CC BY
17
УДК 677.11.021=83
Г.А. Т1ХОСОВА, Д.Г. КРУГЛИЙ, H I. ПРОХОРОВА
Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
1ННОВАЦ1ЙНА ТЕХНОЛОГ1Я ОДЕРЖАННЯ СИРОВИНИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА Ф1ЛЬТРУВАЛЬНОГО ПАПЕРУ 13 СОЛОМИ ЛЬОНУ ОЛ1ЙНОГО
У poôomi euKnadeHi до^дження з можливостi отримання целюлози i3 соломи льону олшного за допомогою ЕМ-технологш. Запропоновано dei технологтт схеми виробництва. Визначенi ф1зико-механiчнi показники якостi зразюв фшьтрувального паперу, виробленого з одержаноï целюлози. Визначенi фiзико-механiчнi показники якостi зразюв фшьтрувального паперу, виробленого з сумiшi 1:1 iз одержано'1' та хвойно'1' бшено'1' целюлози. Проведено порiвняння фiзико-механiчних показниюв якостi зразюв фшьтрувального паперу, виробленого з целюлози за запропонованою технологieю, та целюлози, отримано'1' класичним методом. У результатi до^джень було зроблено практичш висновки та запропоновано оптим1зовану технологiчну схему одержання целюлози для виробництва фшьтрувального паперу з соломи льону олшного.
Ключовi слова: льон олшний, солома, луб, волокно, целюлоза, фшьтрувальнш патр.
G.A. TIHOSOVA, DG. KRUGLIY, NI. PROKHOROVA
Kherson National Technical University
THE INNIVATIVE TECHNOLOGY OF RAW MATERILAS FROM OIL FLAX STRAW FOR THE PRODUCTION OF FILTER PAPER
Abstract
The paper presents researches on the possibility of obtaining cellulose from straw flax oil using EM-technology. The technological schemes production are described. The physical and mechanical properties of the filter paper samples which produced from the resulting pulp have been defined. The physical and mechanical filter paper samples produced from a 1:1 mixture of the resulting and softwood bleached pulp have been defined. The comparison ofphysical and mechanical properties of the filter paper samples produced from cellulose by the proposed technology and cellulose obtained by the classical method have been considered. As a result of researches some practical conclusions were made and the optimized technological scheme obtaining cellulose from flax straw for the production of filter paper were offered.
Keywords: flax oil, straw, cork, fiber, cellulose, filter paper.
Постановка проблеми
У свт все госгрше постае питания еколопчно'' безпеки, економного використання та вщновлювання природных ресурав. Не останню роль у виршент цього питання ввдграе використання у целюлозно-паперовш промисловосп однор1чних лубоволокнистих культур замють деревини. Останшм часом у всьому свт прид1ляеться багато уваги мш1м1зацп вирубування л1ав, яш е головною сировиною для отримання целюлози, адже близько 90 % целюлози одержують, залежно ввд ïï призначення, з р1зних порвд дерев. Для твдня Украши альтернативою деревиш е льон олшний, адже основною речовиною, з яко'' складаються волокна льону, е целюлоза (близько 75 %), що за певно'' технологи може бути видшена i використана у вичизняному виробнищга як замшник деревно'' та бавовняно'' целюлоз. Насшня льону олшного, з якого виробляють широкий асортимент товарiв харчового та фармаколопчного призначення користуються високим попитом на свгтовому ринку [1]. Солома ж льону олшного до цього часу е малозатребуваною, незважаючи на вс зусилля науковщв, яш довели, що вона е цшною целюлозовмюною сировиною.
Ah^ïî останшх дослвджень i публжацш
Щд час попередшх дослвджень вчених отримання целюлози з льону здшснювалося iз соломи льону-довгунця, целюлоза одержувалася шляхом хiмiчного варшня з наступним вiдбiлюванням [2-4]. Така технолопя не еколопчна, шшдлива для навколишнього середовища та мае високу варпсть. На даний час у Полюькш зош Украши майже вщсутш поави льону-довгунця, а на Швдш, навпаки, зросли поави льону олшного у зв'язку з високим попитом светового ринку на його насшня.
