Переработка древесной зелени - ABCD42.RU

Переработка древесной зелени

Технология переработки древесной зелени

В процессе лесозаготовок получают значительное количество зеленой массы, которая нередко представляет отходы лесосечных работ. Тем не менее, переработка этой части древесного сырья может служить значительным источников доходов предприятий.

Под древесной зеленью понимается все живое, составляющее крону дерева. Заготавливаемая для химической переработки древесная зелень представляет собой хвою (листья) на мелких ветвях (диаметром в нижнем срезе не более 8 мм). Согласно ГОСТ, в массе древесной зелени должно быть не менее 60 % хвои (листьев) и неодревесневших побегов, не более 30 % одревесневших побегов.

3.6.1 Заготовка древесной зелени на лесосеке с отделением хвойной лапки. Для этих целей разработаны технология и комплект оборудования, включающего сучкорезную машину и хвоеотделитель. В случаях, когда необходимо разделять сучья отдельных пород (например, пихты), сучкорезная машина дооборудуется накопителем ветвей.

Технологический процесс сводится к следующему. Валка деревьев производится валочно-пакетирующей машиной ЛП-19, затем они трелюются с кронами трактором ЛП-18А и складируются на погрузочной площадке в штабель высотой до 2 м. Перпендикулярно штабелю на расстоянии 1,5 . 2 м от него устанавливается сучкорезная машина, на стреле которой впереди сучкорезной головки дополнительно навешан накопитель ветвей.

Накопитель ветвей (рис. 3.9) предназначается для рассортировки ветвей разных пород в процессе их обрезки передвижной сучкорезной машиной ЛП-33А. Состоит из двух челюстей, которые приводятся в действие посредством гидроцилиндра, размещенного на кожухе сучкорезной машины. При протаскивании деревьев пихты челюсти накопителя закрываются до проходного диаметра, на 10 . 20 см превышающего диаметр дерева.

Рис. 3.9. Накопитель ветвей:

1 – челюсти; 2 – болты; 3 – гидроцилиндр; 4 – трубопровод;

5 – рукав высокого давления; 6 – тяги; 7 – площадки крепления

В этом случае срезаемые сучья упираются комельками в держаки рычагов сучкорезной головки и накапливаются в челюстях накопителя. Для предотвращения рассыпания сучьев пучек обжимается челюстями. После сброса хлыста стрела машины поворачивается, и сучья укладываются на землю или на штабель хлыстов, образуя вал сучьев пихты (отдельно от других пород). Сучья пихты собирают погрузчиком и доставляют к передвижному хвоеотделителю (рис. 3.10), служащему для отделения древесной зелени от ветвей непосредственно на лесосеке. Основным рабочим органом хвоеотделителя является вращающийся барабан, смонтированный на раме. Внутри барабана смонтированы шесть продольных трубок с насаженными на них пластинами (молотками), расположенными по винтовой линии. Для привода барабана установлен двигатель бензопилы МП-5 «Урал». В процессе работы хвоеотделителя сучья пропускаются через барабан, где ударами пластин (молотков) разделяются на древесную зелень и щепу. Зелень доставляется к пихтоваренной установке.

Рис. 3.10. Передвижной хвоеотделитель молоткового типа:

1 – молотки; 2 – шкив ведомый; 3 – барабан; 4 – рама; 5 – укосина; 6 – лыжа; 7 – площадка для крепления бензопилы; 8 – шкив ведущий; 9 – бензобак

3.6.2 Технология производства хвойной витаминной муки. Вырабатываемая из древесной зелени витаминная мука наряду с травяной мукой служит ценной добавкой к комбикормам для скота и птицы. Она отличается высоким содержанием каротина (провитамина А), микроэлементов и других биологически активных веществ.

Технология производства хвойной витаминной муки состоит в форсированном высушивании (за несколько минут) измельченной древесной зелени в потоке горячего теплоносителя и последующем измельчении ее до частиц размером 1,5 . 2 мм. Для производства хвойной витаминной муки пригодна любая скоростная сушилка с температурой около 300 о С. На практике применяется два типа установок (цехов) для производства хвойной витаминной муки – стационарные и передвижные.

Технология производства хвойной витаминной муки на базе стационарной установки аэрофонтанного типа сводится к следующему (рис. 3.11). Охвоенные ветви сосны и ели доставляются из леса на склад установки и вагонетками подаются в отделение подготовки сырья.

Рис. 3.11. Технологическая схема производства хвойной витаминной муки на базе стационарной установки аэрофонтанного типа:

1 – вагонетка; 2 – хвоеотделитель; 3 – топка; 4 – дробилка сырья; 5 – сито; 6 – дозатор; 7, 8, 9 – колонны; 10 – отделитель недосушенного продукта; 11 – разгрузочный циклон; 12 – вентилятор; 13 – дробилка для размола сухой хвои в муку; 14 – циклон для готовой муки; 15 – дымовая труба

В хвоеотделителе хвоя отделяется от сучьев и ленточным транспортером подается на дробилку сырья. Сучья используют как топливо. Измельченная хвоя пневмотранспортом подается на сито, затем в дозатор. Посредством вентилятора хвоя из дозатора равномерным потоком вовлекается в первую колонну сушильного блока. Одновременно в сушильный блок поступают дымовые газы из топки. Частицы хвойной лапки и кусочки тонких побегов «витают» в вертикальном потоке теплоносителя (смесь дымовых газов и наружного воздуха) пока не подсохнут, после чего переходят во вторую сушильную колонну, а затем в третью. Из третьей колонны масса подается в отделитель недосушенного продукта, где влажная хвоя падает вниз и направляется вновь в нижнюю часть второй колонны на дополнительную сушку. Сухая хвоя вместе с газами поступает в разгрузочный циклон, отделяется от потока сушильного агента и через дозатор циклона попадает в люк дробилки, где перерабатывается в муку, просеивается через сито и пневмотранспортером подается в циклон для готовой муки. Расфасовка продукции в бумажные мешки производится при помощи дозирующего устройства циклона для готовой муки. Продолжительность сушки хвои 30 … 50 секунд. Пропускная способность установки 1700 тонн сырья в год.

