins and leathers // B.Başaran, Ö.Sari, A.Aslan, G.Zengin. Indian Journal of Chemical Technology.-September 2004, Vol.11, pp. 654-658.
3. Страхов И.П. Химия и технология кожи и меха: Учебник / И.П.Страхов, И.С.Шестакова, Д.А.Куциди и др. – М.:Легпромбитиздат, 1985, - 486 с.
4. Dixit, S., Yadav, A., Dwivedi, P.D., Das, M. (2015), “Toxic Hazards of Leather Industry and Technologies to Combat Threat: A Review”, Journal of Cleaner Production, 87, 39-49, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.10.017.
5. Данилкович А.Г. Аналитический контроль в производстве кожи и меха: лабораторный практикум : учебное пособие / А.Г. Данилкович, В.И. Чурсин. - Москва : ИНФРА-М, 2020. - 176 с. - (Высшее образование: Бакалавриат). - DOI 10.12737/17702.
6. Gorbacheva, M.V., Sukhinina T.V., Strepetova O.A. Commercial ostrich farming: processing and selling of products. International Journal of Advanced Biotechnology and Research. – 2018. – Т. 9. - № 1. – С. 1166-1184.
7. Головтеева А.А. и др. Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха: Учеб. пособие для вузов.// А.А.Головтеева, Д.А.Куциди, Л.Б.Санкин. -М.: Легкая и пищевая промышленность,1982.-312с.
8. Компания TFL /: Электронный ресурс. – Режим доступа:  http://www.tfl.com. Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals.
9. Островская А.В., Гарифуллина А.Р., Абдуллин И.Ш. Технология изделий легкой промышленности. Технология кожи и меха : учебное пособие для вузов. Казань : Изд-во КНИТУ, 2015. – 252 с.
10. Оффициальный канал «Straus Farm» @strausfarm, @straustuyaqush, www.facebook.com/strausfarm, www.straus.uz/ru. (принадлежат Meta, признана экстремистской и запрещенной в России)
11. Rosu L, Varganici C.D., Crudu A.M., Rosu D., Bele A. (2018) Ecofriendly wet–white leather vs. conventional tanned wet–blue leather. A photochemical approach. J. Clean Prod. 177:708–720.