CC BY
261
УДК 664.123, 676.2, 67.03
Б. А. Кулишов, Л. А. Зимагулова, Ле Ань Туан, А. В. Канарский
ТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА
Ключевые слова: свекловичный жом, волокнистые, пленочные, связующие материалы.
Проведен анализ возможностей применения свекловичного жома как вторичного ресурса при переработке сахарной свеклы в производстве различных технических материалов.
Keywords: sugar beet pulp, biodégradation, fiber, membrane and binder materials.
The analysis of the possibilities of application of beet pulp as a secondary resource in the processing of sugar beet in the production of various industrial materials was providen.
Актуальность. Акцент на улучшение и стимулирования сельского хозяйства, уменьшение потребности в материалах на нефтяной основе, и возрастание важности утилизации материалов становятся главными факторами, определяющими тенденции развития отраслей науки и производства. Рост загрязнения и количества сырьевых отходов стимулируют быстрое создание новых способов изготовления биодеградируемых материалов в целях замены традиционных композитных, металлических и древесных конструкций.
Сельскохозяйственное сырье используется не только в сфере производства продуктов питания и кормления животных, а также и в промышленности. Следует отметить, что современные методы обработки сельскохозяйственного сырья приводят к образованию значительного количества вторичных ресурсов. В частности, вторичные ресурсы образуются при производстве сахара из сахарной свеклы, которые принято называть свекловичным жомом. При переработке зерновых культур образуются зерновые оболочки, шелуха, початки, солома, и тому подобные, которые используются для производства технических материалов, обладающих уникальным свойством - биодеградацией.
Характеристика свекловичного жома как технического сырья
Свекловичный жом — обессахаренная свекловичная стружка, остающаяся после извлечения из нее сахара диффузионным способом. Жом высушивается, гранулируется и прессуется в брикеты [15]. В свежем свекловичном жоме содержится (в % от массы сухих веществ): пектиновых веществ - 24-32, целлюлозы - 22-30, гликанов - 22-30, белков - 1,53,0, золы - 3,0-8,2, лигнина - 1,5-3,0, простых сахаров - 0,2-0,3 [16]. В зависимости от способа хранения, жом может иметь кислую реакцию.
Кроме мякоти свеклы, почти целиком переходящей в жом, в нем содержится некоторое количество сахара и белков, остающихся в неразрезанных свекловичных клетках.
В сыром жоме общее содержание аминокислот колеблется в пределах от 0,3 до 0,5 %. В состав аминокислот входят: аланин, валин, лейцин, аргинин, фенилаланин, тирозин, пролин и триптофан. Амиды (глутамин и аспарагин) находятся в жоме в сравнительно небольшом количестве.
Путем спектрального анализа в жоме были также найдены: барий свинец, бор, железо, медь, марганец, молибден, никель, рубидий, селен, серебро, кремний, стронций, таллий и цинк.
Под воздействием тирозиназы, присутствующей в свекловичном жоме, происходит ряд ферментативных реакций с тирозином, в результате которых жом окрашивается в серый или темный цвет.
Дополнительно на цвет сухого жома влияют способы сушки. Существующее оборудование, используемое для промышленной сушки прессованного свекловичного жома, является основной причиной потемнения сухого свекловичного жома. Тепловая деградация, которая возникает при температуре от 150 °С и выше, дополнительно снижает качество материала. Влияние тепловой обработки на окраску материала зависит от природы теплоносителя. В частности, отрицательное влияние оказывает применение при сушке топочных газов высокой температуры и достаточной продолжительности контакта с материалом.
Сушеный жом по сравнению с другими его разновидностями (свежим, кислым) имеет ряд существенных преимуществ, а именно: вполне транспортабелен, сохраняет свой состав и практически не дает потерь сухих веществ при хранении.
Выход свежего неотжатого жома при переработке зрелой свеклы и соблюдения оптимального технологического режима в среднем составляет 83 % к массе переработанной свеклы при содержании сухих веществ в нем 6,5 %, что указывает на значительный ресурс при получении из жома кормовых, пищевых, и материалов технического назначения.