Технология производства хвойной витаминной муки на базе передвижной установки. При небольших объемах лесозаготовок или большом расстоянии вывозки древесины для производства витаминной муки целесообразно использовать передвижные установки. В комплект доставляемой на лесосеку установки входят хвоеотделитель, дробилка сырья, сушильный блок, дробилка сухой массы и разгрузочный циклон. Производство хвойной витаминной муки в местах заготовки леса исключает непроизводительные расходы на транспортировку сучьев.

3.6.3 Технология производства хлорофилло-каротиновой пасты. Хлорофилло-каротиновая паста представляет собой густую однородную массу желтовато- или буровато-зеленого цвета с характерным запахом хвои. Сырьем для ее производства служит древесная зелень сосны и ели. Паста является поливитаминно-фитонцидным препаратом, ее применяют в мыловаренном производстве, медицине, парфюмерной промышленности, а также в животноводстве в качестве кормовой добавки. Технологический процесс производства пасты включает измельчение древесной зелени, экстракцию смолистых веществ из хвои бензином, отгонку бензина и обработку выделенных смолистых веществ до пастообразного состояния.

3.6.4 Технология производства хвойных эфирных масел. Эфирные масла добывают из хвои пихты сибирской, сосны, ели и кедра. Наибольшую ценность имеет пихтовое масло, содержащее борнилацетат – продукт, используемый для синтеза медицинской камфары. Пихтовое эфирное масло представляет собой прозрачную жидкость плотностью 900 . 925 кг/м 3 с содержанием не менее 32 % борнилацетата, 18 . 20 % камфена, 3 . 5 % борнеола и ряда других веществ.

Сырьем для производства пихтового масла служит хвоя пихты – пихтовая лапка. Стандартной считается лапка длиной 26 . 30 см и содержащая (по весу) 70 % хвои, 18 % коры и 12 % древесины. Такая лапка дает наибольший выход пихтового масла (до 2,5 %).

Общим способом получения эфирных масел является отгонка их из хвои водяным паром. Существуют передвижные и стационарные пихтоваренные установки.

Передвижные установки западно-сибирского типа (рис. 3.12) оборудованы одним или двумя перегонными чанами (1), паровым котлом (2), баком для воды (3), холодильником (4), флорентиной (5) и сборником готового продукта.

Паровой котел предназначается для получения водяного пара и изготавливается из 3-миллиметровой листовой стали. Диаметр котла 900 . 950 мм, высота 2000 . 2500 мм. Перегонный чан изготавливают из сосновых, лиственничных или кедровых досок толщиной 60 . 65 мм. Верхний диаметр чана 2200 мм, нижний – 1800 мм, высота – 2500 мм. На дно чана кладут бруски и на них укладывают железную решетку, на которую загружают пихтовую лапку. Под решетку подается пар. Установка имеет подъемный механизм для извлечения решетки с отработанной пихтовой лапкой.

Рис. 3.12. Передвижная пихтоваренная установка

До начала загрузки сырьем перегонный чан заполняют на 2/3 его объема водой. Загрузка предварительно измельченной древесной зелени ведется при постоянной подаче в чан острого пара. Сначала загружают крупную, а затем мелкую лапку. Всего в чан устанавливают 4 решетки. На две нижние и верхнюю решетки лапку укладывают с утрамбовкой, а на третью – рыхло. Особенно уплотняют лапку у стенок чана. По окончании загрузки очищают от лапки отводную трубу, закрывают чан и продолжают подачу пара. Проходя через массу хвои пар прогревает ее и увлекает с собой эфирное масло. Пары масла и воды направляются в холодильник, где конденсируются. Конденсат поступает для разделения во флорентину. До 60 % всего масла отгоняется в первые 3 . 4 часа. Конец отгонки определяют путем отбора пробы экстракта высотой 100 мм в стеклянный цилиндр. Если слой масла на поверхности воды не превышает 1 мм, отгонку можно считать законченной. Отработанную лапку выгружают из чана вместе с решетками при помощи крана-укосины. После этого установку осматривают и очищают.

Полученное пихтовое масло в течение 3 . 4 суток отстаивают от воды до прозрачной консистенции. Оборот пихтоваренной установки 16 … 17 часов, годовая выработка пихтового масла на одночанной установке достигает 5 т, на двухчанной – 8 т.

3.6.5 Технология производства хвойного лечебного экстракта. Хвойный лечебный экстракт получают из сосновой или еловой древесной зелени водной экстракцией сырья. Полученную водную вытяжку упаривают для получения жидкого или твердого экстракта. Для получения жидкого экстракта вытяжку упаривают до плотности 1190 кг/м 3 , добавляют поваренную соль и до 1 % эфирного масла. Готовый продукт представляет собой коричнево-черную жидкость с хвойным запахом. Выход экстракта с 50-процентным содержанием сухого вещества составляет 170 . 200 кг из 1 т древесной зелени. Твердый брикетированный экстракт получают в виде таблеток по 50 г при более длительном упаривании и с добавлением большего количества соли. Экстракт хорошо растворяется в теплой воде.

НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА — РЕФЕРАТЫ — Переработка древесной зелени

по комплексной химической переработке древесины.

