Ферментные препараты в ресурсосберегающих технологиях получения пушно-мехового полуфабриката

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

Г. Г. Лутфуллина, М. Ю. Берселева

ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ 
В РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ 
ТЕХНОЛОГИЯХ ПОЛУЧЕНИЯ 

ПУШНО-МЕХОВОГО 
ПОЛУФАБРИКАТА

Монография

Казань

Издательство КНИТУ

2018

УДК 675.6:663.15
ББК 37.257:36.87

Л86

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. техн. наук Р. Р. Шагивалиева

канд. техн. наук С. Ю. Грузкова

Л68

Лутфуллина Г. Г.
Ферментные препараты в ресурсосберегающих технологиях получения 
пушно-мехового полуфабриката : монография / Г. Г. Лутфуллина, 
М. Ю. Берселева; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. 
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2018. – 156 с.

ISBN 978-5-7882-2501-2

Рассматриваются современные тенденции развития технологии обработки 
пушно-мехового сырья и полуфабриката, а также результаты исследований 
по их применению в производстве полуфабриката из шкур с плотной, 
утолщенной кожевой тканью и по совместному использованию плазменной 
обработки и предлагаемых ферментных препаратов.

Предназначена для широкого круга научных работников и специалистов, 
занимающихся вопросами технологии меха, а также для преподавателей, 
аспирантов и студентов вузов.

Подготовлена на кафедре плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных 
материалов.

ISBN 978-5-7882-2501-2
© Лутфуллина Г. Г., Берселева М. Ю., 2018
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2018

УДК 675.6:663.15
ББК 37.257:36.87

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные условные обозначения и сокращения...................................................... 4
Предисловие................................................................................................................. 5
Введение....................................................................................................................... 7
Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ 
ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПУШНО-МЕХОВОГО СЫРЬЯ 
И ПОЛУФАБРИКАТА.............................................................................................. 11
1.1. Ассортимент различных химических материалов,
используемых на стадиях подготовительных процессов, выделки 
и крашения меха ........................................................................................................ 11
1.2. Совершенствование процессов обработки мехового  
сырья с использованием ферментных препаратов ................................................. 34
1.3. Влияние плазменной обработки на свойства мехового 
сырья и полуфабриката............................................................................................. 44
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ........................................... 51
2.1. Характеристика применяемых химических материалов ................................. 51 
2.2. Выбор объектов исследований .......................................................................... 52 
2.3. Методы исследований  ....................................................................................... 53 
2.4. Описание высокочастотной плазменной установки........................................ 65
2.5. Методы статистической обработки результатов 
экспериментов ........................................................................................................... 68
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СВОЙСТВ 
МЕХА, ПОЛУЧЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ ФЕРМЕНТНЫХ
ПРЕПАРАТОВ И ВЧ ПЛАЗМЫ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ........................ 73
3.1. Исследование характеристик свойств ФП, 
используемых на различных стадиях обработки шкур бобра .............................. 73
3.2. Влияние ФП на характер 
протекания подготовительных процессов и выделки меха ................................... 77
3.3. Подготовительные процессы и выделка шкур бобра 
с участием ферментных препаратов и плазменной обработки.............................. 99
Глава 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ
ПОЛУФАБРИКАТА ШКУР БОБРА С ПРИМЕНЕНИЕМ
ФЕРМЕНТНОГО ПРЕПАРАТА ELBRO 100-C И ПЛАЗМЕННОЙ
ОБРАБОТКИ.............................................................................................................117
4.1. Оборудование, применяемое при высокочастотной 
плазменной обработке..............................................................................................117
4.2. Разработка технологии проведения подготовительных 
процессов и крашения шкур бобра с применением Elbro100-С...........................121
4.3. Разработка технологии проведения подготовительных 
процессов и крашения шкур бобра с использованием  
плазменной обработки и Elbro 100-С......................................................................124
Выводы......................................................................................................................128
Литература ................................................................................................................130
Приложение ..............................................................................................................153

