Введение
Проблема переработки ирационального использования отходов кожевенного и мехового производства впоследние годы становится особенно актуальной во всем мире. Это обусловленотем, что в процессе производства натуральных кож и пушно-меховых полуфабрикатовобразуется 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 ухудшениемэкологической обстановки. Значительная часть органических отходов кожевенного имехового производства еще не нашла применения и вывозится на свалки, что,помимо материальных потерь, ведет к загрязнению окружающей среды.
Такая форма хозяйственнойдеятельности человека — воздействие промышленности на окружающую среду, несетсерьезные угрозы: деградацию поверхности земли (изменение рельефа, структуры икачества почвы), загрязнение воздуха, вод, климатические изменения, обеднениефлоры и фауны, ухудшение условий жизни и состояния здоровья населения.
Так, непереработанныеколлагенсодержащие отходы обладают способностью сорбировать клеткимикроорганизмов и могут стать источником образования различных вирусов. Крометого, складирование отходов на территории предприятий приводит к массированномузагрязнению почвы и миграции загрязняющих веществ в грунтовые воды, а также ксмыву их поверхностным стоком в открытые водоемы. Аккумулируя значительноеколичество загрязнений, почва на долгое время становится источником миграциихимических веществ в смежные среды: грунтовые воды, атмосферный воздух, врастения – продукты питания [1]. Если использование химических веществ (макро- имикроудобрений), например, в сельскохозяйственной практике регламентированонормативно-техническими документами, то попадание в почву макро имикроэлементов, а также азотосодержащих соединений, содержащихся в кожевенных имеховых отходах, — процесс совершенно нерегулируемый и потому наиболее опасныйдля здоровья людей. При имеющейся тенденции резкого увеличения объемовобразования указанных отходов вопрос их утилизации, с точки зренияэкологической ситуации, становится особенно острым.
Неизбежно образующиесяотходы содержат: весьма ценные природные органические материалы, которые могутбыть использованы вкачестве сырья в производстве полезных продуктов. Например, ценный природныйбелок — коллаген, который может быть извлечен и широко использован в видеколлагеновых препаратов в различных отраслях промышленности.
В этой связи экономическивыгодным является разработка высоко эффективных технологий переработкикожевенных и меховых отходов. Наиболее ценнымииз коллагенсодержащих отходов являются те из них, исходная природа которых впроцессах производства не подвергалась изменению (отходы кожевенного и меховогосырья) или изменена незначительно (гольевые отходы). Такие отходы легчеперерабатывать, а сами продукты переработки могут найти широкое применение, таккак экологически безопасны. Более сложной задачей является переработка отходов,образующихся на последующих стадиях производства, в частности, переработкаотходов дубленых кож, которые содержат токсичные химические материалы и имеютструктурные образования. Таким образом, проблема переработки коллагенсодержащихотходов кожевенного и мехового производства имеет два решающих фактора –экологический и экономический. В данной работе проведен анализ наиболееизвестных и используемых направлений переработки коллагенсодержащих,жирсодержащих, кератинсодержащих твердых отходов кожевенного и меховогопроизводства.
1. Современныенаправления переработки отходов кожевенного и мехового производства
1.1 Характеристика иклассификация твердых отходов кожевенного и мехового производства
Проблема использованияотходов имеет особое значение для меховой и кожевенной промышленности,поскольку в процессе выделки кожи и меха значительная часть побочного продуктапереходит в отходы.
Например, баланскожевенного сырья в производстве кож хромового дубления, составленный покожевенной промышленности России, показывает, что половина массы сырья попадаетв отходы (таблица 1.1) [2].Таблица1.1 — Коллагенсодержащие отходы кожевенного производства Отходы
Содержание влаги в
отходах, %
Количество отходов,
% от массы мокросоленого сырья (влажность38 %) абсолютно сухого вещества
Недубленые гольевая мездра спилковая обрезь
Белки, перешедшие в отработанные жидкости
Дубленые стружка обрезь с готовой кожи пыль после шлифования Итого
80,0
75,0
70,0
40,0
18,0
15,0
—
13,9
4,8
20,0
6,5
4,7
1,0
52,4
4,5
2,0
10,0
7,0
6,0
1,5
31,0
Из данных таблицы 1.1видно, что основную массу среди недубленых отходов составляет гольевая мездра,среди дубленых – кожевенная стружка.
Из диаграммы (рисунок1.1) видно, что для производства обуви используется только 29,9 – 45,0 %кожевенного сырья, остальная его часть переходит в отходы и используется в видепобочных продуктов. При этом лучшим образом используется сырье в производствекож для низа обуви (рисунок 1.1, б) по сравнению с производством кож для верхаобуви, где процент образования отходов от массы сырья весьма значительный.
Одной из причинобразования большого количества отходов является то, что на кожевенные имеховые предприятия поступает сырье со сложным извилистым контуром, длиннымилапами, хвостами, лобашами, прирезями мяса и жира, а также с различнымитолщинами дермы по топографическим участкам.
Указанные части шкуры имездра непригодны для производства кожи и переходят в отходы на различныхстадиях технологического процесса производства кожи [3].
В таблицах 1.2 и 1.3приведены характеристика и основные технологические стадии возникновенияотходов кожевенного и мехового производства.
Таблица 1.2 [4] –Основные технологические стадии возникновения отходов кожевенного производстваТехнологические стадии возникновения отходов Отходы Основные примеси
Убой
Мездрение голья
Двоение голья
Недубленые
Головная часть, брюшная часть свиной шкуры, обрезь, мездра боенского мездрения
Мездра
Гольевой спилок Спилковая обрезь
Хлорид натрия
Гидроксид кальция и сульфид натрия
Гидроксид кальция и сульфид натрия
Двоение полуфабриката
Регулирование толщины кожи
Обрезка, раскрой и вырубка деталей
Дубленые
Спилок полуфабриката
Стружка
Кожевенная пыль
Краевые отходы
Межлекальные отходы
Дубители
Дубители, красители, жиры и отделочные материалы
"
Из таблицы 1.2 видно, чтонаибольшее количество примесей содержат дубленые отходы [4].
Таблица 1.3 –Характеристика и отраслевые нормы выхода отходов в сырейно-красильномпроизводстве мехового предприятияОтходы Единица измерения Норма выхода отхода
1 Краевые участки от контурирования шкур: головки от шкур кролика
Обрезь сырьевая
(от складской обрядки):
меховых овчин
шубных овчин
Обрезь от выделанных меховых овчин (от обрезки кромки)
2 Стружка (пленка) от строжки шкурок кролика
3 Лоскут от выделанных шкурок кролика, соответствующий по размерам: скорняжному
подножному
4 Лоскут от выделанных шкурок каракуля, соответствующий по размерам подножному
5 Мездра от шкурок:
бурундука, горностая, голяка от каракуля, сониполчка, суслика белки, колонка зайца-беляка, соболя, каракульчи, кляма, муаре, норки куницы
Корсака, лисицы, песца
Хоря
Сурка, каракуля, козлика
Кролика, ондатры
Мерлушки
Смушки, яхобаба
кошки
кг/1000шт
невыделанных шкур
кг/1000шт выделанных шкур
кг/1000шт невыделанных шкур
кг/1000шт выделанных шкур
кг/1000шт невыделанных шкур
кг/1000шт невыделанных шкур
13,3
48,7
55,7
13,9
14,9
1,2
3,8
6,0
2,0
4,0
6,7
10,0
14,0
30,0
35,0
40,0
50,0
60,0
Волка, выдры, енота, морского котика, морзверя, нутрии, собаки
Выпоротка, жеребка, тряска
Опойка
Овчины меховой, овчины шубной "
100
150
270
300
Под твердыми отходамикожевенного 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 припереработке кожевенного и мехового сырья и при изготовлении изделий из кожи имеха, можно разделить на три группы:
1. Отходы, получаемые припервичной переработке сырья на мясокомбинатах, кожсырьевых заводах, сырьевыхмеховых 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 впроцессе кожевенного и мехового производства:
— отходы при переработкешкур и голья – мездра, обрезь, подкожный жир, шерсть;
— отходы после дубления –стружка кожевенная, обрезь, кожевенная пыль;
3. Отходы, возникающиепри изготовлении изделий из кожи и меха, в скорняжном производстве, привырубании деталей изделий из кожи в обувном, кожгалантерейном и другихпроизводствах [5].
