CC BY
359
Химия растительного сырья. 1998. №1. С. 57-60
УДК 547.916.
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЗЕЛЕНИ ХВОЙНЫХ ПОРОД С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
© Е.М. Рунова, Б.И. Угрюмое
Братский индустриальный институт, г. Братск (Россия) E-mail: olga@irmail.ru
Описан технологический процесс получения биологически активных веществ из зелени хвойных пород.
В лесах Восточной Сибири преобладают хвойные породы. Как правило, крона хвойных деревьев используется очень мало и то в основном на производство хвойно-витаминной муки. В последнее время остро поднимается вопрос о комплексном использовании всей биомассы, в том числе и кроны. Огромным потенциалом в этом может стать получение биологически активных веществ из древесной зелени хвойных пород. В Братском индустриальном институте совместно с ТОО “Ия” организован экспериментальный цех по производству комплекса биологически активных веществ из древесной зелени хвойных пород: пасты хвойной хлорофилло-каротиновой, препарата хлорофиллина натрия, провитаминного концентрата, хвойного воска, средней фракции эфирного масла, тяжелой фракции эфирного масла, пасты бальзамической. Предварительные данные, заложенные в проекте, разработаны и апробированы в КГТА (Красноярск )[1, 2].
В качестве сырья для получения лесобиологических продуктов используется свежезаготовлен-ная древесная зелень сосны, ели и пихты. Техническая древесная зелень — это мелкие побеги и ветви хвойных и лиственных пород толщиной до 6 мм. В составе древесной зелени около 80% приходится на хвою. В составе хвои обнаружено до 35 компонентов, относящихся к нескольким группам
соединений: монотерпеновым и сесквитерпено-вым углеводородам, кислородосодержащим и другим соединениям, из них основная доля (60% и более) приходится на монотерпеновые углеводороды. Максимальное содержание эфирного масла приходится на осенне-зимний период [3].
По исследованиям [4] концентрация свободных и этерифицированных стеринов в хвое максимальна в зимний период. По количественному содержанию стеринов в древесной зелени хвойные породы располагаются в следующем порядке: пихта сибирская, кедр сибирский, сосна обыкновенная, ель сибирская.
Древесная зелень хвойных покрыта тонким слоем воска, и в зависимости от породы его количество колеблется от 2,0 до 5,0% [5].
Выпускаемая продукция представляет собой биологически активные вещества, получаемые путем экстракции хвойной зелени бензином и последующей переработкой полученного экстракта. Хвойная хлорофилло-каротиновая паста — это фитонцидный поливитаминный препарат, содержащий хлорофилл, каротин, каротиноиды, витамин Е, стерины и другие биоактивные вещества, стимулирующие биологически активные процессы. Паста может использоваться в медицине для лечения язв, ожогов, обморожений, заболеваний кожи, в животноводстве и птицеводстве в качестве
витаминной кормовой добавки, в косметической и парфюмерной промышленности в качестве биоактивного компонента.
Препарат хлорофиллина натрия представляет собой продукт омыленного хлорофилла, содержащий водорастворимые производные хлорофилла и натриевые соли жирных и смоляных кислот. Препарат используется в качестве биоактивной добавки в изделиях парфюмерно-косметической промышленности.
Провитаминный концентрат (неомыляемые вещества) содержит каротиноиды, стерины, витамин Е. Применяется как биоактивная добавка в косметических изделиях и как витаминная подкормка в животноводстве.
Хвойный воск содержит 70—80% оксикислот (в основном жирных), 10—15% жирных кислот, 9—12% неомыляемых веществ. Применяется как добавка в косметических изделиях.
Средняя фракция эфирного масла содержит до 16% терпеновых спиртов и другие терпеновые компоненты. Применяется как отдушка в парфюмерно-косметических изделиях.
Тяжелая фракция эфирного масла содержит терпеновые спирты и их сложные эфиры, сескви-терпены, небольшое количество монотерпенов. Применяется в смеси с пищевым растительным маслом как средство для лечения почечнокаменной болезни.
Хвойная бальзамическая паста получается при нейтрализации жирных и смоляных кислот, выделенных из бензинового экстракта древесной зелени при производстве хвойного хлорофиллина натрия, содержит производные хлорофилла, 50— 60% смоляных кислот, 30—40% жирных кислот, около 70% неомыляемых веществ. Паста используется в качестве биоактивной добавки в туалетное мыло и парфюмерно-косметические изделия.
Вспомогательными материалами для производства биологически активных веществ методом экстракции являются бензин-растворитель БР-2, едкий натр технический, серная кислота, спирт
этиловый ректификат, бикарбонат натрия. Бензин используется для экстракции биологически активных веществ: едкий натр — для омыленная смолистых веществ в виде 40% раствора, серная кислота применяется для подкисления водных растворов солей жирных и смоляных кислот до рН 1—3 в виде 20% водного раствора; этиловый спирт применяется для растворения хлорофиллина натрия в виде 40% водного раствора, бикарбонат натрия применяется для нейтрализации остатков серной кислоты после промывки водой хлорофил-лина натрия и в виде водного насыщенного раствора.
