Способ золения кожевенного сырья Советский патент 1990 года по МПК C14C1/06 

Изобретение относлтся к легкой промышленности, в частности к кожевенной, и предназначено для осуществления жидкостных процессов производства кож.

Одним из основных технологических процессов производства кож, при котором формируется их структура, является золение - обработка сырья водной суспензией гидроокиси кальция с добавкой сульфида натрия. Сущность золения заключается в том, что ионы Са+7, имеющиеся в водной суспензии извести,диффундируют в сырье,взаимо- действуют с межволоконным веществом и коллагеновыми волокнами и изменяют структуру дермы в нужном направлении Процесс золения продолжителен. Например, золение шкур бычка в барабане продолжается 10-12 ч, а бычины тяжелой 48-60 ч. Причины низкой скорости золения следующие: низкая степень диссоциации Са(ОН) в воде; наличие мощных гидратных оболочек,

.окружающих ионы Са н связанных е ними гидростатическими силами.

Ионы с окружающими их гид- ратными оболочками (шубами) образуют в растворе комплекс, имеющий диаметр, значительно превышающий диаметр самих ионов . В результате значительно уменьшается коэффициент диффузии раствора в дерму. Кроме того, оболочки экранируют ионы от окружающей среды, в частности от входящих в состав дермы белков, с которыми они должны реагировать в процессе золения, что снижает химическую активность суспензии. Для повышения скорости и качества обработки необходимо удалить или уменьшить объем гидратных оболочек вокруг ионов . путем активации суспензии.

Цель изобретения - интенсификация золения при высоком качестве обработки.

сл

Ј

С&

со

GO

На фиг. 1 показана установка для осуществления предлагаемого способа; на фиг 2 - схема образования электромагнитного поля; на фиг. 3 и 4 - схема образования и разрыва гидрат- ных оболочек.

В результате обработки по предлагаемому способу уменьшается объем гидратных оболочек (.шубы), окружающих ионы , повышается их подвижность и диффузионная способность суспензии, улучшается растворимость извести в воде. За счет уменьшения экранирующего влияния оболочки повы

шается химическая активность ионов Са, т.е. происходит активация суспензии. Такое импульсное электродинамическое активирующее воздействие на суспензию создается излучателем, соединенным с генератором импульсов тока. Излучатель может быть встроен непосредственно в емкость, где обрабатывается сырье, преимущественно при неподвижной аппаратуре, или размещается отдельно и соединяется с емкостью, в которой находится обрабатываемое сырье, посредством трубопроводов, преимущественно при применении вращающейся аппаратуры.

Сырье 1 загружается в емкость 2, например барабан, и заливается суспензией гидроокиси кальция (в некоторых случаях с добавкой сульфида натрия). Включается механизм обработки сырья, при этом барабан при- водится во вращение. Через теплообменник 3 и излучатель 4 создается поток суспензии через барабан, например, насосом. Одновременно с механизмом обработки сырья включается генератор 5 импульсов тока, создающий в излучателе импульсное магнитное поле напряженностью 0,1-1,0 МА/М

В процессе золения суспензия последовательно проходит через тепло- обменник 3, служащий для поддержания заданной температуры внутри емкости 2, и излучатель 4, активирующий раствор.

Процесс золения кожевенного сы- рья -связан со следующими физико-химическими изменениями суспензии, обусловливающими интенсификацию процесса, В емкости за счет механического воздействия, например переме- шивания раствора, известь в основном распадается на частицы от единиц до сотен микрон, образующие взвесь. Затем происходит частичное растворе

