CC BY
36
The process of simultaneous obtaining of methyl methacrylate and methacrylic acid by methyl propionate aldol condensation with formaldehyde in the gas phase over the solid catalysts has been investigated. The effect of promoting of the catalyst based on oxides of boron and phosphorus with alkali metals oxides and calcium oxide and the effect of temperature on methyl propionate conversion, selectivity and yield of methyl methacrylate and methacrylic acid have been determined. The optimum catalyst and the optimum temperature of the gas phase condensation process of methyl propionate with formaldehyde have been found.
Keywords: methyl methacrylate, methacrylic acid, aldol condensation, catalyst, acrylic monomers, methyl propionate, formaldehyde.
УДК 542.61:502.75:615.322:66.061.34 Астр. 1.В. Павлюк1;
доц. Н.€. Стадницька1, канд. хм наук; д-р I. Ясщка-Мкяк2; проф. П.П. Вечорек2, д-р габ.; проф. В.П. Новтов1, д-р хм наук
ОПТИМ1ЗАЦ1Я ПРОЦЕСУ ВИКОРИСТАННЯ ЛЖАРСЬКО'1 РОСЛИННО1 СИРОВИНИ
Шсля екстракци 96 %-м етанолом у вщпрацьованш сировиш шишок хмелю, трави материнки, плодiв моркви дико! залишаеться вщ 82 до 87 % шшфенольних речовин, вщ 56 до 81 % флавонощв, вiд 78 до 80 % амшокислот, але залишкова частка ефiрних олiй е незначною. Цi данi свiдчать про доцшьшсть повторного використання шротiв з метою отримання додаткових продуктiв. Виявлено, що оптимальним екстрагентом для неподрiбненоl сировини шроту шишок хмелю обрано 70 %-й етанол, а оптимальний час екстракци становить 24 год. Запропоноваш шляхи використання ЛРС дають змогу роз-ширити кiлькiсть продуктов, отриманих з одного виду рослин, що призведе до економи сировини, шдвищення рентабельностi використання природних ресурив, дасть змогу сприятливо впливати на навколишне середовище щодо зменшення нагромадження ба-гатотоннажних рослинних вiдходiв.
Ключовi слова: шрот, БАР, шишки хмелю, трава материнки, плоди моркви дико!, оптимальш параметри, екстракщя.
Вступ. Утворення вiдходiв е однieю з основних проблем людства та ви-магае постiйних розробок у сферi пошуку шляхiв створення ресурсозберка-ючих технологш.
Прогресуюче нагромадження вiдходiв призводить до появи величезно!' кiлькостi звалищ i полiгонiв для ''хнього зберiгання. Ситуащя, яка склалася з ут-воренням, використанням i захороненням вдаодДв, призводить до значних втрат природних ресурсов, виникнення незворотних процесш забруднення нав-колишнього середовища i завдае реально!' загрози здоров'ю населення Оргашч-на речовина, що мктиться у твердих побутових вiдходах, утворюе складний за хiмiчним складом фшьтрат. Проникнення фшьтрату в грунт i Iрунтовi води призводить до забруднення, яке поширюеться на значш вiдстанi вiд полкону [1]. Проблему вiдходiв та токсичного забруднення ними навколишнього середовища ввднесено Органiзацiею економiчного спiвробiтництва i розвитку (ОЕСР) до однiеí з визначальних екологiчних проблем людства через потенцшш руйш-внi ефекти вiдходiв. I!' вирiшення здiйснюеться шляхом застосування "найкра-що!' з доступних технологш", що мктить: застосування маловiдходних техноло-
1 НУ "Львгвська полггехнка";
2 Нащональний Опольський унгверситет (Польща)
Науковий вкник НЛТУ УкраУни. - 2015. - Вип. 25.6
гш, використання менш шкiдливих речовин, вiдновлення та перероблення вщ-ходiв та ш. Одночасно самi вiдходи мiстять корисш компоненти. У сучаснiй економiчнiй системi мають бути переглянутi прiоритети у сферi природокорис-тування, зберiгання ресур^в, утилiзацií вiдходiв i вторинного використання. Акцент робиться на змЫ технолопчного процесу й продукцп з тим, щоб звести до мiнiмуму загальне утворення вiдходiв [2,3].
