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Synergistic Effect of Direct and Alternating Electric Current Treatments and Bronopol to Inactivate Bacteria Found in Hide Soak Liquors 
by Y. Birbir, N.Dolek, M. Birbir and P. Caglayan
Volume: 108      Number: 10     Page: 373-385     Year: 2013
It is well known that bacteria on hides and in the hide-soak liquors do damage that compromises leather quality. These harmful bacteria are resistant to the antibacterial agents used in the hide industry. In this research the synergistic effect of a combined electric current treatment using both 1.5 A direct and 2.0 A alternating electric currents, followed by 1 g/L of bronopol treatment on mixed culture of Gram positive and Gram negative hide bacteria was examined in a liquid medium containing 2% NaCl and organic substances. Enterobacter cloacae, Vibrio fluvialis, Pseudomonas luteola, Staphylococcus cohnii, Enterococcus faecium and Bacillus pumilus were used as test isolates. Six different experiments were carried out on the mixed culture of test bacteria to determine the efficiency of the synergistic effect of a combined electric current treatment. Bacterial cell counts were reduced to low level in a short period using the electric treatment. More than 2 log reduction factor of the mix culture was observed within 12 min after the electric current treatment, and the damaged bacteria were killed easily by bronopol in five hours. DC and AC electric currents in combination with antimicrobial agents may be used to more efficiently exterminate the bacteria found in the hide-soak liquors. RESUMEN Es bien conocido que las bacterias en las pieles y en los licores de remojo provocan daños que comprometen la calidad del cuero. Estas bacterias dañinas son resistentes a los agentes antibacterianos utilizados en la industria de la piel. En esta investigación el efecto sinérgico de un tratamiento combinado de corriente eléctrica utilizando ambas corrientes eléctricas, 1.5A contínua y 2,0A alterna, seguido de 1 g/l de tratamiento con bronopol en cultivo mixto de bacterias Gram positivas y Gram negativas se examinó en un medio líquido que contiene 2% de NaCl y sustancias orgánicas. Enterobacter cloacae, Vibrio fluvialis, Pseudomonas luteola, Staphylococcus cohnii, Enterococcus faecium y Bacillus pumilus se utilizaron como cepas de prueba. Seis diferentes experimentos se llevaron a cabo en el cultivo mixto de bacterias de prueba para determinar la eficiencia del efecto sinérgico de un tratamiento combinado de corriente eléctrica. Los recuentos de células bacterianas fueron reducidos a un nivel bajo en un corto período de tiempo con el tratamiento eléctrico. Se observó más de 2 factores de reducción logarítmica de la cultura de la mezcla dentro de los 12 minutos posteriores al tratamiento con corriente eléctrica, y las bacterias dañadas murieron fácilmente por bronopol en cinco horas. Corrientes eléctricas contínuas y alternas en combinación con agentes antimicrobianos pueden ser utilizados de manera más eficiente para exterminar las bacterias que se encuentran en los licores de remojo.
