Исследование влияния неравновесной низкотемпературной плазмы на изменение температуры сваривания разных видов и способов консервирования кожевенного сырья

ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

УДК 675.15

И. Ш. Абдуллин, В. П. Тихонова, Р. Ф. Ахвердиев,

Г. Р. Рахматуллина, Р. Н. Резванов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СВАРИВАНИЯ РАЗНЫХ ВИДОВ

И СПОСОБОВ КОНСЕРВИРОВАНИЯ КОЖЕВЕННОГО СЫРЬЯ

Ключевые слова: неравновесная низкотемпературная плазма, температура сваривания, сырье.

В результате проведенной работы было выяснено, что температура сваривания образцов разных видов и способов консервирования кожевенного сырья, после обработки неравновесной низкотемпературной плазмой в подготовительных процессах значительно снижается с каждым последующим процессом: после отмоки от 10% до 14%, после золения от 16% до 18%, после пикелевания на 27%. Это дает основание говорить о сильном разделении структуры дермы после плазменной обработки.

Keywords: nonequilibrium low-temperature plasma, welding temperature, raw materials.

As a result of this work, it was found that the temperature of welding samples of different types and methods ofpreserving hides, after treatment of nonequilibrium low-temperature plasma in the preparatory processes is greatly reduced with each successive process: after soaking from 10% to 14%, after ashing of 16% to 18 %, after pickling of 27%. This suggests that the strong separation structure of the dermis after plasma treatment.

Введение

Главной проблемой для отечественной кожевенной промышленности в настоящее время является повышение конкурентоспособности продукции. Повысить качество кожевенной продукции возможно за счет изменения технологии производства и разработки новых материалов с улучшенными свойствами.

Первичные процессы обработки кожевенного сырья во многом определяют качество кожевенного полуфабриката и экономическую составляющую всего производства, и представляется интересным внедрение новых методов в подготовительные процессы. Одними из таких методов являются электрофизические методы, в частности обработка сырья неравновесной низкотемпературной плазмой (НТП) пониженного давления. НТП обработка образцов сырья перед отмокой способствует более интенсивному обводнению их по сравнению с необработанными. Кроме того, НТП обработка кожевенного сырья позволяет достичь необходимых свойств сырья в подготовительных процессах быстрее, за счет упорядочения пористой структуры кожевой ткани, поэтому исследование данного метода обработки и рассмотрение вопроса о возможности его промышленного использования является актуальной задачей.

Целью данной работы являлось исследование влияния НТП на сырье различных видов и разных способов консервирования, проведение сравнительного анализа влияния плазмы на сырье в подготовительных процессах, что в дальнейшем позволит регулировать проведение дальнейших процессов для получения необходимых свойств выпускаемой продукции.

Экспериментальная часть

Объектами исследования в данной работе являлись: шкуры овец пресно-сухого (п/с), мокросолёного (м/с) и сухосоленого (с/с) способов консервирования; шкуры коз пресно-сухого способа консервирования; шкуры крупного рогатого скота (КРС) пресно-сухого, мокросолёного и сухосоленого способа консервирования.

Методика определения температуры сваривания. Вырезанные полоски сырья (голья) закрепляют на штативе с термометром с помощью специальных крючков. К штативу можно прикрепить одновременно два образца. Нижние концы образцов должны находиться на одном уровне с шариком термометра. Штатив с образцами опускают в сосуд с дистиллированной водой (если температура сваривания образца, ниже 100°С) или в смесь глицерина с водой (если температура сваривания выше 100°С). Жидкость нагревают со скоростью 2 градуса в минуту. За температуру сваривания принимают температуру, при которой образец начинает изгибаться.

