Введение
Проблема переработки и рационального использования отходов кожевенного и мехового производства в последние годы становится особенно актуальной во всем мире. Это обусловлено тем, что в процессе производства натуральных кож и пушно-меховых полуфабрикатов образуется значительное количество (30 - 50% от массы сырья) отходов, содержащих до 50% белковых веществ, а также многих других побочных продуктов. Актуальность решения указанной проблемы также диктуется ухудшением экологической обстановки. Значительная часть органических отходов кожевенного и мехового производства еще не нашла применения и вывозится на свалки, что, помимо материальных потерь, ведет к загрязнению окружающей среды.
Такая форма хозяйственной деятельности человека - воздействие промышленности на окружающую среду, несет серьезные угрозы: деградацию поверхности земли (изменение рельефа, структуры и качества почвы), загрязнение воздуха, вод, климатические изменения, обеднение флоры и фауны, ухудшение условий жизни и состояния здоровья населения.
Так, непереработанные коллагенсодержащие отходы обладают способностью сорбировать клетки микроорганизмов и могут стать источником образования различных вирусов. Кроме того, складирование отходов на территории предприятий приводит к массированному загрязнению почвы и миграции загрязняющих веществ в грунтовые воды, а также к смыву их поверхностным стоком в открытые водоемы. Аккумулируя значительное количество загрязнений, почва на долгое время становится источником миграции химических веществ в смежные среды: грунтовые воды, атмосферный воздух, в растения – продукты питания [1]. Если использование химических веществ (макро- и микроудобрений), например, в сельскохозяйственной практике регламентировано нормативно-техническими документами, то попадание в почву макро и микроэлементов, а также азотосодержащих соединений, содержащихся в кожевенных и меховых отходах, - процесс совершенно нерегулируемый и потому наиболее опасный для здоровья людей. При имеющейся тенденции резкого увеличения объемов образования указанных отходов вопрос их утилизации, с точки зрения экологической ситуации, становится особенно острым.
Неизбежно образующиеся отходы содержат: весьма ценные природные органические материалы, которые могут быть использованы в качестве сырья в производстве полезных продуктов. Например, ценный природный белок - коллаген, который может быть извлечен и широко использован в виде коллагеновых препаратов в различных отраслях промышленности.
В этой связи экономически выгодным является разработка высоко эффективных технологий переработки кожевенных и меховых отходов.Наиболее ценными из коллагенсодержащих отходов являются те из них, исходная природа которых в процессах производства не подвергалась изменению (отходы кожевенного и мехового сырья) или изменена незначительно (гольевые отходы). Такие отходы легче перерабатывать, а сами продукты переработки могут найти широкое применение, так как экологически безопасны. Более сложной задачей является переработка отходов, образующихся на последующих стадиях производства, в частности, переработка отходов дубленых кож, которые содержат токсичные химические материалы и имеют структурные образования. Таким образом, проблема переработки коллагенсодержащих отходов кожевенного и мехового производства имеет два решающих фактора – экологический и экономический. В данной работе проведен анализ наиболее известных и используемых направлений переработки коллагенсодержащих, жирсодержащих, кератинсодержащих твердых отходов кожевенного и мехового производства.
1. Современные направления переработки отходов кожевенного и мехового производства
1.1 Характеристика и классификация твердых отходов кожевенного и мехового производства
Проблема использования отходов имеет особое значение для меховой и кожевенной промышленности, поскольку в процессе выделки кожи и меха значительная часть побочного продукта переходит в отходы.
Например, баланс кожевенного сырья в производстве кож хромового дубления, составленный по кожевенной промышленности России, показывает, что половина массы сырья попадает в отходы (таблица 1.1) [2].
Отходы | Содержание влаги вотходах, % | Количество отходов, % от массы | |
| мокросоленого сырья (влажность38 %) | абсолютно сухоговещества | ||
| Недубленые гольевая мездра спилковая обрезьБелки, перешедшие в отработанные жидкостиДубленые стружка обрезь с готовой кожи пыль после шлифования Итого | 80,075,070,040,018,015,0- | 13,94,820,06,54,71,052,4 | 4,52,010,07,06,01,531,0 |
Из данных таблицы 1.1 видно, что основную массу среди недубленых отходов составляет гольевая мездра, среди дубленых – кожевенная стружка.
Из диаграммы (рисунок 1.1) видно, что для производства обуви используется только 29,9 – 45,0 % кожевенного сырья, остальная его часть переходит в отходы и используется в виде побочных продуктов. При этом лучшим образом используется сырье в производстве кож для низа обуви (рисунок 1.1, б) по сравнению с производством кож для верха обуви, где процент образования отходов от массы сырья весьма значительный.
