LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Наукові основи технологічних процесів виробництва шкіри та похідних колагену з позиції термодинаміки

has been theoretically deduced and proved. It has been proved that the reason of dzeta-potential formation is the presence of mineral tannins, p-complexes of organic tannins with peptide groups of collagen in derma collagen structure and solubilization of bipolar carbohydrates. It has been established that the volume, occupied by tannin as a result of above mentioned interaction, has a form of cube, which sides are commensurable with the distance between triplets of collagen. It has been stated that in thermostable linkage, which was formed during tannage, each metal atom has the ability to react both with the side amino and carboxylic groups and with peptide groups of the main claim. The phenomenon of solubilization of hydrocarbon in leather as a factor defining the volume of disordered zone structure of collagen derma and the package density of triple spirals in ordered zone has been examined. The concepts and the characteristics of boundary surfaces between ordered and disordered zones of collagen structure. On the basis of thermodynamic description of melting out of collagen derivatives as a process of converting free jointing high molecular collagen chain into its low molecular derivatives, the dependence of indices characterising the quality of finished product has been revealed. The methodology of creating leather technology and derivatives of collagen has been worked out. The thermodynamic fundamentals allow to develop resources saving technologies properties of the finished products.

Key words: collagen, thermodynamics, ordered and disordered zones, boundary interface formation of structure, tannage, retanning, fat-liquoring, dyeing, dzeta-potential, solubilization, tensile strength, elongation at rupture, leather, enzyme, collagen derivatives.

АННОТАЦИЯ

Горбачев А.А. Научные основы технологических процессов производства кожи и производных коллагена с позиции термодинамики. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.19.05 – технология кожи и меха. – Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2002.

В результате комплексных исследований физико-химического воздействия различных веществ на коллаген с позиции термодинамики разработаны научные основы технологических процессов производства кожи и производных коллагена, что позволило найти новые технические решения превращения дермы в кожу.

Теоретически выведена и экспериментально доказана функциональная зависимость выхода кож по площади от их физико-механических показателей. Удлинение при разрыве, предел прочности при растяжении и формирование объёма дермы являются аргументами этой функции, приведенными к одному комплексному показателю. Теоретически выведена и экспериментально подтверждена функциональная зависимость выхода кож по площади от дзета-потенциала кож. Доказано, что причиной образования дзета-потенциала являются наличие в структуре коллагена дермы минеральных дубителей, ?-комплексов органических дубителей с пептидными группами коллагена, солюбилизация биполярных углеводородов. Математически описан процесс образования поперечных термостойких связей в структуре коллагена по аналогии с процессом поликонденсации высокомолекулярных соединений.

На основании теоретических и экспериментальных исследований определено, что объём, занимаемый дубителем в коллагене, по форме приближается к кубу, грани которого соизмеримы с расстоянием между триплетами коллагена. С учётом особенностей строения коллагена выяснена взаимосвязь между размером дубящих частиц и соотношением упорядоченной и неупорядоченной зон структуры. Установлено, что размер термостойких связей, образующихся в процессе дубления, обусловлен объёмом неупорядоченной зоны структуры коллагена. Дана количественная оценка роли функциональных групп коллагена в формировании объёма структуры дермы при дублении. Установлено, что в образовавшейся при дублении термостойкой связи каждый атом металла обладает способностью взаимодействовать как с боковыми амино- и карбоксильными, так и с пептидными группами основной цепи.

Рассмотрено явление солюбилизации углеводородов в коже, как фактор, определяющий объём неупорядоченной зоны структуры коллагена дермы и плотность упаковки трёхспиральных спиралей в упорядоченной зоне. Установлено, что в процессе солюбилизации боковые цепи коллагена участвуют в большей степени, чем группы основной полипептидной цепи. Разработаны представления и найдены характеристики граничной поверхности между упорядоченной и неупорядоченной зонами структуры коллагена, а именно: масса химических веществ, приходящаяся на один моль заряженных частиц в структуре белка и поверхностного натяжения на граничной поверхности, которое зависит от вида сырья и возраста животного.

На основании термодинамического описания выплавления производных коллагена, как процесса превращения свободносочлененной высокомолекулярной цепи коллагена в его низкомолекулярные производные, найдены зависимости показателей, характеризующих качество готового продукта. Доказана тождественность характера взаимодействия диэпоксидных соединений, пероксида водорода и гексаметилентетрамина с производными коллагена при высокотемпературной сушке и УФ облучении. Разработано пять способов получения клея и желатина. Установлено, что распределение ковалентных сшивающих связей как между молекулами, так и внутри их равновероятно, поскольку сшивание происходит с пептидными группами основных цепей белка. При повышенных расходах реагентов, обуславливающих образование значительного количества сшивающих связей, уменьшается подвижность молекул белка. С целью предотвращения этого явления предложен метод расчёта расхода сшивающих реагентов, обеспечивающий увеличение вязкости до 70Э.

Разработана методология создания технологий кож и производных коллагена. Термодинамические основы позволяют создавать ресурсосберегающие технологии с планируемыми свойствами готовой продукции.

Ключевые слова: коллаген, термодинамика, упорядоченные и неупорядоченные зоны, граничная поверхность, формирование структуры, дубление, додубливание, жирование, крашение, дзета-потенциал, солюбилизация, поверхностное натяжение, комплексный показатель, кожа, ферменты, производные коллагена.