LA PELLE

Il termine cuoio indica la pelle che, dopo aver subito numerosi trattamenti fisici, chimici e meccanici, diventa un materiale imputrescibile che bene si presta ad essere utilizzato dall’industria manifatturiera per ottenere calzature, pelletteria, abbigliamento, arredamento, accessori per auto, articoli tecnici, etc.
Il cuoio viene ottenuto per lo più da pelli comuni di animali da macello (bovini, suini, ovini, caprini, ecc) che rappresentano un sottoprodotto pregiato dell’industria alimentare, dotato di un considerevole valore commerciale.

Le pelli dei mammiferi sono essenzialmente uguali per quanto riguarda la loro costituzione istologica e nella loro sezione trasversale si possono distinguere tre strati principali: epidermide, derma e strato sottocutaneo.

Dal punto di vista della composizione chimica una pelle bovina è costituita in media dal 64% di acqua, il 33% di proteine, il 2% di grassi, lo 0,5% di sostanze minerali e lo 0,5% di altre sostanze.

EPIDERMIDE
In una pelle bovina rappresenta circa l’1% del suo spessore, è la parte più esterna della pelle e durante la sua trasformazione in cuoio, ad eccezione della lavorazione di pelli per pellicceria, viene eliminata nel calcinaio con tutti i suoi annessi (peli, follicoli, ghiandole sebacee e sudoripare, etc.).
L’epidermide appare come uno strato omogeneo, anche se ad un’analisi microscopica si rivela costituita da cinque strati di cellule sovrapposti:
- strato corneo (più esterno), è formato da vari strati di cellule appiattite, senza nucleo, costituite da lamelle di cheratina delimitate da una membrana plasmatica molto ispessita. Queste lamelle sono strettamente stipate tra loro nello strato profondo, mentre si allontanano e desquamano nello strato superficiale;
- strato lucido, è formato da vari strati di cellule prive di nucleo, di forma schiacciata e compatte. Esse contengono una sostanza oleosa detta eleidina;
- strato granuloso, è formato da cellule appiattite disposte in pochi strati, contengono nel loro citoplasma granuli di cheratoialina che partecipano al processo di formazione della cheratina. I nuclei di queste cellule presentano segni di alterazioni involutive;
- strato spinoso, è costituito da cellule disposte in più strati dove quelle appartenenti agli strati più esterni assumono forma appiattita;
- strato di Malpighi (più interno), è costituito da numerosi strati di cellule dei quali il più profondo, a diretto contatto con la membrana ialina del derma, è detto strato basale o germinativo. Questo strato è costituito da cellule complete di forma cilindrica che originano tutte le altre cellule dell’epidermide.
Sia l’epidermide che il pelo sono costituiti soprattutto da cheratina, una proteina caratterizzata dalla presenza di residui cistinici e quindi legami disolfuro  tra catene proteiche adiacenti R-CH₂-S-S-CH₂-R.
Questa struttura particolare conferisce alla cheratina una grande resistenza all’attacco proteolitico e chimico da acidi e basi diluiti, mentre la rende molto facilmente attaccabile dalle sostanze ad azione riducente.

A livello della separazione tra epidermide e derma si trova la membrana ialina che viene messa a nudo nelle operazioni di calcinaio e caratterizza, con la disposizione delle papille tattili e dei canali dei peli, la grana del fiore. Il disegno della grana del fiore è caratteristico per ogni specie animale e quindi consente di risalire alla specie animale dalla quale il cuoio è stato ottenuto.

DERMA
In una pelle bovina rappresenta circa l’85% del suo spessore, si trova sotto l’epidermide ed è lo strato della pelle che ad opera del conciante viene trasformato in cuoio.
Il derma è costituito da tessuto connettivo il cui componente principale sono le fibre di collagene.
Nel derma oltre al collagene è contenuta anche l’elastina assieme ad altre proteine non strutturate ad azione cementante, come le albumine e le globuline, che vengono eliminate nelle lavorazioni di riviera.
Nel derma sono presenti due strati a struttura diversa:
- strato papillare o superiore, è lo strato più esterno del derma e si trova tra l’epidermide e la base dei peli. E’ caratterizzato da un fitto intreccio di fibre collageniche moto sottili orienate perpendicolarmente alla superficie della pelle; tra le fibre collageniche sono inserite fibre elastiche che hanno il compito di conferire elasticità alla pelle. Lo strato papillare è molto importante in quanto costituisce la parte più pregiata della pelle che prende il nome di fiore.
- strato reticolare o inferiore, è lo strato più interno del derma e si trova a contatto con il tessuto sottocutaneo. E’ caratterizzato da spessi fasci di fibre collageniche che mostrano orientazione variabile fino a diventare paralleli alla superficie della pelle negli strati più profondi del derma. Queste fibre che si intrecciano in più direzioni sono le responsabili delle caratteristiche di resistenza fisica del cuoio e vanno a costituire quella che normalmente prende il nome di crosta o quello che normalmente viene denominato lato carne.
Lo strato reticolare è adeso allo strato papillare attraverso una zona di giunzione molto delicata, può accadere che errori durante la lavorazione portino ad un allentamento del tessuto fibroso in questa zona con sdoppiamento dei due strati; questo fenomeno è causa di un difetto del cuoio che va sotto il nome di soffiatura.