Одной из причин образования большого количества отходов является то, что на кожевенные и меховые предприятия поступает сырье со сложным извилистым контуром, длинными лапами, хвостами, лобашами, прирезями мяса и жира, а также с различными толщинами дермы по топографическим участкам.
Указанные части шкуры и мездра непригодны для производства кожи и переходят в отходы на различных стадиях технологического процесса производства кожи [3].
В таблицах 1.2 и 1.3 приведены характеристика и основные технологические стадии возникновения отходов кожевенного и мехового производства.
Таблица 1.2 [4] – Основные технологические стадии возникновения отходов кожевенного производства
| Технологические стадии возникновения отходов | Отходы | Основные примеси |
| УбойМездрение гольяДвоение голья | НедубленыеГоловная часть, брюшная часть свиной шкуры, обрезь, мездра боенского мездренияМездраГольевой спилок Спилковая обрезь | Хлорид натрияГидроксид кальция и сульфид натрияГидроксид кальция и сульфид натрия |
| Двоение полуфабрикатаРегулирование толщины кожиОбрезка, раскрой и вырубка деталей | Дубленые Спилок полуфабрикатаСтружкаКожевенная пыльКраевые отходыМежлекальные отходы | ДубителиДубители, красители, жиры и отделочные материалы" |
Из таблицы 1.2 видно, что наибольшее количество примесей содержат дубленые отходы [4].
Таблица 1.3 – Характеристика и отраслевые нормы выхода отходов в сырейно-красильном производстве мехового предприятия
| Отходы | Единица измерения | Норма выхода отхода |
| 1 Краевые участки от контурирования шкур: головки от шкур кроликаОбрезь сырьевая(от складской обрядки):меховых овчиншубных овчинОбрезь от выделанных меховых овчин (от обрезки кромки)2 Стружка (пленка) от строжки шкурок кролика3 Лоскут от выделанных шкурок кролика, соответствующий по размерам: скорняжному подножному4 Лоскут от выделанных шкурок каракуля, соответствующий по размерам подножному5 Мездра от шкурок:бурундука, горностая, голяка от каракуля, сониполчка, суслика белки, колонка зайца-беляка, соболя, каракульчи, кляма, муаре, норки куницыКорсака, лисицы, песцаХоряСурка, каракуля, козликаКролика, ондатрыМерлушкиСмушки, яхобабакошки | кг/1000штневыделанных шкуркг/1000шт выделанных шкуркг/1000шт невыделанных шкуркг/1000шт выделанных шкуркг/1000шт невыделанных шкуркг/1000шт невыделанных шкур | 13,348,755,713,914,91,23,86,02,04,06,710,014,030,035,040,050,060,0 |
| Волка, выдры, енота, морского котика, морзверя, нутрии, собакиВыпоротка, жеребка, тряскаОпойкаОвчины меховой, овчины шубной | " | 100150270300 |
Под твердыми отходами кожевенного и мехового производства понимают остатки сырья и полуфабрикатов, образующиеся в процессе превращения исходного материала в готовую продукцию, утратившие полностью или частично потребительские качества исходного материала.
Отходы, возникающие при переработке кожевенного и мехового сырья и при изготовлении изделий из кожи и меха, можно разделить на три группы:
1. Отходы, получаемые при первичной переработке сырья на мясокомбинатах, кожсырьевых заводах, сырьевых меховых базах:
- отходы шкур – обрезь, щеки, губы, лобаши, сухожилия, хрящи и т.д.;
- костные отходы – остатки нижних конечностей, лобные кости, хвосты;
- кератиновые отходы – рога, копыта.
2. Отходы, возникающие в процессе кожевенного и мехового производства:
- отходы при переработке шкур и голья – мездра, обрезь, подкожный жир, шерсть;
- отходы после дубления – стружка кожевенная, обрезь, кожевенная пыль;
3. Отходы, возникающие при изготовлении изделий из кожи и меха, в скорняжном производстве, при вырубании деталей изделий из кожи в обувном, кожгалантерейном и других производствах [5].
Также, к отходам относится нестандартное сырье – шкуры, которые не могут быть переработаны на предприятиях вследствие большого числа пороков.
В кожевенном и меховом производстве для упорядочения использования отходов применяют классификацию отходов, учитывающую: их природу, свойства, экологическую вредность, пригодность, массовость продукции [6].
Так, твердые отходы по химическому составу делятся на:
-коллагенсодержащие
- жирсодержащие
-кератинсодержащие.
1.2 Коллагенсодержащие твердые отходы кожевенно-мехового производства и направления их переработки
отходы кожевенный меховой производство
Коллагенсодержащие твердые отходы кожевенного и мехового производства – это все виды отходов от шкур, голья, кожи, мехового полуфабриката, возникающие после механических операций (обрядка, мездрение, двоение, строгание, шлифование), волокнистая структура которых, в большей степени, образована фибриллярным белком – коллагеном.