Постановка проблеми. Одним з багатотоннажних джерел вiдходiв ль карсько'! рослинно! сировини е виробництво фiтопрепаратiв. У вiдходах фггохь мiчиих виробництв консервуеться частина ресурсного потенщалу. У зв'язку з недостаттм виснаженням сировини за рiзними групами дiючих речовин зали-шаеться вщ 30 до 80 % щнних бiологiчно активних речовин (БАР). На наш пог-ляд, вивчення використання промислових вiдходiв фiтохiмiчних виробництв е перспективним з погляду отримання додаткових джерел БАР. Комплексне перероблення дасть змогу здешевити продукцш завдяки роздiленню затрат на кь лька препарапв, що зробить виробництво бшьш рентабельним i дасть змогу ра-цiонально використовувати рослинн1 ресурси та зменшить негативний вплив на навколишне середовище. Важливiсть вирiшення цього питания визначаеться як економiчними, так i екологiчиими факторами [4].
Мета роботи - вивчення хiмiчного складу шропв та вибiр оптимальних параметрiв для вторинно! екстракцií БАР.
Виклад основного матерiалу. Об'ектом нашого дослiджеиня обрано вщходи виробництва фiтопрепаратiв, такi як шишки хмелю, трава материнки та плоди моркви дико!. Для тдтвердження доцтьносп використання шротiв про-аналiзовано залишкову кiлькiсть БАР пiсля первинно! екстракцií, а саме визна-чено вмют суми полiфенольиих сполук, флавонощв, амiнокислот та ефiриих олiй. Для досягнення поставленого завдання використано спектрофотометри-чий метод. Оптичну густину вишрювали в кюветi з товщиною шару 10 мм на спектрофотометрi Сагу Уапап за певно! довжини хвил1 Вмiст у шротi суми по-лiфенольиих сполук визначали за методикою з реактивом Фолша-Чокальтеу в перерахунку на галову кислоту за довжини хвилi 270 нм [5]. Суму флавонощв визначали за реакщею комплексоутворення з алюмiнiю хлоридом за довжини хвит вiд 360 до 415 нм, та суми амшокислот в перерахунку на лейцин за 573 нм. Вмкт ефiрних олш визначали методом гiдродистиляцГí за методикою ДФУ [6]. Результати представлено на рис. 1-4.
Рис. 1. Вм^т полiфенольних сполук,
мг/г: 1) шишки хмелю; 2) трава материнки; 3) плоди моркви дикоЧ
Рис. 2. Вм^т суми флавоноШв, %:
1) шишки хмелю; 2) трава материнки; 3) плоди моркви дикоЧ
Рис. 3. Вмкт ефiрних олШ, %: 1) шишки хмелю; 2) трава материнки; 3) плоди моркви диког
Рис. 4. Вм^т суми амшокислот, %:
1) шишки хмелю; 2) трава материнки; 3) плоди моркви дико1
Отримаш експериментальш дат свщчать про те, що тсля екстракцй 96 %-м етанолом у в^рацьованш сировиш залишаеться вщ 82 до 87 % полiфе-нольних речовин, вщ 56 до 81 % флавоно!дов, вiд 78 до 80 % амшокислот, лише залишкова частка ефiрних олiй е незначною.
Окрiм дослщжень хiмiчного складу шротiв, проведено експерименти з вибору параметрiв процесу екстракцй. На прикладi шроту шишок хмелю оп-рацьовано традицiйне настоювання без перемiшування. Середнiй розмiр части-нок лжарсько! сировини в серií експерименлв був незмiнним i становив 9 мм. Дослщження проводили за юмнатно! температури 20 ± 2-3 °С. Змiнними параметрами були: концентращя екстрагенту та час екстракцй. Для вибору оптимально! концентраци екстрагенту вивчено залежнiсть вилучення полiфеноль-них сполук i флавоно!дов вiд концентраци етанолу (рис. 5).
