RO127653A0 - Procedeu de simulare a sistemelor de tanare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o metodă de simulare a capacităţii de tanare a unor agenţi tananţi, cu aplicare în industria de pielărie. Metoda conform invenţiei constă din interacţiunea unui suport constituit din gel de colagen fibrilar, obţinut din derma pielii de viţel, având un conţinut de 0,8...2% substanţă uscată, cu 0,1...10% agenţi de tanare organici sau minerali, gelul obţinut se stabilizează prin liofilizare la o temperatură de -40...+30°C, timp de 48 h, din care rezultă discuri spongioase, care sunt supuse unor tehnici uzuale de evaluare a capacităţii de tanare.

Description

PROCEDEU DE SIMULARE A SISTEMELOR DE TANARE

Invenția se referă la un procedeu de simulare a sistemelor de tanare si are la baza interacțiunea colagenului sub forma de gel la pH-uri diferite cu agenți de tanare organici sau minerali. Acest procedeu poate fi utilizat la evaluarea capacitatii tanante a agentilor tananti, in special pentru cei noi, cu posibile aplicații in industria de pielărie la tanarea pieilor.

Tanarea este procesul de transformare a pielii crude in piele tanata. Tanarea este in esența reacția dintre fibrele de colagen din piele cu taninuri de natura vegetala, săruri ale unor metale (crom, aluminiu, titan, fer) sau alți agenți chimici.

Știința pielii are un impact din ce in ce mai mare asupra înțelegerii procesului de tabacire și a reacțiilor de tăbăcire ulterioare. Colagenul este proteina majora a țesutului conjunctiv și componentul principal al substanței dermice a pieilor brute și tăbăcite. Agenții de tananți au o istorie îndelungată privind utilizarea lor pentru stabilizarea colagenului în industria de pielărie și se cunoaște faptul că aceștia interacționează extensiv și stabilizează proteinele. Rolul modificării colagenului în timpul procesului de tăbăcire a devenit tot mai important. Sistemele de tăbăcire eficiente au ca rezultat desfacerea helixului triplu sub tensiune hidrotermică, datorită combinării legăturilor dintre elementele supra-structurale la nivelul molecular (funcționalizarea) și formării matricii ulterioare în jurul triplului helix (stabilizarea).

Datorită grupărilor bazice și acide ale lanțului polipeptidic, colagenul este un polimer amfoter. O moleculă de colagen conține aproximativ 240 grupuri de ε-amino și guanidino ale lizinei, hidroxilizinei și argininei și 230 grupe carboxil ale resturilor de acid aspartic și glutamic. într-o fibrilă nativă, cele mai multe dintre aceste grupări interacționează, fie intrafie intermolecular formând legături stabile între fibrilele de colagen. Orice reactiv bifuncțional, care reacționează cu grupările amino, carboxil și hidroxil poate servi ca un agent de reticulare.

Reticulările chimice, interacțiunile electrostatice, interacțiunile hidrofobe, legăturile de hidrogen și activitatea apei se numără printre factorii care contribuie la mecanismul de stabilizare.

Reactivitatea colagenului este reprezentată în mare parte de reacțiile chimice la nivelul grupelor cu sarcină din lanțurile laterale ale aminoacizilor. în transformarea colagenului din piele acesta reacționează prin grupele sale acide și bazice cu grupele cu sarcină corespunzătoare a tananților, a agenților de retanare, coloranților și substanțelor de ungere. Prima reacție este în general între una din grupele cu sarcină, prin atracția grupelor cu sarcină contrară, chiar și pentru distanțe mai mari, de ex. coloranții anionici sunt atrași de sarcinile cationice ale fibrelor de piele tăbăcite cu săruri de crom. Mai târziu apar forțele dipolare, legăturile (punți) de hidrogen și legăturile hidrofobe prin acțiuni de legare și fixare.

Sunt cunoscute metode de tanare a proteinei colagenice cu diferiți agenți de reticulare/tanare, după cum urmeaza:

Brevetul MX 2009007196 (A) se refera la o compoziție biodegradabila pe baza de proteina colagenica cu agenți de retanare fenolici pentru utilizare in procesul de retanare ca agent de umplere pentru piele, care este obtinuta prin hidroliza proteinei animale rezultate din pielea “wet white” a cărei substanța activa este caracterizata prin faptul ca nu are crom, este biodegradabilă si are in compoziția chimica polipeptide si sulfonati aromatici.

Brevetul WO 2009100360 (Al) descrie o metoda de modificare a moleculei polipeptidice de colagen, unde hidroxiprolina este modificata la un rest de amino acid ometilat, ceea ce conferă o rezistenta mărită colagenului. Metoda se utilizează in domeniul medical si in industria de pielărie.

