мех. Кптлпклми п д вс кожн нли меха значительная часть исходного сырья переходит в отхол

• Название: Кптлпклми п д вс кожн нли меха значительная часть исходного сырья переходит в отхол
• Дата: 25.03.2022
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Untitled.FR12.docx
• Тип: Документы; #415502
• страница: 8 из 74

используемых при лечении ожогов, гемостатического материала для остановки кровотечений, носителя пролонгированных лекарственных форм. В последнее время широкое применение про* дукты растворения коллагена находят и в косметике. Они положительно влияют на функционал ь- ное состояние кожи, способствует ее увлажнению, регенерации, восполняют потерю аминокислот в коже, обладают питательным и разглаживающим действием.

Возможность получения вязких концентрированных растворов полисахаридов и гелей на их основе обусловливает использование этих материалов в пищевой и текстильной промышленности, медицине и биотехнологии. Наиболее доступным для промышленного освоения полисахаридом является хитозан, образующийся при дезацеталировании хитина. Хитозан нетоксичен, не способен накапливаться в организме человека, легко распадается под действием микроорганизмов. В то же время он обладает антибактериальной активностью.

Для приготовления пленок используют продукты растворения коллагена и водные растворы хитозана в уксусной кислоте. Пленки получают методом полива на стеклянных и полиэтиленовых подложках и высушиванием на воздухе в течение 2 сут. Для повышения устойчивости к действию воды в состав композиции вводят формальдегид. Эксперименты показали, что с увеличением рас­хода формальдегида в композиции растет жесткость и хрупкость пленок [42].

Коллаген — источник желатина — находится в мягком коллагенсодержащем сырье в присут­ствии балластных белков: альбуминов, глобулинов, эластина, ретикулина, меланинов и др.

Желатин вырабатывают из качественного твердого и мягкого коллагенсодержащего сырья, представляющего собой продукты и отходы кожевенного, обувного, кожгалантерейного и мехово­го производства. При производстве пищевого желатина используют спилковую и опойковую об- резь, голье крупного рогатого скота, а в производстве технического желатина и мездрового клея — сырьевую и гольевую мездру и стружку, обрезки шкур крупного рогатого скота.

Производство желатина построено на последовательной очистке и выделении коллагена из сырья и его целенаправленной деструкции. Коллагенсодержащее сырье подвергают обязательной предварительной обработке, включающей размораживание (или промывку) и измельчение. Про­цесс золения осуществляют различными щелочами, как правило, каустической содой и гидрокси­дом натрия. Однако лучшим признано известковое молоко, в наименьшей степени разрушающее коллаген.

В процессе производства желатина применяют щелочную и кислотную обработку сырья. При щелочной обработке сырье подвергают золению в известковой суспензии 5-12 недель, после чего промывают от остатков извести. По окончании золки проводят обеззоливание в три стадии: промывка от извести до рН9,0-9,5, нейтрализация соляной кислотой до рН4,0-4,5 и окончательная промывка до рН5,8-6,3. Для нейтрализации применяют соляную, фосфорную, сернистую и другие кислоты. Кислоту, оставшуюся после нейтрализации, удаляют последующей промывкой водой, так как ее избыток может пг’^ести к ускоренному гидролизу коллагена и падению вязкости рас­твора. Далее проводят экс^ но, обязательным условием получения высококачественного ко­нечного продукта является чтение экстракции при возможно более низких температурах, что

возможно обеспечить качественным золением коллагенсодержащего сырья в процессе подготовки его к экстракции желатина. Температурный режим выделения первой фракции зависит от степени разрыхления и подготовки наружного (первого) слоя и составляет 55-60°С. Затем проводят вторую фракцию при 60-65°С, далее — 70-75°С, затем 75-80°С и в заключение — 80-90°С и 90-100°С. По­следние фракции направляют, как правило, на производство технического желатина. Преимуще­ством фракционного метода выплавления желатина является обеспечение получения растворов желатина с содержанием достаточно высокомолекулярных частиц, благодаря чему сохраняется высокая вязкость продукта, желирующая способность, прозрачность и др.