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 

И СОКРАЩЕНИЯ

ПАВ – поверхностно-активные вещества;
кПАВ – катионактивные поверхностно-активные вещества;
нПАВ – неиногенные поверхностно-активные вещества;
аПАВ – анионактивные поверхностно-активные вещества;
ФП – ферментный препарат;
КТ – кожевая ткань;
ВП – волосяной покров;
п/c – пресно-сухое сырье;
п/ф – полуфабрикат;
Ж.К. – жидкостной коэффициент;
Т – температура;
СВ – растворенные мукополисахариды;
КОЕ – концентрация активности микробных клеток;
ВЧЕ – высокочастотный емкостной разряд пониженного давления;
ННТП – неравновесная низкотемпературная плазма;
СПЗ – слой положительного заряда;
W – массовая доля влаги;
Х – массовая доля золы;
ГЧ – гигроскопичность;
ВЧ – влагоотдача;
S – пористость;
σр – предел прочности;
Р –растворимость ВП в щелочах;
dк – кажущаяся плотность;
dн – истинная плотность;
G – расход газа;
Wp – мощность ВЧЕ-разряда;
Р – давление в разрядной камере;
Τ – продолжительность обработки;
UА – напряжение на аноде;
IА – анодный ток;
Ji – плотность тока ионов;
D – оптическая плотность.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Продукция меховой промышленности является популярным 

и удобным видом одежды. Несмотря на появление новых синтетиче-
ских материалов, одежда и обувь из натурального кожевенно-мехового 
полуфабриката остаются всегда актуальными благодаря экологично-
сти, гигиеническим и эксплуатационным характеристикам.

Одной из задач отечественных и мировых производителей явля-

ется повышение конкурентоспособности продукции. Повышение ка-
чества мехового полуфабриката может быть достигнуто за счет мо-
дернизации производства, применения новых технологий, обеспечи-
вающих рациональное использование сырья, повышение экологично-
сти производства и конечного продукта. Качественные показатели го-
тового изделия зависят не только от вида и состояния сырья. Во мно-
гом они определяются средствами и методами его обработки, а также 
характеристиками используемых химических реагентов.

Ферментативная обработка пушно-мехового сырья – одно из

наиболее перспективных направлений совершенствования биотехно-
логических процессов в производстве меха. Применение ферментов 
позволяет:

– интенсифицировать технологические процессы, снижая дли-

тельность производственного цикла и повышая производительность 
труда;

– повышать качество готового продукта и улучшать его товар-

ный вид, способствуя увеличению выхода полуфабриката по площади 
и придавая кожевой ткани (КТ) мягкость, пластичность и легкость;

– снижать себестоимость производства, расширять сырьевые ре-

сурсы.

Кроме того, обработку шкур с участием ферментов традиционно 

относят к «чистым технологиям», позволяющим значительно сокра-
тить степень загрязнения сточных вод. Ферментные препараты (ФП) 
обеспечивают более качественное вымывание из структуры коллагена 
КТ углеводов, а также растворимых белков и липидов.

В настоящее время все большее применение получают электро-

физические методы модификации материалов как наиболее эффектив-
ные и ресурсосберегающие. Перспективным методом модификации 
натуральных высокомолекулярных материалов является электрофизи-
ческий метод обработки – воздействие потоком плазмы высокочастот-
ного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления.

Совместное воздействие плазмы ВЧЕ-разряда пониженного дав-

ления и ферментов, применяемых на подготовительных стадиях про-
изводства шкур, а именно в процессе отмоки, а также обработка шкур 
ВЧ-плазмой перед крашением положительно влияют на степень об-
водненности КТ, сокращение расхода химических материалов, сниже-
ние бактериальной зараженности сырья, уменьшение количества тех-
нологических операций, интенсификацию жидкостных процессов 
и получение полуфабриката с улучшенными эксплуатационными и
потребительскими характеристиками. 