В экспериментальной части работы выполнены следующие исследования: определение оптимальных режимов технологических процессов получения биологически активных веществ путем экстракции хвойной зелени, определение процентного выхода готовой продукции от объема сырья, определение влияния группового химического состава древесной зелени на выход продукции.
В результате можно предложить следующий технологический процесс (рис. 1).
Сырье для получения биологически активных веществ измельчается до размеров 6-10 мм, затем подается в циклон. В циклоне происходит успокоение воздуха, измельченная древесная зелень оседает и под действием силы тяжести поступает на загрузку в экстрактор. В экстрактор подаются пары бензина. При конденсации образуется бензиновая мисцелла. Продолжительность экстракции 3—3,5 часа.
Затем мисцелла перекачивается в отстойники. Полный оборот одного отстойника составляет 24 часа. Периодически (через 5 суток) паром производится отогрев отложившегося на стенках отстойника воскообразного продукта, который в горячем виде спускается в сборник воска-сырца для получения хвойного воска. Отстоявшаяся мисцелла перекачивается через фильтр в перегонный куб, где производится отгонка хлорофиллокаротиновой пасты и ее омыление.
Сортировка рья_________
сы-
Измельчение сырья
Экстракция древес-
ной зелени бензином
Получение
хвойного
воска
Рис. 1. Структурная схема получения биологически активных веществ из зелени хвойных пород
Бензиновый раствор неомыляемых веществ сливается в сборник, где в результате перегонки, отстаивания и промывания получают провита-минный концентрат, бальзамическую хвойную пасту и фракции эфирного масла.
Поскольку производство связано с химическими веществами, важной проблемой является утилизация отходов производства и очистка сточных вод. Отходами производства является проэкстра-гированная зелень, которая может идти на получение хвойной витаминной муки, используемой как корм для крупного рогатого скота или в качестве составляющей части для компоста. Вредных выбросов в атмосферу не производится. В результате получения биологически активных веществ образуются условно чистые и грязные воды. Условно чистые воды замкнуты в систему оборотного водоснабжения. Грязные воды поступают в канализацию и накапливаются в специальных емкостях, откуда вывозятся на свалку в отведенное место. Общий объем сточных вод не превышает 5—6 м3 в сутки.
Конденсат пара в дальнейшем идет на вторичное использование тепла-отопление производственных и других зданий и помещений.
В результате анализа экспериментального технологического процесса выявлено, что наиболее оптимально оборудование используется при переработке 800-1200 тонн древесной зелени хвойных пород в год. При этом выход готовой продукции следующий:
- паста хвойная хлорофилло-каротиновая
3,75%;
- препарат хлорофиллина натрия — 4,0%;
- провитаминный концентрат — 0,13%;
- хвойный воск — 0,25%;
- средняя фракция эфирного масла — 0,04%;
- тяжелая фракция эфирного масла — 0,06%;
- паста бальзамическая — 0,63% от массы ис-
ходного сырья.
Хвойная древесная зелень имеет разный групповой химический состав в зависимости от породы дерева. Так, при переработке еловой древесной зелени выход хлорофиллина натрия больше. Поэтому при получении биологически активных веществ древесную зелень сосны и ели целесообразно перерабатывать раздельно и полученный экстракт из сосновой хвои переводить в хлорофиллокаротиновую пасту, а экстракт из еловой хвои пустить на производство хлорофиллина-натрия.
В результате можно сделать следующие выводы:
- производство комплекса биологически активных веществ из древесной зелени хвойных пород позволяет решить вопрос комплексного использования биомассы кроны хвойных пород;
- получаемые лесобиохимические продукты находят применение в качестве лекарственных средств, кормовых добавок, добавок в косметической и парфюмерной промышленности.
Литература
1. Лебедева О.И., Рубчевская Л.П., Репях С.М. Химия природных соединений. 1991. С. 423.
2. Девятловская А.М. и др. Выделение стери-нов из древесной зелени сосны обыкновенной // Переработка растительного сырья и утилизация отходов. Сб. тр. Вып. 2-й. Красноярск, 1995. С. 240-241.
3. Боханова Н.С. Древесная зелень как растительное сырье и ее запасы в РСФСР // Растительные ресурсы. 1973. №9, 3 С. 329-334.
4. Рубчевская Л.П., Девятловская А.М., Ре-пях С.М. Перспективы использования древесной зелени хвойных для получения фитостерина // Переработка растительного сырья и утилизация отходов. Вып. 1. Красноярск, 1994. С. 125-128.
5. Лебедева О.И., Рубчевская Л.П., Репях С.М. Влияние возраста древесной зелени хвойных на содержание восков // Переработка растительного сырья и утилизация отходов. Вып. 1. Красноярск, 1994. С. 128-133.
Поступило в редакцию 10.04.98
