ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ

3.4.1. ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ

Использование древесной зелени в настоящее время направлено главным образом на применение ее в качестве кормовой добавки в рационы сельскохозяйственных животных. Питательность древесной зелени сосны составляет 0,28 кормовой единицы в 1 кг, т.е. равна по питательной ценности пшеничной или ржаной соломе.

Хвоя содержит целый ряд ценных биологически активных веществ и является витаминным кормом, а также служит источником фитонцидов. Однако наличие в ней дубильных, смолистых веществ, а также горечей, придающих ей специфический вкус и свойства, ограничивает ее использование в значительных количествах в нативном виде. Кроме того, древесная зелень является продуктом ско-ропортящимся. Срок ее хранения после заготовки не должен превышать в летнее время 5 сут., а в зимнее - 20 сут. [Васильев, 1991].

Для использования полезных свойств этого ценнейшего растительного сырья при одновременном нивелировании отрицательных сторон применяются различные методы переработки древесной зелени. Их можно подразделить на механические и химические.

Для сохранения на более длительное время биологически активных веществ хвои на практике проводят скоростную сушку и затем высушенную древесную зелень измельчают в муку. Хвойная витаминная мука потребляется животными лучше, чем свежая хвоя. Это происходит потому, что при сушке из нее удаляется часть эфирных масел и других летучих веществ, а часть дубильных веществ переходит в малорастворимую форму.

Цехи по выработке витаминной муки на предприятиях России в основном работают рентабельно. Выработка товарной продукции на одного рабочего составляет около 5 тыс.р. в год. Эти показатели могут быть значительно улучшены за счет механизации ручного труда на заготовке сырья и комплексного его использования.

В России работает свыше 200 цехов и несколько передвижных установок по выработке хвойной витаминной муки [Васильев, 1991]. Простота технологии и неограниченный сбыт продукции способствовали быстрому росту этого производства. Однако в последнее время реализация продукции затрудняется из-за высокой (150-280 р./т) цены на витаминную муку.

Технология производства витаминной муки имеет и ряд трудностей, связанных не только со сложностью сбора древесной зелени, но и с зависимостью состава сырья от различных неконтролируемых факторов, а также его неоднородностью. Необходимо также отметить, что использование витаминной муки как компонента кормов сельскохозяйственных животных ограничено наличием дубильных и смолистых веществ, гликозидов и алкалоидов. Поэтому становится очевидной необходимость облагораживать древесную зелень или извлекать из нее биологически активные вещества с использованием проэкстрагированного сырья, в качестве витаминной муки или компостов, а также кормовых добавок, Обогащенных белком за счет выращивания на ней дополнительной биомассы.

3.4.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

ВЕщЕСТВ ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ

Технология экстракционной переработки древесной зелени заключается в извлечении из измельченного сырья различными растворителями биологически активных веществ, их концентрирование и использование в качестве конечного продукта или как сырья для выделения соединений с ценными свойствами.

Все существующие технологические схемы можно подразделить на непрерывные или периодические с использованием в качестве экстрагента воды, водяного пара, полярных или неполярных растворителей.

Переработка древесной зелени по способу батарейной противоточной экстракции горячей водой после предварительной отгонки эфирного масла острым паром относится к старейшим производствам такого рода. Уже в 1931 г. на Тих-винском лесохимическом заводе вошел в строй цех по переработке еловой древесной зелени с получением хвойного лечебного экстракта и эфирного масла [Ягодин, 1980]. В настоящее время этот цех перерабатывает ежегодно около 3,5 тыс.тсырья и производит экстракт хвойный натуральный (ТУ-81-05-97--70), экстракт хвойно-соляный в брикетах (ТУ-81-05-98--70), а также тяжелое эфирное масло (фС 42-659-73). Тяжелое эфирное масло применяется для приготовления препарата "Пинабин", являющегося эффективным средством лечения почечно- и желчекаменной болезни и калькулезного холецистита.

Наряду с батарейным методом экстракции предложена усовершенствованная технологическая схема переработки древесной зелени с получением эфирного масла и хвойного натурального экстракта на установках непрерывного действия НДТ-ЗМ и УНП [Ягодин, 1980; Репях, 1988]. В 1975 г. такая технология внедрена в Цюрупинском лесхоззаге Херсонской области Украины [Продниекс, 1988].

Кроме получения хвойных экстрактов в настоящее время существует несколько способов получения соков из хвои. Выход клеточного сока зависит от способа и глубины обработки сырья и составляет от 10 до 30 %. Для увеличения выхода сока древесную зелень подвергают многократной пропарке или ферментации. Это дает возможность разрушить защитную оболочку хвои и значительно повысить выход сока, состав которого мало отличается от состава натурального хвойного экстракта.

Все получаемые таким образом экстракты представляют собой галеновые препараты со слабо изученным, составом и используются только для приготовления хвойных ванн в качестве лечебного средства при заболеваниях центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистых и ревматических заболеваниях.