Монография посвящена вопросам создания ресурсосберегающих 

технологий получения пушно-мехового полуфабриката, позволяющих 
интенсифицировать подготовительные процессы за счет применения 
ФП и плазменной обработки, а также красильно-жировальные процес-
сы посредством предварительной обработки материалов неравновесной 
низкотемпературной плазмой (ННТП).

Основные экспериментальные данные получены с помощью 

следующих методов анализа: ИК-спектроскопия, конфокальная мик-
роскопия, растровая электронная микроскопия, термогравиметриче-
ский анализ, рентгеноструктурный анализ, применение ВЧ-плаз-
менной установки; физико-химических методов контроля технологи-
ческих процессов – определение бактериальной зараженности сырья, 
белка по методу Флореса, углеводов, массовой доли влаги, гравимет-
рический метод определения содержания несвязанных жировых ве-
ществ, определение содержания минеральных веществ, температуры 
сваривания, гигроскопичности, влагоотдачи, плотности и пористости 
КТ меха, растворимости волосяного покрова (ВП) в щелочах, оптиче-
ской плотности раствора; а также физико-механических испытаний 
выделанного пушно-мехового полуфабриката – определение устойчи-
вости окраски меха к сухому трению, предела прочности при растяже-
нии, характеристик цвета, прочности окраски ВП к действию света. 
Результаты измерений и исследований получены с применением мето-
дов математической статистики.

6

ВВЕДЕНИЕ

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены 

необходимые концентрации ФП для наилучшего протекания процесса 
отмоки шкур бобра.

Впервые доказано, что применение в процессе пикелевания мно-

гокомпонентного состава из смеси органических кислот и наполняю-
щего реагента позволяет добиться более качественного разволокнения 
структуры коллагена и сопровождается повышением структурной од-
нородности дермы после дубления.

Установлено, что применение ФП в сочетании с плазменной об-

работкой способствует интенсификации жидкостных процессов обра-
ботки меха. При этом продолжительность процесса второй отмоки со-
кращается на 2–4 ч, расход химматериалов – в 2 раза, достигается рав-
номерная обводненность сырья по всем топографическим участкам. 

Экспериментально установлено, что предварительная обработка 

ННТП меха перед красильно-жировальными процессами позволяет 
получить пушно-меховой полуфабрикат с интенсивной и равномерной 
окраской ВП без эффекта деструкции.

Разработаны и теоретически обоснованы ресурсосберегающие 

технологии получения пушно-мехового полуфабриката с применением 
плазменной обработки, ФП, позволяющие регулировать экономиче-
ские и экологические показатели производства.

Обоснованы принципы подбора ФП для проведения процессов 

отмоки и пикелевания пушно-мехового сырья на основе международ-
ной классификации.

Исследовано влияние ФП на количество удаляемых веществ: по

сумме белковых и углеводных компонентов в процессе второй отмоки 
наилучшие результаты получены при расходе ФП 1,0 г/дм3.

Разработана технология производства шкур бобра с применени-

ем современных ФП на стадии отмоки, позволяющая наиболее полно 
удалить из КТ балластные вещества (растворимые белки, мукополиса-
хариды), что снижает трудоемкость проведения последующих техно-
логических процессов и обеспечивает получение полуфабриката с вы-
сокими потребительскими и эксплуатационными показателями.

Определены режимы плазменной обработки в ВЧЕ-разряде по-

ниженного давления, которые позволяют получать чистое, без нару-
шения связи волоса с дермой сырье после подготовительных процес-
сов, а также полуфабрикат высокого качества крашения. При этом ис-

ключается проведение дополнительной отмоки, промывки после кра-
шения, сокращается расход химматериалов от 10 до 50 % и про-
должительность процесса отмоки II на 2–4 ч. 

Разработана ресурсосберегающая технология получения полу-

фабриката из
шкур бобра с
использованием
протеолитического

ФП Elbro 100-C, сочетающая плазменную обработку с последующим 
крашением кислотными красителями. 