После экстракции бульоны требуемой концентрации направляют для упаривания и очистки от нежелательных примесей (отстаивание или фильтрованием).

В бульонах, полученных в результате экстракций, содержится 90-95% воды. Окончательно избыток влаги удаляют сушкой после предварительного выпаривания.

Заключительными этапами технологического процесса являются желатинизация и сушка студня. Студень получают путем охлаждения раствора желатина до температуры, при которой образуется твердый гель и его можно разделить на мелкие частицы любых размеров (формовка студня). Полученный формованный желатин подвергают сушке.

Желатин используют в составе питательных сред при проведение бактериологических ана лизов, а также при изготовлении косметических препаратов. В фотографической промышленност'

а%«лиг. а -оттенки, рентгеновской пленю

фотопленки [43].





Желатин, получаемый при переработке коллагенсодержащего сырья кож
ленности, является ценным пищевым белковым продуктом и незаменимым тех?'?*⁰** %%

Iа ' ^М‘^,ес*Им ... Ц


многих отраслей народного хозяйства.


%

Щ


Товарный желатин представляет собой почти бесцветное или слегка прощц_и
вещество. Плотность воздушно-сухого желатина (при массовой доле влаги 13%) 1Э68°*
сительная молекулярная масса 10000 до 80000, массовая доля влаги не должна прсвГ ’

Не имеет запаха, вкуса, при плавлении разлагается, не растворим в большинстве орга ^Ь Ч

растворителей, при нагревании размягчается, а в присутствии кислот и щелочей полмост^ИЧесКи*
рушается, Его химическая природа - гидролизат коллагена, обладающий большой жели ^ ^
способностью и высокой вязкостью. В холодной воде желатин не растворяется, но набуха ¹^
глощая до 10-12 объемов влаги с образованием прочного, упругого студня, при нагревании^7, ^
ходящего в раствор. Образуются эти плотные студни из водных растворов желатина при ошШ
нии до 10-15°С. Студень с массовой долей желатина 10% выдерживает нагрузку до 2 кг на 1 ^Ле‘
поверхности и имеет температуру плавления 23-34°С. Растворы высших сортов желатина уже ^
массовой доле 4-5% образуют плотный студень, выдерживающий нагрузку до 500 г/см² [44], ^


Сравнительное исследование коллагена, желатины и гидролизата коллагена, который Сщ получен из золеного спилка от шкур крупного рогатого скота, показало, что коллаген существенно отличается от желатины и гидролизата. Коллаген обладает более высоким молекулярным весом узким распределением молекулярного веса, основной изоэлектрической точкой, трехспиральной структурой, которая создает клубок при денатурировании, большой устойчивостью к протеазам _и лучшими физико-механическими свойствами по сравнению с желатиной. Поэтому необходимо проводить экстракцию коллагена из золеных отходов от двоения с целью их высококачественного использования [45].

Исследован процесс обработки отходов из обрезков кожи для получения из них желатина с уменьшением содержания хрома. С помощью окислительного дехромирования удалось достичь 96% удаления хрома. Желатин, полученный термическим и химическим гидролизом коллагеновых волокон при использовании ЫаОН и Ы1Ь, обладал разными свойствами. Температура денатурации желатина, в зависимости от использования ЫаОИ или №1з, соответствовала 30 или 60°С. Полу* ченный желатин может быть использован при производстве бумаги, чернил, текстиля и кожи [46],

Наиболее распространенный метод переработки недубленых отходов - их кислотный гидро* лиз в автоклавах при температуре 120-140°С. В зависимости от условий производства и требова­ний, предъявляемых к готовому продукту, возможны различные варианты подготовительных опе­раций: предварительное обезжиривание с последующей регенерацией жира; дополнительное де* структирующее воздействие щелочных реагентов, ферментов; смешивание золеных и незоленых отходов, что частично компенсирует щелочное воздействие.