 
 
Biochemical Method for Extraction and Reuse of Protein and Chromium from Chrome Leather Shavings: A Waste to Wealth Approach 
by A. Pati, R. Chaudhary and S. Subramani
Volume: 108      Number: 10     Page: 365-372     Year: 2013
Chrome shavings are one of the major solid wastes generated during the leather making process. The presence of chromium in waste creates difficulty in disposing to landfill and incineration. Growing environmental concern about the toxicity and environmental impact of the chromium solid waste generated from the tannery has become key issue. In this work, a study has been made to extract protein from chrome shavings through a biochemical method. In this biochemical method the combination of chemical and enzyme processes have been employed to achieve the optimum extraction of protein. Optimization studies on enzyme and alkali concentration, time, pH and temperature on protein extraction were performed. Further, protein extraction by protease mixed with ¦Á-amylase has also been investigated. It was found that there was significant change in the protein extraction by protease in the presence of ¦Á-amylase. The protein extraction efficiency by conventional and biochemical method is found to be 60 and 80%, respectively. This study provides a biochemical method of hydrolysis for chrome shavings to protein and chromium. RESUMEN Las virutas de cromo son uno de los principales residuos s¨®lidos generados durante el proceso de fabricaci¨®n de cuero. La presencia de cromo en los residuos crea dificultades en la disposici¨®n en vertederos y su incineraci¨®n. La creciente preocupaci¨®n medioambiental acerca de la toxicidad y del impacto medioambiental de los residuos s¨®lidos de cromo generada a partir de la curtiembre se ha convertido en tema clave. En este trabajo, se ha hecho un estudio para extraer prote¨ªna a partir de virutas de cromo a trav¨¦s de un m¨¦todo bioqu¨ªmico. En este m¨¦todo bioqu¨ªmico la combinaci¨®n de procesos qu¨ªmicos y enzimas se han empleado para lograr la extracci¨®n ¨®ptima de la prote¨ªna. Se realizaron estudios de optimizaci¨®n de la enzima y la concentraci¨®n del ¨¢lcali, tiempo, pH y la temperatura de extracci¨®n de la prote¨ªna. Adem¨¢s, la extracci¨®n de prote¨ªnas mediante proteasa mezclada con ¦Á-amilasa tambi¨¦n ha sido investigada. Se encontr¨® que hubo cambio significativo en la extracci¨®n de prote¨ªnas por la proteasa en presencia de ¦Á-amilasa. La eficiencia de la extracci¨®n de prote¨ªnas por el m¨¦todo convencional y bioqu¨ªmico fue de 60 y 80%, respectivamente. Este estudio proporciona un m¨¦todo bioqu¨ªmico de hidr¨®lisis de virutas de cromo hacia prote¨ªna y cromo.
 
 
Economic Assessment and Pathogenic Bacteria Inhibition of Bovine Hide Presoaking Formulated with Enzymes that can Remove Adobe-type Manure 
by M. Aldema-Ramos, Z. Muir, T. Heller, N. Kalchayanand, and A. McAloon
Volume: 108      Number: 9     Page: 355-363     Year: 2013
Bovine hide presoaking solutions formulated with crude glycerol and only a quarter of the amount of biocide (such as Proxel-GXL) and surfactant (such as Boron-TS or Busan1009) that the industry is commonly using, have recently been developed and are effective in removing adobe type manure attached to the cattle hide. The goal of this research project was to investigate potential effects of incorporating enzymes that can attack the adobe type manure and could break down adhesion to hide and enhance its removal. If an optimal amount of cellulase or xylanase used individually or in a combination of both was included, lowering the concentration of crude glycerol from 10% to 5% is feasible. From conclusive results, the combination of cellulase and xylanase worked synergistically because a lower concentration of each than when used individually also has demonstrated improvement in manure softening efficiency. The texture analysis of soaked hardened manure showed that the enzymes were quite promising in softening which can be translated to loosening and eventually the enhancement of hardened manure removal. Chlorine dioxide also was incorporated in the formulation and was associated with a reduction in manure odor. The inclusion of sodium hydroxide in the formulation had also enhanced the microbial growth inhibition of pathogenic bacteria that were tested. The cost of implementing the new formulations is similar to those traditionally used by the industry. In addition, the new soaking solutions have a more favorable impact on the environment.
 
 
The Value of Leather as a Component Brand 
by Elton Hurlow
Volume: 108      Number: 9     Page: 319-335     Year: 2013
This is the 54th John Arthur Wilson Memorial Lecture. In 1927 John Arthur Wilson stated: “The entire value of leather lies in its properties, and if these are not clearly defined, trade is hampered”. Today, improvement in the performance and aesthetic properties of synthetics makes it harder to differentiate between leather and substitute materials and there is a lack of information about leather at point of retail. Erosion of leather identity and challenges to the image of the industry potentially detract from the value of leather as a component material in the mind of consumers. Global brands, and specifically component branding is a rapidly growing segment of marketing today and the suggestion is made that the leather industry carefully consider the potential benefits of marketing leather as a component brand supported by a certification scheme. There are a number of international organizations addressing some of the immediate challenges facing the industry and some are also involved in various aspects of marketing support of leather. This is encouraging, but it is suggested that the leather industry could benefit from specific coordination of this effort through appropriate structures and should further consider working towards a global component branding strategy for leather with direct marketing to the end consumer. This is not a new call, it echoes previous John Arthur Wilson lectures, but perhaps now the time is right to do something about it.