Также, к отходамотносится нестандартное сырье – шкуры, которые не могут быть переработаны напредприятиях вследствие большого числа пороков.
В кожевенном и меховомпроизводстве для упорядочения использования отходов применяют классификациюотходов, учитывающую: их природу, свойства, экологическую вредность,пригодность, массовость продукции [6].
Так, твердые отходы похимическому составу делятся на:
-коллагенсодержащие
— жирсодержащие
-кератинсодержащие.
1.2 Коллагенсодержащиетвердые отходы кожевенно-мехового производства и направления их переработки
отходыкожевенный меховой производство
Коллагенсодержащиетвердые отходы кожевенного и мехового производства – это все виды отходов отшкур, голья, кожи, мехового полуфабриката, возникающие после механическихопераций (обрядка, мездрение, двоение, строгание, шлифование), волокнистаяструктура которых, в большей степени, образована фибриллярным белком –коллагеном.
Содержащийся в отходахколлаген обладает уникальными свойствами, которые обусловлены его химическойприродой и структурой, поэтому использование коллагенсодержащих твердых отходовдолжно базироваться на двух принципах:
-применять деструкциюлишь в том случае, когда исчерпаны все возможности использования волокнистойструктуры;
-для каждой ступенидеструкции предусмотреть максимально возможную степень модификации [4].
Исходя из вышесказанного, наиболее ценными из коллагенсодержащих отходов являются недубленыеотходы (образованные на подготовительных стадиях производства), так как ихисходная природа в процессах производства не подвергается изменению (отходыкожевенного и мехового сырья) или изменяется незначительно (гольевые отходы).Такие отходы легче перерабатывать, а сами продукты переработки находят широкоеприменение, потому что экологически безопасны.
Более сложной задачейявляется переработка дубленых отходов (образующихся на последующих стадияхпроизводства), так как они содержат токсичные химические материалы и имеютструктурные образования.
1.2.1 Недубленыеотходы и направления их переработки
Недубленые отходы – этокраевые участки шкур, образующиеся при контурировании, сырьевая и гольеваямездра, гольевой спилок и обрезь.
Особенностью этих отходовявляется содержание большого количества белка, а также примесей, не требующихспециальной очистки при дальнейшей переработке отходов (таблица 1.4).
Таблица 1.4 [6] –Химический состав недубленых отходов Химический состав, % Отходы Обрезь от конкурирования голья Гольевая мездра Гольевой спилок Гольевая обрезь Влажность 62,0 80,0 75,0 75,0 Белки 23,5 10,0 22,5 21,0
Жировые
вещества 13,5 7,0 0,3 1,0
Минеральные
вещества 1,0 3,0 2,2 3,0
Сухой
остаток в пересчете на абсолютно сухое в-во 100,0 100,0 100,0 100,0 Белки 61,6 50,0 90,0 84,0
Жировые
вещества 36,0 35,0 1,2 4,0
Минеральные
вещества 2,4 15,0 8,8 12,0
Из таблицы 1.4 видно, чтосостав недубленых отходов делает их ценным сырьем для производства белковыхпродуктов.
Среди недубленых отходовна долю мездры приходится в среднем от 15 до 30%. В ней содержится от 5 до 15%белка. Мировые кожевенная и меховая промышленности являются источником 600-800миллионов тонн этого продукта, из которого можно получить 50000 тонн белков.
Технологии переработкинедубленых отходов отличаются глубиной интеграции в структуру [6]:
- по первомунаправлению недубленые отходы можно перерабатывать с сохранением волокнистойструктуры коллагена – отходы подвергают разволокнению. Степень разволокнения испособность волокон к набуханию способствует их использованию в виде пучков,суспензии или пасты из волокон. Таким образом получают оболочки для пищевыхпродуктов, трансплантанты для медицины;
- по второмунаправлению недубленые отходы можно перерабатывать с сохранением молекулколлагена – его переводят в раствор. Известны способы переведения коллагена враствор в молекулярной форме или в форме пачек молекул, при этом у нихсохраняется способность к реконструкции, т.е. вновь образовывать фибриллы имикроволокна, что позволяет получить коллагеновые препараты для медицины(коллагеновая нетканная основа, коллагеновые пленки для трансплантантов) икосметики;
- по третьемунаправлению часть коллагенсодержащих отходов повергают гидролизу, а продуктыгидролиза (гидролизаты) – различным модификациям. Примером частичного гидролизаколлагенсодержащих отходов является получение из них клея и желатина. Приполном гидролизе при повышенной температуре, с разложением коллагена до составааминокислот, можно получить кормовые продукты.
В нашей стране«классическим способом» переработки гольевой мездры являетсяпроизводство мездрового клея (столярный, для абразивных полотен, для спичек) ижелатина (пищевой, технический). ( cм. рисунок 1.8)
Использование мездры,получаемой при мездрении после золения, представляет определенные трудности из-засодержания в ней щелочи, сульфидов и жира. Так, анализ использования гольевоймездры показал, что клей, получаемый из одной мездры, соответствует III сорту,а выход клея составляет всего 2 – 4 %. На тех предприятиях, где при варке клеяиспользуется смесь отходов (гольевая спилковая обрезь, спилок, непригодный дляпроизводства кожи, и, частично, мездра), выход клея составляет 17 %. Из-занизкого выхода клея, большого расхода энергии и воды получение клея, какправило, является нерентабельным. Поэтому кожевенные предприятия вынужденывывозить мездру на свалки, которые все чаще отказываются ее принимать, тогданекоторые предприятия разваривают ее и сливают в общие стоки. При несовершеннойсистеме очистки стоков кожевенных и меховых предприятий нетрудно представить,какую опасность таит в себе для окружающей среды такой способ утилизацииотходов [6].
В связи с этим наиболееприемлемым способом переработки мездры является получение из нее кормовыхдобавок, тем более, что этот метод переработки недубленых отходов давно иуспешно вошел в практику многих стран. Например, в Польше кормовую мукупроизводят в промышленном масштабе. Недубленые отходы подвергают термическойобработке под давлением 0,25-0,50 МПа без предварительного измельчения. Врезультате гидролиза получают кормовую муку с содержанием 50 % белка и 15 %жиров. При термической обработке происходит, наряду с гидролизом белка,разложение токсичных сульфидов, а также вытапливание жира с последующим егоотделением. Кормовую муку, получаемую из отходов, используют в рационедомашних животных в количестве 6 – 10 % от общей массы кормовой порции.Усвояемость ее довольно высокая [4]. Проанализировав данную технологию вРоссии, инженерно-технические работники пришли к выводу, что наиболеекачественную кормовую муку можно получить из отходов неконсервированной шкуры.
Сырье, полученное намясокомбинате, отличается большей чистотой и отсутствием консервирующихвеществ, в связи с чем потери в составе аминокислот будут незначительными, нопроизводство кормовой муки связано с большими капиталовложениями (мездрильныемашины, утилизационные устройства, затраты электроэнергии и др.), поэтомуданная технология не реализована на практике [7]. В лаборатории технологиикожевенного и мехового производства ЦНИИКПа разрабатывается технологияпереработки недубленых отходов (спилок, обрезь) и стружки бесхромового дубленияс целью получения металлсодержащих полипремиксов, обладающих широким спектромприменения в качестве полноценных кормовых добавок. Получение коллагеновыхполипремиксов основано на хорошо известной способности коллагена образовыватьустойчивые комплексы с ионами переходных металлов. Это позволяет получатьпремиксы, содержащие различные минеральные компоненты, необходимые для питанияживотных. По сравнению с обычной формой минеральных премиксов, премиксы наоснове коллагена обладают рядом существенных, с точки зрения усвояемости,достоинств, что делает их использование для кормления сельскохозяйственныхживотных и птицы весьма перспективными [8].
Нижний спилок (от шкуркрупного рогатого скота) при двоении в голье используют следующим образом: егочепрачная часть идет на производство кож, а из других частей вырабатываютбелковую колбасную оболочку.
Одной из последнихразработок в этой области является получение белковой колбасной оболочки сиспользованием в качестве добавки нижнего гольевого спилка от шкур свиней.