Жом можно использовать на корм крупному рогатому скоту (КРС), однако использование носит ограниченный характер вследствие периодичности (сезонности) работы сахарных заводов [1-6]. Хранить свежий жом нецелесообразно из-за низкого содержания питательных веществ в нем и высокого содержания влаги, что приводит к росту нежелательной микрофлоры и дальнейшей порче продукта. Это сказывается и на стоимости транспортной доставки. Поэтому свежий жом подвергают отжиму с возвращением фильтрата в технологический процесс. Прессованный жом является менее влажным (до 75% влаги), но все равно требует дополнительной обработки для его длительного хранения. В основном используется два способа обработки жома,
способа - силосование и сушка, которые дают возможность хранить свекловичный жом без значительных потерь его кормовой ценности.
Перспективным направлением переработки свекловичного жома является его использование для производства низкометоксилированного пектина. Основными потребителями низкометоксилирован-ного пектина, получаемого из свекловичного жома, являются такие отрасли, как медицина, фармакология, косметическая, консервная, молочная и хлебопекарная промышленность, а также производители различных биологически активных пищевых добавок (БАД). Низкометоксилированные пектины могут быть использованы для производства продуктов оздоровительного, защитного, лечебного и профилактического назначения. Особый интерес низкоме-токсилированные пектины и пектиносодержащие продукты представляют, как профилактические средства и детоксиканты тяжелых металлов и радионуклидов для жителей зон с повышенной радиацией; для работников производств, связанных с токсичными металлами и их солями, а также работающих в сельском хозяйстве с пестицидами, гербицидами. Адсорбционные свойства пектинов по отношению к тяжелым металлам определяют в значительной степени их ценность в профилактическом питании, и поэтому пектин с такими свойствами является неотъемлемой частью пищевого рациона в современных экологических условиях [7].
Также возможна переработка свекловичного жома в целях получение биогаза путем метанового брожения. Во всем мире получение биогаза основывают на отходах сельского хозяйства и пищевой промышленности, и других источников органических отходов [8]. Метановое брожение происходит при разложении продуктов, содержащих углеводы. Это способ анаэробного дыхания определенных групп бактерий, которые из углеводов органической массы образуют метан (СН4) - 65%, углекислый газ (СО2) - 30% и незначительное количество других газов: сероводород (Н2Э) - 1%, азот, кислород, водород и закись углерода. В основе метанового брожения лежит способность сообществ определенных микроорганизмов в ходе жизнедеятельности сначала в фазе кислого водородного брожения с помощью бактерий гидролизовать сложные органические соединения до более простых, а затем с помощью ме-танобразующих бактерий превращать их в метан и в угольную кислоту.
Производство биогаза путем метанового «брожения» отходов — одно из возможных решений энергетической проблемы в большинстве сельских районов.
Достоинства производства биогаза:
1. Получение экологичного топлива.
2. Отходы служат высококачественными удобрениями, а сам процесс поддерживает окружающую среду в чистоте.
К недостаткам этого способа следует отнести малоизученность процесса вследствие его сложности и многостадийности.
Также следует упомянуть о получении биоэтанола из свекловичного жома как о способе его перера-
ботки. Данный способ может решить некоторые из проблем, связанных с биотопливом первого поколения (биотопливо, производимое из специально выращиваемых для этой цели сельскохозяйственных культур), например, таких, как нагрузка на мировые продовольственные рынки, нехватка воды для орошения и уничтожение лесов в мире. Производство этанола второго поколения из биомассы имеет преимущество над этанолом первого поколения, потому что целлюлозных веществ и целлюлозы в виде отходов много больше, чем сельскохозяйственного пищевого сырья, и этот вид отходов является дешевым. Способ имеет большой потенциал, сельскохозяйственные культуры для получения вторичного сырья для биотоплива второго поколения могут быть выращены в малоценных сельскохозяйственных угодьях, которые требуют меньше удобрений и воды для орошения [9].
Третьим направлением переработки жома, представляющим экономический интерес и достаточно изученным, является биоферментативное получение высокобелковых кормовых добавок [10-13]. Свекловичный жом пригоден для биоферментации, т.к. содержит значительное количество полисахаридов и азотистых веществ.
К сожалению, применение жома в производстве технических материалов в научно-технической и патентной литературе широко не рассматривается.
Целью настоящего обзора является анализ областей применения свекловичного жома в производстве биопродуктов и технических материалов: бумаги, биополимеров, армированных волокном полимеров и термопластиков.
Применение свекловичного жома в производстве бумаги и картона
Одним из способов использования жома является его переработки в волокнистые материалы в виде бумаги и картона.
