CC BY
144
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ
СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
Журавлева Л.Н., Девятловская А.Н. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
The new approach is offered to process extraction wood verdure sleepy common with use of liquefied propane. The organized analysis of the influence degree pulverizing cheese on output lipids wood verdure at extractions liquefied by propane. Shown that using the liquefied propane us solvents for extractions unlike benzene allows save the thermo sloppy components.
На лесосеках при сплошных рубках остается не менее 20%, всей органической массы при рубках ухода от 80 до 100%. Кроме того, на деревообрабатывающих предприятиях древесные отходы составляют от 30 до 50%. Из этого количества отходов около 100 млн.м являются экономически доступными, но до сих пор используются крайне мало. Переработка древесной зелени, оставляемой только на лесосеках, позволит получить продукты, необходимые для народного хозяйства.
Под термином "древесная зелень" понимается хвоя, листья и неодреве-невшие побеги. Практически, учитывая технические и экономические возможности заготовки сырья, древесная зелень представляет собой смесь хвои (листьев), коры, ветвей и побегов древесины.
Изучению химического состава древесной зелени хвойных посвящено большое число работ. Изучению химического состава древесной зелени хвойных посвящено большое число работ. Одни классы соединений изучены широко, другие, напротив, меньше, а наличие некоторых компонентов только предполагается.
Липиды древесной зелени хвойных являются самым обширным классом соединений. В работах отечественных и зарубежных ученых показано, что содержание липидов в древесной зелени хвойных зависит от многих факторов, среди которых основными являются, возраст хвои и побегов, почвенно-климатические условия произрастания, календарные сроки отбора образцов древесной зелени и др.
Ацилглицеролы, фосфо- и гликолипиды долгое время являлись одними из наименее изученных липидных компонентов. Это было связано с тем, что при переработке древесной зелени эти группы соединений гидролизуются с образованием жирных кислот, которые входят в состав полученных продуктов - хло-рофилло-каротиновой пасты, хлорофиллина натрия и др.
Современные способы переработки липидов хвойных основаны на их выделении из хвойного сырья в виде суммы экстрактивных веществ органическим растворителем. В качестве последнего чаще всего используется бензин. Полученная масса экстрактивных после удаления из них эфирных хвойных масел и воска подвергается омылению щелочью. Этот способ заложен в основе производства хлорофилло - каротиновой пасты и хлорофиллина натрия. Бензин долгое время был единственным, используемым экстрагентом для выделения ли-
пидов из хвойного сырья. Липиды, входящие в состав полученных продуктов, в процессе обработки щелочью омыляются. При этом из состава экстрактов практически полностью исчезают фосфо- и гликолипиды, ацилглицеролы, эфи-ры стеринов и другие сложные и простые эфиры, обладающие биологической активностью. Кроме того, высокие температуры экстракции также отрицательно влияют на их состав.
Современный уровень развития техники и технологии создал предпосылки для совершенствования промышленных способов переработки липидов хвойного сырья. В настоящее время прослеживаются две тенденции в этом процессе:
- расширение набора экстрагентов, используемых для выделения экстрактивных веществ, включая липиды, и одновременно разработка и применение новых типов аппаратов, позволяющих интенсифицировать сам процесс экстрагирования;
- выделение отдельных групп липидов или классов соединений из общей массы экстрактивных веществ с использованием современных физико-химических методов.
В последние годы предложено в качестве экстрагентов использовать растворители с низкой температурой кипения - сжиженные газы. Удаление сжиженных газов из мисцеллы осуществляется при температуре 18 - 30 оС, что позволяет максимально сохранять экстрактивные вещества и устраняется стадия регенерации экстрагента.
Процесс экстракции сжиженными газами проводится при большом статическом давлении, что должно обязательно соблюдаться в технологии, так как при снятии давления экстрагент легко улетучивается из полученного экстраген-та.
В последнее время для извлечения экстрактивных веществ из растительного материала в качестве растворителя предложено применять сжиженный диоксид углерода. Этот растворитель нетоксичен. Для экстракции растительного сырья сжиженный СО2 используют в докритическом жидком состоянии (р < 7,9 МПа, X < 31,1 оС) и сверхкритическом псевдотекучем (р > 7,9 МПа, X > 31,1 оС). Применение в промышленности способы и установки для получения СО2- экстрактов из растительного сырья разнообразны. Они различаются периодичность работы, направлением движения сырья и растворителя, производительностью и т. д. Существуют различные мнения о достоинствах и недостатках способов экстрагирования, схем и конструктивных особенностей установок, которые высказаны в ряде работ.
Использование сжиженного СО2 для экстрагирования древесной зелени хвойных позволяет получить новые продукты, имеющие применение в пищевой, парфюмерно-косметической промышленности, медицине, и бытовой химии. Особенностью сжиженного СО2 является способность извлекать одновременно с липофильными соединениями и гидрофильные вещества. Поэтому в настоящее время исследователями проводятся поиски новых экстрагентов, селективно извлекающих липофильные вещества. Этими свойствами обладают сжиженные углеводороды и их производные. С их помощью удается выделить,
как и при использовании бензина, липофильные компоненты. Мягкие температурные условия экстрагирования позволяют максимально сохранить в полученных экстрактах термолабильные вещества].
Исследования проводили сжиженным пропаном, используя древесную зелень сосны обыкновенной, отвечающую требованиям ГОСТ 21769-84 «Зелень техническая». Отбор проб проводили в Енисейском леспромхозе Красноярского края.
Решающее значение для экстракции растительного сырья имеет его предварительная подготовка. Количество и состав веществ, извлекаемых при экстракции, зависит от факторов, влияющих на процесс массопередачи внутри частиц сырья и в свободном экстрагенте. Вид, способ и степень измельчения сырья оказывает существенное влияние на скорость процесса экстракции и коэффициент извлечения экстрактивных веществ. Хорошее измельчение сокращает время экстракции и способствует лучшему извлечению экстрактивных веществ. По данным В.И.Ягодина, при измельчении древесной зелени до волокнистой массы продолжительность экстрагирования можно сократить с 3 -3,5 часов до 20 - 40 минут. В технологии переработки древесной зелени в зависимости от полярности экстрагента и типа используемого экстрактора крупность сырья варьирует в широких пределах от 0,1 см до 5 см.
Фпг *прг(пЬм их Хфжагры. чагл*,- 04*0
□ _5_ с*г
53 -С-Хт
Рисунок 1 - Извлечения липидов из древесной зелени сосны обыкновенной сжиженным пропаном
На рисунке 1 показано влияние степени измельчения сырья на выход ли-пидов древесной зелени сосны обыкновенной при экстракции сжиженным пропаном. Измельчение сырья приводит к увеличению выхода экстракта за счет улучшения диффузионных процессов. Большая крупность частиц, напротив, отрицательно влияют на выход липидов вследствие перехода процесса во внут-ридиффузионную область.
Сопоставительный анализ выхода при использовании сжиженного пропана с количеством извлекаемых липидов кипящим бензином, показывает существенное увеличение массы извлекаемых компонентов из древесной зелени при использовании первого экстракта (таблица 1).
Таблица 1 - Групповой состав пропанового экстракта древесной зелени Ртш БПуеБШБ, % к экстракту_
Наименование Бензиновый Пропановый экс-
зкстракт тракт
Нейтральные липиды, 78,00 81,25
в том числе
хлорофиллы 442,10 522,30
каротин 20,20 34,90
витамин Е 1,22 4,18
стерины 4,00 10,12
Фосфолипиды 2,80 4,50
Гликолипиды 9,88 12,25
Воска 3,00 следы
Из полученных данных следует, что наиболее легкоизвлекаемым компонентом из древесной зелени являются летучие вещества. При продолжительности экстракции 2,5 часа всеми экстрагентами извлекается более 70 % всех летучих, присутствующих в исходном сырье. Наиболее медленно извлекаемыми компонентами являются глико- и фосфолипиды. Максимальное их количество экстрагируется через 8 часов.
Экстрагирование древесной зелени хвойных сжиженным пропаном позволяет выделять липидный концентрат, который характеризуется высокой сохранностью составляющих его биологически активных веществ. Использование сжиженных углеводородов в качестве экстрагентов открывает широкие возможности в области переработки древесного сырья и создания новых видов продуктов.