Из органических растворителей в настоящее время нашли промышленное применение только бензин БР-1 и БР-2, а также трихлорэтилен. Начало использования жирорастворимых веществ приходится на 1949 г., когда был предложен способ переработки древесной зелени экстракцией бензином. Получаемый продукт, который после омыления растворяется в воде, был назван хлорофилло-каротиновой пастой (ГОСТ 21802-84). Производство хлорофилло-каротиновой пасты впервые было организовано в Лисинском учебно-опытном лесхозе в 1950 г., а затем модернизировано [Ягодин, 1980; Левин, 1981; Репях, 1988].

В настоящее время такие производства перерабатывают как только сосновую древесную зелень, так и сосновую древесную зелень совместно с еловой. Поэтому, исходя из состава используемого сырья, цехи по переработке древесной зелени в зависимости от технологического варианта подразделяются на два вида. К первому относятся цехи, перерабатывающие только древесную зелень сосны, с получением хвойной хлорофилло-каротиновой пасты, хвойного воска (ОСТ-56-65-82) и эфирных масел. Ко второму - цехи, перерабатывающие древесную зелень сосны и ели с получением, кроме упомянутых продуктов, хлорофиллина натрия (ОСТ 56-33-85), бальзамической пасты (ОСТ 56-58-83), провитаминного концентрата (ОСТ-56-32-85), а также фракций эфирных масел (рис. 6). В 1980 г. внедрена технология получения хвойного эфирного масла путем вакуумной фракционной дистилляции масла-сырца с применением ротационного пленочного испарителя ИР-10 [Ягодин, 1988].

Согласно технологической схеме бензиновый экстракт древесной зелени, освобожденный от восков, подвергают обработке 30 %-ным водным раствором щелочи. При этом происходит омыление сложноэфирньк групп в молекуле хлорофилла с выделением металла, фитола, а также нейтрализация свободных жирных, смоляных и хлорофиллиновых кислот.

Натриевые соли кислот и некоторые производные хлорофилла, образовавшиеся в результате воздействия на экстракт щелочи, растворяются в воде. Нейтральные же вещества остаются в бензиновом растворе. После отгонки растворителя из нейтральных веществ получают провитаминный концентрат и эфирные масла. Водорастворимые вещества обрабатывают 15-20 %-ным раствором серной кислоты, в результате чего выделяются хлорофиллин-сырец, а также жирные и смоляные кислоты.

Для получения смоляных и жирных кислот применяют метод экстрагирования бензином при 60-65 С⁰ с последующей отгонкой растворителя. Полученный продукт нейтрализуют 40 %-ной щелочью с добавлением воды до 40 % влажности. Он представляет собой бальзамическую пасту.

Водная суспензия хлорофиллина-сырца промывается водой до нейтральной реакции в промывных водах. Затем производится сушка продукта. Полученные хлорофиллиновые кислоты нейтрализуются карбонатом натрия (содой) в 20%-ном водном растворе этанола при температуре 75 С и соотношении растворитель: хлорофиллин натрия:сода равном 10:1: :0,5 в течение 15-20 мин [Репях, 1988].

При получении спиртового раствора хлорофиллина натрия спирт частично отгоняется до получения нужной концентрации продукта. При получении же водного раствора спирт отгоняется полностью и концентрат хлорофиллина натрия растворяется в воде. Полученные растворы поступают в фасовочное отделение и

Рис. 6. Принципиальная схема переработки древесной зелени

по способу бензиновой экстракции

разливаются в стеклянную тару.

Таким образом, учитывая использование обессмоленной древесной зелени, в настоящее время можно говорить о создании безотходной технологии переработки этого сырья с получением целого ряда биологически активных продуктов. Однако все они представляют собой сложные, полностью не изученные смеси, что ограничивает их применение и, прежде всего, в фармакологии.

Выход хлорофилло-каротиновой пасты по описанной технологии переработки древесной зелени сосны из 1 т сырья при использовании для ее подготовки усовершенствованного измельчителя кормов "Волгарь-5" составляет 60-70 кг и 120-150 т тяжелого эфирного масла [Ягодин, 1988]. В среднем извлекается приблизительно 50-60 % смолистых веществ. Количество хлорофилловых пигментов в бензиновом экстракте составляет 20-30 %, а каротиноидов до 50 % от содержания их в исходном сырье. При дальнейшей переработке экстрактов древесной зелени сосны и ели получают до 5 кг провитаминного концентрата, 5-5,5 кг бальзамической пасты, до 2 кг хвойного воска, а также 200-230 г хлорофиллина натрия.

В НПО "Силава" (Латвия) на основании данных о работе цехов по переработке древесной зелени на базе типового оборудования с использованием нестандартных экстракторов разработан проект лесобиохимического цеха с получением хлорофилло-каротиновой пасты и тяжелого эфирного масла [Продниекс, 1988]. Ниже приведены технико-экономические показатели цеха.