В последнем случае можно по собрать такое количество компонентов, например мездры зо­леной и незоленой, которое исшит теструктирующее воздействие щелочных реагентов.

Дополнительное обезжирив, е может происходить на стадии разваривания отходов, там же производятся удаление сульфидов, стерилизация и очистка. Изготовленный таким образом гидролизат находит широкое применение в сельском хозяйстве и промышленности, в частности используется в качестве кормовых добавок, заменяющих мясокостную муку, служит исходным сырьем для отделочных кожевенных материалов. Методом привитой сополимеризации гидролиза­та коллагена и различных мономеров (акриловая кислота, бутилакрилат, метилакрилат, стирол и др.) можно получить большое количество пленкообразователей, причем представляется возмож­ным регулировать их свойства, изменяя соотношение продуктов реакции.

Некоторые кожевенные заводы используют гидролизат для наполнения кож на различных стадиях технологического процесса, что способствует наполнению рыхлых участков кож, а следо­вательно, более рациональному использованию кожевенного сырья [47].

^ Существует способ получения нового вида текстильного материала, где в качестве покрытия иглопробивных нетканых полотен использован коллагеновый слой, полученный из отходов коже­венного производства. Новый материал может быть использован как в виде защитных и отдель­ных деталей одежды, так и в качестве самостоятельного полотна для верхней одежды взрослого Веселения.


^ К выбору сырья для выработки нетканых материалов - основ для коллагенсодержащего по­крытия - подходили с учетом предъявляемых основных свойств к защитной одежде, т.е. рацио­нального сочетания гигиенических и эксплуатационных характеристик.

Известно, ЧТО лен обладает уникальностью свойств, которых ист *+н у одного натуральтгого

волокна, Даже у хлопка. Имея высокие прочностные, гигиенические характеристики, он обладает



антисептическими и противогнилостными свойстилми. Установлена способность льняных волокон угнетать жизнедеятельность болсшетпорной микрофлоры и и значительной степени задерживать рост и размножение колоний грибков.

Коллагенсодержащое покрытие - белковый гидролизат, который вырабатывается из колла­генсодержащих продуктов производства хромовых кож (кожевенной стружки, спилковой и хро­мовой обрези). Покрытие получают по экологически чистой технологии на стандартном оборудо­вании путем обработки коллаген содержа щи х отходов в щелочной среде в реакторах при темпера­туре 100°С, отстаиванием с последующей фильтрацией и упариванием до содержания основного вещества в растворе 10-15%. Покрытие наносится на поверхность нетканого иглопробивного по­лотна [48].

Отходы от мездрения в Индии добавляют в корма для кур, в Европе из них экстрагируют жир с помощью высокого давления; сточные воды кожевенных предприятий, прошедшие очистку, используют для орошения [49].

Исследована возможность применения отходов от мездрения и стружки от строгания кож растительного дубления в качестве порообразователя при изготовлении пористых кирпичей. Пе­ред апробированием, отделяли отходы, полученные после хромового дубления, из-за возможности образования Сг (VI) при высокой температуре обработки. Оба типа отходов тщательно анализиро­вали с определением содержания влаги, экстракта, полученного с помощью дихлорметана, голье­вого вещества или азота, золы, различных катионов. Доля отходов составляла 1, 3, 5 и 10%, считая на вес сухой глины. В готовых кирпичах определяли плотность, термопроводность и предел проч­ности при сжатии в соответствии с А5ТМ и турецкими стандартами. Все три показателя снижа­лись с повышением доли как отходов от мездрения, так и стружки. Приемлемая доля отходов, при которой соблюдаются показатели, составляет 5% [50].

Также осуществляется биодеструкция кожевенных отходов (спилка, срезков) путем их обра­ботки щелочной протеазой из ВасШиз зиЫШз при рН7-11,5 в течение 12-120 ч при температуре 20- 50°С. Количество протеазы изменяли в пределах (1-7)х 10³ протеолитических ед/ч отходов. В гид­ролизате определяли состав и содержание 17 аминокислот, которые могут быть использованы в качестве удобрения или добавки к корму животных [51].