Методика обработки образцов кожевенного сырья высокочастотной плазмой пониженного давления. Обработку образцов проводили следующим образом: вырезанные полоски образцов сырья фиксировали внутри вакуумной камеры. Сначала производили вакуумную откачку, для того чтобы получить плазму. Регулировкой вентиля, соединяющего вакуумную камеру с механическими насосами, устанавливали заданный уровень давления. После чего в разрядную камеру напускали рабочий газ. Затем включали высокое напряжение на высокочастотном (ВЧ) генераторе. Под действием электромагнитного поля происходил нагрев плазмообразующего газа до состояния плазмы [1].

Режим плазменной обработки регулировали путем изменения расхода газа (в), напряжения (и),

давления в разрядной камере(Р), силы тока (I), длительности обработки (1).

Обработку исследуемых образцов проводили в двух режимах с целью выбора наиболее эффективного, данные режимы выбраны из ранее проведенных работ на кафедре ПНТВМ [2].

Режим 1: Смесь газов Аг=70%, Воздух=30%, в=0,04г/с, Р=26,6 Па, I =0.8А, и=7.5 кВ, 1 = 7мин. Режим 2: Аг=100%, в=0.04г/с, Р=26,6 Па, 1=0,7А, и=7кВ, 1=3мин.

Результаты и их обсуждение

Известно, что в процессе отмоки кожевенного сырья вымываются растворимые межволокон-ные белки (альбумин, глобулин и т.д.) и происходит разделение структуры дермы, и как результат снижается температура сваривания [3].

В данной работе критерием разделения структуры выбран показатель температура сваривания, который определялся у исследуемых образцов в сырье и в процессе отмоки. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Влияние НТП на изменение температуры сваривания в сырье и в процессе отмоки

Образцы Температура сваривания, °С

сырье отмока 4 часа отмока 6 часов

Овчина п\с

Режим 1 67 61 65

Режим2 68 60 63

Контр. 68 58 59

Овчина с\с

Режим 1 69 62 63

Режим2 70 61 62

Контр. 70 59 60

Овчина м\с

Режим 1 64 61 63

Режим2 62 60 60

Контр. 61 59 58

Коза п\с

Режим 1 70 59 63

Режим2 72 61 62

Контр. 71 58 59

КРС м\с

Режим 1 64 62 63

Режим 2 64,5 61 62

Контр. 65,5 62 63

Из результатов, представленных в таблице

1, видно, что температура сваривания в процессе отмоки через 4 часа снижается, причем снижение происходит неодинаково в зависимости от режима обработки НТП и способа консервирования. Анализ температуры сваривания кожевой ткани мелкого кожевенного сырья при сравнении с температурой сваривания кожевой ткани этого же сырья прошедшего отмоку в течение четырех часов показало наименьшее снижение температуры сваривания сырья после обработки НТП в Режиме 1.

При сравнении с отмоченными шкурками в течение 4 часов установлено снижение температу-

ры сваривания на 9%, у шкурок овчины пресносухого способа консервирования - на 11%, у шкурок овчины сухосоленого способа консервирования - на 14%, у шкурок козлины пресно-сухого способа консервирования - на 14%. Несколько большее снижение температура сваривания у этих же образцов, обработанных в Режиме 2: на 12 % у шкурок овчины пресно-сухого способа консервирования, на 13% у шкурок овчины сухосоленого способа консервирования, на 15% у шкурок козлины пресно-сухого способа консервирования. Наибольшее снижение температуры сваривания наблюдается у контрольных образцов без обработки НТП: на 15% у шкурок овчины пресно-сухого способа консервирования, на 14% у шкурок овчины сухосоленого способа консервирования, на 18% у шкурок козлины пресносухого способа консервирования.

Как видно, из полученных результатов, наблюдается одинаковая тенденция для всех исследуемых образцов мелкого кожевенного сырья пресно-сухого и сухосоленого способа консервирования.

Поскольку у всех исследуемых образцов идёт снижение температуры сваривания - это говорит о разделении структуры дермы.

Дальнейшая отмока исследуемых образцов показала, что наиболее сильное разделение структуры дермы идёт у образцов прошедших плазменную обработку.

Далее сырье проходит следующий технологический процесс - золение.