«Переработка древесной зелени»

Содержание

Понятие древесной зелени

Химический состав древесной зелени

Заготовка древесной зелени

Продукты древесной зелени

Понятие древесной зелени

Под термином «древесная зелень» понимается листья, хвоя, листья и неодревесневшие побеги. Древесная зелень хвойных пород (ГОСТ 21769-76) представляет собой покрытые хвоей ветки диаметром не более 8мм, взятые со свежезаготовленных деревьев и имеющие следующие соотношения фракций, %:

Читайте также  Понятие иска и возбуждение дела в арбитражном процессе

Содержание хвои и неодревесневших побегов не менее 60

Содержание коры не более 30

Содержание минеральных примесей не более 0,2

Содержание органических примесей (листьев, мха, лишайников)

В связи с этим представляет интерес механический состав древесной зелени, т.е. соотношение в ней хвои, коры и древесины. Ф.Т. Солодкий в своей работе показал, что в зеленой массе дерева хвоя, кора и древесные побеги находятся в соотношении 8:3:2. Это соотношение колеблется в зависимости от породы и возраста деревьев (последнее для лиственных пород- несущественно), а также от диаметра побега. В таблице 1 приведено изменение механического состава древесной зелени в зависимости от породы дерева. В таблице 2 показаны различия в соотношении с учетом диаметра побега.

Механический состав древесной зелени, % общей массы

Диаметр побегов, мм

Механический состав древесной зелени, % общей массы

В.И. Ягодин, проводя вначале измельчение древесной зелени хвойных пород на частицы 2-8мм, а затем подвергая ее пневмосортировке, достиг снижения содержания древесных частиц в сырье на 7-10%. Т.о. при тщательной пневмосортировке содержание хвои в древесной зелени можно повысить до 90% и более.

Химический состав древесной зелени

Азотсодержащие соединения.

Растения осуществляют первичный синтез и являются основным источником белкового питания человека. Белковые молекулы в растительных тканях постоянно обновляются (в молодых растениях — весь азот за 72 часа).

Состав азотных соединений зависит от породы и возраста дерева (и самой хвои), времени года и др. В течение вегетационного периода динамика азота имеет два максимума: весенний (апрель-май)- начало роста хвои и распускание почек, и осенний (наблюдается в хвое и молодых побегах). Падение содержания азота связано с прекращением роста и замедлением дифференциации клеток.

Биологическая ценность белка определяется содержанием входящих в него аминокислот и соотношением отдельных фракций. По результатам фракционирования сосны и ели, нерастворимые азотистые соединения составляют 30%, растворимые включают альбумины (31%), глютелины (42,5%), проламины (9,5%). По сравнению с хвоей, содержание протеина в древесной зелени ниже на 25%.

Растения синтезируют все аминокислоты в достаточном своему организму количестве. Для оценки биологической ценности белка производят определение аминокислотного состава (белок неполноценный, если не содержит всех незаменимых АК). Для этого гидролизуют белок 6 н. соляной кислотой, затем анализируют прибором ААА-881 (ионообменная хроматография). В альбумине содержится максимум незаменимых АК- 42% общего количества, в глутелине- 36,5%. Самой некачественной (в отношении питательной ценности) можно считать проламины- нет метионина, мало содержание лизина.

Содержание и фракционный состав колеблется в зависимости от видового состава, возраста хвои, сезона года и почвенно-климатических условий. Основная масса нейтральных липидов состоит из углеводородов (терпены, пигменты, витамины, др.)

Древесная зелень- богатый источник жирорастворимых витаминов (витамин Е (токоферол) и витамины группы К), при практическом извлечении следует обоснованно выбирать хвою с учетом возраста хвои и дерева, времени года (содержание варьируется). Максимальная концентрация токоферола в растении наблюдается летом, увеличивается с возрастом деревьев. С помощь хроматографии на бумаге установлено наличие в хвое только б- токоферола (наибольшая биологическая активность). Содержание витамина К в хвое на порядок выше, чем в коре и побегах, концентрация его зимой выше (в листьях достигает максимума перед пожелтением).

Зелень содержит также каротиноиды и хлорофиллы (могут использоваться как лекарственные/кормовые продукты). Пик накопления каротина в хвое приходится на зимний период, причем в коре его значительно меньше, а в древесине нет вообще. Аналогична зависимость от возраста растения и для накопления хлорофилла. Максимум его накопления приходится на фазу полного развития, в июле-августе.

Биологическое значение витаминов.

Провитамин А (группа каротиноидов) отвечает за рост и развитие организма, формирование скелета и нормальное функционирование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек. Оказывает влияние на обмен липидов и процессы их окисления, на метаболизм гликопротеидов и гликозаминогликанов. Он обеспечивает функцию глаз, сумеречное и цветное зрение, повышает сопротивляемость инфекциям, влияет на многие виды обмена, а также функцию половых и щитовидных желез.

Витамин Е способствует усвоению вит. А и Д, поддерживает стабильность клеточной мембраны и внеклеточных структур (антиоксидантные свойства: тормозит перекисное окисление ПНЖК), предотвращает взаимодействие жирных кислот со свободными радикалами. Токоферол влияет на функцию половых и др. эндокринных желез, замедляет старение.

Витамин К (филлохинон, пренилменахинон) обеспечивает свертывание крови, нормализует двигательную функцию ЖКТ, участвует в энергетических процессах.

Эти биологически активные вещества находят применение в медицине, выпускаются фармацевтическими компаниями как в составе поливитаминных препаратов, так и в виде монопрепаратов. На сегодняшний день стремительно развивается рынок биологически активных добавок, также включающих эти вещества.