. етанолу,
Рис. 5. Залежтсть вилучення полiфенольних сполук i флавоноШв в1д концентраци етанолу
З огляду на високий вмкт, маркером якосп отриманих екстраклв було обрано суму флавоноiдiв. Для дослщження кiнетики екстрагування флавонощв залежно вiд концентраци екстрагенту та часу, спираючись на отриманi експериментальш данi, як екстрагент застосовували 50- та 70 %-й етанол (рис. 6).
Рис. 6. Кнетика екстрагування флавоноШв зi шроту шишок хмелю при настоюванш
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2015. - Вип. 25.6
Як видно з результапв, наведених на цьому рисунку, для досягнення максимального значення суми флавоновдв при екстракцп методом настоювання достатньо 24 год.
Ввдсутнкть токсичностi, висока антиоксидантна та антимшробна актив-ностi [7] та високий вмкт флавоноïдiв дае приввд для застосування комплексного використання шротiв з отриманням декшькох продукпв. А саме шляхом вто-ринно' екстракцiï отримуемо комплекс БАР, який може бути використаний у складi лiкарських засобiв для людей та тварин, бюлопчно активних добавках (БАД), а також у косметичних засобах. Унаслвдок використання вторинного шроту в кормах для тварин ресурс ЛРС використовуеться на 100 %.
Висновки. Отриманi результати свiдчать про доцiльнiсть використання вторинно' екстракцiï первинного шроту лшарських рослин з метою отримання додаткових продуктов. Оптимальним екстрагентом для непо^бнено' сировини шроту шишок хмелю обрано 70 %-й етанол. Встановлено оптимальний час екстракцп, який становить 24 год. Запропоноваш шляхи використання ЛРС дадуть змогу розширити кшьккть продуктiв, отриманих з одного виду рослин, що при-зведе до економи сировини, пiдвищення рентабельной використання природ-них ресурсов, дасть змогу сприятливо впливати на навколишне середовище що-до зменшення нагромадження багатотоннажних рослинних вiдходiв.
Лiтература
1. Новохацька Н.А. Моделювання та прогнозування впливу смтезвалищ на шдземш води / Н.А. Новохацька, Д.Л. Крета // Еколопчш науки : наук.-практ. журнал. - 2015. - № 7. - С. 71-79.
2. Виговська Г.П. Концептуально-методолопчш засади мшшзаци вщходш на базi оцшю-вання життевого циклу продуктiв та матерiалiв / Г.П. Виговська // Еколопчш науки : наук.-практ. журнал. - 2013. - № 4. - С. 114-125.
3. IUCN, International Union for Conservation of Nature, helps the world find pragmatic solutions to our most pressing environment and development challenges. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.iucn.org/.
4. Павлюк I B. Перспективи вивчення використання промислових вщходш фiтохiмiчних виробництв / I B. Павлюк, Н.С. Стадницька, В.П. Новиков // Науково-техшчний прогрес i оптимь зацiя технологiчних процесiв створення лжарських препаратiв : матер. 5-ï наук.-практ. конф. з мiжнар. участю. - Тернопшь, 2013. - С. 143-144.
5. Pavlyuk I. A Study of the Chemical Composition and Biological Activity of Extracts from Wild Carrot (Daucus carota l.) Seeds Waste / I. Pavlyuk, N. Stadnytska, I. Jasicka-Misiak, B. Gôrka, P.P. Wieczorek and V. Novikov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. - 2015. - № 6 (2). - Pp. 603-611.
6. Державна фармакопея Украши. - Вид. 1-е, Доп. 4. - Х. : ДП "Украшський науковий фа-рмакопейний центр якост лжарських засоб]в", 2011. - 540 с.
7. Павлюк I B. Дослщження бюлопчно'1 активном! вторинного екстракту зi шроту трави материнки звичайно'1 (Origanum vulgare) / I.B. Павлюк, Н.С. Стадницька, I. Ясщка-Мюяк, П. Ве-чорек, Г.В. Загорш, О.М. Брезвин, Г.В. Рудик, В.П. Новжов // Украшський бiофармадевтичний журнал. - 2015. - № 1(36). - С. 21-24.