На рисунке 1 показано влияние НТП обработки на температуру сваривания после процесса золения сырья разных видов и способов консервирования.

К

Ш

= Коза п/с Ч Овчина м/с ^ овчина п/с

==; крс м/с Шовчина с/с

Рис. 1 - Влияние НТП обработки на температуру сваривания после процесса золения сырья разных видов и способов консервирования

Из диаграммы видно, что температура сваривания разных видов сырья снизилась по сравнению с температурой сваривания образцов после процесса отмоки: у шкур козы пресно-сухого способа консервирования на 17%, у овчины мокросоленого способа консервирования - на 15%, у овчины пресно-сухого способа консервирования - на 17%, у овчины сухосоленого способа консервирования - на 18%, у шкур КРС мокросоленого способа консервирования - на 18%.

Известно, что процесс золения направлен на

разделение структуры дермы, что способствует разрыву поперечных связей, пучки волокон распадаются на отдельные волокна, увеличивается количество активных центров белка, что в процессе дубления будет способствовать более полному связыванию коллагеновых волокон, увеличивая прочность коже-вой ткани [1].

Так же из результатов, приведенных на диаграмме видно, что образцы, обработанные НТП имеют температуру сваривания ниже, чем образцы, не обработанные плазмой, причем у образцов, обработанных в Режиме 1 температура сваривания ниже, чем у образцов, обработанных в Режиме 2. Следовательно, можно отметить, что Режим 1 эффективнее Режима 2 работает в процессе золения.

Следующим жидкостным процессом является - пикелевание.

На рисунке 2 показано влияние НТП обработки на температуру сваривания после процесса пикелевания.

Режим 1 Режим 2 контрольный

— Коза п/с ^ Овчина м/с овчина п/с

крс м/с @ овчина с/с

Рис. 2 - Влияние НТП обработки на температуру сваривания после процесса пикелевания сырья разных видов и способов консервирования

Из результатов, представленных на рис. 2 видно, что температура сваривания значительно снизилась по сравнению с результатами полученных после процесса золения.

Известно, что в процессе пикелевания структура дермы так же разделяется и кроме этого голье приобретает определенную кислотность [1]. На диаграмме показано, что образцы обработанные плазмой имеют температуру сваривания ниже, чем образцы, не обработанные НТП.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Установлено, что обработка НТП мелкого кожевенного сырья пресно-сухого, сухосоленого и мокросоленого способа консервирования оказывает существенное влияние на пористую структуру дермы, в результате чего длительность отмоки сокращается почти в 2 раза независимо от способа консервирования и вида сырья.

2. Показано, что тенденция влияния НТП на мелкое кожевенное сырье разных видов и способов консервирования одинаковая.

3. Установлено влияние НТП на температуру сваривания мелкого кожевенного сырья. Температура сваривания мелкого кожевенного сырья после плазменной обработки и через 4 часа отмоки снижается: пресно-сухого и сухосоленого - на 10 %, а мокросоленого - на 6 %.

4. Показано, что независимо от способа консервирования, образцы обработанные плазмой имеют примерно одинаковую температуру сваривания после процессов золения и пикелевания, снижая ее на 57% по сравнению с контрольными образцами.

Литература

1. И.Ш. Абдуллин, И.В. Красина, Л.Ю. Махоткина. Вестник Казанского технологического университета, 1, 2, 68-72 (2003).

2. Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников, И.В. Красина, Г.Н. Кулевцов. Вестник Казанского технологического университета, 1, 2, 265-269 (2005).

3. И.П.Страхов, И.С.Шестакова, Д.А. Куциди. Химия и технология кожи и меха. Легпромбытиздат, Москва, 1985. 496 с.

© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; В. П. Тихонова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; Р. Ф. Ахвердиев - канд. техн. наук, доц. каф. высшей математики КНИТУ; Г. Р. Рахматуллина - канд. техн. наук, доц. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ; Р. Н. Резванов - магистр КНИТУ.