Эфирные масла древесной зелени.

Содержание эфирного масла в хвое и побегах зависит от влажности воздуха, освещенности кроны, плодородия почвы, вида сырья, периода вегетации растения. Экстрагируемые масла имеют применение в медицинской (ароматерапия) и фармацевтической промышленности, могут использоваться в парфюмерии. В сосновом и кедровом маслах важнейшим компонентом является б-пинен, в масле лиственницы- г-муролен и в-гумулен, кариофиллен. Эфирные масла хвойных пород широко применяются в виде ингаляций при простудных и других заболеваниях.

Углеводы.

На содержание и динамику влияют климатические и географические условия, порода дерева, возраст хвои и др.факторы. В течение вегетационного периода в однолетней хвое присутствуют моносахариды(глюкоза, фруктоза), дисахариды(сахароза, до 40% всей суммы сахаров хвои), трисахариды(раффиноза). Высокомолекулярные углеводы- конечные продукты фотохимического синтеза зеленых растений (крахмал содержится в виде крахмальных зерен), также присутствуют гемицеллюлоза и целюллоза.

Фенольные соединения.

Широко распространенной группой фенольных соединений в компонентах древесной зелени являются флавоноиды (кемпферол, кварцетин, мирицетин) и их гликозиды. Имеются также лигнинные вещества. В растительной ткани они «склеивают» целюллозные пучки и придают механическую прочность стволам и стеблям.

Минеральные вещества.

Максимум минеральных веществ имеет однолетняя хвоя (до 1,36%). Обнаружено 19 микроэлементов, из которых преобладают цинк, титан, олово, барий, свинец, медь. Эти компоненты важны для жизнедеятельности растения. Содержание неорганических веществ в побегах почти вдвое меньше (неизменно количество кальция- искл.)

Заготовка древесной зелени

На сохранность БАВ влияют влажность воздуха, степень освещенности, наличие ветра, место хранения, вид сырья (отделена зелень от веток или нет). Большинство веществ лучше сохраняются при невысоких температурах и неотделенных от веток зеленых элементах. Также основным качественным показателем является свежесть. Широко применяются хвоеотделители (барабанного типа). Рационально отделять зелень в местах ее переработки, что позволяет механизировать погрузку. Для отделения древесной зелени перспективным является измельчение сучьев, отходов и сортировка измельченной массы в вертикальном потоке на древесную зелень и щепу (для производства ДСП либо как топливо). Развитие механизации позволяет снизить трудозатраты.

Продукты древесной зелени

По общей питательной ценности свежая древесная зелень в ряде случаев превосходит травянистые растения. Преимуществом этого вида корма является значительное содержание витаминов С,Д,Е,К, группы В, каротина, фитонцидов, бактериостатических и антигельминтных веществ неизвестной природы, таннидов, а также относительная дешевизна.

Одним из распространенных способов переработки древесной зелени является получение витаминной муки. В технологии можно выделить две стадии: заготовка кондиционной древесной зелени и переработка ее на витаминную муку (этот процесс включает сушку скоростным методом, размол и затаривание готовой продукции). Получают хвойно-витаминную муку на передвижных и стационарных установках. Технология сушки сильно влияет на качество конечного продукта (содержание каротина).

Хлорофилло-каротиновая паста представляет собой фитонцидный, поливитаминный галеновый препарат, стимулирующий процессы заживления кожи и слизистых оболочек; состоит из натриевых солей жирных и смоляных кислот, неомыляемых веществ, БАВ: производные хлорофилла, каротиноиды, токоферол, стерины, фитонциды и др. Хлорофилл близок по составу к пигменту крови- гемоглобину, увеличивает содержание в крови животных эритроцитов и гемоглобина. Добавление в рацион хлорофилло-каротиновой пасты увеличивает усвоение белка и липидов. Технология производства включает следующие операции: измельчение древесной зелени; экстракция измельченной древесной зелени бензином; отгонку растворителя и эфирных масел из экстракта; омыление смолистых веществ 40%водным раствором едкого натра и разбавление водой до 40-50% влажности. Разлив готовой пасты осуществляется в горячем виде.

Процесс получения концентрата хлорофиллина натрия (наиболее устойчивая форма хлорофилла) был разработан в ГЛТА. Препарат применяется как БАД в косметических препаратах, как лечебное средство в медицине. Стадии технологического процесса: измельчение древесной зелени; экстракция бензином; охлаждение и фильтрация бензинового экстракта древесной зелени (для отделения воскообразных продуктов); омыление экстрактов водным раствором едкого натра; отделение бензинового раствора неомыляемых веществ; разложение водного раствора омыленных смолистых веществ разбавленной серной кислотой; отмывка кислот от хлорофиллина-сырца и промывка его водой. Как показали исследования, проведенные ГЛТА, неомыляемые вещества (побочный продукт) содержат БАВ: витамины Е, К, каротин, фитол, стерины и др., и следовательно, могут быть использованы для создания новых биологически активных препаратов из древесной зелени.

Технология производства натурального хвойного экстракта включает подготовку зелени к экстрагированию, экстрагирование, переработку растворов и разгонку эфирных масел. Полученный экстракт представляет собой жидкость коричнево-черного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн.

Для получения твердого соляно-хвойного экстракта 50%-ный жидкий экстракт смешивают с высушенной и размолотой поваренной солью и уваривают до 125?С. Затем брикетная паста автоматически дозируется по 50,0.

Хвойный экстракт (водный) может служить питательной средой для микроорганизмов- продуцентов белка, таких как дрожжи или грибы (фитонциды- ингибиторы роста, следует ожидать роста штаммов устойчивых к фитонцидам хвойных), основными источниками питания которых являются моносахариды (глюкоза, до 30% всех моноз) и олигосахариды. В составе древесной зелени имеются микро- и макроэлементы, присутствие которых может оказать стимулирующее влияние на накопление биомассы, а наличие никеля, ванадия, бора, молибдена и др. усиливает питательную ценность водных экстрактов (их содержание даже в ничтожно малых количествах сильно активизирует жизнедеятельность микроорганизмов). Рост микроорганизмов также зависит от температуры культивирования. Например, для выращивания дрожжей наиболее благоприятны условия 36-39?С.

Читайте также  Художественная обработка древесины

Водный экстракт по составу близок к натуральному клеточному соку хвои, но концентрация водорастворимых веществ в нем ниже.

Комплексная переработка древесной зелени

Предусматривает полное использование входящих компонентов, в том числе побочных продуктов. Для этого совмещают в производствах экстракцию органическими растворителями и водой.

Использованная литература

1. Левин Э.Д., Репях С.М. Переработка древесной зелени.-М.: Лесная промышленность, 1984.

2. Ягодин В.И. основы химии и технологии переработки древесной зелени. Издательство Ленинградского университета, Л.:1981.

3. Малютина Л.А., Выродов В.А. Повышение эффективности использования древесной зелени.- В кн.: Химическая и механическая переработки древесины и древесных отходов: Межвузовский сборник трудов. Л.: ЛТА, 1979, вып.5.

4. Лифляндский В.Г., Закревский В.В., Андронова М.Н. Лечебные свойства пищевых продуктов. Т.1.- СПб.: Азбука-Терра, 1997.

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Химическая переработка древесной зелени

В отличие от механического и термического воздействий химическая переработка древесной зелени позволяет получить вещества, имеющие широкий спектр применения в различных отраслях народного хозяйства. Переработку ведут по нескольким технологическим схемам, одни из которых позволяют получить один-два конечных продукта, другие — извлечь из сырья целый комплекс составляющих его компонентов, а также иметь безотходное высокорентабельное производство.[ . ]

Производство хвойной хлорофилло-каротиновой пасты включает следующие операции: измельчение древесной зелени; экстракцию в течение 3,5-6 ч парами бензина; отгонку растворителя и эфирных масел из экстракта; омыление бензинорастворимых веществ (нейтрализация свободных кислот) 40 %-ным водным раствором едкого натра; разбавление водой до 40. 50 %-ной влажности. Разлив готовой пасты ведут в горячем виде в металлические бидоны и стеклянные банки. Выход пасты: из 1 т сосновой зелени 50. 70 кг, еловой — 80. 90 кг.[ . ]

К 1990 г. в нашей стране пасту выпускали в 10 цехах. Объем производства составил более 500 т в год. Кроме пасты, в качестве побочных продуктов выпускают хвойный воск (выход составляет 25 кг на 1 т древесной зелени) и тяжелое эфирное масло (0,14 кг на 1 т зелени).[ . ]

В Санкт-Петербургской лесотехнической академии разработан процесс получения хлорофиллина натрия. В сухом виде препарат представляет собой порошок черного цвета, растворяющийся в спирте и воде. Водный раствор имеет темно-зеленый цвет, своеобразный запах. Хлорофил-лин натрия является наиболее устойчивой формой хлорофилла и применяется как биологически активная добавка в производстве косметических изделий, а также как лечебное средство в медицине. Первые две операции его производства — измельчение древесной зелени (в основном еловой) и экстракция парами бензина аналогичны применяемым в технологии производства хлорофилло-каротиновой пасты и проводятся на том же оборудовании. Затем бензиновый экстракт обрабатывают 30 %-ным раствором щелочи. При этом происходит омыление сложноэфирных групп в молекуле хлорофилла, нейтрализация свободных жирных и смоляных кислот и омыление сложных эфиров.[ . ]

Продукты омыления в водном растворе обрабатывают 15 %-ным водным раствором серной кислоты, в результате чего выделяются хлоро-филлин-сырец, жирные и смоляные кислоты. Разложение раствора идет в течение 20-30 мин при температуре 70. 80 °С, затем раствор в течение 10-12 часов отстаивают, кислую воду сливают, а кислые продукты промывают бензином. Бензиновый раствор отстаивают 10-12 часов и сливают в сборник растворенные жирные и смоляные кислоты. Нерастворимый в бензине хлорофиллин-сырец тщательно промывают бензином, затем водой, растворяют в спирте и нейтрализуют содой, фильтруют. Фильтрат поступает в перегонный куб для отгонки спирта. При получении спиртового раствора хлорофиллина натрия спирт отгоняют частично, до получения раствора нужной концентрации. Водный раствор хлорофиллина натрия готовят путем полной отгонки спирта и последующего растворения концентрата в воде.[ . ]

Технология непрерывного производства хвойного лечебного экстракта состоит из следующих основных операций: экстрагирования древесной зелени горячей водой; фильтрации полученной мисцеллы; упаривания экстракта. Древесная зелень непрерывно поступает в винтовой экстрактор. Навстречу движению подается вода с температурой 80. 85 °С. Продолжительность экстракции 2-3 ч, в зависимости от частоты вращения экстрактора.[ . ]

Выходящая из экстрактора мисцелла содержит 4. 5 % экстрактивных веществ. После фильтрации ее подают насосом в выпарной аппарат и упаривают, а затем в смесителях доводят содержание сухого вещества экстракта до 50 %, смешивают с эфирным маслом и расфасовывают в стеклянную тару. Из 1 г древесной зелени получают 150. 160 л лечебного экстракта, который представляет собой жидкость коричневочерного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн.[ . ]