Павлюк И.В., Стадницкая Н.Е., Ясицка-Мисяк И., Вечерык П.П., Новиков В.П. Оптимизация использования лекарственного растительного сырья
После экстракции 96 %-м этанолом в отработанном сырье шишек хмеля, травы душицы, плодов моркови дикой остается от 82 до 87 % полифенольных соединений, от 56 до 81 % флавоноидов, от 78 до 80 % аминокислот, но остаточное количество эфирных масел- незначительно. Поэтому целесообразным есть вторичное использование
шротов с целью получения дополнительных продуктов. Оптимальным экстрагентом для неизмельченного сырья шрота шишек хмеля выбран 70 %-й этанол. Установлено оптимальное время экстракции - 24 часа. Предложенные нами пути использования ЛРС позволят расширить количество продуктов, полученных с одного вида растений, что приведет к экономии сырья, повысит рентабельность использования природных ресурсов, позволит благоприятно влиять на окружающую среду с точки зрения уменьшения накопления многотоннажных растительных отходов.
Ключевые слова: шрот, БАС, шишки хмеля, трава душицы, плоды моркови дикой, оптимальные параметры, экстракция.
PavlyukI.V., StadnytskaN.Ya., Yasicka-MisyakI., WieczorekP.P., Novi-kov V.P. Optimization of medicinal plants uses
After the 96 % ethanol extraction in the waste of hop cones, oregano and wild carrot seeds remains from 82 % to 87 % of polyphenolic substances, from 56 % to 81 % of flavonoids and from 78 % to 80 % of aminoacids, but the remains of essential oils are marginal. That's why it is resonable to reuse the waste in order to obtain additional products. The 70 % ethanol was chosen as the best hop cones waste extractant. The optimum extraction time is 24 hours. We propose ways of medical plants uses thet will enlarge the number of products obtained from each plant species. It will lead to savings of raw materials, increase profitability of natural resources, favorably affect the environment in terms of the reducing of the accumulation of large-tonnage plant waste.
Keywords: waste, BAC, hop cones, oregano, wild carrot seeds, optimal parameters of extraction.
УДК674.053:621.935 Астр. О.В. Пономарьова;
проф. 1. Т. Ребезнюк, д-р техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ОСОБЛИВОСТ1 ЗАГОСТРЮВАННЯ ВУЗЬКИХ СТР1ЧКОВИХ ПИЛОК
Проаналiзовано особливост загострювання вузьких стрiчкових пилок, яю знач-ною мiрою залежать вщ конструкцшннх розв'язюв загострювального устаткування. Розглянуто найпошнреншнй загострювальний шструмент та складж^ його застосо-вування. Установлено, що змша конструкцп абразивних крупв усувае основш вади процесу загострювання вузьких стрiчкових пилок. Визначено напрямки наукового дос-лщжування, щоб шдвищити яюсть цього процесу.
Ключовi слова: загострювальний верстат, абразивний круг, стрiчкова пилка, зубець.
З моменту патентування (1808 р.) стр1чкова пилка зазнала значних змш щодо геометричних параметр1в та профшю зубчастого вшця, також ктотно вдосконалено матер1али для ц виробляння. Наприклад, для столярних робгг зас-тосовували стр1чков1 пилки завширшки до 60 мм, для ребрового розпилювання дощок 1 обапол1в - до 175 мм, для розпилювання колод 1 брус1в - до 360 мм [1]. Складношд застосовування широких пилок (вщ 175 до 360 мм) надихнули конс-труктор1в американсько!' ф1рми Шооё-М^ег створити спещальний профшь зуб-частого вшця з1 збшьшеною западиною вузьких стр1чкових пилок завширшки 32 мм [2, 3].
Еволющювання стр1чково!' пилки, зокрема профшю зубчастого вшця, зумо-вило вдосконалювання загострювального устатковання. Виробники вузьких стр1ч-кових пилок все часттше закликають готувати цей шструмент у спещал1зованих сервкних центрах. Проте споживач сам виршуе, чи користуватися йому послуга-ми сервкного центру, чи купувати загострювальне устатковання певно!' якосп. Загострювальний верстат тд час свое!' роботи дае змогу виконувати таю функци:
