OPTIMIZATION OF RAW HIDE CURING USING TWO-COMPONENT COUNTER-CURRENT DIFFUSION MODEL

Abstract

Curing with concentrated brine solution (sodium chloride) is a common method for raw hide preservation. Sodium and chloride ions diffuse towards the raw hide inner volume, which initiates the counter-current transport of water from the raw hide inner volume. The result of the two-component counter-current diffusion is increasing salt content and decreasing water content in the raw hide inner volume. For optimization of the curing process it is necessary to determine the time dependence of the brine concentration from the hide surface towards its center, it means the non-stationary concentration field in the inner volume of the hide. For this reason we have proposed a mathematical-physical model for NaCl diffusion in the hide. We have also carried out the numerical solution of the model; the solution comprises the concentration fields of sodium chloride and water during the curing process. The respective effective diffusion coefficients and their dependence on brine concentration have been determined experimentally. The result of the mathematical simulation and mathematical evaluation of the experimental data was estimation of the optimal time for raw hide curing at the given boundary conditions, and a sufficient brine concentration in the inner volume of the hide. RESUMENEl curado con una solución de salmuera concentrada (cloruro de sodio) es un método común para la preservación de cuero crudo. Los iones de sodio y cloruro se difunden hacia el volumen interior del cuero crudo, el cual inicia el transporte en contracorriente de agua desde el interior del cuero crudo. El resultado de la difusión en contracorriente de los dos componentes es aumentar el contenido de sal y disminuir el contenido de agua en el volumen interior del cuero crudo. Para la optimización del proceso de curado es necesario determinar la dependencia del tiempo en la concentración de salmuera desde la superficie de la piel hacia su centro, es decir el gradiente de concentración móvil en el volumen interno de la piel. Por esta razón, hemos propuesto un modelo físico-matemático para la difusión de NaCl en la piel. También hemos llevado a cabo la solución numérica del modelo; la solución incluye los gradientes de concentración de cloruro de sodio y agua durante el proceso de curado. Los respectivos coeficientes de difusión efectiva y su dependencia de la concentración de salmuera se han determinado experimentalmente. El resultado de la simulación matemática y la evaluación matemática de los datos experimentales fue la estimación del momento óptimo para el cuero crudo curado en condiciones límites, y una concentración de salmuera suficiente en el volumen interno de la piel.