Переработка древесной зелени по схеме, представленной на рис. 11.1, позволяет получать из 1 т сырья 1,6. 2,0 кг хвойного воска, 4,5. 5,0 кг провитаминного концентрата, столько же хвойной бальзамической пасты, 350. ..400 г хвойного эфирного масла, 150. 160 г хвойного хлорофиллина натрия. От обессмоленной в процессе экстракции древесной зелени острым паром отдувают бензин. Потом ее выгружают из экстрактора и транспортируют к агрегату для приготовления хвойной кормовой муки. Здесь зелень высушивают до влажности 8. 12 % (с 60. 70 %) горячим воздухом (при температуре 350. 400 °С), дробят на дробилке, просеивают и затаривают в мешки. Полученный продукт представляет собой тонкодисперсный порошок с размером частиц менее 2 мм, с приятным специфическим запахом и цветом от зелено-коричневого до темно-коричневого. Он содержит каротин, протеин, соли фосфора, клетчатку, соли кальция, аминокислоты; усвояемость сельскохозяйственными животными составляет не менее 30 %. Используется в производстве комбинированных кормов, а также в качестве добавки в кормовой рацион животных и птиц.[ . ]

При организации двухсменной работы на установке за сутки перерабатывают 1,5 т зелени. Бригада, обслуживающая установку, состоит из 12 человек.[ . ]

Продукция пользуется повышенным спросом парфюмернокосметической промышленности и агропромышленного комплекса. В настоящее время ведутся работы по созданию технологии с замкнутым циклом водопользования.[ . ]

Переработка зелени древесных отходов сегодня

Наша страна занимает большие площади на территории материка. Больше 60 процентов этих площадей занимают лесные массивы. От этого рост промышленности, занимающейся лесопереработкой, заметно увеличился, особенно в последние годы, когда современные способы заготовки, переработки и реализации древесных ресурсов позволяют использовать до 100 процентов всех возможностей.

Нужно лишь реализовать их, сделав лесную промышленность безотходной, в то время, как на данный момент количество этих отходов достигает порой 40 процентов. А зелень спиленных деревьев, оставленная на заброшенных лесосеках, могла бы стать источником протеина, витамина С и каротина при правильном ее применении.

Первопроходцы в переработке древесной зелени хвойных растений.

Современную парфюмерию и косметику, бытовую химию и медицинские препараты уже сложно представить без вытяжек или экстрактов хвойных растений. Фармацевтическая промышленность широко использует биологические вещества, содержащиеся в хвое, которые богаты полезными микроэлементами.

Но россияне научились перерабатывать древесную зелень сравнительно недавно, в 30-х годах прошлого столетия. Именно в эти годы в Советском Союзе группа ученных приступила к исследованию хвойных пород деревьев, в том числе изучался и химический состав хвои этих растений. Солодкой Ф.М., Рутовский Б.Н., Пигулевский Г.В. и Пентегов А.П. результатами своей научной работы подтолкнули правительство к созданию нового производства по переработке зелени. Появилось хвойное эфирное масло, хлорофилло-каротиновая паста.

Это достижение дало толчок к возведению первой в Советском Союзе промышленной установки, которая занималась сушкой зелени хвойных деревьев. Произошло это в Кулдигском лесном хозяйстве, которое стало первопроходцем в этом перспективном направлении.

Долгое время для выделения активных биологических веществ из хвои деревьев служил бензин. Но при такой щелочной обработке липиды, обладающие полезными свойствами, омыливались или практически полностью вымывались из состава готового продукта. Экстракты, полученные в результате такой переработки, лишались также и гликолипидов, эфиров стеринов и ацилглицерол, которые имели высокую биологическую активность.

Много лет ученные шли путем поисков и практических опытов, чтобы найти экстрагенты, способные после переработки оставлять максимум полезных компонентов природного материала.

Современные способы переработки древесной зелени хвойных растений, основанные на новейших технологиях.

Новые технологии и технический прогресс современной науки позволил ученым развивать два новых пути в процессе переработки хвойных пород:

  • Для полноценного выделения биологических веществ нужно было расширить список экстрагентов; техническое усовершенствование аппаратов, непосредственно занятых в процессе экстрагирования.
  • Применение химических и физических научных открытий для отсева ненужных экстрактивных составляющих из общей массы зеленого вещества.

Следуя по первому пути, Медников Ф.Т. и Уус Э.Г., в группе с другими сотрудниками научных лабораторий проводили опыты по переработке хвойной зелени трихлорэтиленом.

Было испробовано и такое новшество, где экстрагентом выступил водно-спиртовой раствор. В этом случае экстрагировался широкий спектр веществ за счет диэлектрической составляющей такой смеси. Растительное сырье очищалось от промышленных примесей. Чем ниже была концентрация спирта в таком растворе, тем больше становился выход веществ

Исследования ученых из Сибири привели их к выводу, что в водно-спиртовом растворе для более полноценной переработки древесной зелени необходимо использование изопропилового спирта. Процентное соотношение спирта с водой должно быть 6/4, в этом случае экстрактивные вещества выделяются в наибольшем количестве. Но ученые из лесотехнической академии Санкт-Петербурга не согласны с этими пропорциями. Они предложили использование стопроцентного изопропилового спирта.

Жюзе Т.П., будучи ученым советских времен, предложил теорию об использовании в переработке сжиженных газов. И лишь современная наука позволила воплотить эту теорию в практику. Достоинства этого метода в невысоких температурах технологического процесса, что позволяет сохранить максимум полезных веществ экстрактов. К тому же сам процесс более прост за счет отсутствия такой стадии, как регенерация экстрагента. И самым распространенным в этой области переработки стала сжиженная СО2.