 
 
High Performance Acrylic Polymer Technology for Use in Leather Finishing Processes 
by J. Hoefler, B. Hageman, C. Chung and R. Smith
Volume: 108      Number: 8     Page: 311-317     Year: 2013
High performance topcoats designed for automotive and furniture upholstery are generally rich in polyurethane dispersion (PUD)-based binders. This binder technology has been used commercially for years because it offers a distinct combination of high abrasion resistance, flexibility, and tactile performance benefits. However, recent market trends place higher emphasis on performance properties that are challenging for these traditional finishing systems to achieve. Such properties include: dirt pick-up and dye transfer resistance, cleanability after soiling, as well as UV, hydrolytic, and thermal stability. Topcoats featuring acrylic-based binders are increasingly competitive due to intrinsic soiling resistance and stability properties; however, replacing more than approximately 25% of the polyurethane-based resin with acrylic-based resin can result in a noticeable loss in abrasion resistance or toughness. The Dow Chemical Company has developed a novel acrylic binder technology designed to offer many of the same advantages of PUD binders, such as toughness, while retaining the enhanced soiling resistance and stability needed to address the stringent demands of today’s market. This paper describes the performance properties attributed to this new binder technology through a systematic validation process. RESUMEN Tops de acabado de alto rendimiento diseñados para tapicería de automóviles y muebles son generalmente ricas en dispersión de poliuretano (PUD) a base de ligantes. Esta tecnología de ligantes se ha utilizado comercialmente durante años, ya que ofrece una combinación distintiva de alta resistencia a la abrasión, flexibilidad, y buen tacto. Sin embargo, las tendencias recientes del mercado ponen mayor énfasis en las propiedades de desempeño que son un reto a alcanzar por estos sistemas de acabado tradicionales. Tales propiedades incluyen: resistencia a la suciedad y a la transferencia de colorantes, facilidad de limpieza luego de ensuciarse, así como la estabilidad UV, hidrolítica y térmica. Los acabados de ligantes a base de acrílico son cada vez más competitivos debido a la resistencia intrínseca a la suciedad y sus propiedades de estabilidad; sin embargo, la sustitución de más de aproximadamente del 25% de la resina de poliuretano a base de resina de base acrílica puede resultar en una pérdida notable en la resistencia a la abrasión o tenacidad. The Dow Chemical Company ha desarrollado una nueva tecnología de ligante acrílico diseñado para ofrecer muchas de las mismas ventajas de los ligantes PUD, tales como tenacidad, mientras que conserva una mejorada resistencia al ensuciamiento y estabilidad necesaria para hacer frente a las estrictas exigencias del mercado actual. Este artículo describe las propiedades de rendimiento atribuido a esta nueva tecnología de ligantes a través de un proceso de validación sistemática.