Жом может использоваться в качестве наполнителей в небеленых видах бумаги и картона взамен минеральных наполнителей: каолина, мела, и др. Содержание жома как наполнителя может колебаться от 1% до 50% по массе (на сухое вещество). Следует добавить, что в данном случае свекловичной жом используется как наполнитель без предварительного разделения на целлюлозу и другие компоненты, в частности белки, минеральные вещества и т. д.
Замена неорганических наполнителей растительными наполнителями, поступающими от остатков производства сахарной свеклы, которые совместимы с кормами для животных, также предполагает возможное альтернативное использование полученной таким образом бумаги и картона. После использования, бумага и картон могут быть утилизированы в качестве корма для скота в количестве от 1% до 80%.
Рекомендуется организация производства небеленых видов бумаги и картона в непосредственной близости от предприятия по переработке сахарной свеклы. Это снижает транспортные и энергетические затраты на производство бумаги и картона для
приготовления волокнистых суспензий необходимой концентрации.
Чтобы предотвратить сбраживание простых сахаров волокнистой суспензии из жома возможно применение методов пастеризации, аналогичных используемым в пищевой промышленности (например, в производстве фруктовых соков) и молочной промышленности (молоко длительного хранения), нагревая суспензию до температуры 125°С от 30 до 60 секунд или путем облучения инфракрасным излучением.
При производстве высококачественных беленых видов бумаги и картона из жома необходимо жом сушить с помощью анаэробных сушилок, которые снижают контакт с кислородом воздуха. Используют также способы, уменьшающие содержание таких химических веществ, как диоксид серы и бисульфиты, а также применение низкотемпературной сушки (<100° С), в частности, с помощью метода сушки в кипящем слое.
Предлагается проводить сушку целлюлозы сахарной свеклы при температуре не выше 150 ° С, до содержания влаги менее 20% по массе. Затем жом измельчается в порошок (муку) на валковой дробилке по технологии, которую используют для производства древесной муки.
Для исключения возможности растворения неорганических солей, пектиновых веществ и полисахаридов рекомендуется в жом добавлять до 30% веществ (коллоидов или агломератов), которые снижают растворимость в воде этих компонентов.
Рекомендуется использовать для указанной цели крахмал, в том числе частично катионированный крахмал, соли алюминия, в частности сульфаты и полихлориды, сульфат железа, катионирующие вещества.
Жом сахарной свеклы после тонкого размола может быть использован в производстве бумаги, в качестве частичного заместителя древесных волокон, а также в качестве природного материала для увеличения прочности бумаги в сухом состоянии. Были исследованы свойства бумаги после внесения жома сахарной свеклы в количестве 5-40% после сушки и размола. С увеличением содержания жома сахарной свеклы в смеси, а также степени помола, увеличивается влагоудерживающая способность, прочность на растяжение, а также внутреннее сцепление слоев. Оптимальное содержание свекловичного жома в смеси с волокнами древесной целлюлозы зависит от сорта бумаги и на его свойства [17].
Волокна свекловичного жома после кислотного и ферментативного гидролиза могут быть добавлен в состав бумаги для увеличения адгезии и частичной замены макулатуры. Авторы в работах [18, 19, 20] исследовали влияние химически и ферментативно модифицированного жома на волокнистую суспензию и свойства из восстановленных волокон. С увеличением содержания жома сахарной свеклы в смеси с восстановленными волокнами (макулатуры) увеличилось продолжительность водоотдачи при формовании бумаги и картона на сеточном столе бумагоделательной машины и влагоудерживающая способность, уменьшилась средняя длин волокон,
улучшились физико-механические показатели. Влияние жома сахарной свеклы на свойства волокнистой суспензии, а также свойства бумаги и картона зависит от способа обработки жома. Наибольший эффект дает натуральный жом, затем химически модифицированный и ферментативно модифицированный жом. Оптимальное значение содержания натурального жома сахарной свеклы составляет 1520%, химически модифицированного жома 10-15% и ферментативно модифицированного свекловичного жома 5-10%.
Ниже представлены результаты исследований, проведенных авторами настоящей статьи по определению влияния степени помола свекловичного жома и его содержания на свойства картона на основе макулатуры массой 140 г/м2.
