Изучение свойств бактериальной суспензии и ее применение в подготовительных процессах переработки мехового сырья (стр. 9 из 15)
Рисунок 6 – Кривые титрования омыленного сульфатированного рыбьего жира, деструктированного микроорганизмами через 48ч
Рисунок 7 – Кривые титрования омыленного нерпичего жира, деструктированного микроорганизмами через 48ч
Рисунок 8 - Кривые титрования омыленного свиного жира, деструктированного микроорганизмами через 48ч
Рисунок 9 - Кривые титрования омыленного шерстного жира, деструктированного микроорганизмами через 48ч
Рисунок 10 - Кривые титрования омыленного Tanning oil G, деструктированного микроорганизмами через 48ч
Деструкция жира под действием микроорганизмов приводит к изменению числа карбонильных групп, то есть происходит расщепление молекулы жирной кислоты, увеличение ее силы, уменьшение длины углеродной цепи, что сопровождается смещением кривой титрования в область меньших значений рН и появлением новых скачков.
Действие микроорганизмов на жир имеет дифференцированный характер. Так штамм 7 дает 3 группы СООН при действии на Tanning oil G, 2- на шерстный жир. Культуры 3 и В полнее всего подвергают деструкции сульфатированный рыбий жир, Нв – свиной жир.
Положение кривой титрования гидролизованного жира, деструктированного микроорганизмами левее, относительно необработанного жира, свидетельствует о том, что деструкция жира проходит замедленно, образованные кислоты расщепляются частично. Количество солей жирных кислот правее кривой титрования необработанного жира свидетельствует об уменьшении количества жирных кислот вследствие их деструкции и превращении в большее число кислот с короткой углеродной цепочкой вплоть до образования альдегидов и выделения углекислого газа.
Таким образом, на основании рисунков 6-10 можно сделать вывод о том, что наиболее активна в отношении деструкции жиров культура 3. Она не только обладает деструктивными свойствами, но и использует жирные кислоты в качестве источника питания в результате своей жизнедеятельности, о чем свидетельствует смещение кривых титрования вправо, относительно необработанного жира и содержание кислот после действия микроорганизмов составило 21,55%.
3.3 Проведение процесса обезжиривания меховой овчины с применением бактериальной суспензии
На данном этапе эксперимента изучалась возможность применения суспензии микроорганизмов для проведения процесса обезжиривания шкурок белки. Основываясь на предыдущем исследовании – изучение деструктирующей способности микроорганизмов была выбрана наиболее активная культура. В качестве продуцента биомассы использовали культуру 3. Количество вводимой биомассы – 104 кл/см3, продолжительность культивирования бактериальной суспензии – 24 часа, количество жира, используемого в качестве источника углерода - 1 г/дм3.
Для определения свойств бактериальной суспензии готовили 1000 см3 бактериальной суспензии, и в течение 120 часов увеличивали ее объем путем введения каждые 24 часа по 200 см3 синтетической среды (п. 2.2.1). Перед каждым введением новой порции синтетической среды определяли показания: кислотность (п.2.2.11), мутность (2.2.10),, активная реакция среды (п. 2.2.16), определение общего количества микроорганизмов (КОЕ) (п.2.2.7). Полученные результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Влияние продолжительности культивирования на свойства бактериальной суспензии
| Показания | 0 ч | 24ч | 48 ч | 72 ч | 96 ч | 120 ч |
| Объем бактериальной суспензии, см3 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 |
| Кислотность, г/дм3 | 1,5 | 1,44 | 1,56 | 1,5 | 1,5 | 1,52 |
| Мутность | 6,0 | 6,4 | 6,6 | 6,6 | 6,8 | 7,4 |
| рН | 6,98 | 6,99 | 6,98 | 7,06 | 6,99 | 6,99 |
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что при получении необходимого объема бактериальной суспензии значительных изменений в показаниях не происходило, а это значит, что система стабильна.
Для проведения процесса обезжиривания по типовой методике необходимо присутствие в рабочем растворе таких реагентов как, карбонат натрия – 0,5 г/дм3 формальдегид – 0,5 см3/дм3 и СПАВ – 4 г/дм3. Проведение процесса с применением микроорганизмов позволяет полностью исключить формальдегид, карбонат натрия.
Для проведения биотехнологического обезжиривания была приготовлена бактериальная суспензия с разными концентрациями: концентрированный раствор (100%) и с разбавлением – 75%, 50% и 25% от объема рабочей ванны.
Таким образом, было приготовлено 5 растворов различных концентраций, состав которых представлен в таблице 5.