Ранее спилок от шкурсвиней (площадь средних крупонов в сырье не превышает 70 дм², поэтомувыработать кожу из бахтармяного спилка не представляется возможным) практическине использовали, или использовали, частично, для производства клея илижелатина. Поэтому данная технология позволит перерабатывать невостребованноесырье, а также сократит на 40 % поставки спилка от шкур крупного рогатого скотана производство белкозина. Из «освободившегося» сырья можно будетполучать кожи высокого качества для верха обуви и одежды [9]. Применениеколлагена в пищевой промышленности в настоящее время не ограничиваетсяизготовлением колбасной оболочки. Волокнистая структура коллагена позволяет егоиспользовать для текстурирования различных систем пищевых продуктов благодаряего способности связывать воду. Кроме того, 2 % коллагена добавляют в сосиски,а также в напитки в качестве вспомогательного средства для флоакуляции. Главнаяпроблема применения коллагена в пищевой промышленности связана с его высокойценой, так как сухой твердый коллаген в 12 раз дороже текстурированныхрастительных белков и в 3 раза дороже казеина [10].
Разработки по применениюколлагена в медицине и косметологии начались в 30-х годах прошлого столетия,поскольку он обладает тремя важными свойствами: биосовместимостью ибиоразлагаемостью, активизирующим действием на коагуляцию крови, влияет на ростклетки. Коллаген образует в организмах самый низкий иммунологический барьер ипостепенно рассасывается. Период его полураспада составляет 100 – 300 дней[11]. Для применения в области косметики важную роль играет также способностьколлагена удерживать влагу в коже.
Медицинскаяпромышленность ряда стран выпускает коллагеновые препараты разного назначения.В частности, препарат из коллагена, предназначенный для послеоперационноголечения рубцов и шрамов особенно в области лица. К таким препаратампредъявляются очень высокие требования. Сейчас в мире известны два препаратаэтого типа: продукт «Byderm»(США) и продукт «Koken Atelocollagen» (Япония). Выпускается такжекровеостанавливающий холст для проведения различных операций, а для леченияожогов и язв на ногах, так называемые, губки. Они используются также в качественосителей лекарств замедленного выделения с эффектом резервуара [12].Исследования выявили быстрое растворение (переваривание) коллагена. Поэтому егонужно так «структурировать» (образовывать поперечные связи), чтобызамедлить это растворение. В течение длительного времени ученые многих странработают над получением протезов сосудов из коллагена. Свойства коллагена,позволяющие его широко использовать в медицине, дали основание для егоприменения и в косметике. Он входит в состав средств для ухода за кожей лица,волосами и защиты от солнца, так как поддерживает или повышает влажность кожи,увеличивает ее эластичность и делает поверхность гладкой за счет проникания вкожу. Для этих целей, прежде всего, используют кислоторастворимый коллаген.Одна из новых разработок в этой области заключается в измельчении золеногобахтармяного спилка, который подвергают интенсивному кислотному набуханию споследующей гомогенизацией и получением раствора с сухим остатком 1,8%. Затемэтот прозрачный квазираствор выливают в чаши глубиной 10см и сушатзамораживанием. Получаемая при этом белая пена разрезается на несколько слоев иприменяется в качестве маски при косметической обработке [10].
1.2.2 Дубленые отходыи направления их переработки
Дубленые отходы – этокожевенная стружка и спилковая обрезь, а также пыль, возникающие при строгании,распиливании, шлифовании полуфабрикатов, имеющие структурные образованиявследствие взаимодействия коллагена с солями хрома (III) и многих других дубящих соединений.
В настоящее времябольшинство кож и мехового полуфабриката производится с использованиемсоединений хрома в качестве основного дубителя. Этот широко применяемый способдубления обеспечивает хорошие потребительские свойства кожи и меховогополуфабриката, но вызывает огромные затруднения с возможностями вторичногоиспользования твердых отходов кожевенного и мехового производства. Удалениехромовых соединений из коллагенсодержащих отходов не является простой задачей.Высокая гидротермическая устойчивость и особенности структуры препятствуютизвлечению хрома из дубленой дермы и рациональному использованию белка. В связис этим химический состав дубленых отходов затрудняет их переработку (таблица1.5).
Таблица 1.5 [13] –Химический состав дубленых отходовПоказатели Стружка, спилок хромового дубления Стружка, спилок растительного дубления Влажность, % 16,0 16,0
Содержание минеральных
веществ, % 4,7 3,8 Содержание Cr 2O3, % 3,2 - Содержание несвязанного жира, % 2,3 0,5 Содержание водовымываемых веществ, % - 17,2
В последние годы в Польшепроизводилось около 20 тыс. тонн кожевенных и меховых отходов, в том числе10200 тонн стружки, 5900 тонн спилка, обрезь при производстве обуви 2300 тонн,кожевенная пыль – 600 тонн. Используется 1200 тонн для производства кожкартона,6000 тонн – на удобрения, 3500 тонн – на галантерейные изделия. Не используетсяпочти половина, т.е. около 10000 тонн отходов [14].
Твердые хромовые отходымогут ликвидироваться двумя способами, каждый из которых имеет своипреимущества и недостатки: захоронением в земле и переработкой с получениемвспомогательных материалов. Первый – известен давно, технически прост и нетребует крупных расходов, однако при нем из оборота выводятся земли,расположенные, как правило, в окрестностях крупных городов. Переработкатехнически более сложна и дорога, но зато менее вредна с экологической точкизрения [15].
Технологии переработкидубленых отходов также отличаются глубиной интеграции в структуру:
— по первому направлениючасть коллагенсодержащих отходов подвергают раздубливанию и последующемугидролизу, в таких же условиях, как при переработке недубленых отходов (поддавлением и при повышенной температуре). Таким образом производят белковыегидролизаты и катионоактивные вещества. Можно подвергать отходы толькогидролизу, используя при этом кислоты;
— по второму направлениюотходы подвергают разволокнению с дальнейшей обработкой связующими средствами,так получают обувной картон, искусственные кожи, строительные плиты;
— по третьему направлениюотходы подвергают размельчению, что позволяет получать удобрения и наполнители.
За рубежом переработкудубленых отходов (хромовая стружка, обрезь) чаще всего проводят путем сжиганияих при температуре 800ºС. При этом решаются две основные задачи – переводсоединений хрома в относительно биостабильную форму и получение дополнительнойэнергии за счет сжигания органических отходов. Например, в Германии уже имеются52 установки для сжигания таких отходов производительностью 100 – 200 тыс. тоннв год. В 2002 году на этих установках перерабатывали около 7 млн. тонн отходов.При сжигании 1 тонны отходов удается получить 550 кВт/ч. энергии. Аналогичныйподход реализуется в Японии [6].
Но, как правило, во многих странах квопросу переработки дубленых отходов стараются подходить более рационально,т.е. с сохранением коллагена.
Для облегчения использования дубленыхотходов их подвергают раздубливанию.
Основную массу хромсодержащих отходовсоставляет кожевенная стружка. Из нее после раздубливания и дальнейшегогидролиза можно производить клей и желатин. Но на практике эта технология ненашла своего применения, так как является очень трудоемкой и дорогостоящей.Также не нашел своего практического применения метод переработки дубленыхколлагенсодержащих отходов на кормовые добавки из-за того, что получаемый продуктне должен содержать соединений хрома III, так как данные соединения активновлияют на живой организм, образуя устойчивые комплексы с нуклеиновыми ирибонуклеиновыми кислотами.
Хромовую стружку и другиехромированные отходы целесообразно перерабатывать таким образом, чтобы их можнобыло использовать для производства наполнителей кожи, обладающих способностьюодновременно химически связываться с ней и додубливать ее. Большая часть такихнаполнителей состоит из частично гидролизованного белкового вещества кожи, т.е.из вещества, близкого по своему химическому составу к натуральной коже. В связис этим в результате наполнения следует ожидать сохранения наиболее ценногокачества натуральной кожи – ее гигиенических свойств.
При получении наполнителей для кожотходы раздубливают раствором щелочи, отделяют от солей хрома, промывают,переводят в раствор при нагревании с водой, а затем полимеризуют совместно свиниловыми мономерами. Полученные продукты дают хороший эффект при наполнениикожи. Однако имеют место значительные потери щелочи и солей хрома.Технологический процесс – многостадиен и громоздок [16]. Создание безотходной иупрощенной технологии возможно путем гидролиза хромированных отходов кислотами.
