CC BY
66
Химия растительного сырья. 2011. №4. С. 341-342.
УДК 634.0.866 МОДЕРНИЗАЦИЯ ПИХТОВАРЕННОЙ УСТАНОВКИ
© Т.В. Невзорова, В.Н. Невзоров, Р.А. Степень
Сибирский государственный технологический университет (СибГТУ), пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия), e-mail: sibstu@sibstu.kts.ru
Использование для обогрева стенки перегонных чанов пихтоваренных установок дымовых газов котла и подача пара из верхнего и боковых парораспределителей на 3-4 ч ускоряет отгонку эфирного масла. При этом повышается выход масла и содержание в нем борнилацетата, что поднимает категорию товарного продукта.
Ключевые слова: установка, эфирное масло, периферийный обогрев, дымовые газы, ускорение, выход,
До настоящего времени серьезными недостатками производства пихтового масла остаются неравномерная паровая обработка сырья и значительная продолжительность отгонки. Длительная гидротермообра-ботка (17 ч, при 110-115 °С) создает трудности при обслуживании установки и ухудшает качественные и количественные показатели продукции [1]. Тепло дымовых газов, предоставляющее значительный потенциал топлива, утилизируется, как правило, лишь в патентах для концентрирования кубового конденсата [1, 2]. В связи с этим для повышения выхода и качества пихтового масла актуально совершенствование установки.
Задачей исследования является разработка конструкции пихтоваренной установки, при обогреве перегонной камеры которой используется тепло дымовых газов и обеспечивается равномерная паровая обра -ботка сырья во всем объеме.
Рабочим аппаратом разработанной пихтоваренной пилотной установки служит перегонная камера объемом около 15 л, позволяющая загрузить до 10 кг измельченной древесной зелени. Камера размещается в металлическом корпусе, по внутренней стороне которого приваривается через шаг рубчатая лента, не достающая 1 см стенки камеры. Объем ме^ду лентой и камерой засыпается кварцевым песком, так что пространство между корпусом и лентой представляет собой чередующиеся каналы для протекания дымовых газов [3]. В экспериментальной установке нагревание наполнителя осуществляется электричеством.
В опытах камера, температура стенок которой предварительно нагревается до 30-40 °С, заполняется измельченной до 3-5 мм древесной зеленью и закрывается крышкой. В нее из верхних и боковых парораспределителей подается пар с одновременным нагревом стенок камеры до 100 °С и начинается отгонка эфирного масла. Температура процесса контролируется расположенными на разных уровнях датчиками. Сравнение эффективности работы установки проводили при отгонке масла при указанных условиях и прекращении обогрева стенок камеры и подачи пара из бокового парораспределителя.
Отгоняемое в сравниваемых вариантах пихтовое масло анализировали стандартными методами [4]. Его выход определяли волюмометрически с пересчетом массы на абсолютно сухое сырье. Содержание борнилацетата в масле находили методом ГЖХ на хроматографе «Хром-5» с использованием набивной колонки 2000 х 3 мм с фазой SE-30 (5%) на хроматоне и пламенно-ионизационного детектора. Плотность пихтового масла определяли пикнометрически, коэффициент преломления - рефрактометрически, содержание кислот - титрованием.
В опытах на модернизированной установке древесная зелень контактирует не с холодными, а нагретыми стенками камеры, что сокращает время подготовительной стадии выделения масла и продолжительность всей отгонки.
Ускорение достигается также благодаря равномерной паровой обработке сырья во всем пространстве камеры. Она обеспечивается путем подачи пара из верхнего и бокового парораспределителей, что позволяет обрабатывать древесную зелень не только в центральной, как в существующих, но и в периферийной части камеры. О целесообразности реализации данного подхода указывается в ряде патентов, в которых такая равномерность достигается за счет подачи пара через паровые штанги с горизонтально расположенными и идущими в разные стороны барботерами [2, 5, 6]. Однако до настоящего времени отсутствуют сведения о их реальном воплощении в опытные образцы.
В опытной пилотной установке верхний вертикальный парораспределитель закреплен в центре крышки камеры и проходит по всей ее высоте. К нему с четырех направлений перпендикулярно приварены барботеры с отверстиями, через которые паром обрабатывается древесная зелень. Периферийно размещен-
* Автор, с которым следует вести переписку,
ное сырье подвергается дополнительной паровой обработке, контролируемой датчиками. Она осуществляется через паровую трубу с пульсаторами, из которых пар поступает в паропроводы на стенках камеры.
