Изучение свойств бактериальной суспензии и ее применение в подготовительных процессах переработки мехового сырья

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 10Ч10 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) Ч100%

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

Вид раствора	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.

Предприятия меховой и шубной промышленности занимают одно из первых мест в числе загрязнителей окружающей среды. На всех этапах выделки овчин образуются высокотоксичные воды, содержащие такие контаминанты, как синтетические поверхностные вещества, формальдегид, жировые вещества, минеральные кислоты и соли. В связи с этим широко проводятся научно-исследовательские работы по снижению токсичности отработанных вод после проведения различных процессов в технологическом цикле.

В данной работе предложен метод проведения процесса обезжиривания меховой овчины ферментным препаратом высокой липолитической активности, продуцируемым прокариотическими организмами. Проведение обезжиривания по указанному методу позволяет получить полуфабрикат, удовлетворяющий требованиям ГОСТа и значительно снизить токсичность образуемых сточных вод.

Экономическая эффективность данного процесса достигается за счет снижения затрат на химматериалы, транспортно-заготовительные расходы и прочие затраты.

На первом этапе были рассчитаны затраты на воду и химматериалы согласно формулы (9):

С = VЧЦ, (9)

где С - затраты на воду, руб;

V - расход материала на 1000 дм2;

Ц - цена за единицу материала, руб

Результаты расчета затрат на воду и химические материалы представлены в таблице 12. Расчеты были произведены на калькуляционную единицу, величина которой для меховой овчины составляет 1000 дм2.

Таблица 5 - Затраты на воду и химматериалы на калькуляционную единицу

Наименование	Единица измерения	Расход на 1000 дм2	Цена за единицу, руб	Затраты, руб
		Типовой вариант	Новый вариант		Типовой вариант	Новый вариант
СПАВ	кг	1,890	0,378	100,00	189,00	-
Формалин	дм3	0,189	-	31,00	5,86	-
Карбонат натрия	кг	0,189	-	30,00	5,67	-
Вода	м3	0,378	0,378	6,21	2,35	2,350
Калий фосфорнокислый 2-замещенный	кг	-	0,567	156,00	-	88,452
Кальций хлористый	кг	-	0,378	52,00	-	19,656
Аммоний фосфорнокислый 1-замещенный	кг	-	0,567	91,00	-	51,597
Магний сернокислый	кг	-	0,378	38,00	-	14,364
Нерпичий жир	кг	-	0,378	50,00	-	18,900
Итого:					202,88	195,319

В представленной таблице показано, что опытный вариант проведения процесса обезжиривания при помощи микробных продуцентов значительно позволяет сократить расходы на химматериалы благодаря исключению из технологического процесса формальдегида, карбоната натрия и СПАВ. Транспортно заготовительные расходы составляют 7% от стоимости химматериалов и составляют для типового варианта - 14,2 руб, для нового варианта -13,67 руб.

Прочие затраты составляют 10-15% от суммы предыдущих изменяющихся статей затрат, таким образом, для типового варианта данная величина составила - 30,43 руб., для нового - 29,3 руб.

Изменяющиеся статьи затрат представлены в таблице 13.

Таблица 6 - Изменяющиеся статьи затрат на 1000 дм2 готовой продукции

Статьи затрат	Типовой способ обработки	Предлагаемый способ обработки
Стоимость химматериалов	202,880	195,319
Транспортно-заготовительные расходы	14,200	13,670
Прочие затраты	30,430	29,300
Общий итог, руб:	247,510	238,289

Из таблицы 13 видно, что экономическая эффективность процесса обезжиривания меховой овчины с использованием бактериальной суспензии достигается за счет снижения затрат на химматериалы с 202,88 до 195,319 руб; на транспортно-заготовительные расходы с 14,2 до 13,67 руб; на прочие затраты с 30,43 до 29,3 руб. Общий итог изменяющихся статей затрат снижается с 247,51 рублей (типовой вариант) до 238,289 руб - при использовании предлагаемой методики проведения процесса обезжиривания (9,221 руб.)

При использовании данного метода остальные статьи затрат, к которым относятся затраты на основную и дополнительную заработную плату, на амортизацию зданий и оборудования и др., остаются неизменными, что обусловлено одинаковыми параметрами проведения данного процесса по разным технологиям - в обоих случаях процесс обезжиривания проводится окуночным методом с продолжительностью - 45 минут.

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле (10):

Э = , (10)

где Э - годовой экономический эффект, руб;

С1 - сумма статей затрат для опытной технологии, руб;

С - сумма статей затрат по типовой методике, руб;

Мз - мощность предприятия, дм2/год.

При мощности завода 20 млн.кв.дм. составит 184420 руб, а на 1000 дм2 - 9,22 рублей.

Таким образом, был произведен расчет экономической эффективности процесса, который составил 9,22 рублей на 1000 дм2. Следовательно, применение микроорганизмов-деструкторов жировых веществ при проведении процесса обезжиривания позволит не только снизить токсичность образуемых сточных вод и получить полуфабрикат, удовлетворяющий требованиям ГОСТа, но и значительно сократить затраты на данном этапе выделки меховой овчины.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8