Таблица 5 – Состав рабочих растворов
| Вид раствора | Расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны, % |
| Типовая методика | |
| Раствор 1 | 100 |
| Раствор 2 | 75 |
| Раствор 3 | 50 |
| Раствор 4 | 25 |
Для проведения обезжиривания образцы меховой овчины, размером 10×10 см были отобраны по методу асимметрической бахромы (п.2.2.22). Процесс обезжиривания меховой овчины проводили в течение 45 минут при температуре 40˚С с переменным механическим воздействием на основе бактериальной суспензии без введения СПАВ, карбоната натрия и формалина. Параллельно проводили обезжиривание по типовой методике.
Перед и после обезжиривания снимали такие показания, как содержание несвязанных жировых веществ в волосе и кожевой ткани, определение колористических показателей волосяного покрова на приборе «Пульсар» (п.2.2.23).
Определение содержания жира в волосе и кожевой ткани проводили на аппарате Зайченко (п.2.2.21).
Пример расчета содержания жировых веществ в кожевой ткани до процесса обезжиривания по типовой методике:
m = 110,7364 г; m1 = 110,6442 г; m2 = 0,5366г
(110,7364-110,6242) ×100%
X1 = = 20,90%0,5366
Остальные данные представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Содержание жировых веществ в кожевой ткани и в волосяном покрове до и после проведения процесса обезжиривания
| Видраствора | Содержание жировых веществ в кожевой ткани, % | Содержание жировых веществ в волосяном покрове, % | ||
| До обезжиривания | После обезжиривания | До обезжиривания | После обезжиривания | |
| Типовая методика | 20,90 | 12,78 | 11,93 | 5,65 |
| Раствор1 | 17,15 | 8,35 | ||
| Раствор 2 | 17,36 | 10,56 | ||
| Раствор 3 | 18,42 | 11,36 | ||
| Раствор 4 | 19,67 | 11,89 | ||
По приведенным в таблице данным видно, что все растворы обладают обезжиривающим действием. Наибольшим обезжиривающим действием обладал раствор приготовленный по типовой методике, чем остальные растворы, очевидно, причиной этого являлось отсутствие СПАВ в рабочем растворе, присутствие которого необходимо для обезжиривания.
При сравнении обезжиривающего действия между концентрированным и разбавленным рабочим растворами можно отметить, что разница содержания жира в волосе и кожевой ткани после проведения процесса в концентрированных и разбавленных растворах бактериальных суспензий не на много отличается. Таким образом, наиболее оптимальным вариантом проведения обезжиривания меховой овчины в присутствии микроорганизмов является состав ванны 1 (100% расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны).
Колористические показатели волосяного покрова определяли на приборе «Пульсар» (п.2.2.18). Результаты представлены в таблице 7.
Таблица 7 – Колористические показатели волосяного покрова до и после процесса обезжиривания
| Вид раствора | Белизна, баллы | Желтизна, баллы | ||
| До обезжиривания | После обезжиривания | До обезжиривания | После обезжиривания | |
| Типовая методика | 80,21 | 82,48 | 25,62 | 19,64 |
| Раствор 1 | 73,90 | 80,90 | 26,95 | 25,37 |
| Раствор 2 | 60,40 | 69,33 | 49,74 | 30,25 |
| Раствор 3 | 73,60 | 77,25 | 31,47 | 26,23 |
| Раствор 4 | 63,75 | 69,21 | 32,15 | 30,37 |
Из таблицы 7 видно, что максимальная величина белизны и желтизны после проведения процесса обезжиривания характерна для образцов, обработанных по типовой методике. Очевидно, это связано с тем, что в обезжиривающей ванне присутствовало СПАВ в количестве 4 г/дм3, которое обладало обезжиривающим и моющим действием. При сравнении данных для растворов 1-4, содержащих только бактериальную суспензию можно сделать вывод, что максимальная величина белизны наблюдалась у образцов после процесса обезжиривания, обработанных в растворе 1 (100% расход бактериальной суспензии от объема рабочей ванны), а минимальная величина белизны у образцов после обезжиривания в растворе 4.
Рисунок 6 - Схема биотехнологического обезжиривания
4. Экономическая часть. Расчет экономической эффективности экобиотехнологического процесса обезжиривания меховой овчины
В настоящее время сложная экологическая обстановка и рыночные отношения предъявляют предприятиям легкой промышленности ряд новых требований: предприятия должны выпускать конкурентоспособную продукцию, удовлетворяющую требованиям потребителя, не оказывая при этом пагубного техногенного воздействия на экосистему.