Ученные исследовали процесс переработки хвои с помощью СО2 в сжиженном виде. В результате основополагающим стало то, что больше экстракта СО2 на выходе дает сибирская пихта. Недостатком же стал показатель степени экстрактивных компонентов, их в результате такого метода переработки выделяется немного. Именно это натолкнуло ученых к мысли использовать жидкую СО2. На первой стадии обработки используется сжиженная СО2, выход экстракта из коры и хвойной зелени равняется в среднем 6 процентам. Последующие стадии экстрагирования при переработке проводят раствором воды и этилового спирта. В итоге на выходе получается: до 30 процентов полезных веществ добывается из зелени хвойных деревьев и до 25 процентов из коры.

Читайте также  Привод электрической лебёдки

Необычным путем пошла Зингель Т.Г., она занималась исследованиями в области переработки зелени хвойных пород, используя для этого органические растворители. Она затронула проблему выделения липидов из хвои с помощью разнополярных экстрагентов. Именно Зингель стала основоположником нового технологического способа по переработке хвои, путем выделения липидов и на их базе производство фосфолипидных концентратов.

Последние исследования в этой области.

В данный момент, наряду с усовершенствованием всех известных способов переработки зелени кедровый и других хвойных пород, ученые ищут способы сделать процесс экстрагирования полезных веществ более интенсивным. Появляются новые аппараты различных типов, позволяющие сократить время обработки растительного сырья:

  • Винтовой аппарат непрерывного действия, в котором за счет противотока происходит экстракция сырья. Этот аппарат позволил сократить время обработки вдвое, весь процесс занимает 2 часа.
  • Роторно-пульсационный аппарат, в котором происходят не только пульсационные движения, но и создан зазор между статором и ротором, что позволяет увеличить скорость градиентов во время процесса. Внутренний перенос диффузий за счет нее увеличивается, что придает интенсивность самому процессу переработки. Но отмечаются и недостатки, к которым относится забивка сырьем зазора между статором и ротором, что влечет за собой увеличение времени предварительного процесса сушки зелени.
  • Ультразвуковые аппараты. Их возможности пока не достаточно изучены учеными.
  • Гидродинамический аппарат, созданный по типу – «струя — преграда». В нем совершаются два процесса одновременно: измельчение и последующая экстракция.

Заключение.

Современные направления переработки древесной зелени хвойных растений занимают умы ученых. С каждым годом совершенствуются технологии и технические аппараты для переработки.

Но лишь сейчас ученые Санкт-Петербурга приступили к исследованиям по направлению: выделение отдельных групп, соединений и индивидуальных полезных веществ из хвои деревьев. До них этим направлением никто не занимался. Они разработали способ вывода полипренола. Ученые России нашли способ фракционировать эфирные хвойные масла.

Благодаря достижениям современной науки и техники наша страна уже сейчас сокращает количество отходов лесной промышленности, используя новейшие методы переработки хвойных растений.

Переработка древесной зелени

Различают механическую переработку ДЗ – производство витаминной муки и химическую – производство хвойного концентрата, хлорофиллокаротиновой пасты, хлорофиллина натрия, бальзамической пасты, эфирных масел, воска и др. При механической переработке происходит утилизация всей биомассы древесной зелени, при химической переработке происходит извлечение наиболее ценных химических компонентов из древесной зелени, в зависимости от направления переработки, однако, при этом биомасса древесной зелени не подвергается утилизации. Это приводит к дополнительным затратам при последующей ее утилизации.

Общая питательная ценность древесной зелени оценивается по содержанию в ней кормовых единиц. Свежая ДЗ имеет следующую

энергетическую питательность: еловая – 0,21, сосновая – 0,28 кормовых единиц в 1 кг. Она равна по питательной ценности пшеничной или ржаной соломе. Для сравнения клеверное сено содержит 0,42 – 0,62, луговое 0,4, зеленый корм из клевера – 0,21, из люцерны – 0,17 кормовых единиц. Однако питательная ценность ДЗ в значительной степени зависит от сроков ее хранения, влажности окружающего воздуха, степени освещенности и некоторых других факторов. Так, при хранении ДЗ в зимний период в течение двух месяцев в кучах под пологом леса потери каротина, хлорофилла, аскорбиновой кислоты оказались минимальными. К концу хранения в хвое содержалось до 80 % аскорбиновой кислоты, 74 % каротина и 82 % хлорофилла от первоначального. В то же время хранение древесной зелени при положительной температуре даже в течение нескольких суток приводит к значительным потерям ценных биологически активных веществ.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

7.5.1. Производство витаминной муки

Наиболее распространенным способом использования древесной зелени является производство витаминной муки. Это объясняется в первую очередь, простотой технологического процесса. Он включает следующие операции: сушка ДЗ скоростным методом, размол и затаривание в мешки. Количество свежей зелени, необходимое для производства 1 т витаминной муки: 2,85 т сосны и ели, 4,2 т березы. Опыт показывает, что в условиях предприятий лесного хозяйства реальные объемы сырья составляют около 1 тыс. т в год. Следовательно, сырьевые ресурсы являются одним из наиболее важных факторов, сдерживающих увеличение производительности, а следовательно, и рентабельности цехов по производству муки. Другим фактором, ограничивающим рост производства, является конкурентноспособность с традиционными кормовыми добавками, например, с травяной мукой. Витаминная мука из древесной зелени уступает по ряду показателей этому виду кормовой добавки, а по цене превосходит ее. Очевидно, перспективы повышения экономической эффективности использования древесной зелени кроются в ее комплексной переработке с целью получения целого ряда продуктов, обладающих ценными свойствами, биологически активных веществ лечебно профилактического и кормового назначения.