Таблица 1 - Физико-механические свойства картона с добавлением свекловичного жома со степенью помола 60 °ШР
Показатели 0 10 20 30 40
Сопротивление продавливанию, кПа 61 71 76 66 66
Прочность на излом, ч.д.п. 12 16 20 9 8
Разрушающее усилие, Н 28 28 32 28 32
Сопротивление раздиранию, кПа 104 108 116 112 100
Впитываемость, гр 138 157 144 155 125
Таблица 2 - Физико-механические свойства картона с добавлением свекловичного жома со степенью помола 68 °ШР
Показатели 0 10 20 30 40
Сопротивление продавливанию, кПа 61 91 91 96 78
Прочность на излом, ч.д.п. 12 46 48 25 19
Разрушающее усилие, Н 28 33 32 28 30
Сопротивление раздиранию, кПа 104 108 116 112 104
Впитываемость, гр 138 162 145 139 109
Добавление свекловичного жома в восстановленные волокна подобно эффекту размола восстановленных волокон. Тем не менее, размол восстановленных волокон невыгоден в отношении увеличения продолжительности водоотдачи, увеличения влагоудерживающей способности и пористости.
При производстве бумаги и картона из свекловичного жома наблюдается снижение рН оборотных вод, что способствует растворению минеральных солей и органических веществ жома. Для снижения растворения органических веществ и минеральных солей жома и сохранения его постоянного состава
рекомендуется очищать оборотные воды в системе производства бумаги и картона [16].
Применение свекловичного жома в производстве биополимеров
Термин "биополимер» обычно применяют к полимерам, которые были полностью синтезированы живыми организмами, и существует три основных подмножества: полисахариды, полинуклеотиды и полипептиды. Международный стандарт ASTM D6866 определяет биополимеры как полимеры, полученные живыми организмами в естественных условиях. Отсюда также происходит название биополимеров как природных полимеров. Биополимеры можно классифицировать по способу получения на следующие группы: (I) полученные методом извлечения непосредственно из сырья, (II), биополимеры, полученные модификацией природных полимеров, и (III) биополимеры, синтезируемые микроорганизмами.
При использовании в качестве материалов, в частности в качестве конструкционных материалов, биополимеры иногда называют биопластиками. Большинство биопластиков подвержены разложению и некоторые из них могут быть превращены в биоудобрение. Следовательно, биопластики можно отнести к возобновляемым и биологически безопасным ресурсам. Термин «биопластик» непригоден для гидрофобных, устойчивых к фото- и биодеградации полимеров, полученных из биомассы, предназначенных для продолжительного применения. Термин «агро-полимер» означает возобновляемые и пригодные для переработки в биоудобрения полимеры, полученные из растений. В отличие от биополимеров этого тип биоматериала обычно используется в медицинском контексте совсем с другим значением: "любой материал, который совместим с живой тканью, например, для использования в протезировании или ускорении заживления ран". Некоторые биополимеры могут быть использованы в качестве биоматериалов, так как в естественных условиях они разлагаются на нетоксичные продукты.
Существует растущий интерес в производстве экологически безопасных композитов, называемых биокомпозитами или зелеными композитами на биополимерной основе с добавлением натуральных волокон, которые представляют собой альтернативу полимерам, полученных из нефти и углеродных волокон. Примером является развитие композиционных материалов на основе полимеров из полимолочной кислоты (ПМК) и вторичных ресурсов переработки сельскохозяйственного сырья, которые содержат большое количество целлюлозы в виде волокон. К такому сырью относят солому злаковых культур, стебли сои и кукурузы. Стоимость данных биополимеров до 10 раз меньше, чем полученных из исходного сельскохозяйственного сырья. Производство биопластиков из вторичных ресурсов является альтернативой производству традиционных полимеров из углеводородов. Термин «белая технология», или «белые биотехнологии», является альтернативой для химической промышленности, и заключается в применении методов биотехнологии в произ-
водстве топлива и веществ биотехнологическими методами с использованием ферментов [21].
Применение свекловичного жома в производстве полимеров, армированных волокном растительного происхождения
Концепция использования волокон природного происхождения из растений в качестве арматуры в композитной структуре успешно используется в производстве на протяжении мировой истории и, следовательно, не является новой [22, 23, 24]. Различные растительные волокна использовались в качестве средства для повышения жесткости и ударной прочности материалов. В последние пару десятилетий возобновился интерес и внимание к использованию различных сортов натуральные волокон в качестве армирующих агентов в полимерных материалах [25].