 
 
Optimization of Keratinolytic Protease Production by Purpureocillium lilacinum LPS # 876 as a Sustainable Management of Tannery Hair Waste 
by I. Cavello and S. Cavalitto
Volume: 108      Number: 8     Page: 300-310     Year: 2013
Hair waste is recognized as a solid waste generated after a hair-saving unhairing process in leather technology, and it is produced in large amounts in Buenos Aires province, Argentine. The present method for this solid waste is disposal, which is environmentally troublesome and costly for the tanneries. Biodegradation of hair waste by keratinolytic microorganisms represents an alternative for bioconversion of keratin waste. This paper reports the optimization of keratinases production by Purpureocillium lilacinum LPS # 876. Firstly, one factor-at-a-time method was used to investigate the effect of nitrogen-sources, metal ions concentration in the basal mineral medium, as well as, initial pH and temperature on enzyme production. Medium composition for the keratinases production by P. lilacinum was optimized using two statistical methods: Plackett-Burman design and central composite design -combined with response surface methodology- used to optimize three significant variables: initial pH, glucose and CaCl2. The optimal conditions were determined as 7.10 g l-1 of glucose; 0.0065 mg l-1 of CaCl2 and initial pH of 5.60; at this condition the maximum keratinase yield predicted was 26.7 U ml-1. The model validation showed that it described adequately the influence of glucose and calcium concentration and initial pH on enzyme production. Production of keratinases by P. lilacinum is a less-exploited field that might represent a novel and promising biotechnological application for this microorganism. RESUMEN Los residuos de pelo son reconocidos como un desecho sólido generado luego de un proceso de pelambre con recupero de pelo en la tecnología del cuero, y es producido en grandes cantidades en la provincia de Buenos Aires, Argentina. El método actual es la disposición de este residuo, lo que es problemático para el medio ambiente y costoso para las curtiembres. La biodegradación de los residuos de pelo por microorganismos queratinolíticos representa una alternativa para la bioconversión de los residuos de queratina. Este trabajo presenta la optimización de la producción de queratinasas por Purpureocillium lilacinum LPS # 876. En primer lugar, se utilizó el método de un factor a la vez, para investigar el efecto de las fuentes de nitrógeno, la concentración de iones metálicos en el medio mineral basal, así como, el pH inicial y la temperatura en la producción de la enzima. El medio de la composición para la producción de queratinasas por P. lilacinum se optimizó por el uso de dos métodos estadísticos: el diseño Plackett-Burman y el diseño de central compuesto -combinado con metodologia de superficies de respuesta- utilizada para optimizar tres variables importantes: pH inicial, glucosa y CaCl2. Se determinaron las condiciones óptimas como 7.10 g l-1 de glucosa; 0.0065 mg l-1 de CaCl2 y pH inicial de 5,60; en esta condición, el rendimiento máximo de queratinasa predecible fue 26.7 U ml-1. La validación del modelo mostró que describe adecuadamente la influencia de la concentración de glucosa y el calcio y el pH inicial en la producción de enzimas. La producción de queratinasas por P. lilacinum es un campo poco explotado que podrían representar una nueva y prometedora aplicación biotecnológica para este microorganismo.
 
 
Effect of Retanning Agents on Dry Heat Resistance of Leathers 
by Chao Wu, Yunhang Zeng, Xueping Liao, Wenhua Zhang and Bi Shi
Volume: 108      Number: 8     Page: 294-299     Year: 2013
To obtain acceptable dry heat resistance of leather by using proper retanning agents, the effect of typical retanning agents on dry heat resistance was investigated. The results indicated that the leathers retanned by different retanning agents have varying dry heat resistance, and the dry heat resistance is not always positively correlated with hydrothermal stability. Heating leather at 150oC for 30 min in the dry state led to minor damage to the crosslinking of collagen fibers, such as destruction of hydrogen bonds or other weak crosslinks. The increase of water content in leather exhibits negative effect on the dry heat resistance. Therefore, it was observed that the retanning agent that has lower hydrophility lead to higher dry heat resistance of leather. In addition, it seems that the retanning agents with good filling property and thermal stability are effective in achieving high dry heat resistance of leather. Resumen Para obtener una aceptable resistencia al calor seco en el cuero mediante el uso de agentes de recurtición adecuados, el efecto sobre la resistencia al calor de los típicos agentes de recurtición fue investigado. Los resultados indicaron que los cueros recurtidos por diferentes agentes de recurtición han variando la resistencia al calor seco, y la resistencia al calor seco no está siempre correlacionada positivamente con la estabilidad hidrotermal. Calentar el cuero a 150ºC durante 30 min en estado seco conduce a daños menores en la reticulación de las fibras de colágeno, tales como la destrucción de los enlaces de hidrógeno u otras reticulaciones débiles. El aumento del contenido de agua en el cuero exhibe efecto negativo en la resistencia al calor seco. Por lo tanto, se observó que el agente de recurtido que tiene menor hidrofilia conduce a una mayor resistencia al calor seco en el cuero. Además, parece ser que los agentes de recurtido con buenas propiedades de llenado y estabilidad térmica son eficaces en el logro de alta resistencia al calor seco del cuero.