5

0

0 5 0

5

p

ние извести и ее диссоциация на ноны и ОН Ионы Са г окружены сильно поляризованными гидратными оболочками, имеющими радиус г„, энергия которых убывает по мере удаления от центрального иона (фиг„ 3). Такая суспензия имеет рН 12-13, т.е. ярко выраженную щелочную среду. В излучателе на эту суспензию действуют импульсы магнитного поля с крутыми фронтами нарастания и спада (фиг«2), В процессе изменения напряженности магнитного поля согласно закону электромагнитной индукции во всем объеме излучателя, в том числе и в областях гидратных оболочек, наводится импульсное электрическое поле Е (фиг.2). Взаимодействие этого электрического поля с полями гидроксильных групп, образующих оболочки и имеющих значительный дипольный момент, равный 1,84 дебая, приводит к добавлению последним кинематической энергии, достаточной для их дезориентации и отрыву от центрального иона или частиц Са(ОН)2, которые также окружены такими группами. В результате уменьшается радиус оболочки (шубы) г (фиг. 4) и уменьшается масса комплекса. Уменьшение гидратных оболочек облегчает растворение микрочастиц и образование ионов Са. В результате после воздействия импульсного электромагнитного поля повышается как концентрация ионов Са в растворе, так и их активность Обработанная таким образом суспензия от излучателя вновь подается в емкость и воздействует на сырье.

Благодаря высокой диффузионной способности суспензии, обработанной импульсным магнитным полем, ионы .имеют возможность глубже проникать внутрь коллагеновых волокон и фибрилл, образующих структуру дермы, что положительно сказывается на пористости кож, их удельной поверхности, паро- и влагопроницаемос- ти, т.е. основных показателях качества.

Предлагаемый способ золения сырья эффективен только в том случае, если энергия электромагнитного поля соответствует энергии, необходимой для разрушения или ослабления гид- ратных оболочек вокруг ионов , и удовлетворяет технологическим условиям обработкис

Диапазоны изменения параметров, опрееляющих режим обработки по предлагаемо- гу способу, следующие: величина нэп- I яженности магнитного поля в импулье 0,1-1,0 МА/м; скорости нарастания спада напряженности магнитного поя МА/м.с,

Экспериментально установлено, что при напряженности менее 0,1 МА/м энергия образующегося магнитного поля не достаточна для создания условий отрыва гидроксильных групп от иона , а при напряженности более 1,0 МА/м происходит нагрев суспензии свыше допустимой для золения величины (). Кроме того, существенно возрастают потери энергии в излучателе и генераторе.

При скорости изменения магнитного поля менее 103МА/м с напряженность электрического поля, образующегося в объеме излучателя и по закону электромагнитной индукции пропорциональная скорости изменения магнитного поля, не достаточна для дезориентации диполей гидратных оболочек и, следовательно, не происходит существенного разрушения последних, т.е. суспензия активируется слабо. Кроме того, с увеличением длительности на- растания импульсов возрастают энергетические затраты на создание импульсов. При скорости изменения магнитного поля свыше 10й МА/м-с существенно возрастают непроизводительные тепловые потери энергии в суспензии, приводящие к ее перегреву, снижается эффективность обработки в связи с уменьшением толщины скин-слоя обмотки катушки излучателя (толщины наружного слоя проводника, по которому проходит импульсный ток).

Оптимальная форма импульсов напряженности магнитного поля близка к тругольной, причем практически импульс образуется двумя участками экспанент - нарастающей С, и спадающей С j( фиг о 2), которые зависят от параметров излучателя и генератора импульсов тока. Обработка суспензии происходит в периоды изменения напряженности магнитного поля, поэтому форма испульсов не должна иметь лоских участков на вершине.

Исходя из граничных значений параметров магнитных импульсов, а таке формы импульсов получаем, что длительность импульсов Ј + . 2)

находится в пределах примерно 1- 100 мкс.

Как установлено экспериментально по скорости проникновения раствора

в дерму при указанных режимах, суспензия сохраняет повышенную активность в течение нескольких (1-3) часов. Исходя из этого с учетом объема

- суспензии, находящейся в аппарате, определяется требуемая скорость течения суспензии, размеры и мощность излучателя, частота следования импульсов. Частота следования импульс сов устанавливается исходя из условия , при котором каждый объем суспензии подвергался бы минимум одному импульсному воздействию за время от 1 до 3 ч. Применительно к ба0 рыбакам это условие выполняется при частоте следования импульсов 1-5 Гц и скорЪсти движения суспензии 0,05- 0,25 м/с.