Формулювання мети дослщження
Метою роботи була розробка еколопчно безпечно'' та дешево'' технологи одержання целюлози iз соломи льону олшного, що надасть можливють вiтчизияним целюлозно-паперовим пiдприемствам використовувати ввдновлювану сировину вiтчизияного виробництва.
Викладення основного MaTepiaiy дослщження
Для виршення цього завдання у робот було запропоновано застосування ЕМ-технологiй.
ЕМ-технолопя була створена у Японй' в 1988 рощ японським вченим Теруо Xira, хоча вперше подiбнi дослщження були розпочатi радянськими вченими ще в 30-х роках XX сторiччя. Сьогоднi вона отримала визнання й широко впроваджуеться в багатьох кранах свiту. Упродовж 10 рок1в шкому у свiтi не вдавалося повторити досягнення японця Теруо Xiга. Лише в 1998 р. це зми- зробити росшський вчений Петро Аюшевич Шаблiн. До отриманого результату Шаблш йшов власним шляхом. Створений ним препарат «Байкал ЕМ-1» виявився таким же ефективним, як i японський, а iнодi вiн i перевершуе свого попередника. Цiна на росшський ЕМ-препарат у калька разiв нижче.
ЕМ-технологй' - це технологи, спрямоваш на виробництво натуральних, як1сних продукпв харчування, як1 полiпшують здоров'я населения та еколопчний стан нашо! планети, оздоровлюють грунти. ЕМ-технологй' застосовуються у рiзних сферах виробництва: у твариннищга, рослинництвi, медицинi, у переробцi промислових та побутових вiдходiв, у побут [6, 7].
1снуе низка ЕМ-препарапв для використання в рiзних галузях промисловостi. Для наших дослвджень було обрано препарат вiтчизняного виробництва Байкал-ЕМ-1.
На даний час iснуе промислове пвдтвердження, що цей препарат е одним iз кращих мiкробiологiчних препарапв, будучи основою сшьськогосподарсько! ЕМ-технологй' та застосовуеться у альському господарствi для покращення стану грунту, живлення рослин, приготування компосту. До його складу входять: пектиноруйнiвнi гриби роду Aspergillus; молочноки^ бактери, що сприяють розпаду лiгнiнiв; актиномiцети, як1 за своею будовою займають промiжне положення мiж бактерiями та грибами, виробляють антибютичш речовини з амiнокислот, що видiляються фотосинтезуючими бактерiями й органiчними речовинами [6, 7].
На нашу думку, при використанш цього препарату в технологи первинно! обробки луб'яних культур можна очiкувати проходження процесу делитафжацп та пригнiчення шкодливо! мiкрофлори у процес розстилання лляно! соломи i одержання з не! трести. Отримання трести вiдбувалося iз застосуванням штучного зволоження розчинами препарату за удосконаленою технолопею приготування трести iз стебел льону олiйного в клiматичних умовах швдня Укра1'ни [5]. На другому етат одержання целюлози з волокна запропоновано застосовувати замочування волокна льону олшного в розчинi препарату зашсть хiмiчного варiння. Таким чином, заметь повного циклу технологiчних операцiй (подготовки сировини перед варiнням, варiння протягом 3 годин i бiльше при температурi 170°С та пiд високим тиском, промивання целюлози гарячою та холодною водою, обробки кислотою або лугом) пропонуеться холодноводне мочшня волокна у розчиш препарату Байкал-ЕМ-1.
Для можливо! оптимiзацil запропоновано! технологй' були проведет порiвияльнi дослвдження, спрямованi на одержання целюлози з волокна та лубу льону для виробництва фшьтрувального паперу. Технолопчш схеми одержання целюлози з волокна та лубу льону олшного наведеш вщповвдно на рис. 1 та на рис. 2.
Рис. 1. Технолопчна схема одержання целюлози з волокна льону олшного
Рис. 2. Технолоочна схема одержання целюлози з лубу льону олшного
Таблиця 1
Фiзико-механiчнi показники якосп фiльтрувального паперу iз целюлози, _отримано'1 з лубу льону олшного_
Споиб отримання целюлози Маса паперу площею 1м2, г Повиропроник-тсть, при Др=200 Па, 8=10см2, л/м2сек Абсолютний ошр продавлюванню, кПа Руйшвне зусилля, кН/м Товщина, мм
Замочування у 1,25 % розчиш препарату з наступним вiдбiлюванням 108 1400/1135 62 2,4 0,60
Замочування у 2,5 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням 108 1160/900 62 3,1 0,63
Замочування у 4 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням 100 1040/870 57 4,1 0,55
Замочування у 5 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням 100 1400/1100 68 4,1 0,58
Сульфатне варшня з наступним ввдбшюванням 96 1280/900 30 2,0 0,60
Таблиця 2
Фiзико-механiчнi показники якост фiльтрувального паперу iз целюлози, отримано'1 з __волокна льону олшного ^___
Споаб отримання целюлози Маса паперу площею 1м2, г Повиропроник-шсть, при Др=200 Па, 8=10см2, л/м2сек Абсолютний опiр продавленню, кПа Руйшвне зусилля, кН/м Товщина, мм
1 2 3 4 5 6
Замочування у 1,25 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням 107 1430/1135 63 2,5 0,59
Замочування у 2,5 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням 107 1200/920 63 3,2 0,62
Продовження табл. 2
1 2 3 4 5 6
Замочування у 4 % розчиш препарату з наступним вiдбiлюванням 100 1100/890 58 4,2 0,54
Замочування у 5 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням 100 1450/1130 68 4,4 0,57
Сульфатне варшня з наступним вiдбiлюванням 96 1300/915 30 2,0 0,61
Як видно з наведених даних, зразки ф№трувального паперу, яш одержат з целюлози, отримано! за запропонованою технологieю (за допомогою мочшня у розчинi препарату Байкал-ЕМ-1 з наступним вiдбiлюванням) вiдрiзняються вiд паперу, одержаного з целюлози, отримано! сульфпним способом, бiльш високими фiзико-механiчними показниками, такими як повпропроникшсть, абсолютний опiр продавлюванню, руйнiвне зусилля.
Загальновiдомо, що папiр одержуеться iз сумiшi целюлоз iз рiзноманiтноl сировини за рiзними способами у рiзних вiдсоткових концентрацiях залежно ввд необхвдних фiзико-механiчних характеристик.
У зв'язку з тим, що ф^трувальний папiр також виробляеться з сумiшi целюлоз для моделювання необхвдних фiзико-механiчних показник1в, були отримаш та протестованi зразки фiльтрувального паперу в сумiшi 1:1 з отримано! у процес дослiджень целюлози та хвойно! бiлено! целюлози (ХБЦ), яка використовуеться на ТОВ «ЦПК». Дана сумш у спiввiдношеннi 1:1 була запропонована у зв'язку з тим, що таке спiввiдношення дае змогу найкраще оцiнити, як дана целюлоза буде впливати на фiзико-механiчнi показники якостi фiльтрувального паперу. Отриманi фiзико-механiчнi показники наведенi в табл. 3,4.
Таблиця 3
Фiзико-мехашчш показники якост фiльтрувального паперу iз целюлози, отриманоТ з лубу
та хвойнот' бшенот' целюлози у сшввщношенш 1:1
Споаб отримання целюлози Маса паперу площею 1м2, г Повиропроникшсть, при Др=200 Па, 8=10см2, л/м2сек Абсолютний отр продавлюванню, кПа Руйшвне зусилля, кН/м Товщина, мм
Замочування в 1,25% розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 92 550/510 56 5,8 0,50
Замочування в 2,5 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 108 520/465 57 5,0 0,50
Замочування в 4 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 96 480/455 58 5,5 0,50
Замочування в 5 % розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 100 430/400 60 7,8 0,55
Сульфатне варшня з наступним вщбшюванням та ХБЦ 100 595/510 56 4,0 0,59
Таблиця 4
Фiзико-механiчнi показники якостi фiльтрувального паперу iз целюлози, отриманоТ' з _волокна та хвойнот' бменот' целюлози у сшввщношенш 1:1_
Споаб отримання целюлози Маса паперу площею1м2, г Повиропроникшсть, при Др=200 Па, 8=10см2, л/м2сек Абсолютний отр продавлюванню, кПа Руйшвне зусилля, кН/м Товщина, мм
1 2 3 4 5 6
Замочування в 1,25%
розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 95 560/520 57 5,9 0,51
Замочування в 2,5 %
розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 107 530/470 58 5,2 0,51
Продовження табл. 4
1 2 3 4 5 6
Замочування в 4 %
розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 97 490/465 58 5,7 0,51
Замочування в 5 %
розчиш препарату з наступним вщбшюванням та ХБЦ 101 440/410 60 7,9 0,54
Сульфатне варшня з наступним ввдбшюванням та ХБЦ 101 495/460 56 4,0 0,58
Наведеш в табл. 3, 4 даш показують, що зразки фшьтрувального i3 сумгш, яка складаеться з целюлози, отримано! за запропонованою технологiею та хвойно! бшено! целюлози у спiввiдношеннi 1:1, вiдрiзняються вiд паперу, виготовленого з целюлози, отримано! сульфгтним способом, б№ш високими фiзико-механiчними показниками, такими як повиропроникнють, абсолютний опiр продавлюванню, руйшвне зусилля.
Проаналiзyвавши данi, наведенi у табл. 1, 2 можна зробити висновок, що фiзико-механiчнi показники якосл фiльтрyвального паперу, одержаного за технолопчною схемою з лубу льону олшного, незначним чином поступаються фiзико-механiчним показникам якосп зразкiв фiльтрyвального паперу з целюлози, отримано! за технолопчною схемою з волокна льону олшного. Порiвняння показнишв якосп фiльтрyвального паперу з сум^ 1:1 iз целюлози, отримано! у процеа дослiджень за обома технолопчними схемами та хвойно! бшено! целюлози, наведених у табл. 3, 4, також свщчить про незначну рiзницю у показниках якостi. Спираючись на цi данi, можна зробити висновок, що з точки зору ошгашзацй виробництва та економiчно! доцшьносп найбiльш обгрунтованим вибором для виробництва целюлози iз соломи льону олшного буде використання технологiчно! схеми одержання целюлози з лубу льону олшного.
Висновки
1. Застосування ЕМ-технологп дозволяе набагато скоротити технологiчний процес отримання бiлено! целюлози з лубу льону олшного: холодноводне мочшня в розчиш препарату, сyшiння, вiдбiлювання, промивання, сушшня. Таке скорочення не лише знижуе шкоду, завдану навколишньому середовищу, а й значно здешевлюе процес виробництва целюлози.
2. Зразки фшьтрувального паперу з целюлози, отримано! за технолопчною схемою з лубу льону олшного, незначним чином поступаються за фiзико-механiчними характеристиками зразкам фшьтрувального паперу з целюлози, одержано! за технолопчною схемою з волокна льону олшного. Таким чином, з точки зору оптимiзацi! технолопчного процесу, економiчно доцшьшше буде отримувати целюлозу з лубу льону олшного.
Список використаноТ л^ератури
1. Живетин В.В. Лен и его комплексное использование/ Живетин В.В., Л.Н. Гинзбург, Ольшанская О.М. - М.: Информ-Знание, 2002. - 400 с.
2. Получение микрокристалической целюлозы из отходов льнопроизводства / Бармин М.И., Гребенкин А.Н., Бойко А.И. [та ш.] // Известия вузов. Химия и химическая технология. -2004. -Т. 47, N3. - С. С. 156-158. - ISSN 0579-2991. - ISSN 0579-2991
3. Технология целлюлозы. В 3-х т. Т.1 Непенин Н.Н. Производство сульфитной целюлозы. Изд. 2-е, перераб. / Под ред. д. т.н. Ю.Н. Непенина. - М., Лесная промышленность, 1976. - 624 с.
4. Дейкун 1.М. Розробка технологи одержання лляно! целюлози для хiмiчно! переробки: автореферат дис. На здобуття ступеня кандидата техн. наук: 05.18.05 / Дейкун 1.М. - К., 2005. - 22 с.
5. ^хосова Г.А. Удосконалення процесу приготування трести з стебел льону олшного в ктматичних умовах швдня Укра!ни / ^хосова Г.А., Прохорова Н.1. // Легка промисловють. - 2010. - №4. -С.28
6. ЕМ-технология. Био-удобрение Байкал ЕМ-1 [Електронний ресурс] / http ://bavkal/agronet/ru/06/htm
7. ЕМ-технология. Удобрения, которые возрождают почву. Роль микроорганизмов [Електронний ресурс] http ://em.rpoargo.com/role.htm