В нашей стране и за рубежом уделяется большое внимание переработке отходов кожевенной промышленности на корм для скота. Это обусловлено, прежде всего, недостатком белковых кор­мов, а также относительной простотой методов переработки этих отходов. Сырьем для получения белковых кормов могут служить дубленые и недубленые отходы.

Переработка недубленых отходов, полученных до процесса золения (мездры, краевых участков шкур, нестандартного сырья, стружки кожевенной и т.д), заключается в частичном раз­рушении коллагена, отделении жира и стерилизации полученных кормов. Частичное разрушение коллагена проводят термическим, щелочным и ферментативным гвдро.^тт'"юм. При получении кор­ма от мездры ее необходимо предварительно отжать. Общая схем? алогического процесса следующая: отмока (для консервированных отходов); обезволашивай _чдля краевых участков и нестандартного сырья); отжим влаги и отделение жира (для мездры); обеззоливание (для краевых участков шкуры и нестандартного сырья); частичное разрушение коллагена (гидролиз) и стерили­зация; предварительная сушка; отжим жира; окончательная сушка; измельчение; упаковка, взве­шивание, маркировка.

При получении кормовой добавки (корм из коллагенсодержащих отходов может быть толь­ко добавкой, так как содержит 26% незаменимых аминокислот) из отходов после процесса золения следует учитывать, что содержание сульфида натрия не должно превышать 60 мг на 1 кг кормовой добавки. В этом случае в технологическую схему производства кормовой добавки вводится про­цесс обеззоливания, который проводится сульфатом аммония, серной или уксусной кислотой.

Использование дубленых отходов, образующихся при выработке кож хромового дубления, возможно при условии удаления из них дубящих соединений хрома, содержание которых в гото­вом продукте не должно превышать 0,1%.

Выделение соединений хрома осуществляется путем перевода их в растворимое состояние с последующим отделением от белка или растворимых компонентов отходов и отделением от бел­кового раствора соединений хрома путем их осаждения.

Таким образом, переработка коллагенсодержащих отходов является неотъемлемой часты кожевенного производства.





Переработка кожевенных отходов стала неотъемлемой частью производства кожи, слое
улучшения экономического положения и решения целого ряда экологических проблем. Мип ^
кожевенная промышленность является источником 600-800 млн. т мездры, из которой можно ***
лучить 35000 т жира и 50000 т белков.

Возможность применения коллагеновых белков зависит от их структуры и требуемой сте
ни разрушения. Причем необходимость более высокой степени разрушения следует рассматривав
только в том случае, если исчерпаны предшествующие возможности оптимального использовани


этого биополимерного сырья. ||

В последние десятилетия коллаген наряду с классическими способами его применения д_л„ В о

производства желатина, клея, подкладочных материалов, белкового гидролизата и колбасной обо. I ⁰

лочки стал все шире использоваться для изготовления текстильных подложек, в различных меди. 1 ⁰

цинских целях, для получения косметических материалов и материалов для отделки кожи. При этом используются характерные для коллагена свойства соединительной ткани, волокнистая и фибриллярная структуры, способность к регулированию водного баланса и защите от механиче­ских повреждений.

Таким образом, разработка и внедрение малоотходных и безотходных технологических про- II <


цессов, предусматривающих комплексное решение проблемы минимизации техногенного воздей-
ствия на окружающую среду не только за счет снижения поступления поллютантов в нативные
водные объекты и/или атмосферный воздух, но и в результате рециклизации и повторного исполь-
зования ценного сырья и химических материалов, является весьма актуальным на современном
этапе развития отношений между социумом - окружающей средой - экономикой. Все это является
основным направлением интенсификации природоохранной работы на предприятиях кожевенной
промышленности.