Разработанные технологии производства шкур бобра прошли 

опытно-производственные 
испытания 
на
ООО 
«Меховщик», 

ООО «Руно» (г. Казань) и рекомендованы к внедрению. 

Исследование выполнено в Казанском национальном исследова-

тельском технологическом университете при поддержке Фонда содей-
ствия целевой программе «Исследования и разработки по приори-
тетным направлениям развития научно-технологического комплекса 
России на 2007–2012 гг.» по теме «Развитие Центра коллективного 
пользования научным оборудованием в области получения и исследо-
вания наночастиц оксидов металлов, металлов и полимеров с заданными 
химическим составом и формой» (2008–2013 гг.).

Монография состоит из 4 глав. В первой главе описаны суще-

ствующие методы интенсификации производства меха с использова-
нием различных химических материалов: поверхностно-активных ве-
ществ (ПАВ), ФП, антисептиков; приведен обзор современных мето-
дов интенсификации технологических процессов получения высоко-
качественного меха. 

На сегодняшний день ассортимент используемых химических 

материалов, применяемых на подготовительных стадиях производства 
меха, а также на стадиях выделки и крашения постоянно обновляется 
и совершенствуется. Проведенный анализ способов получения мехо-
вого и пушно-мехового полуфабриката с применением ФП, ПАВ пока-
зал, что работа с этими веществами требует особого внимания, так как 
при неправильном проведении обработки могут возникнуть теклость 
ВП, расслаивание КТ, может произойти значительное снижение 
прочности. Недостатком применяемых импортных химических ве-
ществ является высокая цена, оказывающая влияние на себестоимость 
готовой продукции и ее конкурентоспособность.

Разработка более эффективных технологий, основанных на сов-

местном использовании ФП при относительно низких концентрациях, 
ступенчатого пикелевания с дополнительным использованием напол-
няющего реагента, улучшающего свойства полуфабриката, и более 

экологичных электрофизических методов обработки представляет 
научный и практический интерес.

Во второй главе представлено описание характеристик исход-

ных материалов, а также материалов отечественного и импортного 
производства, применяемых в технологических процессах обработки 
(отмоки, пикелевания, дубления, крашения); описание методик иссле-
дования сырья и пушно-мехового полуфабриката. Описаны методы 
анализа жидкостных процессов, исследования используемого объекта 
и статистическая обработка прямых и косвенных измерений. Показана 
схема опытно-промышленной ВЧЕ-плазменной установки, ее основ-
ные параметры. 

В третьей главе представлены результаты исследования свойств 

ФП, используемых в меховом производстве. Приведена оценка влия-
ния применяемых ФП на процессы отмоки, пикелевания шкур бобра. 
Приведены результаты определения физико-механических и химиче-
ских показателей полуфабриката, полученного с использованием ФП 
и плазменной обработки. Определено место целевых ферментов ис-
следуемых ФП в международной классификации. 

Установлено, что оптимальными параметрами процесса отмоки 

шкур бобра являются следующие: концентрация фермента 1,0 г/дм3;
Т = 25 °С, продолжительность процесса отмоки 16–18 ч; рН раствора 
6,39. Подтверждено, что использование ФП с концентрацией 1,0 г/дм3 

при второй отмоке позволяет достичь наилучших результатов по сум-
ме белковых и углеводных компонентов.

Обнаружено, что плазма отрицательно воздействует на микро-

организмы шкуры: при проведении процесса отмоки даже в отсут-
ствии антисептиков бактериальность в конце отмоки на порядок 
меньше, чем в опытах без ННТП, и составляет 26·108 КОЕ/см3. Выяв-
лено, что обработка образцов шкур бобра перед отмокой ННТП спо-
собствует более интенсивному обводнению их по сравнению с кон-
трольными. Предварительная обработка шкур бобра плазмой позволя-
ет сократить концентрации ФП в 2 раза, а продолжительность от-
моки – на 2–4 ч.

Доказано, что использование ННТП и ФП на стадии отмоки спо-

собствует более глубокому и равномерному разделению структурных 
элементов дермы после пикелевания.