Разработка композиционных материалов с натуральными волокнами имеет уникальные проблемы, которые не наблюдаются с традиционными инженерно применяемыми волокнами. Изменение содержания и архитектурной структуры природных волокон в зависимости от категории и вида сырья, уникальных методов строительства ткани и отличительных черт обработки композитов, создают особенности, которые не имеют места при работе с традиционными волокнами.
В частности, при сравнении эффективности натуральных волокон в качестве армирующих структурных элементов в полимерах по сравнению с инженерными волокнами, такими как карбон и стекло, существуют большие различия. С точки зрения геометрии, натуральные волокна не являются изомерными моноволоконными цилиндрами, как углерод и стекло, а являются пучками микроволокон, в которых есть пустоты, дефекты и пересечения.
Другие проблемы, которые сдерживают широкое развитие и использование биокомпозитных материалов - непостоянство свойств природных волокон в зависимости от вида растений и условий выращивания, непостоянство поставок в результате изменения спроса и климатических условий, тепловая деградация большей части естественных волокон при низких температурах (которые ограничивают типы полимеров, в которые могут быть введены волокна), и необходимость изменения свойств натуральных волокон для повышения сцепления с полимерами для улучшения передачи нагрузки и защиты от влаги и гниения [26].
Использование свекловичного жома в производстве биокомпозитов
Одним из возможных направлений применения свекловичного жома является производство биоде-градируемых композиционных материалов. Использование дешевых возобновляемых и биоразлагае-мых наполнителей может обеспечить экономическую конкурентоспособность «зеленых» полимерных композитов.
Такие материалы представляют собой наполненные системы, где в качестве активного наполнителя используется, в частности, крахмал. Известны низ-
ко- и высоконаполненные крахмальные композиционные материалы. Наиболее важным качеством этих композиционных материалов является их способность к деструкции под действием природных факторов окружающей среды: света, тепла, микроорганизмов.
Биологически разрушаемая термопластичная композиция для изделий согласно изобретению содержит отходы полиэтилена (60... 89 мас. %), био-разлагаемый наполнитель, в качестве которого используют отходы сахарной промышленности - жом свекловичный (10. 30 мас.%) и бентонит (1.10 мас.%).
Используемый для наполнения жом свекловичный (изрезанная в стружку нерастворимая обессахаренная масса свеклы) имеет вышеуказанные характеристики.
Технологическая добавка выбирается по принципу необходимости создания гомогенной системы. Бентонит используют как диспергатор - вещество, облегчающее равномерное распределение компонентов в полимерной матрице при смешении.
В качестве полимерного связующего использовались отходы полиэтилена производственные и бытовые, имеющие следующие показатели: частицы (крошка) разного цвета без механических примесей, количество посторонних включений не более 10%, массовая доля влаги не более 2%.
Такая композиция веществ обладает реологическими характеристиками, которые соответствуют требованиям, предъявляемым к материалам для переработки на традиционном для пластмасс оборудовании (экструдер, термопластавтомат).
Изделия из предлагаемой композиции обладают заданными эксплуатационными характеристиками, в том числе биологической разрушаемостью.
Выбор оптимальных соотношений полимера и наполнителя обусловлен теоретическим пределом наполнения, который определяется силой взаимодействия на границе раздела фаз [27].
Недостатком данного биодеградируемого композиционного материала является следующее:
- относительно невысокая степень наполнения полиэтилена, которая не превышает 40 мас.%, что обусловлено теоретическим пределом наполнения, который определяется силой взаимодействия на границе раздела фаз, что, в свою очередь, ограничивает возможность биодеградации полимерной композиции;
- введение свекловичного жома в качестве био-разлагаемого наполнителя не позволяет получать стабильную по составу массу, в которой помимо органической части присутствуют минеральные примеси;
- наличие в составе биоразлагаемой композиции бентонита, представляющего собой неорганическое соединение, т.е. инертное вещество, которое не способствует биодеградации композиции.
- одним из отрицательных качеств жома является то, что свежий свекловичный жом содержит большое количество влаги, по этой причине в нем активно развиваются микроорганизмы, и он быстро закисает; избыточное содержание влаги в жоме затруд-
няет и удорожает его транспортировку, а также требует дополнительной энергоемкой стадии производственного процесса - сушки жома [28].