7.5.2. Производство эфирного масла, хвойного натурального экстракта и витаминной муки

Сосновая древесная зелень перерабатывается с целью получения эфирного масла, хвойного лечебного экстракта и витаминной муки. Сущность технологического процесса состоит в следующем: древесная зелень подвергается измельчению и непрерывно подается в первую колонну, где обрабатывается паром при температуре 115 оС. В верхней части колонны ДЗ перегружается во вторую колонну, где продолжается ее обработка паром. При этом происходит извлечение из древесной зелени эфирных масел. Смесь паров воды и эфирного масла поступает в холодильник – конденсатор, а затем конденсат поступает во флорентину для отделения эфирного масла от воды. Водный экстракт самотеком поступает в сборник, а затем на вакуум – выпаривание до 50 % содержания сухих веществ. Полученный водный экстракт подается в смеситель, где смешивается с небольшим количеством эфирного масла (0,5 %), и готовый хвойный лечебный экстракт затаривается в поллитровые бутылки. Отработанная ДЗ отжимается на шнековом прессе и поступает в агрегат для приготовления хвойной витаминной муки. При переработке по такой технологии из 1140 т сосновой древесной зелени в год выпускается эфирного масла 408 кг, хвойного натурального экстракта

16 т, хвойной витаминной муки 522 т.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

7.5.3. Производство хвойной хлорофиллокаротиновой пасты, воска и эфирных масел. Комплексная переработка биомассы древесной зелени

К важным продуктам, получаемым из древесной зелени, прежде всего, относится хлорофиллокаротиновая паста (ХКП), состоящая из натриевых солей жирных и смоляных кислот, неомыляемых веществ, биологически активных веществ (хлорофилла и каротина), витамина Е, стеринов и других веществ.

Производство хвойной ХКП включает следующие операции: измельчение древесной зелени, экстракцию измельченной ДЗ бензином, отгонку бензина и эфирного масла, омыление смолистых веществ 40 % водным раствором едкого натра и разбавление водой до 40 – 50 %-й концентрации.

При такой схеме обработки древесной зелени, помимо хлорофиллокаротиновой пасты, получается воск – сырец, который выделяется в процессе омыления и отстаивания бензинового экстракта, а также эфирные масла, выделяемые в процессе отгонки бензина из экстракта.

Выходы продуктов по описанной технологии из 1 т древесной зелени составляют: хлорофиллокаротиновой пасты 50 – 60 кг, хвойного воска 25 кг, эфирного масла 0,14 кг.

Однако необходимо учитывать, что при такой технологической схеме переработки древесной зелени не происходит утилизация физической массы древесной зелени. Поэтому резервом дальнейшего улучшения техникоэкономических показателей производства является утилизация ее с получением хвойной кормовой муки.

Также разработаны технологические схемы получения из древесной зелени хлорофиллина натрия как наиболее устойчивой формы хлорофилла, провитаминного концентрата, бальзамической пасты и других ценных биологически активных препаратов. Однако будущее за комплексной переработкой всей биомассы древесной зелени, например, по технологии, предложенной проблемной лабораторией Сибирского технологического института.

Древесная зелень подвергается измельчению с одновременной экстракцией холодной водой. Из полученного водного экстракта методом высаливания выделяется белково-витаминный концентрат, который используется как кормовая добавка в сельском хозяйстве. Остаток ДЗ после экстракции холодной водой подвергается обработке органическими растворителями (бензин). Полученный бензиновый экстракт, предварительно освобожденный от воскообразных компонентов (воска сырца) и эфирных масел, идет на получение хлорофиллокаротиновой пасты или хлорофиллина натрия. Остаток древесной зелени после экстракции бензином продувается

острым паром для удаления паров бензина, а затем экстрагируется горячей водой. Полученный экстракт либо упаривается до 50 % сухих веществ и применяется как хвойно-лечебный экстракт, либо высушивается с целью получения кормовых дрожжей. Остаток биомассы древесной зелени после щелочной обработки высушивается, измельчается, затаривается в мешки и в виде углеводного корма направляется в сельское хозяйство. Ниже приведена принципиальная схема описанной технологии (рис. 8).

Хвойный экстракт водный

Экстракция холодной водой

Экстракция органическими растворителями

ХКП Хвойный воск

Экстракция горячей водой

Хвойный лечебный экстракт

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Рис.8. Схема комплексной переработки зелени

Химический состав и области применения основных товарных продуктов получаемых из древесной зелени, приведены в табл. 2.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Таблица 2

и др. производные хлорофилла, каротиноиды, витамины Е и К, фитостерины, микрпоэелементы, натриевые соли жирных и смоляных кислот

вялозаживляющих ран, хронических язв, фурункулов; биоактивная добавка в гигиенические изделия (зубная паста, эликсиры, лосьоны, мыло, шампуни);

кормовая добавка для с/х животных, субстанция для производства БАД.

Простые и сложные

эфиры жирных кислот и алифатических спиртов, жирные и смоляные кислоты, производные хлорофилла

лечебная косметика, физиотератия

углеводороды, терпеновые спирты и другие терпеноиды

желчекаменной болезней, калькулезного холецистита, отдушка в парфюмерии и косметике

сахара, микроэлементы, лигнаны, водорастворимые

витамины, эфирные масла

Препарат для ванн

при заболеваниях нервной системы, сердечнососудистых и сердечных заболеваниях

микроэлементы, сахара, липиды

для с/х животных и птиц.

(Материал взят из книги Комплексная химическая переработка древесины — Р. Г. Алиев, Е. А. Павлова, Э. П.Терентьева, Н. К. Удовенко)

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: