ULTRASOUND ASSISTED DIFFUSION IN VEGETABLE TANNING IN LEATHER PROCESSING

Abstract

Vegetable tanning is one of the more versatile tanning methodologies involving natural materials. The problem associated with this tanning method is that it takes longer time for diffusion of vegetable tanning agents (VTA) though the pelt matrix. Therefore, there is a pressing need to transform this traditional eco-friendly tanning process into a tanner friendly efficient methodology by way of augmentation techniques such as the use of ultrasound. In the present paper, influence of ultrasound on vegetable tanning process has been studied. The influence of important process parameters such as process time, ultrasonic power, pre-tanning on VTA uptake has been investigated. The effect of ultrasonic power on shrinkage temperature of tanned leather has also been studied. The results indicate that there is a significant enhancement in vegetable tanning process due to the use of ultrasound. There is about 30-40% increase in %uptake of VTA due to the use of ultrasound for 120 – 210 watts. In order to find out the possible mechanism for the enhancement with ultrasound, effect of pre-sonication of substrate (pelt matrix) as well as substance (VTA) has been studied. There is an appreciable reduction in the particle-size of VTA due to sonication prior to tanning process aiding penetration. Diffusion coefficient (D) of VTA during the tanning process has been calculated from the experimental data which indicates nearly two fold increase in the D value (2.64 ? 10-5 cm2/sec) due to ultrasound under the given process conditions. Therefore, ultrasound application in vegetable tanning process could improve the diffusion rate leading to significant savings in process time and enhancement in quality of the tanned leather. This methodology can be easily adopted in existing paddle or tanning pit systems for large scale production. Hence, this novel technique is a viable option for tanners in near future.RERSUMEN: El curtido vegetal es una de las tecnologías de curtición más versátiles que impliquen empleo de materiales naturales. El problema asociado con este método de curtición es que tarda más tiempo para la difusión de agentes curtientes vegetales (VTA)a través de la matriz de la piel. Por lo tanto, hay una necesidad apremiante de transformar este tradicional proceso ecológico de curtido en una metodología eficiente adoptable por el curtidor, por medio de técnicas de intensificación como el uso de ultrasonido. En el presente trabajo, la influencia del ultrasonido en procesos de curtido vegetal se ha estudiado. La importante influencia de los parámetros del proceso, como el tiempo de proceso, energía ultrasónica, la asimilación de los curtientes vegetales por el precurtido, ha sido investigada. El efecto de la potencia de ultrasonido en la temperatura de encogimiento del cuero curtido también ha sido estudiado. Los resultados indican que hay una mejora sustancial en procesos de curtido vegetal debido al uso de ultrasonido. Hay alrededor de 30-40% de incremento en el porcentaje de absorción de los curtientes vegetales debido al uso de ultrasonido en 120-210 vatios. Con el fin de averiguar el posible mecanismo para la mejora con ultrasonido, el efecto de pre-sonoridad de sustrato (matriz de la piel), así como la sustancia (VTA) ha sido estudiado. Existe una apreciable reducción en el tamaño de partículas de VTA debido al ultrasonido previo a la penetración en los procesos de curtido. El coeficiente de difusión (D) del VTA que durante el proceso de curtido se ha calculado a partir de los datos experimentales indican que se incrementa el valor de D casi dos veces (2.64 ? 10-5 cm2/seg.) debido al ultrasonido bajo las condiciones de proceso establecidas. Por lo tanto, la aplicación de ultrasonido en proceso de curtido vegetal podría mejorar la tasa de difusión que conduzcan a un ahorro significativo en tiempo de proceso y la mejora de la calidad del cuero curtido. Esta metodología puede ser fácilmente adoptada en aspas o piletas de curtido existentes para producción a gran escala. Por lo tanto, esta nueva técnica es una opción viable para los curtidores en un futuro próximo.