 
 
Cleantan - Chromium Tanning without Chromium and Water Residues 
by M. Renner, E. Weidner and H. Giehsler
Volume: 108      Number: 8     Page: 289-293     Year: 2013
Fraunhofer UMSICHT has developed a new chromium tanning process principle to reduce the chromium contaminated sewage water, to save tanning agents and to reduce the process time. The first part of the lecture, given by Manfred Renner, head of business unit, will give a survey of the new tanning principle. The compressed natural gas carbon dioxide is used instead of water for the pickling and the tanning process. The use of different pressure ranges gives the possibility to control the pH value without using chemicals. A free from water and free from salt pickle is possible. The use of chromium can be controlled precisely and it is possible to use only as much chromium as can be fixed in the collagenic matrix. The lecture will show results achieved with technical- and preindustrial scale (650 kg split weight per batch) high pressure equipment. Using carbon dioxide 14 million liters of chromium contaminated sewage water in the tanning process, 20 billion liters of sewage water to produce the tanning agents, 160 000 tonnes of chromium and 500 000 tons of salt could be saved regarding the worldwide market. The second part of the lecture, given by Prof. Dr. Weidner, head of the Fraunhofer Institute UMSICHT, will focus on the strategy of how to enter the market. For the prospective customers it will give the opportunity to see if the technology fits their companies and their main OEM customers. It will also be shown how easy the new equipment can be implemented in a running tannery. RESUMEN Fraunhofer UMSICHT ha desarrollado un nuevo principio del proceso de curtido al cromo para reducir el cromo en aguas residuales contaminadas, para ahorrar curtientes y reducir el tiempo de proceso. La primera parte de la conferencia, a cargo de Manfred Renner, director de la unidad de negocio, le dará una visión del nuevo principio de curtido. El dióxido de carbono del gas natural comprimido se utiliza en lugar del agua de pickelado y del proceso de curtido. El uso de diferentes rangos de presión da la posibilidad de controlar el valor del pH sin necesidad de utilizar productos químicos. Un pickelado libre de agua y de sal es posible. El uso de cromo puede ser controlado con precisión y es posible utilizar sólo la cantidad de cromo que puede ser fijado en la matriz de colágeno. La conferencia mostrará los resultados obtenidos a escala técnica y preindustrial (650 kg de peso dividido por lote) en equipos de alta presión. Mediante el empleo de dióxido de carbono, 14 millones de litros de agua contaminada con aguas residuales de cromo del proceso de curtido, 20 mil millones de litros de aguas residuales para producir los agentes de curtido, 160.000 toneladas de cromo y 500.000 toneladas de sal pueden ahorrarse en relación al mercado mundial. La segunda parte de la conferencia, a cargo de Prof. Dr. Weidner, director del Instituto Fraunhofer UMSICHT, se centrará en la estrategia de cómo entrar en el mercado. Para los clientes potenciales se le dará la oportunidad de ver si la tecnología se adapta a sus empresas y sus principales clientes OEM. También se muestra lo fácil que el nuevo equipo puede implementarse en una curtiduría en funcionamiento.
