Studio e applicazione della spettroscopia NMR unilaterale per il controllo del contenuto d'acqua nei pellami.

Il contenuto idrico gioca un ruolo cruciale nel mantenimento di molteplici proprietà e nella struttura del collagene. L'acqua presente nelle pelli può essere classificata come acqua di struttura, acqua legata e acqua libera. Nelle prime due forme, l'acqua è strettamente legata al collagene mediante legami a idrogeno, mentre l'acqua libera può essere rimossa dalla pelle anche solo tramite azione meccanica. Durante il processo di concia e durante l'asciugatura della pelle, è necessario controllare con precisione la quantità di acqua presente. Le performance post asciugatura variano al variare dell'acqua che viene rimossa, e dunque il contenuto di acqua e la tipologia di acqua hanno un ruolo fondamentale. L’acqua agisce come un plastificante nella pelle, influendo sulle proprietà viscoelastiche e su altre caratteristiche sensoriali come la consistenza, la struttura, la texture e le prestazioni superficiali. L'asciugatura del pellame viene eseguita in diverse fasi del processo di conciatura, dalla fase "wet" (bagnata) al "crust" (crosta) fino al pellame finito. Durante l'asciugatura, è fondamentale rimuovere l'acqua libera presente, ma è importante mantenere l'acqua legata nella struttura del pellame. La completa rimozione dell'acqua legata provoca un avvicinamento eccessivo delle fibre portando ad un aumento della fragilità e compromettendo irreversibilmente alcune caratteristiche importanti del prodotto finale come la texture, la morbidezza e altre peculiarità organolettiche. In questo lavoro sperimentale si propone l'utilizzo dell’NMR unilaterale per la quantificazione e identificazione dell'acqua presente in prodotti di pelle lavorati o semi-lavorati. L'NMR unilaterale è un dispositivo di origine relativamente recente per la risonanza magnetica utilizzato per test non distruttivi su materiali contenenti idrogeno. Lo strumento è compatto, portatile e adatto per analisi di risonanza magnetica nucleare nel dominio del tempo. Nello specifico questa tecnologia si applica allo studio di proprietà di materiali in funzione dei decadimenti del rilassamento, poiché lo strumento presenta un campo magnetico fortemente disomogeneo. Il principio alla base della tecnica è la diversa risposta delle molecole di acqua a seconda della loro mobilità all’interno di una matrice solida. In particolare, il tempo di rilassamento trasversale è tanto maggiore quanto più mobili sono i nuclei di idrogeno che vengono osservati. Un’analisi delle componenti del decadimento del segnale, solitamente mediante una trasformata inversa di Laplace, consente di distinguere le diverse tipologie di acqua presenti. I segnali dei protoni della matrice solida decadono di solito troppo velocemente per poter essere osservati, e quasi sempre i protoni dell’acqua sono gli unici presenti in quantità sufficiente da originare un segnale osservabile. Di conseguenza, è possibile utilizzare la forma del segnale NMR per distinguere le componenti "solide" e liquide di un campione. Inoltre, l’intensità del segnale è proporzionale all’abbondanza protonica osservabile, consentendo in tal modo di monitorare e controllare il processo di asciugatura in tempo reale. Diversi studi condotti su matrici diverse dalla pelle hanno correlato le misure 1H-NMR nel dominio dei tempi con il contenuto di acqua. Rispetto ad altre tecnologie spettroscopiche, come la spettroscopia IR, l’utilizzo dell’NMR unilaterale presenta diversi vantaggi: permette di modulare la profondità di campionamento in base alla frequenza utilizzata, inoltre, il colore e la superficie del campione analizzato non influenzano la misura. Per questi motivi è stato scelto di indagare il possibile utilizzo di questa tecnica per la determinazione del contenuto di acqua nei pellami, nell’ottica di un possibile utilizzo industriale.