В связи с этим в лабораториитехнологии кожевенного производства ЦНИИКПа разработан метод утилизациихромовой стружки посредством кислотного гидролиза (максимальным содержаниемоксида хрома и наибольшей молекулярной массой характеризуется гидролизат,полученный с использованием акриловой кислоты) с последующим структурированиембелка в присутствии модифицирующей добавки.
Получение конечного продукта стребуемыми свойствами обеспечивается соблюдением соответствующих условийпроцесса. Установлено, что гидролиз хромовой стружки протекает преимущественнов определенных местах коллагеновых волокон. Полученный таким образом гидролизатявляется исходным материалом для изготовления синтетического дубителя –«Мадин». (рисунок 1.6) Одним из преимуществ этого направления переработкихромсодержащих отходов является возможность применения гидролизатов безпредварительной очистки от соединений хрома. Напротив, присутствие дубителя вцелевом продукте способствует повышению термостойкости полуфабриката, а наличиебелковых компонентов – эффекту наполнения без снижения ценных гигиеническихсвойств кожи. Использование синтезированных дубителей в производстве кож дляверха обуви способствует повышению прочностных свойств, позволяет получитьнаполненный полуфабрикат с высокими упругопластическими характеристиками [17].
В зарубежной литературетвердые коллагенсодержащие отходы кожевенного производства предлагаетсяиспользовать в качестве компонента шлихтующих составов. Положительныерезультаты были достигнуты при использовании белкового гидролизата из отходовшкур крупного рогатого скота (как чистого, так и в смеси с крахмалом) пришлихтовании шерстяной пряжи. Для хлопчатобумажной пряжи перспективнымнаправлением является применение шлихтующего раствора, содержащего сухойбелковый гидролизат из отходов свиной кожи. Переработка и использование такихотходов кожевенного производства может способствовать улучшению экологическойобстановки на кожевенных предприятиях благодаря практически их полнойутилизации, но, к сожалению, в нашей стране спрос на данный продукт не велик[18].
Простым и достаточноэффективным является применение хромсодержащих белковых отходов для полученияплит, используемых в строительстве. Для этого эти отходы основательноизмельчают, смешивают с полипропиленом или полиэтиленом, добавляют связующеевещество, расплавляют и прессуют. Содержание полимера в смеси составляет 40 –70 %. При этом получаются стойкие пластины толщиной 6 – 7 мм и размером 10 × 25 см. Прочность на разрыв и устойчивость к изгибу в значительной мерезависят от состава [10].
Отличительной сторонойтепло- и шумоизолирующих покрытий является их экологичность, особый комплекссвойств, придающий покрытию «кожаный» характер и низкая стоимость,что создает весьма хорошие перспективы их широкомасштабного применения встроительстве [19].
Кроме того, данныйкомпозиционный материал может заменить в строительстве такие традиционныетеплоизоляционные материалы, как плиты на основе древесных стружек и опилок,т.к. он не теряет своих свойств под действием влаги, а также не подвергаетсядействию жука-кожееда [20].
Стружку хромовогодубления можно использовать для получения катионоактивных веществ. Это продуктыреакции белкового гидролизата с метиламинами. Данные вещества используют вкачестве фиксаторов при
крашении кож хромовогодубления, включая велюр, они повышают интенсивность и прочность окраски [4].
Хромсодержащие отходы(стружка и дубленый спилок от шкур крупного рогатого скота) являютсясущественной сырьевой базой для получения обувного картона. В Казанскомгосударственном технологическом университете разработана технология полученияобувного картона с применением низкотемпературной плазмы. Данный методпозволяет получать плотный, эластичный и мягкий материал, который можетприменяться при изготовлении основной стельки, полустельки в повседневной идетской обуви.
Введение плазменнойобработки перед обводнением и размолом хромовой стружки, а также передпроклейкой волокнистой массы латексной смесью позволяет добиться максимальногорезультата повышения качества продукции и интенсификации процессов егопроизводства, но увеличивает себестоимость готовой продукции [21].
В последнее время напредприятиях, специализирующихся на выпуске обуви, все больше вниманияуделяется проблеме переработки и утилизации собственных отходов – этомежлекальные и краевые отходы готовых кож. В Белоруссии разработана технологиясовместной переработки отходов, остающихся после вырубки деталей верха, иотходов пенополиуретана (литники, брак), который используется на предприятиидля изготовления низа обуви методом «жидкого формования».
Измельченные отходысмешиваются и под воздействием температуры, давления приобретаюттермопластичные свойства. Далее из полученных пластин получают вкладыши дляниза обуви при производстве подошв из полиуретана [19].
Одним из направленийпереработки хромсодержащих отходов является получение искусственной кожи (ещеее называют «прессованной кожей»). Основными компонентами дляизготовления данного материала являются хромсодержащие обрезки, лоскутки,стружка, кожевенная пыль, остающиеся после выработки и раскроя натуральной исамой искусственной кожи. Кожевенные волокна распыляют и поляризуют,воздействуя электрическим разрядом или парами высокополярного растворителя, приэтом частицы склеиваются и агрегируются. Затем кожевенные волокна в количестве75 – 85 % смешивают с 15 – 25 % расплава термопластического полимерногосвязующего и из смеси экструдируют листы, поверхность которых подвергаюттиснению.
Анализ, проведенныйамериканскими учеными, показывает, что «прессованная кожа» обладаетпониженной прочностью. О ее гигиенических свойствах даже не упоминается. Однакоясно, что в процессе выработки псевдокожи использование значительногоколичества синтетических смол, которые, расплавляясь, пропитывают всю структуру,дает материал с низкой воздухо- и влагоемкостью. Обувь, изготовленная из«прессованной кожи», прослужит недолго, а нога в ней будет потеть и«гореть» [22]. Кожевенную пыль можно применять в качестве наполнителярезиновых смесей на основе различных каучуков. Установлено, что введениекожевенной пыли в качестве наполнителя в состав резиновых смесей существенновлияет на свойства вулканизатор. При этом количество вводимой кожевенной пылине должно превышать 20 – 25 массовых частей на 100 массовых частей каучука,т.е. сажа как наполнитель заменяется лишь частично.
У резин на основенатурального (НК), хлоропренового (наирит), нитрильного (СКН – 18) ибутадиенового (СКД) каучуков при введении в них необработанной(немодифицированной) кожевенной пыли, отмечено снижение таких показателей, какпредел прочности на разрыв, твердость. В то же время такие показатели, какотносительное удлинение, стойкость к агрессивным средам, сопротивлениеистиранию у резин на основе натурального и хлоропренового каучуков улучшаются [4].
На Украине востребованнымнаправлением утилизации дубленых коллагенсодержащих отходов являетсяпереработка их на удобрения. С середины 80-х годов на кожевенных предприятияхсуществуют цеха по производству удобрений. Выявлена их высокая эффективность ирентабельность самого производства [23].
В связи с этим, в настоящее времяпоиском рационального метода раздубливания отходов занимаются в Институтетехнической теплофизики Украины. Предлагается использовать термический гидролизколлагена, который позволит получать 45 – 50 % гидролизного белка от общего егоколичества, содержащегося в дубленых отходах кожи. В результате переработкиполучается стерильный сыпучий продукт, состоящий из белков, жиров, углеводов иминеральных веществ. Полученное таким образом удобрение, в основном,рекомендуют использовать для повышения урожайности плодовых деревьев [24]. Какв России, так и в Европе основным способом утилизации твердых хромсодержащихотходов, получаемых от очистки сточных вод, является их захоронение. При этомво многих странах введено предельное содержание хрома в отходах и в почве. Вдальнейшем планируется ужесточение этих ограничений. Реальное решение даннойпроблемы найдено на кожевенном заводе в Оттаве (Канада), где осадок с низкимсодержанием хрома, образующийся в результате биологической очистки сточных вод,смешивают с навозом и сеном, соломой или травой, а затем подвергают воздействиюанаэробными бактериями. Через 30 – 45 дней получают однородныйвысококачественный компост. В течение трех лет проводилось сравнение новых итрадиционных удобрений по состоянию почвы, поверхностных и грунтовых вод,тканей растений. Различий между действиями этих веществ выявлено не было [10].