Перспективным направлениям также является производство биодеградируемых композиционных материалов на основе полимолочной кислоты с добавлением наполнителя, такого как свекловичный жом. Полимолочная кислота (ПМК) является гидрофобным полимером, получаемым из возобновляемых аграрно-кормовых запасов, которые ферментацией преобразуются в молочную кислоту, а затем полимеризуются. ПМК можно получать экструзией и литьем под давлением. ПМК появляется биологическим путем в почве, компосте или воде, и продукты разложения ПМК нетоксичны к окружающей среде. ПМК-полимеры имеют сопоставимые механические свойства с полимерами на основе нефти, но более дороги в производстве. Полимолочная кислота (ПМК) смешивается с волокнами, полимерами, и неорганическими наполнителями. Композиты, включающие полимолочную кислоту и жом сахарной свеклы (ПМК-ЖСС композиты) были произведены тремя отдельными тепловыми и механическими методами обработки (экструзия, гранулирование и литье под давлением). Актуальным вопросом является возможности использования ЖСС как недорогого наполнителя для ПМК-композитов с получением необходимых физико-механических свойствами, при низкой плотности.
Установлено, что после экструзионной обработки композиционных материалов модуль Юнга увеличивается с 1945 МПа до 2590 МПа, при содержании жома сахарной свеклы до 45%, в соответствии с введением жесткого наполнителя. Предел прочности при растяжении уменьшается с увеличением содержания жома от 69.55 МПа для чистых ПМК-полимеров до 29.55 МПа для 45% ПМК с добавлением жома сахарной свеклы. Включение жома вводит дефекты в полимерную матрицу, уменьшая эффективное поперечное сечение образцов ПМК-композитов. Согласно модели Никласа-Наркиса, предполагается, что сферические частицы, равномерно распределенные в полимерной матрице, не способствуют увеличению прочности на разрыв. Аналогичные результаты были показаны для крах-мало-заполненных ПМК-композитов, где прочность на растяжение снизилась с 67 МПа для чистых ПМК-композитов до 45 МПа с 40% содержанием наполнителя. Анализируя данные по испытаниям на разрыв композитов с добавлением крахмала, предполагается, что гранулы кукурузного крахмала обладают лучшей адгезией с полимолочной кислотой, чем волокна жома сахарной свеклы. Это ожидаемо, поскольку гранулы крахмала (по существу 100% углеводы) являются однородными по размеру (примерно 10 мкм) и их форма (относительно сферическая) отличается от жома, гранулы которого имели неправильную форму (частицы и волокна) и разные размеры. Аналогично, относительное увеличение модуля Юнга для ПМК с кукурузным крахмалом был меньше вполовину, чем у ПМК-ЖСС композитов, что указывает что ЖСС более жесткий, чем крахмал и имеет меньше адгезию с ПМК [29].
Из свекловичного жома вырабатывается также пектиновый клей. Способ получения клея основан на переводе в раствор нерастворимых в холодной воде пектиновых веществ и арабана, содержащихся в жоме. Выход клея составляет 2,5-3% массе свежего жома [30, 31].
Технологический процесс получения пектинового клея заключается в следующем. Жом в сыром виде загружают в так называемые разварники, представляющие собой автоклавы. Разварка жома производится при повышенном давлении в 1,5-2 рабочих атмосферы при температуре в 125 °С. Длительность процесса разварки - 30 мин.
Разваренная масса содержит 6,5% сухого вещества и 3,5% экстрагируемых веществ. Она поступает на отжимные прессы, где и происходит отделение жидкой фазы, т.е. клеевого раствора.
Твердый остаток, так называемые обжимки, используют как корм для скота, а клеевой раствор пропускают через рамные фильтр-прессы, чтобы отфильтровать от клетчатки. Для окончательной очистки раствор дополнительно фильтруют на контрольных механических фильтрах. После фильтрации чистый клеевой раствор выпаривают в многокорпусном вакуум-аппарате до содержания 30% сухих веществ. Такой клей дополнительно упаривают в вакуум-аппарате до содержания 50% сухих веществ.
Полученный 50%-ный концентрат носит название товарного клея. Его консервируют формалином и разливают в бочки. Кроме жидкого товарного клея, выпускают также и сухой клей, для получения которого 50%-ный концентрат сушат в распылительных сушилках. В сухом клее содержится 10% влаги.
Пектиновый клей имеет кислую реакцию.
Согласно техническим условиям свекловичный пектиновый клей должен обладать пределом прочности при отрыве, равном 17 кг/см2, и вязкостью 15%-ного раствора, равной 2 °Э.