Brevetul CN1472343/2004 se referă la un proces de preparare a fibrelor colagenice dermice prin adăugarea fibrelor colagenice imersate in soluție acidă a acidului gras di-epoxi și <V 201 1-00959-- F

7 -09- 20H a unui catalizator într-un butoi, se regleză pH-ul la 2.0-6.2 și apoi are loc reacția la 20-45°C timp de I -2.5 ore. Această metodă de tanare se caracterizează prin faptul că pudra de crom și pielea sunt proporțional adăgate în același butoi pentru tanarea pielii. Avantajul este consumul mai mic de săruri de crom și efect mare de tanare.

Brevetul GB1578461/1980 se referă la un proces îmbunătățit pentru tanarea pielii artificiale cu caracteristici similare pielii naturale.

Brevetele descrise mai sus au avantajul de a dezvolta produse care nu conțin crom, metode de modificare a moleculei colagenice pentru a obține o rezistență mai bună a pielii, de simulare a reacției de tabacire prin utilizarea fibrelor de colagen și a pudrei de crom și de tanare a pielii artificiale. Aceste brevete au însă dezavantajul că nu pot simula operația de tanare cu orice agent tanant.

Se cunosc studii de modelare computerizata efectuate in cadrul Eastern Regional Research Center of the United States Department of Agriculture in vederea evaluării posibilelor reacții care au loc intre colagen si diferiți agenți de tanare, pentru prezicerea sau explicarea unor observații experimentale, si care pot sugera care dintre experimente poate confirma sau respinge o ipoteza. Acestea au dezavantajul ca necesita atât programe specializate, cat si cunoștințe specifice de interpretare a rezultatelor, dar fara îndoiala ca testele experimentale complementare studiilor de modelare computerizata sunt esențiale.

Se cunoaște de asemenea o metoda standardizata de testare a capacitatii tanante a agenților tananți SR 1883-2008 care folosește pudra de piele slab cromata ca substrat de tanare pentru stabilirea capacitatii tanante a agenților tananți, substrat care insa este greu de obținut si nu are caracteristici uniforme.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui procedeu pentru caracterizarea suportului care este supus tanarii - gelul de colagenul, a agenților de tanare și a combinării lor în proporții astfel determinate, încât să se obțină un produs cu proprietăți similare pielii tanate. Aceasta metoda conferă o baza in stabilirea efectelor diferiților agenți de tanare, in selectarea celor mai eficienți noi agenți de tanare, cat si compararea rezultatelor studiilor intre diferite laboratoare, in special in proiectarea si dezvoltarea unor agenți de tanare fara crom de înalta calitate.

Procedeul de simulare a tanarii conform invenției înlătură dezavantajele menționate prin aceea că se amestecă o compoziție formată din următoarele componente, exprimate în procente gravimetrice raportate la 100% colagen substanță uscată: a) gel de colagen fibrilar tip I, obținut din derma pielii de vițel, cu structură nativă triplu helicoidală, cu un conținut de 0,8 ... 2% colagen substanță uscată, care a fost adus la pH acid de 2,8, pH izoelectric de 4,5 și pH bazic de 9,0, și b) 0,1% ... 8% agent de tanare constând din agenți de tanare organici (formaldehîda, glutaraldehida, acid tanic, un prepolimer organic, melamin-formaldehida si melamin-formaldehida modificata cu pre-polimer) si agenți de tanare minerali (pe bază de titan, aluminiu, crom (III), zirconiu și titan, aluminiu și titan și sulfat de titanii si amoniu), cu care se obține un gel de colagen, care se toarnă în petriuri de sticlă, de diametru 5 cm și se stabilizează prin liofilizare de la temperatura de -40°C pana la +30°C timp de 48 de ore, obținându-se discuri spongioase care sunt evaluate prin spectroscopie FT-IR, prin determinarea temperaturii de contracție prin metoda Micro Hot Table si prin degradarea enzimatică cu colagenază in vederea stabilirii efectului de tanare si selectării celor mai buni agenți de tanare.

Avantajul aplicării prezentei invenții consta in posibilitatea de simulare a sistemelor de tanare a pieilor prin utilizarea unui gel de colagen fibrilar utlizat ca substrat de tanare și a diferiților agenți tananți folosind condiții care aproximează procesele de tanare, in vederea dezvoltării unei baze in proiectarea si selectarea efectiva a noilor agenți tananți ecologici.

Aplicarea invenției conduce la următoarele avantaje:

- reducerea numărului de experimetari de laborator atunci când se testează un nou agent de tăbăcire;

- reducerea consumului de materii prime folosite la tanarea pieilor, cunoscundu-se proporțiile de agenți de tanare datorită simulării reacției dintre colagen și agentul de tăbăcire;

- obținerea unor produse de calitate superioară având posibilitatea selectării celor mai bune variante de noi agenți de tanare;

- costuri și consum mai mic de energie, materii prime și manopera pentru stabilirea procedeelor noi de tanare;

- posibilitatea comparării rezultatelor studiilor intre diferite laboratoare.