 
 
Ultrasound-assisted Process Intensification i Leather Making: Diffusion Rate Enhancement in Retanning Proces 
by V. Sivakumar, P. Anusha, R. Narayan and M. Shravya
Volume: 108      Number: 7     Page: 277-287     Year: 2013
Retanning is one of the essential steps in leather processing. It follows the primary tanning process, utilizing synthetic tanning agents (syntans) in order to impart certain functional properties to the final leather. This research study aimed at investigating the effect of ultrasound (US) on the uptake of syntans in the retanning process as compared to magnetic stirring (MS) process control. Different types of syntans based on phenolic, melamine resin and acrylic compound were investigated. The influence of process parameters such as US power, process time, float, syntan offer, US pulse mode were studied. The effects of pre-sonication of substrate (leather) as well as substance (syntan solution though particle size analysis) were also investigated. There was the possibility of about 10% to 60% % increase in exhaustion due to the use of US over MS for different syntans under various process conditions. The Apparent Diffusion coefficient (D) of syntan through the leather matrix was calculated from the experimental uptake data, which indicates significant improvement (~1.5 times) in the D value due to US over MS under the given process conditions. Therefore, the present study clearly indicates positive influence of ultrasound on diffusion of these special types of organic compounds (syntans) through a more complex porous matrix such as leather, leading to significant improvements in diffusion rate of syntans, considerable savings in process time and subsequent enhancement in the quality of retanned leathers. Resumen El recurtido es un paso esencial en el proceso del cuero. El proceso prosigue el curttido propiamente dicho, utilizando agentes curtientes sintéticos (sintanes) para impartir ciertas propiedades funcionales finales al cuero. Esta investigación tiene por objetivo determinar el efecto de ultra-sonido (US) en el agotamiento de sintanes durante el recurtido en comparación a un mezclador magnético (MS) como equipo controlador. Diferentes tipos de sintanes basados en fenólicos, resina melamínica y un compuesto acrílico fueron investigados. La influencia de los parámetros del proceso tales como la potencia del US, tiempo del proceso, tamaño del baño, oferta del sintán, modalidad del pulso de US fueron estudiados. Los efectos de pre-sonidación del substrato (cuero) y del sintán (análisis de tamaño de partículas en solución) también fueron investigados. Se encontró la posibilidad de un 10% a 60% de aumento en el agotamiento por el uso de US sobre el MS para los diferentes sintanes utilizados bajo las varias condiciones del proceso. El aparente coeficiente de difusión (D) del sintán a través de la matriz tal como el cuero, se calculó de los datos del agotamiento de los productos, lo que indicó un significativo mejoramiento (~1,5 veces) en el valor de D debido a US comparado con MS bajo las condiciones dadas del proceso. Como tal el presente estudio indica influencia positiva de ultrasonido sobre la tasas de difusión de estos compuestos (sintanes) a través de matrices más complejamente porosas tales cómo el cuero, orientándonos hacia incrementos en la tasa de difusión de estos compuestos químicos orgánicos, conduciendo a ahorros en tiempo de proceso y subsecuente mejoría en la calidad del cuero recurtido.
 
 
Effects of Atmospheric Pressure Plasma Treatments on Various Properties of Leathers 
by S. Acikel, A. Aslan, L. Oksuz and T. Aktan
Volume: 108      Number: 7     Page: 266-276     Year: 2013
Chrome tanned crust leathers were treated with atmospheric pressure plasma with argon flows at different times. The leather was then dyed with acid and metal complex dyes. The dyestuff concentration in the exhausted dye bath, CIE lab color analysis, hydrophilicity, FTIR spectra and SEM images were compared for 0, 2.1, 4.2 and 6.4 sec/cm2 durations of plasma. In addition, various physical properties such as rubbing fastness, tear loading and tensile strength were also examined to see the effects of increased duration of the plasma process. The presence of ions that appeared during this process in an atmospheric environment was determined by OES. The best results were obtained from leather subjected to 6.4 sec/cm2 of argon gas atmospheric pressure plasma. Resumen Crosta de cueros al cromo fueron tratados por medio de plasma a presión atmosférica en flujos con Argón durante diferentes tiempos. El cuero luego fue teñido con colorantes aniónicos así como también complejos metálicos. La concentración del colorante en los baños agotados, CIE lab color analysis de Hunter Laboratories, Hidrofilicidad, Espectroscopia IR. Fourrier, e imágenes electro microscópicas por barrido electrónico, fueron comparadas a 0, 2.1, 4.2 y 6.4 seg/cm² de tiempos de aplicación del plasma. En adición ciertas propiedades físicas como resistencia al frote, carga al momento de rotura, resistencia a la rotura, fueron examinadas para determinar los efectos del tiempo cuando el cuero fue sometido a la acción del plasma. La presencia de iones resultantes del Argón a presión atmosférica fueron determinados por OES. Los mejores resultados fueron obtenidos en cuero sometido 6,4 seg/cm² tiempo de contacto con el plasma de argón a presión atmosférica.