原料皮保藏的清洁生产技术
刚从动物体上剥下来的鲜皮带有很多微生物,有20多种。1g鲜皮上有2亿~200亿个各种各样的微生物,其中有相当一部分是分解蛋白质的细菌和霉菌,它们的大量生长、繁殖会使生皮因腐败而降低其使用价值甚至遭到破坏。按照现在的条件,原料皮从动物体上剥下后,尚不能立即投产,必须经过一段时间的保藏和运输,在这个过程中,必须对原料皮进行防腐处理。
在已有的制革原料皮的防腐方法中,应用最多的是盐腌法。盐腌法具有操作简便易行、成本低廉、适用范围广、保存时间长、防腐效果好等优点,因而被广泛采用。目前,原料皮采用盐腌法保藏的几乎达到90%以上。然而,盐腌法的致命缺点是需要使用大量的食盐,一般为鲜皮重的25%~50%,因此带来了严重的盐污染。据统计,制革厂70%的盐污染均来自盐腌法。其他防腐方法,如干燥法和冷冻法,虽然可以不使用盐来进行原料皮的保藏,但往往由于各种因素的制约而使其应用受到限制。例如,干燥法防腐保藏的原料皮(猪皮不适合用此法),纤维粘结牢固,浸水回软十分困难,严重影响皮革质量,因此干燥法已被淘汰。冷冻法防腐无污染,但成本高,且解冻原料皮易受细菌侵蚀,影响成革质量。
近年来,随着人们环保意识的增强和环保法律法规的日益完善,含盐废水的排放受到严格控制。显然,用传统的盐腌法对原料皮进行防腐保藏越来越受到人们的质疑。
国内外皮革科技工作者,在制革原料皮保藏的清洁生产技术的研究开发方面进行了不懈的探索,做了大量的研究工作,并取得了可喜的进展。这里着重介绍制革原料皮保藏的清洁生产技术。
1.杀菌剂防腐保藏法
杀菌剂防腐保藏法的要点是:将刚从动物体上剥下来的鲜皮水洗、降温、清除脏物,再喷洒杀菌剂,或将原料皮浸泡于杀菌剂中,或将皮与杀菌剂一起在转鼓中转动,然后再将皮堆置以保存。此法所使用的杀菌剂一般都是具有某种特殊结构的化合物,可对细菌细胞膜的通透性产生影响,或可改变细菌的生长环境,或对细菌具有氧化作用等,总之,能够造成一种不适合细菌生长、繁殖的条件和环境。这类杀菌剂主要有硼酸、碳酸钠、氟硅酸钠、亚硫酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐、酚类、噻唑衍生物以及氯化苄烷胺等。
在进行原料皮防腐保藏时,选择杀菌剂的原则应从三个方面考虑:一是防腐杀菌效果好;二是毒性小,对环境不造成污染或污染易于消除;三是不会对皮质造成损害。一般认为,氯化苄烷胺、噻唑衍生物的防腐杀菌性能较好。次氯酸盐、硼酸、氟硅酸钠也基本符合清洁生产的要求。但是,应切忌使用酚类杀菌防腐,五氯苯酚、三氯苯酚等毒性较大,应禁止使用。目前,国外已经研究开发出一些可用于原料皮杀菌防腐的杀菌防腐剂,例如ABM公司生产的Gloquat C和Glokill 77;巴克曼(Buckman)公司生产的Busan 30等。经杀菌剂防腐保存处理过的原料皮一般在常温下可保存6~10天,可见,保存时间稍短,实为权宜之计。若要长期保存,还需干燥法防腐或盐腌法防腐。
2.KCl防腐法
加拿大化学家Joe Gosselin曾提出用KCl替代NaCl来进行原料皮的防腐保藏,其操作与盐腌法基本相同,但要求KCl溶液的浓度至少控制在4mol/L以上,且需要采用适当的机械操作来确保生皮内KCl的浓度也达到一定的量值。使用KCl处理,生皮的保存期可达40天以上而不会出现任何异常,这一点已经能够满足制革的要求。但目前尚未见到此法在工业化应用上的报道。
3.少盐防腐保藏法
按照常规盐腌法,食盐的用量一般为25%~50%(按鲜皮重量计)。为了减少盐的用量,人们将食盐和其他试剂(如杀菌剂、防腐剂或助剂)结合使用,收到了较好的效果。可供选择的杀菌剂、防霉剂及助剂主要有硫酸氢钠、硼酸、碳酸氢钠、焦亚硫酸钠;Aracit K、Aracit DA、Aracit KL(TFL公司),Uberol 800(德国Carpetex公司),Truposept BW(德国Trumpler公司)以及Cismollan BHO 2等。