TESSUTO SOTTOCUTANEO
In una pelle bovina rappresenta circa il 14% dello spessore della pelle, si trova sotto il derma ed ha il compito di fissare la pelle ai tessuti sottostanti. E’ costituito in gran parte di adipe e di fibre di collagene disposte parallelamente alla superficie della pelle. Il tessuto sottocutaneo viene in buona parte rimosso durante la scuoiatura dell’animale e, come l’epidermide, viene completamente eliminato durante il processo conciario nell’operazione di scarnatura. Il residuo della scarnatura prende il nome di carniccio ed è destinato all’industria dei grassi per ottenere emulgatori.

Altri componenti della pelle sono le ghiandole sudorifere, le ghiandole sebacee, i muscoli erettori  ecc.

Il componente della pelle che più interessa il conciatore è il collagene, la proteina che reagisce direttamente con le sostanze utilizzate nel processo conciario. Le fibre di collagene formano la maggior parte del derma della cosiddetta pelle in trippa, cioè della pelle scarnata, depilata e pronta per la concia.
Il collagene è una proteina fibrosa. Ogni fibra di collagene è costituita da un insieme di fibrille del diametro di circa 0,1 µm e ogni fibrilla è formata da filamenti di tropocollagene di diametro circa cento volte inferiore. Il tropocollagene è formato da tre catene polipeptidiche che, intrecciandosi compongono una tripla elica.

tripla elica

Le catene polipeptidiche sono macromolecole formate da una sequenza di di a-amminoacidi uniti tra loro da legami peptidici.
Gli a-amminoacidi contengono nella loro molecola un gruppo -COOH e un gruppo -NH₂ legato ad un C in a rispetto al gruppo carbossilico:

R indica la catena laterale. Al variare della natura di R si possono ottenere tutti gli amminoacidi naturali e sintetici conosciuti. In generale una proteina contiene venti diversi tipi di amminoacidi, cioè venti tipi di catene laterali fra loro differenti per dimensione, carica, capacità di formare legami e reattività chimica.

A prescindere dal tipo di catena laterale, gli amminoacidi in soluzione a pH neutro sono ioni dipolari; le funzioni amminiche (-NH₂) tendono a protonarsi (NH₃⁺) ed i gruppi carbossilici (-COOH) tendono a dissociarsi (-COO^-).
Lo stato di ionizzazione dipende dal pH del mezzo per cui in una soluzione molto acida, il gruppo carbossilico non avrà la possibilità di dissociarsi mentre la funzione amminica sarà protonata; viceversa in soluzione alcalina.

La possibilità di ionizzazione delle catene polipeptidiche in funzione del pH del mezzo è di fondamentale importanza nel processo conciario.

Gli amminoacidi legandosi fra loro mediante un legame peptidico, ottenuto per eliminazione formale di una molecola d'acqua tra un gruppo amminico e carbossilico di due amminoacidi diversi, formano le catene polipeptidiche:

CARATTERISTICHE DEL COLLAGENE

Le caratteristiche più interessanti del collagene sono: il punto isoelettrico e la temperatura di contrazione

Punto isoelettrico P.I.
Questa caratteristica permette di stabilire la reattività della pelle durante la lavorazione.
Il punto isoelettrico P.I. indica il valore del pH del mezzo per il quale le cariche positive e negative della proteina sono perfettamente bilanciate.
Come gli amminoacidi anche le proteine presentano un carattere anfotero; per questo quando il collagene viene immesso in un bagno acido, le cariche negative dei suoi gruppi carbossilici vengono neutralizzate dai protoni del mezzo; questo fa sì che complessivamente la proteina risulti carica positivamente (pelle cationica). Viceversa, quando il collagene è immesso in un bagno alcalino, le cariche positive vengono neutralizzate dagli ioni OH⁻ del mezzo e nel complesso la proteina risulta carica negativamente (pelle anionica),

carattere anfotero del collagene

Variando il valore del pH del mezzo si può raggiungere la condizione per cui nessuna migrazione di carica è osservata, si raggiunge cioè il punto isoelettrico della proteina (P.I.) la cui determinazione esatta è effettuata con tecniche elettroforetiche.
Il P.I. del collagene è circa 7,5. In bagni caratterizzati da pH al di sopra di questo valore, la proteina sarà caricata negativamente, mentre al di sotto di 7.5 sarà caricata positivamente.
A valori di pH prossimi al suo P.I, il collagene è caratterizzato da una grande inerzia chimico-fisica: ha infatti la minima tendenza a reagire, la minima viscosità e la minimo gonfiamento.

Temperatura di gelatinizzazione o contrazione Tg
La temperatura al di sopra della quale il collagene comincia a ricevere danni dall'azione dell’acqua è detta temperatura di gelatinizzazione o contrazione (Tg).
Infatti a temperature superiori ai 50 °C il derma subisce gravi danni dall'azione dell'acqua, la pelle si contre e si attorciglia; inoltre facendo bollire l'acqua per un certo periodo, a seguito della denaturazione delle proteine, il derma si scioglie dando origine ad una soluzione gelatinosa.
Mediante la concia la struttura fibrosa della pelle viene stabilizzata e di conseguenza la Tg aumenta. La temperatura di contrazione dipende dal tipo di conciante usato, indicativamente per cuoi conciati al cromo avremo valori di valori di Tg>100°C, per cuoi conciati vegetale Tg è circa 70°C e per cuoi conciati con glutaraldeide il valore  di Tg si arriva sugli 80°C