Способ извлечения водорастворимых веществ из волокнистого растительного сырья

 

(ii) 436II7

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски т

Социалистимесюа

Республик (б1) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 24.08.71 (21) 1692752/29-33 (51) М. Кл. D 21с 1/02 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретениЯ и открытей (32) Приоритет

Опубликовано 15.07.74. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 18.12,74 (53) УДК (72) Авторы изобретения

С. Д. Антоновский, М. М. Чочиева, В. С. Кротов, Е. С. Волобуева, Н. Д. Авакян и Л. П. Акманова

Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С. М. Кирова и Украинский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЪ|Х ВЕЩЕСТВ

ИЗ ВОЛОКНИСТОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЪ|РЬЯ

Изобретение относится к способу извлечения водорастворимых веществ из древесной щепы, например из древесины лиственницы, перед ее использованием для получения целлюлозы.

Древесина лиственницы характеризуется высоким содержанием водорастворимых веществ (от 5 до 33% от веса древесины). Основную массу их составляют весьма ценные и нужные вещества: гидрофильный полисахарид арабогалактан (в среднем 10 — 12% от веса древесины) и дигидрокверцетин (до 4,5% от веса древесины).

Арабогалактан обладает клеящими свойствами и может заменить импортный гуммиарабик, пищевые и животные клеи в ряде отраслей промышленности (полиграфической, текстильной, спичечной, бумажной и др.) .

Дигидрокверцетин может быть легко окислен в кверцетин, который имеет широкое применение в медицине, молочно-яировой и др. отраслях промышленности. P-витаминная активность указанных флавоноидов позволяет использовать их при лечении ряда заболеваний, связанных с повышением хрупкости и проницаемости кровеносных сосудов. Кроме того, предварительное удаление из лиственничной щепы водорастворимых веществ облегчает получение целлюлозы и улучшает ее качество.

По существующим способам водорастворимые вещества удаляют при обработке древесины лиственницы водой (перед варкой целлюлозы сульфатным способом) при температуре 170 С в течение 70 — 80 мин или при

98 †1 С и давлении на 0,02 — 0,03 атм,меньше равновесного давления водяного пара при температуре обработки щепы.

По третьему способу с целью удаления из щепы воздуха прокачивают через щепу горячую воду с температурой, близкой к кипению, создают в котле гидравлическое давление 12 — 15 атм, повышают температуру до

130 — 150 С и отбирают свободно стекающий

15 гидролизат.

Недостатками существующих способов предварительной водной обработки щепы является частичное разрушение арабогалактана и флавоноидов, загрязнение их раствора

20 продуктами разрушения компонентов древесины, а также повышенный расход пара и времени на подогрев воды.

Предлагаемый способ позволяет повысить

25 выход и чистоту извлекаемого продукта.

Эта цель достигается тем, что извлечение водорастворимых веществ производят путем по крайней мере двухкратного прессования до давления 20 — 150 кг/смз и распрессовки из30 мельченного волокнистого сырья при контак436117 тировании его с водой, предварительно нагретой до температуры 30 — 120 С.

В этих условиях вода быстро и глубоко проникает в растительную ткань, извлекает водорастворимые вещества, раствор которых затем выдавливают из нее при сжатии до давления 20 — 150 атм. Полученный раствор направляют на последующую его переработку, а отжатая растительная ткань, например лиственничная щепа,— на сульфатную варку обычным способом, Предлагаемый способ может быть осуществлен как периодически, так и непрерывно.

При непрерывном способе извлечение водорастворимых веществ из волокнистого материала можно проводить в системе последовательно соединенных шнеков и промежуточных емкостей для воды и экстракта. Пропитанный водой волокнистый материал сжимается с помощью шнека, раствор из него выдавливается и отбирается, Отжатый материал из шнека поступает в емкость с водой, снова пропитывается и в следующем шнеке вновь отжимается. Отобранный из каждого шнека раствор извлеченных водой веществ направляется на переработку или используется для экстракции на предыдущей ступени.

Примеры опытов периодического извлечения водорастворимых веществ из щепы лиственницы даурской в цилиндрических сосудах представлены в таблице.

Пример 1. Извлечение водорастворимых веществ из щепы лиственницы производят в две ступени. Давление прессования в обеих ступенях 85 кг/см . В первой ступени в течение 6 мин 30 сек проводят четырехкратное прессование и распрессовку щепы при контактировании ее с водой, нагретой до 88 С с гидромодулем 4,4: 1. Раствор экстрагированных веществ отбирают, а щепу заливают свежей порцией воды, нагретой до 90 С при гидромодуле 3: 1. В течение 3 мин 30 сек производят двухкратное прессование и распрессовку. Затем раствор отбирают, объединяют с ранее отобранным раствором от первой ступени экстракции и анализируют.

В результате за 10 мин при температуре

88 — 90 С из щепы лиственницы извлекают

75,4 /о водорастворимых веществ от их содержания в исходной древесине. Из них 94,2 составляет полимерный арабогалактан, осаждаемый спиртом.

Пример 2. Извлечение водорастворимых веществ производят в две ступени из того

Зо

50 же образца щепы лиственницы как и в первом примере. Давление прессования в обоих ступенях 85 кг/см, гидромодуль в первой ступени 4,4: 1, во второй 3: 1.

В первой ступени в течение 30 мин 30 сек проводят трехкратное прессовапие и распрессовку щепы при контактировании ее с водой.

Температура экстракции 91 С, Раствор затем отбирают, а щепу заливают свещей порцией воды, нагретой также до 91 С. Во второй ступени в течение I мин 50 сек проводят двукратное прессование и распрессовку. Раствор экстрагированных веществ отбирают, объединяют с раствором, полученным в первой ступени,,и анализируют.

В результате сокращают время извлечения водорастворимых веществ почти вдвое (до

5 мин 20 сек) снижают их выход лишь на

2,6 /о (72,8 /о от общего их содержания в исходной древесине). Количество же полимерного арагалактана, осаждаемого спиртом из водного раствора, повышается до 97,6 /о от веса извлеченных веществ.

Пример 3. Для извлечения водорастворимых веществ используют десять одинаковых образцов щепы лиственницы. Из каждого образца водорастворимые вещества извлекают в две ступени, причем, для второго и последующих образцов на первой ступени извлечения (экстракции) используют экстракт со второй ступени предыдущего образца. На обеих ступенях проводят по три цикла сжатия — расширения. Давление прессования во всех случаях составляет 92 кг/см . Гидромодуль на обоих ступенях 3,6; 1. Время извлечения водорастворимых веществ для каждого образца составляет в среднем 6 мин

50 сек, из них на первой ступени 3 мин 55 сек и на второй 2 мин 55 сек. Температура экстракции на обеих ступенях 92 С. Все экстракты за исключением экстракта с первой ступени первого образца и второй ступени последнего образца смешивают и анализируют.

В результате извлекают 10,6О/о водорастворимых веществ от веса древесины, из них полимерного арабогалактана, осаждаемого спиртом из водного раствора 10,2 /о от веса др е вес и н ы.

Предлагаемый способ извлечения водорастворимых веществ пригоден не только для лиственничной щепы, но и для извлечения других водорастворимых веществ, например дубильных из древесины дуба и каштана.

436117

Таблица

Результаты извлечения водорастворимых веществ из щепы лиственницы

Ж опытов

Условия извлечения и результаты обработки

Сухость щепы, о"

Давление прессования, кг/см

Первая ступень обработки:

63,5

65,7

64,8

85 число циклов прессовки и распрессовки

3,6:1

92 гидромодуль температура экстракции, С

2 55"

6 50"

О от исходной древесины

Я от общего содержания водорастворимых веществ в исходной древесине

Количество полимерного арабогактана, осажденного спиртом,,г от исходной древесины

Количество от веса извлеченных водорастворимых веществ

10,6

86,0

8,3

72,8

8,6

75,4

8,1

10,2

8,1

97,6

94,2

96,2

Предмет изобретения са, повышения выхода извлекаемого продукта и его чистоты, волокнистое растительное сырье подвергают по крайней мере двукратному прессованию до давления 20 — 150 кг/сма и распрессовки при контактировании с водой, нагретой до 30 †1 С.

Составитель В. Безбородова

Техред Е. Борисова

Корректор А Дзесова

Редактор Э. Шибаева

Заказ 3322/9 Изд. № 1814 Тираж 456 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 число циклов прессования и распрессовки гидромодуль температура экстракции, С продолжительность экстракций, мин-сек

Вторая ступень обработки: продолжительность экстракции, мин-сек

Общая длительность экстракции, мин-сек

Количество извлеченных веществ:

Способ извлечения водорастворимых веществ из волокнистого растительного сырья путем его обработки горячей водой под давлением, отл и чаю щи йся тем, что, с целью сокращения продолжительности процес4

4,4:1

88

6 30"

3:1

3 30"

3,0

4,4:1

91

3 30"

3:1

91

1 50"

5 20"

3,0

3,6:1

92

3,55"