Химико-технологические парамет5 Pbi к которым относятся жидкостный коэффициент, температура и концентрация исходной суспензии, при обработке предлагаемым способом аналогичны параметрам типовых методик обработки сырья.

В таблице приведены сравнительные данные для голья и полуфабриката, полученные при обработке согласно предлагаемому и известному способам при производстве кож для

5 верха обуви из шкур бычка мокросо- леного консервирования. Анализ этих данных показывает, что для указанных диапазонов изменения параметров обработки продолжительность золения

0 сокращается в 1,5-2,5 раза и в несколько увеличивается пористость полуфабриката, остальные показатели остаются в допустимых пределах. В то же время для параметров обработ5 ки, имеющих запредельные значения, ряд показателей качества не удовлетворяет норме. Так, например, при напряженности магнитного поля 0,08 МА/м не удовлетворяют норме по0 казатели ферментативно-термической устойчивости (ФТУ) и температура сваривания. При напряженности магнитного поля 1,2 МА/м не удовлетворяют норме ФТУ и предел прочности

5 полуфабриката при растяжении.

Золение сырья происходит в рамном барабане при концентрации гашеной извести 8-10 г/л. Температура раствора 24-26°С. Указанные пара0

метры соответствуют типовой методике золения кожевенного сырья в бара- банах. Циркуляция раствора производится через излучатель диаметром 50 мм и длиной 150 мм. Скорость движения суспензии через излучатель 0,05-0,25 м/с. Частота следования, импульсов магнитного поля, необходимая для активации всей суспензии, проходящей через излучатель, составляет 1-5 Гц.

Пример 1. В рамном барабане обрабатывается полукожник. Напряженность магнитного поля в излучателе 0,1 МА/м, скорость изменения напряженности поля 105 МА/м.с. Продолжительность золения 5-6 ч. Показатель ФТУ 55-60 мин, что соответствует норне.

5

0

Продолжительность золения такого же сырья, обработанного без активации суспензии, составляет 8-12 ч.

Пример-2. В рамном барабане производится золение шкур бычка. Напряженность импульсов магнитного поля 0,5 МА/м, скорость изменения напряженности поля 5104 МА/м.с. Продолжительность обработки 4,5-6 ч.

ПримерЗ. В рамном барабане производится золение яловки. Напряженность импульсного магнитного поля 1 МА/м, скорость изменения напряженности поля 10б IA/M.CO Продолжительность золения составляет 6-7 ч вместо 14-18 ч при обработке без активации.

Качество обработки сырья и показатель ФТУ на всех режимах соответствуют норме.

Изобретение относится к легкой промышленности. Цель изобретения - интенсификация золения при высоком качестве обработки. Способ осуществляется путем воздействия на кожевенное сырье водной суспензией гидроокиси кальция, обрабатываемой в магнитном поле. Воздействие на суспегзию осуществляют импульсами магнитного поля напряженностью 0,1-1,0 МА/м, каждый из которых имеет одно экстремальное значение при скорости нарастания и спада напряженности 10³-10⁶ МА/м.с.

0,08

0,8-10;

10-11 65-70

102-104 5,2-5,3

0,1

103 Показат

7-8 55-65

104-106 5,6-6,0

15-1718-20

24,9-28,0 24,8-27,3 56-5758-61

0,1

0,5

1,0

1,2

103 5-10 Показатели

10

1,2-10

4,5-6 4,6-5 55-60 50-60

4-5 45-50

10-12 55-65

105-108 105-110 105-112 104-106 5,7-6,2 5,7-7,0 6,0-7,1 5,1-6,4

18-20 17-20 14-16 17-20

25,3- 24,9- 24,5-24,526,7 28,2 27,629,2

60-62 62-65 64-6856-58

Фиг. 2

Фиг. г

м

Фиг.

Редактор А.Огар Техред М.Дидык

Заказ 1758 Тираж 339Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издатепъский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг.з

г г

Корректор Э.Лончакова

t