Результатами экспериментов подтверждено, что использование 

смеси кислот (муравьиной и молочной) позволяет добиться более пол-
ного и равномерного разволокнения структуры коллагена по сравне-

нию с контрольным опытом. Показано, что образцы, обработанные с
участием Novaltan AL, приобретают новое сочетание свойств; значи-
тельно улучшаются показатели структуры КТ при одновременном 
увеличении прочности и пластических свойств.

Установлено, что интенсивность и равномерность крашения ВП 

выше у образцов, модифицированных плазмой с использованием 
плазмообразующего газа аргона. Проведенные термогравиметричес-
кий и малоугловой рентгеновский анализы контрольных и экспери-
ментальных образцов ВП шкур бобра после крашения показали, что 
существенных структурных изменений не произошло. Результаты фи-
зико-механических испытаний крашеного полуфабриката подтвердили 
факт влияния ВЧ-плазмы пониженного давления на такие показатели, 
как устойчивость к сухому трению, свету, нагрузке при разрыве целой 
шкурки. 

Четвертая глава посвящена разработке ресурсосберегающих 

технологий производства шкур бобра, включающих применение 
ННТП обработки сырья и полуфабриката. Приведены технологиче-
ские схемы и описание разработанных технологий получения полу-
фабриката с применением ФП и плазменной обработки, обеспечиваю-
щих получение шкур с заданными функциональными и эксплуата-
ционными свойствами с одновременной интенсификацией жидкост-
ных процессов в условиях промышленного производства меховых 
предприятий.

Основным объектом исследования выбраны шкуры североамери-

канского бобра пресно-сухого способа консервирования в сырье и в по-
луфабрикате.

Авторы выражают искреннюю благодарность профессорам

В. А. Сысоеву, И. Ш. Абдуллину за консультации и помощь в подго-
товке материала. Замечания по монографии будут приняты авторами
с благодарностью.

10

Глава 1

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ 

ОБРАБОТКИ ПУШНО-МЕХОВОГО СЫРЬЯ 

И ПОЛУФАБРИКАТА

1.1. Ассортимент химических материалов, используемых 

на стадиях подготовительных процессов, выделки 

и крашения меха

Современная технология производства пушно-мехового сырья и

полуфабриката связана с осуществлением многочисленных химиче-
ских процессов и невозможна без применения основных и вспомога-
тельных химических материалов. Их перечень велик и разнообразен. 
В зависимости от вида сырья технологии проведения обработки, 
включающие подготовительные процессы и операции, выделку, кра-
сильно-жировальные и отделочные процессы и операции, имеют неко-
торые различия [1–16].

Сложившийся рынок химикатов для меховой промышленности 

отечественного и зарубежного производства предлагает потребителю 
огромное количество препаратов под различными фирменными торго-
выми названиями (не всегда отражающими химический состав и их 
назначение). Их классификацию можно представить следующим обра-
зом: консервирующие вещества и антисептические средства, ПАВ,
ФП, дубящие соединения, жирующие вещества, красители и отбелива-
тели, другие вспомогательные материалы. При этом некоторые из хи-
мических веществ применяются на нескольких стадиях обработки.
Например, ПАВ используют в процессах отмоки, промывки, мойки, 
обезжиривания, нейтрализации, крашения, а ФП – для ускорения от-
моки, при обезжиривании, мягчении и пикелевании. Большинство 
жидкостных процессов проводят с использованием неорганических 
солей, в основном, хлорида натрия, кислот. Причем на одних стадиях 
процесса эти вещества могут быть основными, а на других – вспомо-
гательными [17].

Роль антисептиков заключается в предотвращении и подавлении 

развития гнилостных микроорганизмов. В жидкостных процессах об-
работки бактериальная микрофлора быстро развивается и может при-
вести к теклости ВП. Ассортимент антисептических препаратов доста-
точно широк. В основном это многокомпонентные системы, содержа-