Способ переработки древесных отходов

 

Использование: изобретение относится к кормопроизводству, к способу переработки грубого растительного сырья, в частности опилок хвойных пород (ОХП), в высокопитательный легкоусваиваемый корм для сельскохозяйственных животных. Сущность: ОНП предварительно обрабатывают водой с pH 10 - 11, получения униполярным методом, в течение 16 - 24 ч. (проводят первую стадию делигнификации целлюлозы), после такой обработки массу опилок обрабатывают в диспергаторе водой с различной кислотностью, или pH 10 - 11 или pH 3 - 4, после чего разделяют на фазы. 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к переработке опилок и щепы хвойных пород, и может быть использовано при получении кормов из грубого растительного сырья.

Известен способ получения растительно-углеводного корма для жвачных животных, при котором измельченную древесину лиственных пород, солому и растительные отходы сельскохозяйственного производства подвергают водно-тепловой обработке при малом модуле (Гм 1,5 3,0) в присутствии монокальцийфосфата или суперфосфата с концентрацией 2,0 10,0% от массы абсолютно сухого вещества, гидролиз ведут при 140 160^oC в течение 60-120 мин [1] Способ позволяет повысить содержание растворимых углеводов, обогатить корм кальцием и фосфором, но для его осуществления необходима повышенная температура (до 160^oC) и обработка в течение не менее 2 ч и избыточном давлении.

Известно введение опилок в состав концентратного рациона жвачных животных, что позволяет снижать заболевание животных паракератозом и абсцессом печени [2] Использование необработанных опилок древесины в высококонцентрированном рационе обеспечивает только нормальную функцию рубца, но не является источником питательных веществ.

Делигнификация клеточных стенок одревесневших растений и изменение их структуры физическими и химическими методами резко повышают ферментативное расщепление полисахаридов малоценных грубых кормов и древесины. Целлюлоза, изолированная из древесины всех пород путем ее делигнификации, может перевариваться жвачными почти полностью.

Поставленная цель достигается тем, что обработку опилок хвойных пород проводят гидроударным способом, а обрабатывающей средой является вода, полученная униполярным методом.

Сущность изобретения заключается в том, что опилки (или щепу или их смеси) хвойных пород подвергают делигнификации активированной водой с pH 10-11 в два этапа: на первом их выдерживают в водной среде в течение 16 24 ч, на втором обрабатывают в диспергаторе в течение 10 15 мин, после чего разделяют на фазы.

Обработку опилок на втором этапе проводят активированной водой с pH 3 - 4.

Обработка опилок воздействием ударной волны воды под давлением 150 МПа в значительно короткий интервал времени 0,02 с позволяет вести расщепление лигно-целлюлозного комплекса, на этот процесс накладывается тепловое воздействие за счет превращения механической энергии обработки в тепловую. Это позволяет освобождать опилки от смолистых и дубильных веществ с одновременным повышением биологической активности массы. Проведенный анализ показал, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Повысить биологическую активность перерабатываемого сырья (опилок и щепы) позволяет процесс двойной делигнификации, на первой стадии процесс идет за счет воздействия окислительных свойств среды (воды с pH 10 11), на второй за счет воздействия окислительных свойств среды, давления, температуры и дополнительных эффектов, возникающих в процессе обработки в диспергаторе - ионизация, дегазация и т.п. процессы, протекающие в водной среде за счет резонансной частоты автоколебаний. Проведенный анализ показал, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Пример 1. Опилки и щепа сосны обработаны в диспергаторной установке в течение 10 мин обыкновенной водой. Температура смеси после обработки 74^oC. Масса разделена на жидкую и твердую фазы. Кислотность среды после обработки pH 6,4. Проведен химический анализ твердой фазы, данные приведены в таблице.

Партия опилок и щепы для дальнейшей обработки в диспергаторе, первоначально была помещена в ванну с активированной водой при pH 3 4 (предварительно были подвергнуты предгидролизу).

Пример 2. Партия опилок, предварительно замоченная в воде с pH 3 4 после 16 ч выдержки в ней обработана в диспергаторной установке активированной водой с pH 3 4 в течение 15 мин. Температуре после обработки 82^oC, кислотность среды pH 5,8. Масса разделена на жидкую и твердую фазы. Проведен химический анализ твердой фазы, данные приведены в таблице.

Пример 3. Партия опилок, предварительно замоченная в воде с pH 3 4, после 24 ч выдержки в ней обработана в диспергаторной установке активированной водой с pH 10 11 в течение 15 мин. Температура смеси после обработки 85^oC, кислотность среды pH 5,4. Масса разделена на жидкую и твердую фазы. Проведен химический анализ твердой фазы, данные приведены в таблице.

Партия опилок и щепы для дальнейшей обработки в диспергаторе первоначально была помещена в ванну с активированной водой при pH 10 11 (предварительно подвергнуты делигнификации).

Пример 4. Партия опилок, предварительно замоченная в воде с pH 10 11, после 16 ч выдержки в ней обработана в диспергаторной установке активированной водой с pH 3 4 в течение 10 мин. Температура смеси после обработки 69^oC, кислотность среды pH 5,2. Масса разделена на жидкую и твердые фазы. Проведен химический анализ твердой фазы, данные приведены в таблице.

Пример 5. Партия опилок, предварительно замоченная в воде с pH 10 11 после 24 ч выдержки в ней обработана в диспергаторной установке активированной водой с pH 10 11 в течение 10 мин. Температура после обработки 74^oC, кислотность среды pH 5,6. Масса разделена на жидкую и твердую фазы. Проведен химический анализ твердой фазы, данные приведены в таблице.

Приведенные примеры показывают, что наиболее рациональным способом обработки опилок с целью повышения их питательной ценности как кормового продукта, является делигнификация их перед обработкой в диспергаторе и в процессе самой обработки. Использование активированной воды рационально тем, что исключается применение в процессе обработки химикатов, так как при униполярной обработке вода сама приобретает свойства кислоты и щелочи, а после обработки возвращается в исходное состояние. Этим достигается экологическая чистота процесса.

Предлагаемый способ переработки древесины хвойных пород на корм обладает следующими преимуществами: позволяет перерабатывать в высокопитательный корм отходы лесного хозяйства и деревообработки, не имеющие практического применения из-за сложности технологических процессов, расположения крупных перерабатывающих комплексов на больших расстояниях от мест возможной переработки отходов в другие продукты и транспортировки опилок для этих целей являются нерациональной и дорогостоящей операцией; на предприятиях лесного хозяйства или переработки древесины вести работы по безотходной технологии: твердая фаза может быть утилизирована, если не на корм, то как удобрение и основа для субстрата для выращивания грибов, а жидкая фаза на различные цели в лесном хозяйстве или растениеводстве.

Использование способа переработки опилок хвойных пород на корм планируется на предприятиях лесного комплекса Пермской обл. и предприятиях лесного хозяйства Белоярского района (Свердловская обл.).

Формула изобретения

Способ переработки древесных отходов, преимущественно опилок, включающий водно-тепловую обработку, отличающийся тем, что в качестве древесных отходов используют опилки хвойных пород деревьев, обработку опилок проводят в два этапа: предварительно опилки выдерживают в активированной воде с рН 10 11 в течение 16 24 ч, а затем проводят обработку в диспергаторе водой с рН 10 - 11 или с рН 3 4 и разделяют на жидкую и твердую фазы.

РИСУНКИ

Рисунок 1