1.3 Жирсодержащие твердые отходы инаправления их переработки
К жирсодержащим твердым отходамотносятся – сало-сырец, мездра, спилковая обрезь, стружка, кожевенная пыль,лоскут, межлекальные отходы готовых кож и меховых полуфабрикатов.
При переработке отходовсырья и полуфабриката остается значительное количество жира. Наибольшее количествожира содержится в шкурах свиней и овец.
В процессе строганиясвиных шкур образуется сало-сырец, наиболее богатый жировыми веществами. Выходиз него технического сала составляет 40-50%. Мездра и списковая обрезь содержатнесколько меньше жировых веществ-соответственно 10-20 и 10-15% от их массы. Изстружки, получаемой при строгании дубленого полуфабриката, выход техническогосала составляет 15%.
Сырьевая мездра содержитзначительное количество жира, которое зависит прежде всего от породы овец исоставляет от 6 до 16% от массы мездры. В мездре, получаемой после мездренияголья, содержится несколько меньше жира -3-4%.
В обрезках готовых кожтакже содержатся жировые вещества, особенно много их в юфти.
Основная массаколлагенсодержащих отходов содержит жировые вещества в большей или меньшейстепени.
Выделенный жир являетсяважным и ценным сырьем для ряда промышленных отраслей.
Например, при получениижелатина, клея и белкового гидролизата из таких отходов в технологической схемепредусмотрен сбор жира (рисунок 1.8).
Жир получаютперетапливанием. В процессе салотопления в котле, в нижней его части,скапливаются белковые вещества и шквара (остатки жирсодержащих отходов после ихперетапливания) в верхней части котла-вытопленный жир, который очищают иупаковывают в тару [5].
Полученный жир – довольночистый, он не окисляется и не требует добавления антиоксидантов, пригоден дляпроизводства мыла, моющих средств и материалов для жирования кожи. На базеэтого жира можно получать катионные и анионные эмульсии для жирования кожи [4].
Кожевенная пыль, послешлифования кожевенного или мехового полуфабриката используется в производствепродукта для фармацевтической промышленности, известный под названием ланолин.
Неочищенный ланолин — темно-бурая вязкая масса с неприятным запахом- используется в качествесмазывающего материала. Состав ланолина значительно меняется в зависимости отпороды овец и способа его выделения. Главные составные части ланолина — одноатомные вторичные циклические спирты (холестерин и изохолестирин).
В медицине применяюттолько очищенный ланолин.
Выпускают ланолин двухвидов: водный, содержащий примерно 25% воды, и безводный, который имееттемпературу плавления 38°С.
Ланолин легкорастворяется в бензине, эфире, абсолютном спирте и других растворителях.
Он может быть использовантакже при производстве кожи.
Таблица 1.6 — Основныежирсодержащие твердые отходы мехового и кожевенного производства и ихиспользованиеТвердые отходы Использование
Мездра
Сало-сырец
Спилковая обрезь
Стружка
Сырьевой лоскут
Межлекальные отходы Производство мыла, моющих средств, материалов для жирования кожи, Кожевенная пыль То же, в медицине (чистый ланолин), смазывающие материалы (неочищенный)
1.4 Кератинсодержащиетвердые отходы и направления их переработки
Кератинсодержащимитвердыми отходами являются шерсть, щетина, возникающие при переботкикожевенного и мехового полуфабриката (на подготовительных стадияхпроизводства), основным структурным и химическим компонентом которых являетсяуникальный по своим свойствам фибриллярный белок кератин.
Шерсть и щетинапредставляют собой ценный побочный продукт кожевенного и овчинно-шубногопроизводства и являются исходным сырьем для валяльно-войлочной, щетино-щеточнойи некоторых отраслей текстильной промышленности.
Качество и количествошерсти и щетины зависят от климатических условий, условий содержания,состояния, породы, пола, массы животного и от времени убоя.
Шкуры, имеющие ценнуюшерсть, например овчину, козлину или свиные, а также меховое сырьеобезволашивают намазным, ферментативным или механическим способом (стрижкойволоса, выдергиванием щетины).
В кожевенном производствешерсть получают после ослабления связи волоса с дермой и механического удаленияего на шерстосгонных машинах.
В случае безнамазногообезволашивания шерсть улавливается из отработанной жидкости специальнымиустройствами.
Основную массу заводскойшерсти, получаемой на кожевенных заводах, составляет коровья шерсть. Онаотличается хорошей валкоспособностью и используется в валяльно-войлочнойпромышленности. Однако наиболее ценной является овечья шерсть. Она прядома ивалкоспособна. Шерсть, снятая намазным методом, имеет недостаточно хорошуювалкоспособность. Часть ее повреждена действием сульфида натрия. Заводскаякозья шерсть состоит из длинной ости и нижнего тонкого пуха. В отдельности остьи пух представляют очень ценное вторичное сырье (ость-для щеточнойпромышленности, пух-для фетровой); неразделенная заводская козья шерсть имеетзначительно меньшую ценность и используется в основном в валяльно-войлочной промышленности.
В меховом производствевысококачественную шерсть получают при стрижке овчин после отмоки и мойки, атакже с овчины-сгонки.
Шерсть (особенно овечья)является ценным отходом мехового производства. Ее получают на различных стадияхобработки мехового полуфабриката: после мойки и обезжиривания овчины (шерстьбрильная и рубка), после колочения и чесания (очес), после стрижки выделанных икрашенных овчин (подстрига), после откатки (шерсть подпилочная и сметка). Крометого, различают кислотную шерсть, получаемую после варки мездры, иканализационную, которую собирают в отстойниках после отжима, удаления репья ит.д.
В овчинно-шубном имеховом производстве используется термин «заводская шерсть». В отличие отнатуральной шерсти, состригаемой или собираемой в период линьки с животного,заводская шерсть получается со снятой шкуры во время подготовительныхпроцессов. Находившаяся довольно продолжительное время на шкуре безнеобходимого питания заводская шерсть обычно несколько слабее и жестченатуральной, более матовая и неравномерно окрашивается.
На меховых фабрикахполученную шерсть сортируют
— по тонине — на тонкую,полугрубую и грубую;
— по длине — на тригруппы:
1-я-35мм и более(брильная, которую собирают непосредственно у брильных машин);
2-я-25-35мм (рубка,которую собирают непосредственно у рубильных машин);
3-я-10-25мм;
— по цвету-на белую,светло-серую и цветную. Важным показателем качества шерсти является содержаниев ней жиропота, минеральных примесей, кожевой ткани и мездры.
В соответствии сгосударственным стандартом шерсть рассортировывают по цвету и классу, сушат,разрыхляют, прессуют и упаковывают в кипы.
Щетина шкур свиней такжеявляется ценным видом побочной продукции. Основное отличие щетины от волоса — это расщепление наружного конца стержня на несколько отросков. Расщепленнаячасть носит название флажка. Наличие флажка указывает на ценность щетины. Такующетину применяют для изготовления кистей малярных и художественных. Благодарямягкости и гибкости отросков исключаются царапины на окрашиваемой поверхности.
Щетина шкур взрослыхсвиней и зимняя наиболее длинная, жесткая и упругая, имеет хороший блеск.Лучшей является щетина с шеи и хребтовой части. Подшерсток — низкосортноесырье. В зависимости от этого различают щетину, полученную при золениисульфидом натрия, ферментативным способом, стрижкой и выдергиванием [5]. Нарисунке 1.9 представлены основные направления кератинсодержащих отходовкожевенной и меховой промышленности.
Многотонажныекератинсодержащие отходы мехового и кожевенного производства в настоящее времяиспользуются крайне нерационально. Чаще всего их вывозят в отвалы или, в лучшемслучае, используют в небольших количествах в виде продуктов кислотного,щелочного, водного или ферментативного гидролиза в производстве кормовыхдобавок, органоминеральных удобрений, пеногасителей, строительных материалов.
Прогресс в данномнаправлении может стать возможным благодаря разработке научно обоснованныхметодов выделения нативного кератина, позволяющих сохранить молекулярнуюструктуру и биологическую активность этого белка. В нативном состоянии этотбелок представляет собой ценное сырье для предприятий, занимающихсяизготовлением различных средств фармацевтического и косметического назначения.
Весьма перспективнымследует считать использование молекулярнодиспергированного кератина для защитымеховых шкур от неблагоприятного воздействия агрессивных сред в ходе отдельныхжидкостных процессов производственного цикла.
Такой подход являетсявполне правомочным ввиду использования белкового продукта, практически неотличающегося по своей химической природе от кератина волоса. Его реализациябудет способствовать значительному улучшению эстетических и эксплуатационныхсвойств получаемого мехового полуфабриката за счет использования в ходе жидкостныхобработок композиций, содержащих кератин, и, что не менее существенно, позволитвключать в хозяйственный оборот белоксодержащие отходы мехового производства,давая перерабатывающим предприятиям дополнительный доход, открывает новыевозможности на пути к созданию экологически чистых технологий.
В основу схем получениядисперсий кератина положен метод постадийного воздействия на волос кислотных ищелочных композиций, содержащих окислители с учетом индивидуальных особенностейстроения кератинсодержащих отходов. В ходе исследований подобраны оптимальныеусловия обработки отдельных видов отходов, включая концентрации реагентов,температурные и временные режимы, жидкостные коэффициенты.
Получаемые при этом изволоса взрослого северного оленя, мехового очеса овчино-шубного производствапродукты раствореия фибриллярного кератина на 97-98% состояли из белковыхвеществ, сдержание низкомолекулярных примесей было минимальным. В дальнейшемпланируется апробация полученных препаратов в качестве добавок на стадии крашениямехового полуфабриката [7].
Таким образом,переработка кератинсодержащих отходов представляет большой интерес, как с точкизрения рационального использования отходов, так и с повышением экономическойэффективности производства, что видно из представленной схемы (рисунок 1.9).
2. Безопасностьжизнедеятельности
Экологический аспектпереработки твердых отходов кожевенного и мехового производства В настоящее время в условиях остройэкологической обстановки проживает более 26 % населения страны. Количествовредных веществ и химических соединений, губительно влияющих на среду обитанияи жизнедеятельности человека, стало катастрофически опасным.
Отходы производства –пыль, газовые выбросы, загрязненные источники, свалки нарушают экологическоеравновесие и вызывают рост заболеваний. Применяемые в кожевенной и меховой промышленноститехнологические процессы выработки натуральной кожи, а также меховогополуфабриката характеризуются образованием значительного количества отходов,которые составляют более 50 % шкуры [4]. Значительная часть этих отходов еще ненашла применения и вывозится на свалки. На предприятиях кожевенной и меховой промышленностипрофессиональная заболеваемость на 60 – 65 % обусловлена пылью и физическимифакторами (шум, вибрация, излучения), 15 – 20 % всех заболеваний возникает отдействия химически вредных веществ и 20 – 30 % — от перенапряжения опорно –двигательного аппарата и других органов и систем. Наиболее вредными являютсяхромсодержащие отходы. Влияя на состав и свойства природных вод, соединенияхрома вызывают необратимые изменения в растениях и в организмах животных, ачерез них воздействуют на всю биосферу. Токсичность соединений хрома зависит отих химического состава, структуры и физического состояния. Наиболее токсичнышестивалентные соединения хрома, причем бихроматы токсичнее хроматов, менеетоксичны трехвалентные соединения хрома, малотоксичные двухвалентные соединенияи сам хром. Токсичность соединений хрома связана с их растворимостью в воде ижидкостях организма. Действие хрома на человека во всех случаях приводит кухудшению обмена веществ. Соединения хрома вызывают местное раздражение кожи ислизистых, приводящих к их изъявлению, а при вдыхании аэрозолей – к прободениюхрящевой части носовой перегородки, поражению органов дыхания вплоть доразвития пневмосклероза. Пневмокониозы являются профессиональнымизаболеваниями, однако существуют случаи заболеваний и среди населения,проживающего вблизи предприятий, которые выбрасывают в атмосферу населенныхпунктов значительное количество пыли. В зависимости от состава пыли возникаютразличные виды пневмокониозов, отличающиеся характером течения, тяжестьюзаболевания, осложнениями.
Независимо от путивведения соединений хрома в организм в первую очередь поражаются почки. Всесоединения хрома, попадая в организм человека, изменяют активность ферментов иугнетают тканевое дыхание [27]. В связи с выше изложенным, безопасные дляокружающей среды технологии следует рассматривать как интегральные системы,объединяющие продукты, процессы производства, оборудование, услуги,организационную и менеджерскую деятельность. Продукты, безопасные дляокружающей среды, должны производиться при экономном использовании сырья иматериалов, а также без использования редких невосстанавливаемых ресурсов ивредных веществ и при минимальном потреблении воды и энергии. Кроме того,технология вторичного использования и переработки этих продуктов должна быть несложной, а сами продукты должны характеризоваться полной биодеградацией,замыкающей их «жизненный цикл». Официальное признание основ«экоразвития» в ООН обосновывает необходимость глубокоговмешательства экологии в сферу исвпользования сырья, производства ипотребления. Основным фактором, не только развития, а часто даже сохраненияпроизводства кожи и меха, является изменение технологии, а следовательноуменьшение или ликвидация экологических угроз в процессе производства, а такжеразработка эффективных способов регенерации и утилизации образующихся отходов,поэтому в целях правильного выбора технологических решений необходимо:
· проводитьэкологический анализ технологического процесса производства кожи, меха и еепереработки;
· изыскиватьвозможность сокращения или использования отходов производственных ипотребительских;
разрабатывать объективныекритерии экологической оценки вредности. Таким образом, уменьшить потерикожевенного и мехового сырья можно путем применения прогрессивных технологий;лучшей обработки сырья и полуфабриката на всех стадиях производства; усилениявходного контроля за качеством поступающего сырья и материалов, проведениемтехнологических процессов и операций; качественным ремонтом и правильнойэксплуатацией оборудования и др. [26]. Сократить количество образуемых отходовна кожевенных и меховых предприятиях можно за счет проведения следующихтехнологических процессов:
1 – Контурирование сырьянеобходимо проводить непосредственно на мясокомбинате в соответствии сразработанным контуром шкуры (рисунок 2.1), который позволит максимальноудалить невостребованные в кожевенном производстве участки шкуры (длинные лапы,хвосты, лобаши, прирези мяса, жира).
/>
Рисунок 2.1 – Схемаконтурирования шкур (а- существующая, б- наиболее рациональная) Полученныйконтур шкуры (рисунок 2.1 б) удобен в производстве кожи и меха, позволитмаксимально использовать ее площадь, уменьшить образование отходов и сократитьиспользование химических веществ, а полученные отходы не будут содержатьвредных примесей.
2 – У шкур крупногорогатого скота средних и тяжелых развесов необходимо отделять воротки, которыеследует двоить в голье, а образующийся бахтармяный спилок можно будетнаправлять на выработку гольевого спилка для производства белковой колбаснойоболочки.
Целые кожи из свиногосырья средних и тяжелых развесов целесообразнее двоить в хромированном виде, акрупоны — в голье. При этом обеспечивается высокий выход кож из бахтармяногоспилка свиных шкур, а гольевой спилок от свиных крупонов можно использовать какклейдающий отход или направлять на производство белковой колбасной оболочки.
3 – На некоторыхкожевенных предприятиях наблюдается стремление к сокращению или дажепрекращению строгания полуфабриката за счет усовершенствования и уточнениядвоения, так как спилок представляет собой более ценное сырье, чем стружка.Такая технология применяется при выработке свиной облагороженной кожи типа ДОЛ,при двоении в сухом виде [3]. 4 – По мере улучшения использования кожевенногосырья по целевому назначению, а также усовершенствования операции распиловкикожевенного полуфабриката, количество хромовой стружки будет уменьшаться илисовсем исчезнет при внедрении в кожевенное производство новой технологииполучения полуфабриката «WET-WHITE», который не содержит хрома [13].Одним из основных стремлений экологов является организация производствапродуктов с такими свойствами, которые при возможно низкой их стоимости иминимальном количестве отходов обеспечили бы замкнутый безопасный дляокружающей среды материальный цикл. Такая схема в производстве кожи может бытьпредставлена следующей цепочкой последовательных процессов: — животные – шкуры– выделанная кожа – обувь – отходы – переработка отходов – удобрения – корм дляживотных – животноводческая ферма – мясокомбинат – кожевенный – обувная фабрика– завод по переработке отходов – сельское хозяйство-. В действительности такаяидеальная схема не функционирует. Поэтому необходим не только детальный анализцикла материального обращения, локализующий основные угрозы, но такжекомплексный анализ технологии. Например, в практике охраны окружающей среды вПольше используются различные экологические мероприятия:
· составлениепротоколов, необходимых для выдачи разрешения на подключение воды, сброссточных вод, эмиссию в атмосферу и складирование отходов;
· оценка воздействияопасных заводов и предприятий на окружающую среду;
· проверкаприватизированных предприятий с точки зрения экологической чистотыпроизводственных процессов;
· операционныепланы на случай аварии.
Таким образом, наиболеесовершенным способом защиты окружающей среды от промышленных выбросов являетсяразработка и внедрение технологических процессов, обеспечивающих уменьшениеотходов, их максимальную утилизацию.
В данной работепредставлены направления переработки, позволяющие полностью перерабатывать отходыкожевенного производства (дубленые и недубленые) и тем самым завершать их«жизненный цикл» [27].
3. Экономическая часть
Экономический аспектпереработки твердых отходов кожевенного и мехового производства
В данной работепредставлены основные направления переработки коллагенсодержащих,кератинсодержащих, жирсодержащих твердых отходов кожевенного и меховогопроизводства. При выявлении наиболее эффективных технологий, необходимопровести их экономический анализ с точки зрения себестоимости готовой продукции.Себестоимость продукции складывается из денежных затрат на производство иреализацию продукции. Этот показатель отражает все технологические, техническиеи организационные решения, заложенные в проекте. Величина себестоимостиопределяет прибыль и рентабельность производства. Планирование уровнясебестоимости включает в себя разработку смет затрат и калькуляций напроизводство продукции, на услуги вспомогательных цехов и распределение затратэтих цехов по основным цехам предприятия, смет расходов по обслуживаниюпроизводства и управлению, на подготовку и освоение новых видов продукции,плановых калькуляций на все виды продукции. Смета затрат на производствосодержит следующие экономические элементы: сырье и основные материалы завычетом возвратных отходов, вспомогательные материалы, топливо, энергия,заработная плата (основная и дополнительная), отчисления на социальноестрахование, амортизация основных фондов, прочие расходы. Смета затрат напроизводство не позволяет определить себестоимость отдельных видов продукции.Поэтому наряду с затратами по экономическим элементам планируются затраты постатьям расходов (по статьям калькуляции). Определение себестоимостивырабатываемой продукции, проводимое по статьям калькуляции, называюткалькулированием себестоимости продукции. На предприятиях кожевеннойпромышленности при калькулировании себестоимости продукции все расходы сводят вследующие группы и статьи затрат:
— сырье и основныематериалы – это затраты на сырье, материалы, покупные полуфабрикаты, которыесоставляют вещественную основу продукции;
— вспомогательныематериалы на технологические цели – это затраты на покупные вспомогательныематериалы, которые используются как для технологических, так и длянетехнологических целей (на смазочные масла, обтирочные материалы и т.д.);
— топливо и энергия натехнологические нужды – это затраты на все виды топлива и энергии (со стороны исобственной выработки), используемые в технологическом процессе производства(на топливо, расходуемое на отопление производственных и служебных помещений,электроэнергию, пар, сжатый воздух и т.д.;
— основная заработнаяплата производственных рабочих – это затраты на оплату труда производственныхрабочих по тарифам и сдельным расценкам, по районным коэффициентам, доплата заработу в вечернее и ночное время и др.;
— дополнительнаязаработная плата производственных рабочих – это затраты на выплаты основнымпроизводственным рабочим за непроработанное время: премию, оплату основных идополнительных отпусков и др.;
— расходы на подготовку иосвоение производства – это затраты на освоение новых видов моделей продукции,новых технологий; на заработную плату работников, занятых подготовкойпроизводства, с отчислениями на социальное страхование и др.;
— расходы на содержание иэксплуатацию оборудования – это затраты на амортизацию оборудования,транспортных средств, их текущий ремонт и эксплуатацию; на заработную плату(основную и дополнительную) с отчислениями на социальное страхованиевспомогательных рабочих, занятых обслуживанием оборудования, транспортныхсредств и др.;
— производственныерасходы – это затраты на заработную плату с отчислениями на социальноестрахование аппарата управления предприятием; на амортизацию, текущий ремонт исодержание зданий, сооружений и инвентаря общефабричного назначения; насодержание лабораторий, пожарной, сторожевой и военизированной охраны и др.;-отчисления от зарплаты (основной и дополнительной) на социальные службы – этозатраты на социальное страхование по нормативам от основной и дополнительнойзаработной платы основных и производственных рабочих; — страхование имущества –это затраты на страхование имущества всего предприятия (машины, оборудование);
— внепроизводственныерасходы – это затраты на реализацию продукции: тару, упаковку продукции наскладе готовой продукции предприятия; на транспортирование готовой продукции достанции отправления; на оплату услуг сторонних транспортных предприятий и др.;- полная себестоимость включает в себя все перечисленные пункты. Калькуляциейсебестоимости готовой продукции называется система расчетов себестоимостиотдельных видов готовой продукции по определенным статьям, дающая возможностьподсчитать себестоимость единицы готовой продукции [26]. Например, припереработке коллагенсодержащих отходов кожевенного производства, закалькуляционную единицу целесообразно принять тонну сырья и тонну готовойпродукции. В настоящее время все больше внимания уделяется разработке ивнедрению новейших методов переработки коллагенсодержащих отходов кожевенного имехового производства. В связи с этим, все большее значение приобретают вопросырентабельности новейших производств по сравнению с «классическимиметодами» переработки отходов. Для выявления более перспективныхтехнологий, с точки зрения экономической эффективности, можно сравнить методпереработки золеной мездры на мездровый клей, который на многих предприятияхявляется «классическим», и метод переработки золеной мездры накормовую муку. Поскольку в данной работе проводится анализ направленийпереработки твердых отходов кожевенного и мехового производства, то стоимостныеданные (по статьям калькуляции и себестоимость готовой продукции) были полученынепосредственно на кожевенных и меховых предприятиях, занимающихся переработкойотходов (таблица 3.1).
Таблица 3.1 – Расчет себестоимостимездрового клея и кормовой муки по статьям калькуляции на изготовление 1 тонныготового продуктаСтатьи затрат Сумма затрат в рублях при производстве мездрового клея Сумма затрат в рублях при производстве кормовой муки
1. Сырье (золеная мездра)
2. Материалы
3. Заработная плата
основная
дополнительная
4. Начисление
на заработную плату
5. Расходы на технологические цели
на содержание и эксплуа-тацию оборудования
6. Цеховые расходы
7.Общезаводские расходы
8.Заводская себестоимость
715,0
60,0
200,0
20,0
10,0
1100,0
1500,0
800,0
650,0
5055,0
65,0
12,0
160,0
12,0
10,0
500,0
700,0
300,0
180,0
1939,0
9.Внепроизводственные расходы
10.Полная себестоимость
11.Оптовая цена
Прибыль (+)
Убыток (-)
700,0
5575,0
7400,0
1825,0
-
700,0
2639,0
3700,0
1061,0-
На основании этих данныхбыла составлена таблица 3.2.
Таблица 3.2 –Технико–экономические показатели изготовления мездрового клея и кормовой мукиПоказатель Производство мездрового клея кормовой муки
Затраты на сырье, руб. гольевая мездра
Расход сырья, т
Оптовая цена, руб.
Себестоимость, руб.
Прибыль, руб. (+)
Убыток, руб. (-)
50,0
14,3
7400,0
5575,0
1825,0
-
50,0
1,3
3700,0
2639,0
1061,0
-
Примечание. Всепоказатели даны в расчете на 1 тонну готового продукта Из приведенных в таблице3.2 данных видно, что кожевенным и меховым предприятиям выгоднее вырабатыватьиз гольевой мездры кормовую муку, чем мездровый клей низких сортов, так как, наего производство затрачивается очень большое количество сырья, электроэнергии,и он уже не пользуется таким большим спросом как раньше, из-за появлениясинтетических клеящих материалов.
Отсюда можно сделатьвывод, что производство кормовой муки намного проще, чем производствомездрового клея, требующего дефицитного оборудования (особенно сушилок) и большихпроизводственных площадей. Важным фактором является большая заинтересованностьптицефабрик и фермерских хозяйств в получении белкового сырья животногопроисхождения для кормовых добавок. Кроме того, птицефабрики и фермерскиехозяйства проявляют готовность вывозить кормовую муку своим транспортом, чтоявляется также немаловажным фактором для организации на кожевенных предприятияхучастков по производству кормовой муки.
При переработке шубнойовчины образуется большое количество ценных отходов, правильное использованиекоторых в значительной степени влияет на снижение себестоимости продукции.
Ниже приведены нормывыработки и расчет по реализации отходов в производстве шубной овчины.
Таблица 3.3-Нормы отходовпри выделке шубной овчиныОтходы Норма отходов с одной штуки, г шерстной полушерстной Шерсть рубка 55 35,7 Шерсть ческа 33 27 Шерсть брильная и стрижка 80 75 Шерсть сметка 10 10 Шерсть подопилочная 7 3 Шерсть релейная, вентиляционная 1 1 Лоскут мелкий 200 200 Мездра 250 250 Шерсть сметочная 6 2 жир 6 6
Таблица 3.4-Расчетстоимости отходов мехового производства для предприятия по обработке шубнойовчины мощностью 200000 штук в год.Отходы Норма отходов с 200000 штук 1 2 3 4 5 6 7 Шерстной, кг Цена за 1кг., руб. Стоимость отходов, руб. Полушерстной, кг Цена за 1кг., руб. Стоимость отходов, руб. Общая сумма, руб. Шерсть рубка 11000 1,35 14850 7140 1,35 9639 24489 Шерсть ческа 6600 0,11 726 5400 0,11 594 1320 Отходы 1 2 3 4 5 6 7 Шерсть брильная и стрижка 16000 1,35 21600 15000 1,35 20250 41850 Шерсть сметка 2000 0,11 220 2000 0,10 200 420 Шерсть подопилочная 1400 0,82 1148 600 0,82 492 1640 Шерсть релейная, вентиляционная 200 0,15 30 200 0,15 30 60 Лоскут мелкий 40000 0,82 32800 40000 0,82 32800 65600 Мездра 50000 0,82 41000 50000 0,82 41000 82000
Экономии за счетреализации отходов составит: 220859 руб.
Проведен расчет по статьевозвратных расходов, полученных за счет реализации твердых отходов впроизводстве шубной овчины, который составил 220859 руб. на 200 тыс. шт. полученныйрасчет свидетельствует о экономической целесообразности переработкисуществующих отходов мехового производства.
Вывод
1. Проведен анализосновных стадий образования отходов при переработке кожевенного и меховогосырья.
2. Разработанаклассификация основных отходов кожевенного и мехового производства похимическому составу (коллагенсодержащие, жирсодержащие, кератинсодержащие) иосновным направлениям их переработки.
3. Анализ традиционных исовременных направлений переработки твердых отходов кожевенного и меховогопроизводства позволил выявить следующее:
— переработка отходов кожевенного имехового производства является неотъемлемой частью промышленного комплекса ипозволяет решить или снизить остроту экологических и экономических проблемпредприятий отрасли. Эта переработка приобретает все большее значение в связи сужесточением требований к экологическому состоянию кожевенных и меховыхзаводов, дефицитом кожевенного и мехового сырья и увеличением его стоимости; — в России и за рубежом продолжается интенсивный поиск новых эффективных способовпереработки кожевенных и меховых отходов, прежде всего хромсодержащих, сполучением веществ и материалов для различных областей применения;
— при рассмотренииспособов утилизации отходов необходимо ориентироваться на наиболее безотходныетехнологии, обеспечивающие выпуск экологически выгодной и экономически выгоднойпродукции, пользующейся спросом.
Список использованнойлитературы
1. Богданова И.Е.: Современные направления переработкиколлагенсодержащих отходов кожевенного производства; Кожевенно-обувнаяпромышленность, 2007, № 2, с.30-31.
2. Балберова Н.А.: Справочник кожевника (Отделка контрольпроизводства); Легпромбытиздат, 1987г, с. 254.
3. Карпухина Л.И.: Об улучшении использования кожевенногосырья; Кожевенно – обувная промышленность, 1987 г, № 7, с. 10 – 11.
4. Головтеева А.А., Мартынов И.К.: Основные направленияиспользования отходов кожевенного производства; Кожевенная промышленность,1987г, с. 49.
5. Страхов И.П.: Химия и технология кожи и меха; 4-е изд.докт. техн. наук проф. – Москва, Легпромбытиздат, 1985г., с.
6. Борисенко Л.Н. Утилизация кожевенных отходов иэффективность их использования в народном хозяйстве / Кожевенная промышленность– 1991, № 2, с.37.
7. Жуховский Е., Переработка отходов кожевенного производствана белковые корма / Кожевенно – обувная промышленность – 1984, № 12, с. 13 –15.
8. Тезисы докладов Международной конференции / Экологическиепроблемы кожевенного производства и пути их решения – Москва, 2004, 32 с.
9. Сакулина А.А., Левина Н.Т. Использование свиного гольевогоспилка для производства белковой колбасной оболочки / Кожевенно – обувнаяпромышленность – 1998, № 8, с. 25.
10. Пустыльник Я.И. Кожевенные отходы – золотое дно / Style –2001, № 3, с. 90 – 91.
11. Бенькевич К., Гжегожевская У. Использование коллагеновыхволокон для медицинских целей / Кожевенно – обувная прмышленность – 1984, № 12,с. 15.
12. Штельцель Т., Файгель Т. Производство растворадезамидоколлагена из свиных шкур / Кожевенно – обувная промышленность – 1991, №1, с. 32.
13. Павлова М.С.: Экологический аспект химической технологиикожи; Московская государственная академия легкой промышленности, Москва, 1997г.
14. Куциди Д.А.: Предупреждение и устранение дефектов кож;Москва, Легпромбытиздат, 1990 г.
15. Шименович Б. Утилизация кожевенных отходов / Style –2003, № 3, с. 94.
16. Трахтынберг С.И., Коростылева Р.Н. Изучение гидролизахромовой стружки ненасыщенными кислотами / Кожевенно – обувная промышленность –1982, № 11, с. 40 – 41.
17. Чурсин В.И. Химико – технологические методы утилизациикожевенной стружки: экономика и экология / Кожевенно – обувная промышленность –1998, № 1, с. 40 – 41. 18. Артемов А.В.: Производство изделий из кожи –проблемы экологии; Экология и промышленность России, 2004 г, № 2, с. 33 – 35.
19. Тезисы докладов Международной конференции / Проблемыкомплексной переработки кожевенных отходов – Москва, 1998, с.53.
20. Уруджуев Р.С., Демирова А.Ф. Пути использованияхромированных отходов/ Кожевенно – обувная промышленность – 2004, № 4, с. 46.
21. Абдуллин И.Ш., Абуталипова Л.Н. Применениенизкотемпературной плазмы в технологии изготовления обувного картона /Кожевенно – обувная промышленность – 2004, № 3, с. 39.
22. Шименович Б. Прессованная кожа / Style – 2000, № 5, с.88.
23. Волкобой М.П., Карпухина Л.Н. О внедрении технологиипереработки отходов кож хромового дубления на удобрения / Кожевенно – обувнаяпромышленность – 1985, № 9, с. 9 – 11.
24. Лопатин В.В., Стецюк В.Г. Переработка дубленых отходовкожевенного производства на удобрения / Кожевенно – обувная промышленность –1999, № 5, с. 15 – 16.
25. Сапожникова А.И., Бобылева Л.В. Новые возможностирационального использования кератиносодержащих отходов мехового производства,ОАО «НИИ меховой промышленности» Сборник тезисов, развитие меховойпромышленности России, тезис докладов 4-й Межрегиональный научно-практическойконференции, М., 2002 – с.21-22
26. Курицына В.В., Волков В.Ф. Проектирование кожевенных имеховых предприятий, Москва, 1985, с.14