为了进一步提高食盐的利用率,人们发展了盐水浸泡—循环法来进行原料皮的防腐保藏。该方法的要点是将鲜皮去肉、水洗后,置于浓度为25%的食盐溶液中浸泡16~24h,或于转鼓中用饱和食盐水处理8h,然后,撒盐、堆垛。用过的废盐水经适当处理后重复使用。
印度中央皮革研究所Kanagaraj等提出使用硅胶和少量食盐(按生皮重的5%计)及 0.1%的杀菌剂对氯间甲酚(PCMC)对原料皮进行短期防腐保藏。据报道,南非Russell等发明了一种名为Liricure工艺的原料皮防腐保藏技术,该技术的要点是将杀菌剂粉末涂在原料皮的肉面,然后折叠堆置。杀菌剂粉末的组成为:25%的乙二胺四乙酸(EDTA)钠盐、40%的NaCl和35%的中粗锯末屑。此法的生产成本较传统的盐腌法略高,但可以减少盐用量的20%。
4.冷冻法
冷冻法是指在低温下使皮内水分结冰以达到防腐的目的来保存生皮的方法。在我国南方的炎热季节,可用冷冻法保藏鲜皮。由于冷冻法的设备费用较高,所以一般只作为一种暂时性的保存方法。冷冻的过程应分为预冷和冷冻两个阶段,否则会由于骤冷而导致生皮的外层冷冻而内层未冷冻(在堆垛的情况下尤其如此),在未冷冻的内层,细菌仍有活动性。在我国北方的寒冷季节,常用自然冷冻法来保存生皮,即将鲜皮逐张肉面朝上地平铺在室外地上(有时在肉面上还要喷一点水),待完全冷冻后以小堆垛起来。在冷冻过程中,生皮变得板硬,不便折叠运输。而且,纤维间水分因结冰而体积增大致使生皮的胶原纤维部分受到损伤,导致成革松弛。当温度升高到0℃以上时,冷冻皮开始解冻,此时最易腐烂,宜迅速投产或用其他方法处理。
5.低温保存法
低温保存法又可称之为冷藏保存法。一般工厂采用的低温保存方法是降低原料皮仓库内的温度,即建筑专门的冷库。通常是在0~15℃的环境下来保存盐湿皮,这样细菌生长受到抑制,可以减少腌皮的用盐量,原料皮不冰冻,因而质量不受损害。此法适用于长期保存盐湿皮。
迄今为止,尚未研究开发出可应用于工业化生产的无盐防腐保藏原料皮的技术。已有的少盐防腐保藏技术,多数也只适用于原料皮的短期保藏。可见,在制革原料皮防腐保藏的清洁生产技术的研究开发方面,还有大量工作要做。
6.鲜皮直接投产
从工艺角度看,鲜皮直接投产的途径有二:其一,鲜皮直接投产后,直接生产出成革,当然,就不存在原料皮防腐保藏的问题;其二,鲜皮直接投产后可根据需要将其加工成浸酸裸皮或蓝湿革进行保藏。无论是哪条途径,均可消除或减少盐污染。
鲜猪皮的直接投产,首先采用“二次四刀法”刮油,然后进行化学脱脂。化学脱脂分两次进行,即先进行预脱脂,再进行主脱脂。由于猪皮是多脂皮,故鲜猪皮直接投产的成功与否,关键就在于脱脂。在生产实践中,笔者曾总结出“前工序为主,后工序为辅,物理脱脂和化学脱脂并举”的“分步脱脂法”,这一方法对于鲜皮直接投产非常适用。
鲜猪皮直接投产的工艺流程:组批→去肉(二次四刀法)→割边→称重→水洗→预脱脂→水洗→二次脱脂→水洗→浸水→水洗→调温→控水→臀部涂酶→称重→浸灰碱→水洗→剖臀部→称重→复灰→水洗→脱灰→软化→水洗→浸酸→铬鞣
在工艺的具体实施中,可以根据情况,在浸灰、复灰、脱灰、软化等工序加入脱脂剂进行脱脂。鲜牛皮、鲜羊皮的投产,工艺大同小异,其技术关键在于应注意加强浸水操作。人们往往会有这样的错觉:鲜皮浸水可以马虎一点。其实,鲜皮直接投产,若不注意加强浸水,胶原纤维间质难以清除,对后续工序的影响很大。
关于鲜皮直接投产,国外也有不少相关报道。美国、新西兰、澳大利亚、阿根廷以及德国等国家,鲜皮直接投产的比例已占50%以上。大规模实施鲜皮直接投产工艺,需要具备以下条件。
(1)要有固定的原料皮供应点,以保证鲜皮的供应,且供应点离制革厂不能相距太远。
(2)有能够保持恒温在4℃左右的冷藏库,使鲜皮能在2~4h之内被冷却,以便通过降低环境温度来抑制细菌的繁殖。
(3)备有冷藏运输车。