CC BY
1501
663.973.7
ИЗВЛЕЧЕНИЕ НИКОТИНА ИЗ ТАБАКА И ЕГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ
Н. САФАРОВ, И.И. И.Г. МОХНАЧЕВ
ТАТАРЧЕНКО,
Кубанский государственный технологический университет Всероссийский научно-исследовательский институт табака и табачных изделий
Никотин может найти широкое применение в качестве инсектицида для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, для получения никотиновой кислоты и др. [1].
В настоящее время единственным и наиболее доступным источником получения никотина являются табачные отходы, которые образуются в табакопроизводящих хозяйствах и при изготовлении курительных изделий. В среднем содержание никотина в таких отходах варьирует в пределах 1,0-1,5%. Махорка, в которой обычно более высокое содержание никотина, сейчас практически не выращивается.
Для выделения никотина из табачного сырья используются разнообразные способы: жидкостная экстракция, отгонка с паром, газовая экстракция, ионный обмен, термовакуумная отгонка и др. [1-3]. Все эти способы имеют существенные недостатки.
Нами исследована в лабораторных условиях возможность реализации нового способа выделения и концентрирования никотина в непрерывном потоке по следующей технологической схеме:
ТАБАК
Экстракция водой
|
— Фильтрация
Осадок •*----
(не используется)
Фильтрат
I
Подщелачивание і
. Кипячение
Остаток (не используется)
Пар (содержит никотин)
Пар
(в атмосферу)
раствор
Колонна с кольцами Рашига
Сернокислый раствор никотина
Табачные отходы экстрагировали горячей водой. Так как никотин и его соли хорошо растворимы в воде, можно ожидать практически полного перехода никотина (в основном соли) в экстракт. После отделения последнего его подщелачивали для вы-
теснения никотина из солеи и кипятили раствор. При этом никотин улетучивался с паром. Этот процесс прекращали после истощения экстракта. Парообразная фаза, содержащая никотин, направлялась в колонну, заполненную стеклянными кольцами Рашига, которые постоянно орошались раствором Н2504. За счет контакта никотина с Н2304 образовывалась соль — никотин-сульфат, которая и вытекала из колонны. Пар, не конденсируясь, уходил в атмосферу. Сернокислый раствор никотина вместе с излишком Н2Э04 вновь возвращался на орошение колец Рашига. Эту операцию повторяли до тех пор, пока никотин не свяжет всю Н2804.
Следует учитывать, что отгонка никотина с паром непосредственно из табака экономически нецелесообразна, так как табак является хорошим адсорбентом никотина и отдает его только при большом расходе пара. Мы предположили, что из водного экстракта путем кипячения никотин отогнать проще. При отгонке никотина с паром вместе с ним будут улетучиваться и другие основания табака, особенно аммиак. Поэтому конечный продукт содержит не только никотин-сульфат, но также (МН4)2504 и соли других оснований. Никотин-сульфат является преобладающей солью, а никотин в чистом виде легко выделить из этой смеси в случае необходимости.
Для опытов использовали фабричные табачные отходы с содержанием никотина 1,1% и влажностью 8%. Водный экстракт получали наиболее распространенным способом [2], основанным на обработке табака горячей водой (80-90°С) при гидромодуле 1:10. Этот процесс проводили в баке стиральной машины при постоянном перемешивании в течение 2 ч. Затем в центрифугу стиральной машины вставляли брезентовый мешок, вносили с него пульпу и отделяли водный экстракт путем центрифугирования. Табачный водный раствор имел pH 6,1 и содержал 0,1% никотина, следовательно, во время экстрагирования из табака в раствор перешло более 90% никотина. Для освобождения никотина из солей кислой среды раствора требовалось предварительное подщелачивание, которое осуществляли внесением небольшого количества гашеной извести. Щелочность раствора превышала pH 10, а некоторый избыток извести выпадал в осадок. Эксперименты проводили с над-осадочной жидкостью.
Результаты наблюдений за концентрацией никотина в остатке упариваемого раствора свидетельствуют о том, что при испарении примерно 70% экстракта никотин улетучивается практически полностью. Это служило ориентиром при проверке технологии извлечения и концентрирования никотина в лабораторных условиях на установке, изображенной на рисунке.
Установка состоит из трехгорлой колбы емкостью 3 л / с каплеуловителем 2. Для нагрева и кипячения использовался пластмассовый нагреватель 3, обтягивающий примерно половину колбы. Пар вместе с никотином направлялся на верхнюю часть колонны 4, изготовленную из стекла (70*1500 мм), покрытого теплоизолирующим слоем 5, и заполненную стеклянными кольцами Рашига 6 размером 5 мм и в нижней части — стекловатой 7. Из емкости 8 в верхнюю часть колонны непрерывно подавали 20/о-я раствор Н0504 со скоростью около 20 мл/мин. В емкости 9 сернокислотный раствор собирали, а по мере
накопления частично сливали в емкость 10 и возвращали на орошение колонны 4. Пар, из которого никотин удалялся в результате взаимодействия с H2S04, уходил через нижнюю часть колонны в атмосферу. Перед началом работы всю систему прогревали паром путем кипячения воды. Заливку экстракта в колбу 1 осуществляли через соответствующее горло (рисунок). После отгонки никотина остаток из колбы отсасывали водоструйным насосом.
В результате проведенных экспериментов установлено:
при выпаривании водного экстракта примерно на 70% из раствора удаляется с паром 95—98% никотина;
на кольцах Рашига, орошаемых раствором H2S04, практически весь никотин адсорбируется и собирается в виде раствора сульфата никотина;
пар, выходящий из нижней части адсорбционной колонны, может быть использован для теплотехнических целей.
Предложенный принцип выделения и концентрирования никотина из табака может быть положен в основу производственной установки непрерывного действия. Эта установка должна осуществлять непрерывное получение водного экстракта из табачного материала, а также включать в себя несколько отгонных емкостей, постоянно подпиту-емых экстрактом, и две или более адсорбционных колонны, работающих последовательно и способных адсорбировать значительные количества никотина при прохождении больших масс пара.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шмук А.А., Медников А.И., Малов М.К. Производство никотина и лимонной кислоты из махорочного сырья. — М.: Пищепромиздат, 1948.
2. Снчинава Р.Б. Исследование комплексной схемы переработки табачных отходов. Дис. — Сухуми: ГИСХ, 1979.
3. A.c. 1405790 СССР. Устройство для получения никотина/ И.Г. Мохначев, В.В. Нечаев. — Опубл. в Б.И. — 1988.
Кафедра технологии пищевкусовых продуктов Лаборатория стандартизации и качества
Поступила 06.03.97
