Optimization of raw hide curing using two-component counter-current diffusion model

Abstract

Ošetření koncentrovaným roztokem solanky (chlorid sodný) je běžná metoda konzervace surových kůží. Sodné a chloridové ionty difundují ve směru do vnitřního objemu kůže, což iniciuje protiproudý transport vody směrem k povrchu. Výsledkem dvousložkové protiproudé difúze je rostoucí koncentrace soli a klesající obsah vody ve vnitřním objemu solené kůže. Pro optimalizaci konzervačního procesu je nezbytné zjistit časovou závislost koncentrace solanky směrem od povrchu do vnitřního objemu, to znamená nestacionární koncentrační pole ve vnitřním objemu konzervované kůže. Pro tyto účely byl navržen matematicko-fyzikální model difúze NaCl v kůži. Bylo provedeno numerické řešení tohoto modelu ? toto řešení zahrnuje koncentrační pole chloridu sodného a vody během konzervačního procesu. Byly experimentálně stanoveny příslušné efektivní difúzní koeficienty a jejich závislost na koncentraci soli. Výsledkem matematické simulace a matematického zhodnocení experimentálních dat byl odhad optimálního času pro solení v daných okrajových podmínkách, a dostatečné koncentrace soli ve vnitřním objemu solené kůže.

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.