Процесс отгонки пихтового масла начинается с запуска парогенератора и подачи его дымовых газов в корпус камеры для разогрева ее стенок до заданной температуры. Одновременно происходит загрузка в камеру дисков с измельченной древесной зеленью. После их размещения камера закрывается крышкой, а установка подготавливается к работе. Паровая труба на крышке камеры через разъемную аппаратуру соединяется с паропроводом парогенератора и после проверки герметизации системы открывается ввод пара в трубу, обеспечивающую его подачу в центральный и периферийные паропроводы и далее в паровые барботеры.
Серия опытов с обогревом стенок и дополнительной паровой обработкой периферийно расположен -ной древесной зеленью и без такового усовершенствования позволяет сравнить эффективность модернизации. Проведенные эксперименты свидетельствуют, что первые капли пихтового масла в сравниваемых вариантах появлялись соответственно после 6±2 и 18±3 мин, а практически полное его выделение заканчивалось через 224±8 и 273±13 мин. Данные по выходу масла и содержанию в нем борнилацетата в серии этих опытов приведены в таблице.
Показатели отгонки пихтового масла в сравниваемых вариантах Выход масла на модернизиро-
опытов ванной пихтоваренной установке на
0,4% или 14%отн. выше, чем в используемых в настоящее время. Его пределы также заметно отличаются (соответственно 3,07-3,44% и 2,493,25%). С учетом этого выработка в течение сезона на установку возрастает на 200-300 кг масла, что обеспечивает получение существенной прибыли. Она дополнительно увеличивается в связи с улучшением качества масла, повышением в нем содержания борнилацетата в среднем на 3%. Согласно ОСТу 13-221-86 такое повышение вклада борнилацетата означает его перевод в более высокую категорию. Состав остальных компонентов сравниваемых образцов масла, их органолептические и физико-химические показатели практически одинаковы, что указывает на их близкие потребительские свойства.
Происходящие благоприятные изменения при выработке пихтового масла на модернизированной установке объясняются рядом причин. Представляется, что главным из них является усиление диффузии компонентов в частицах древесной зелени и их ускоренное удаление из высокотемпературной рабочей зоны. Последнее, в частности, снижает окисление терпеноидов.
Важным экономическим и социальным достижением модернизации является значительное снижение продолжительности процесса. Пересчет получаемых на пилотной установке данных на технологический регламент эксплуатации пихтоваренных установок (17-20 ч х 0,18) свидетельствует о 3-4-часовом сокращении отгонки масла.
Выводы
Установлено, что использование теплоты дымовых газов для обогрева стенки перегонной камеры и паровая обработка периферийного сырья при сокращении продолжительности процесса на 3-4 ч позволяют на 14%отн. повысить выход пихтового масла и на 3% - содержание в нем борнилацетата.
Список литературы
1. Степень Р.А., Невзоров В.Н., Невзорова Т.В. Организация производства пихтового масла. Красноярск, 2010. 104 с.
2. Патент №2236442 (РФ). Установка для переработки растительного сырья / В.Н. Невзоров, Е.А. Максимов. 17.12.2002.
3. Патент №2393208 (РФ). Установка для переработки зелени пихты / В.А. Самойлов, Т.В. Невзорова, В.В. Беляев, А.Н. Ярум. 27.06.2010.
4. Ушанова В.М., Лебедева О.И., Девятловская А.Н. Основы научных исследований. Красноярск, 2004. Ч. 3. 360 с.
5. Патент №2221843 (РФ). Установка для переработки древесной зелени пихты / В.Н. Невзоров, М.Ю. Науменко, И.В. Голубев. 20.01.2004.
6. Патент №2278155 (РФ). Пилотная установка для комплексной переработки растительного сырья / Р.А. Степень, В.В. Лобанов. 20.06.2006.
Поступило в редакцию 28 марта 2011 г.
№ Модифици рованная установка Стандартная установка
п/п выход, % содержание борнилацетата, % выход, % содержание борнилацетата, %
1 3,41 32,2 2,76 25,4
2 3,10 24,5 3,22 24,9
3 3,18 23,9 2,65 29,6
4 3,45 27,1 2,58 24,1
5 3,07 28,5 2,49 23,0
6 3,49 31,4 3,12 30,2
7 3,33 33,6 3,18 31,0
8 3,16 30,1 3,28 26,4
9 3,44 27,4 2,63 24,1
10 3,17 25,3 2,80 22,3
х + т 3,28 ±0,05 29,6 ±1,0 2,87 ±0,09 26,6 ±1,0
ох 0,160 3,08 0,298 3,29
V, % 4,86 10,4 10,4 12,4