Технико-экономические показатели цеха

Годовой выпуск товарной продукции, тыс.р. 123,95

Годовая потребность, т:

в сырье .....……………………………............ 600

в бензине ............…………………………….. 39

в едком натре ........………………………... 2,82

Общая сумма капиталовложений, тыс.р. 101,27

Средняя прибыль, тыс.р. .....……………..... 47,52

Средняя рентабельность, %.…………........ 62

Окупаемость капитальных вложений, год . . 2,54

Удельные капитальные затраты на 1 руб. товарной продукции, 81,7 коп.

Однако в проекте заложены заниженные данные по выходу продуктов из 1 т сырья: хлорофилло-каротиновой пасты-50 кг, тяжелого эфирного масла -95 г. Их выход составляет до 70 кг и 140 г соответственно. То есть по выпуску товарной продукции данные занижены на 45 тыс.р. Денежный выход с 1 т продукции составит 281,7 р. [Левин, 1981; Репях, 1988]. Таким образом, цеха, получающие в качестве продуктов переработки древесной зелени только тяжелое эфирное масло и хлорофилло-каротиновую пасту уже оказываются высокорентабельными предприятиями. Нo неполнота извлечения экстрактивных веществ, а также высокая пожароопасность производства обусловили поиски новых растворителей для проведения процесса экстракции.

Внедрение в промышленные технологические схемы в качестве экстрагента трихлорэтилена было осуществлено на основании исследований, проведенных на кафедре процессов и аппаратов Таллиннского политехнического института. Отмечено, что трихлорэтилен имеет наивысшую среди хлорорганических растворителей стабильность в условиях экстракции, относительно низкую температуру кипения (87,0°С) и практически не растворима воде (0,1 %), что облегчает его регенерацию. Авторами была разработана технология экстракции древесной зелени хвойных пород трихлорэтиленом в непрерывном процессе при обработке извлеченньк смолистых веществ триэтиламином. Эта технология была внедрена в химцехе Валгского лесхоза и Выруского леспромхоза (Эстония) и в химцехе Тетеревского опытного лесхоззага (Украина). Однако анализ работы этих предприятий показал, что, хотя трихлорэтилен и является трудногорючей жидкостью, пожароопасность которой на одну категорию ниже, чем у экстракционного бензина БР-1, он обладает повышенной токсичностью. Предельно допустимая концентрация его паров в воздухе рабочей зоны составляет 10 мг/м³, что очень трудно достижимо в промышленных условиях. Возникают большие затруднения при очистке стоков. Кро ме того, при длительном хранении на свету трихлорэтилен постепенно окисляется кислородом воздуха до фосгена, а при соприкосновении с водой образует корродирующую смесь. Поэтому этот способ не нашел широкого распространения, так же как и предложенная схема экстракции древесной зелени в винтовых аппаратах непрерывного действия.

К недостаткам рассмотренных схем относят прежде всего неполное извлечение и использование содержащихся в древесной зелени веществ. При получении биологически активных веществ по технологической схеме с применением экстракции органическим растворителем в обессмоленной древесной зелени остаются неиспользованными водорастворимые вещества, а при водной экстракции - жирорастворимые. Резервом дальнейшего улучшения показателей является совершенствование технологии, а также комплексная переработка древесной зелени. Эффективность получения продуктов при комплексной переработке зависит в этом случае главным образом от выбора экономически обоснованного направления использования сырья.

Похожие работы

Возможные пути совершенствования системы территориального управления России

Скачать

162353

0

0

... ущерба интересам страны в целом. Вопрос создания и применения описанной в работе системы территориального управления развитием народного хозяйства страны является вопросом выживания России в XXI веке в условиях, возрастающей глобализации и экономической интеграции. Далее приводится возможное деление субъектов Российской Федерации на экономические районы на базе ранее действовавших экономических ...

Россия с древних времен и до наших дней

Скачать

498115

0

0

... , пишется, поется, снимается, ставится о Гражданской войне пронизано ненавистью, непримиримостью, т. е. психологией Гражданской войны. Причины и сущность Гражданской войны в России Гражданские войны известны в истории с древнейших времен. На бытовом уровне гражданская война — это война между гражданами одного государства. Международная энциклопедия общественных наук (США) дает такое определение ...

Общая экономико-географическая характеристика России

Скачать

204292

2

1

... уже имеющегося потенциала экономических связей с развивающимися странами нужна научно обоснованная стратегическая линия, подкрепляемая конкретными практическими шагами по ее реализации. IV. Экономико-географическая характеристика экономических районов России Россия представляет собой самый обширный регион всей Евразии и единственную федерацию в рамках СНГ, поэтому региональный анализ ее ...

Технология защиты леса

Скачать

346436

4

0

... биологических и химических средств защиты леса от хвое- и листогрызущих насекомых». Наставление разработано на основе обобщения результатов исследований по совершенствованию технологий изменения средств защиты леса от вредителей на базе современной авиационной техники. Данный документ рассматривает такие важные для лесозащитной практики вопросы, как определение целесообразности авиационной борьбы ...