In cadrul invenției s-a utilizat un gel de colagen fibrilar tip I cu o concentrație gravimetrică de 1,99% colagen și pH de 2,8, pH de 4,5 și pH de 9.0. Pentru simularea tanarii s-au utilizat agenți de tanare organici (formaldehida, glutaraldehida, acid tanic, un prepolimer organic, melamin-formaldehida si melamin-formaldehida modificata cu prepolimer) si agenți de tanare minerali (pe bază de titan, aluminiu, crom (III), zirconiu și titan, aluminiu și titan și sulfat de titanii amoniu). Soluțiile de agent de tanare (reticulare) de concentrații diferite au fost preparate anterior. Gelul de colagen a fost amestecat cu soluție de agent de tăbăcire și adăgată apă până când concentrația gelului a ajuns la 1% colagen. După omogenizare, gelul obținut a fost liofilizat de la temperatura de -40°C pana la +30°C timp de 48 de ore și s-au obținut discuri de colagen.

In continuare se dau următoarele exemple de realizare a invenției:

Exemplul 1

Pentru simularea tanarii pielii s-au utilizat ca suport geluri de colagen fibrilar tip I cu o concentrație de 1.99% colagen și pH de 2,8, pH de 4,5 și pH de 9,0 și agent de tanare 0,3...1,2% prepolimer pe bază de rezorcină, care s-au amestecat și s-a adăugat apă până când concentrația gelului a ajuns la 1% colagen, s-a omogenizat compoziția, s-a liofilizat și s-au obținut discuri de colagen care au fost caracterizate fizico-chimic și morfologic.

Exemplul 2

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris utilizându-se acid tanic in proporție de 1. 5%.

Exemplul 3

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris utilizându-se formaldehida in proporție de 1..5%.

Exemplul 4

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul utilizându-se glutaraldehidă 0.5 - 2%.

Exemplul 5

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul utilizându-se melamin formaldehidă 0.5...2%.

Exemplul 6

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul utilizându-se melamin formaldehidă 0.25... 1% și prepolimer pe bază de rezorcină 0.15...0.6%.

Exemplul 7 Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris în Exemplul utilizându-se agent de tanare pe bază de titan 0.6...2.4%

Exemplul 8

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris în Exemplul utilizându-se agent de tanare pe bază de aluminiu 0.2.. .0.8%.

Exemplul 9

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris în Exemplul utilizându-se agent de tanare pe bază de crom 0.125...0.5%.

descris descris descris în în în în în

Exemplul

Exemplul

Exemplul

Exemplul

Exemplul

1,

1,

1,

1,

1, ca ca ca ca ca agent agent agent agent agent de de de de de tanare tanare tanare tanare tanare

1,

1,

1, ca ca ca agent agent agent de de de tanare tanare tanare ^-2 0 1 1 - 0 0 9 5 9 -2 7 -09- ζοπ

Exemplul 10

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris în Exemplul 1, ca agent de tanare utilizându-se agent de tanare pe bază de zirconiu și titan 1.125...5%.

Exemplul 11

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris în Exemplul 1, ca agent de tanare utilizându-se agent de tanare pe bază de sulfat de titanii amoniu 2,5... 10%.

Exemplul 12

Simularea tanarii s-a efectuat prin procedeul descris în Exemplul 1, ca agent de tanare utilizându-se agent de tanare pe bază de de aluminiu și titan 2...8 %.

Evaluarea efectului de tanare a diferiților agenți de tanare se efectuează prin analiza discurilor colagenice prin spectroscopie FT-IR, prin determinarea temperaturii de contracție prin metoda Micro Hot Table si a stabilității la degradarea enzimatică cu colagenază. Procedeul se aplica in special la testarea noilor agenți de tanare in laborator in vederea selectării celor mai bune variante de agenți de tanare pentru a fi experimentați la o scara mai mare.

Claims (2)

1. Procedeu de simulare a sistemelor de tanare caracterizat prin aceea ca se amestecă o compoziție formată din următoarele componente, exprimate în procente gravimetrice raportate la 100% colagen substanță uscată: a) gel de colagen fibrilar tip I, obținut din derma pielii de vițel, cu structură nativă triplu helicoidală, cu un continui de 0,8 ...

2% colagen substanță uscată, care a fost adus la pH acid de 2,8, pH izoelectric de 4,5 și pH bazic de 9,0, și

b) 0,1% ... 10% agent de tanare constând din agenți de tanare organici (formaldehida, glutaraldehidă, acid tanic, un prepolimer organic, melamin-formaldehida si melaminformaldehida modificata cu pre-polimer) si agenți de tanare minerali (pe bază de titan, aluminiu, crom (III), zirconiu și titan, aluminiu și titan și sulfat de titanii si amoniu), cu care se obține un gel de colagen, care se toarna în petriuri de sticlă, de diametru 5 cm și se stabilizează prin liofilizare de la temperatura de -40°C pana la +30°C timp de 48 de ore, obținându-se discuri spongioase care sunt evaluate prin spectroscopie FT-IR, prin determinarea temperaturii de contracție prin metoda Micro Hot Table si prin degradarea enzimatică cu colagenază in vederea stabilirii efectului de tanare si selectării celor mai buni agenți de tanare.