Способ переработки пихтовой коры

 

Изобретение относится к химической переработке древесины и может быть использовано для получения пихтового масла, пихтового бальзама, антоцианидиновых красителей и углеродных сорбентов. Переработка пихтовой коры включает измельчение, экстракцию неполярным растворителем, упаривание экстракта. Последний вакуумной разгонкой разделяют на пихтовое масло и пихтовый бальзам. После чего кору кипятят в этиловом спирте, содержащем 2 - 5% соляной кислоты, и получают антоцианидиновый краситель. Оставшуюся кору окислительным пиролизом при 600 - 800oС в течение 25 - 30 мин в присутствии катализатора - мартеновского шлака превращают в углеродные сорбенты. Это обеспечивает полную утилизацию пихтовой коры и расширение ассортимента получаемых продуктов. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к химической переработке древесины и может быть использовано на предприятиях деревообработки и целлюлозно-бумажной промышленности для переработки пихтовой коры с получением пихтового масла, пихтового бальзама, дубильных веществ и углеродных сорбентов.

Известен способ получения из коры дугласовой пихты восков, смол, лигнинных продуктов путем обработки коры раствором гидроокиси щелочного металла в низшем алифатическом спирте, например этаноле, содержащем более 5% воды при атмосферном давлении и температуре от 20oC до температуры кипения смеси с последующим отделением лигноцеллюлозного остатка коры от раствора. Затем к полученному раствору прибавляют воду, отгоняют спирт, остаток охлаждают и отделяют осадок, который обработкой серной кислотой превращают в воск. Полученный фильтрат нейтрализуют и получают смолу [1].

К недостаткам данного способа относится сложность и многостадийность проведения процесса. Так, на стадии экстракции коры пихты спиртовым раствором щелочи извлекается сложная смесь экстрактивных веществ, состоящая из терпенов, липидов, сложной смеси фенольных и дубильных веществ, химически активного лигнина и др., что в дальнейшем требует достаточно сложной и многостадийной схемы разделения. Кроме того, к недостаткам нужно отнести неполное использование коры, так как после экстракции отходы коры сбрасываются в отвал.

Известен способ комплексной утилизации коры пихты сибирской [2], включающий получение пихтового масла отгонкой с водяным паром и переработку конденсата, скапливающегося на дне перегонного чана при получении пихтового масла, в хвойный экстракт. Остаток коры после измельчения и барогидротермической обработки используют в качестве кормовой добавки в рацион сельскохозяйственных животных.

Недостатком данного способа является низкая степень извлечения экстрактивных веществ пихтовой коры. При отгонке с водяным паром извлекаются только летучие вещества, такие ценные вещества как терпеновые соединения, жирные и смоляные кислоты, а также липиды не извлекаются. Кроме того, по предложенному методу пихтовое масло получается низкого качества (содержание борнилацетата 13 - 15%), а выход составляет 1.8%.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ извлечения ценного сырья для производства лесохимических продуктов из пихтовой коры экстракцией эфиром или бензином [3]. Полученные экстракцией неполярными растворителями смоляные кислоты являются основой пихтового бальзама, а выделенные летучие вещества близки по составу к пихтовому маслу.

Недостатком данного способа является невысокая степень извлечения из пихтовой коры ценных экстрактивных веществ. Используется лишь экстракт, полученный при экстракции коры неполярными растворителями, а такие ценные компоненты как дубильные вещества и фенольные соединения совсем не извлекаются. Твердый остаток коры по этому способу перемалывают в муку и добавляют в корм животных.

Целью изобретения является полная утилизация пихтовой коры, расширение ассортимента получаемых лесохимических продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки пихтовой коры, включающем измельчение, экстракцию неполярным растворителем, упаривание экстракта, согласно изобретению полученный экстракт вакуумной разгонкой разделяют на пихтовое масло и пихтовый бальзам. Остаток коры кипятят в течение 4 - 5 часов в этиловом спирте, содержащем 2 - 5% соляной кислоты, и получают антоцианидиновый краситель. Оставшуюся кору окислительным пиролизом при температуре 600 - 800oC в течение 25 - 35 минут в присутствии катализатора - мартеновского шлака - превращают в углеродные сорбенты.

Предлагаемый способ отличается от прототипа введением новых для переработки пихтовой коры операций: получение антоцианидинового красителя кипячением коры в этиловом спирте, содержащем 2 - 5% соляной кислоты, и окислительного пиролиза остатка коры в углеродные сорбенты.

Сущность изобретения поясняется рисунком, где приведена схема процесса безотходной переработки пихтовой коры.

Способ осуществляют следующим образом. Кору измельчают до размеров частиц 1 - 3 мм и подвергают экстракции неполярным растворителем (пентаном, гексаном, петролейным эфиром или бензином БР-1) для отделения терпеновых соединений и липидов в аппарате типа Сокслета. Выход и степень извлечения терпенов и липидов при экстракции различными неполярными растворителями приведены в таблице.

Как видно из таблицы, максимальные выход (9%) и степень извлечения (97,8%) терпено-липидной смеси достигаются при экстракции пихтовой коры гексаном. Разгонкой под вакуумом смесь терпеновых соединений и липидов разделяют на легкую фракцию (пихтовое масло) и кубовый остаток, так называемый пихтовый бальзам.

Остаток коры кипятят в течение 4 - 5 часов в этиловом спирте, содержащем 2 - 5% соляной кислоты, и получают антоцианидиновый краситель. При концентрации соляной кислоты менее 2% резко возрастает продолжительность процесса получения антоцианидинового красителя, а увеличение концентрации соляной кислоты более 5% нецелесообразно, так как усиливаются побочные процессы, например гидролиз клетчатки.

Уникальность антоцианидиновых красителей заключается в том, что они в зависимости от количества заместителей (ОН-групп) в фенольном кольце и pH среды придают растениям, цветам, плодам, и т.д. различную яркую окраску от желтого до фиолетового и синего цвета. Антоцианидиновые соединения обладают широким спектром биологической активности, а также являются пищевыми красителями и широко применяются в пищевой промышленности. В настоящее время их получают из плодов ягод и овощей [4].

Остаток коры после получения антоцианидинового красителя окислительным пиролизом [5] переводят в углеродные сорбенты. Для этого кору загружают в реактор, где в кипящем слое мартеновского шлака, который используют в качестве катализатора, при температуре 600 - 800oC в течение 25 - 35 минут происходит окислительный пиролиз. Способ переработки коры пихты подтверждается конкретным примером.

Пример. В аппарат типа Сокслета загружают 100 г измельченной (2 - 6 мм) пихтовой коры, влажностью до 45%, которая содержит 9.2% терпенов и липидов и экстрагируют гексаном в течение 6 часов. После отгонки гексана получают 4.95 г смолообразной массы светло-желтого цвета, коэффициент извлечения составил 97.8%. Гексановый экстракт разгонкой под вакуумом (остаточное давление 5 - 7 мм рт.ст., температура масляной бани 130 - 135oC) с использованием елочного дефлегматора (200 мм х 10 мм), разделяют на легкую фракцию - пихтовое масло (выход 2.1%) и кубовый остаток - пихтовый бальзам (выход более 6%). Кубовый остаток содержит до 59% абиетиновой и дегидроабиетиновой кислот. Легкая содержит до 24 - 26% борнилацетата.

Для получения антоцианидинового красителя в круглодонную колбу объемом 0.5 л загружают 25 г коры пихты, после экстракции гексаном заливают 250 мл этилового спирта и 16 мл соляной кислоты, закрывают обратным холодильником и кипятят в течение 4 часов. Раствор в колбе приобретает темно-вишневый цвет. Реакционную массу, не охлаждая, отфильтровывают от коры, кору на фильтре промывают 50 - 60 мл горячего этилового спирта. Затем полученный раствор красителя концентрируют, отгоняя 200 - 210 мл этилового спирта до объема 50 мл, разбавляют 120 - 130 мл воды. Полученный антоцианидиновый краситель отделяют фильтрованием и высушивают при комнатной температуре. Выход 18%.

Остаток коры, образующийся после получения антоцианидинового красителя, окислительным пиролизом переводят в углеродные сорбенты. Окислительный пиролиз проводят в реакторе с кипящем слоем псевдоожиженных частиц мартеновского шлака при температуре 600 - 800oC, продолжительность процесса 25 - 35 мин [5]. Выход углеродного сорбента составляет 13 - 17%.

При переработке 1 тонны коры по предлагаемому способу получают: 1. Пихтовое масло до 20 кг (с содержанием борнилацетата более 24%); 2. Пихтовый бальзам до 70 кг (с содержанием абиетиновой и дегидроабиетиновой кислот до 59%); 3. Антоцианидиновый краситель 150 - 160 кг; 4. Углеродный сорбент до 150 кг.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить ассортимент получаемых ценных лесохимических продуктов из коры пихты и полностью ее утилизировать, т. к. кора является многотоннажным отходом деревообрабатывающего производства.

Источники информации 1. Патент США N 2781336, 12.02.57.

2. Г.Н.Черняева, Г.И.Перышкина, Пак Чун Дя и др. Комплексная утилизация коры пихты сибирской // Лесное хозяйство. 1985. N 5. С.79.

3. А. К.Бедрин, Г.П.Григорюк, Т.М.Гомыдова и др. Пихтовая кора - ценное сырье для производства лесохимических продуктов // Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1987. N5. С. 8-10.

4. С. С.Танчев Антоцианы в плодах и овощах. М.: Пищевая промышленность, 1980. 297 с.

5. Б.Н.Кузнецов, М.Л.Щипко, С.А.Кузнецова, В.Е.Тарабанько Новые подходы в переработке твердого органического сырья. Красноярск, 1991. С.74.

Формула изобретения

Способ переработки пихтовой коры, включающий измельчение, экстракцию неполярным растворителем, упаривание экстракта, отличающийся тем, что полученный экстракт вакуумной разгонкой разделяют на пихтовое масло и пихтовый бальзам, остаток коры кипятят в этиловом спирте, содержащем 2 - 5% соляной кислоты, выделяют антоцианидиновый краситель, а оставшуюся кору окислительным пиролизом превращают в углеродные сорбенты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для обработки эфиромасличного сырья, в частности зелени пихты
Изобретение относится к комплексной переработке пряно-ароматического сырья, предназначенного для ароматизации пищевых продуктов
Изобретение относится к эфиромасличной промышленности
Изобретение относится к области технологии эфирных масел и синтетических душистых веществ и может быть использовано при переработке фенхелевого масла ректификацией

Изобретение относится к оборудованию для извлечения из растительного сырья жирных и эфирных масел и вкусо-ароматических веществ

Изобретение относится к экстракции натуральных продуктов, содержащихся в биологических материалах, и в особенности имеет отношение к экстракции таких продуктов из растений
Изобретение относится к технологии переработки растительного сырья и может быть использовано в пищевой, парфюмерной, косметической промышленности и медицине для получения и повышения выхода биологически активных веществ

Изобретение относится к масло-жировой промышленности и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и косметической отраслях

Изобретение относится к технике экстракции, а именно к эксплуатации установок для обработки пряно-ароматического, витаминного и лекарственного растительного сырья жидкой двуокисью углерода с целью получения CO2-экстрактов ценнейших, экологически чистых, незаменимых компонентов при производстве изделий пищевых отраслей, фармацевтики, бытовой химии, парфюмерии, косметики

Изобретение относится к способам производства пищевых флавоноидных красителей и может быть использовано для производства концентрированных высокоочищенных красителей, полностью свободных от посторонних балластных сопутствующих веществ для применения в безалкагольной, ликеро-водочной и пищеконцентратной промышленности
Изобретение относится к технологии производства красителя из шелухи лука

Изобретение относится к полимерным красящим композициям-концентратам на основе полиолефинов

Изобретение относится к пищевой, микробиологической и медицинской промышленности

Изобретение относится к производству красителей и дубящих веществ на основе таннидов, содержащихся в растительном сырье, и может быть использовано для интенсификации известных процессов и создания безотходной технологии переработки сырья

Изобретение относится к пищевой промышленности к производству растворимого кофе, в частности к способам извлечения ароматических и красящих веществ из кофейных отходов
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в кондитерской, хлебопекарной и других отраслях пищевой промышленности, в частности при приготовлении напитков, а также в текстильном производстве и парфюмерной промышленности
Изобретение относится к молочной промышленности

Изобретение относится к способам получения каротиноидных пищевых красителей из природного растительного сырья, которые могут быть применены для окраски в желтый цвет изделий молочной, ликеро-водочной и других отраслей пищевой промышленности
Наверх