Во ВНИИ Главиздата были проведены испытания пектинового клея, содержащего 46,7% сухих веществ. Выяснилось, что пектиновый клей обладает хорошей клеящей силой (753 г/см), удовлетворительной липкостью, хорошо намазывается на переплетный материал и не промокает через бумагу. Однако он гигроскопичен и быстро покрывается плесенью. Если картон с нанесенным на него высушенным слоем клея положить в эксикатор над водой, то через два дня слой станет влажным и покроется плесенью.
Темный цвет пектинового клея препятствует применению его для склеивания светлых переплетных тканей; гидросульфитом и белильной известью он не отбеливается. В переплетном производстве пектиновый клей применялся в смеси с костным для заклейки корешков книжных блоков и крылья переплётных крышек коленкором темного цвета.
Вообще пектиновый клей из-за темного цвета и других недостатков не может найти широкого применения в полиграфической промышленности [32].
Выводы
Использование жома сахарной свеклы в качестве
сырья для производства различного рода технических материалов, несмотря на все достоинства и
недостатки, обладает большим потенциалом.
Литература
1. Использование свекловичного жома в кормовых рационах при откорме КРС.- Аграрное обозрение, 5, 33, 42-43 (2012).
2. Биктемиров, У.А. Справочник по заготовке и приготовлению кормов. Казань: Таткнигоиздат, 1980.
3. Н.П. Волков, А.П. Гаганов, Кормопроизводство, 5-6, 29-30 (1997).
4. Н.В. Колесников, Хранение и использование свекловичного жома. Москва, Россельхозиздат, 1980.155 с.
5. В.Г. Игловиков, А.И. Ольяшев, В.Н. Корнеев, Повышение качества и эффективности использования кормов .- М.: Колос, 1983.
6. М.А. Смурыгин, В.Г Игловиков. Справочник по кормопроизводству. Москва, Агропромиздат, 1985г.
7. A.J. Codling, H.E. Woodman, The Journal of Agricultural Science, 19, 4, 701-714 (1929).
8. M. Hutnan, M. Drtil, J. Derco, L. Mrafkova, M. Hornak, S. Mico, Polish Journal of Environmental Studies, 4, 10, 237-243 (2001).
9. G. Eggleston. Future Sustainability of the Sugar and Sug-ar-Ethanol Industries. American Chemical Society, 2010.
10. Г. Гелетуха, П. Кучерук, Ю. Матвеев, Д. Науменко, А. Станев, л, Матиюк. Развитие биогазовых технологий в Украине и Германии: нормативно-правовое поле, состояние и перспективы. Специальное агентство по возобновляемым ресурсам, Научно-технический центр «Биомасса». 2013г.
11. С.М. Бакай. Биотехнология обогащения кормов мице-лиальным белком. Киев, Урожай, 1987. 168 с.
12. Н.В. Демина, Л.В. Донченко, С.Е. Ковалева. Научный журнал Кубанского ГАУ. 2, 58-62 (2006).
13. Белковые кормовые добавки грибного происхождения из отходов растительного сырья. Министерство сельского хозяйства БССР, Минск, 1980. - 36 с.
14. Р. А. Шурхно, Ф. Ю. Ахмадуллина, А. С. Сироткин, Л. Ф. Галанцева, О. Н. Ильинская, Вестник Казанского технологического университета, 17, 21, 223-228 (2014).
15. М. В. Харина, Л. М. Васильева, В. М. Емельянов, Вестник Казанского технологического университета, 17, 24, 159-162 (2014).
16. Пат. межд. EP 0644293 B1 (1998)^
17. Fiserova, M., Gigac, J., Bohacek, S., Cellulose Chemistry and Technology, 41, 4-6, 283-289 (2007).
18. Fiserova, M., Gigac, J., Bohacek, S., Wood Research, 53, 3, 57-76 (2008).
19. Fiserova, M., Gigac, J., Cellulose Chemistry and Technology, 42, 7-8, 421-427 (2008).
20. Gigac, J., Fiserova, M., Bohacek, S., International Sugar Journal, 111, 1321, 20-26 (2009).
21. S. A. Sanchez-Vazqueza, H. C. Hailesa & J. R. G. Evansa, Polymer Reviews, 53, 4, 627-694 (2013).
22. de Sousa M., Monteiro S. and D'Almeida J, Polymer Testing, 23, 253-258 (2004).
23. Luz S., Goncalves A., Delarcojr A., Applied Science and Manufacturing, 38: 1455-1461 (2007).
24. Oksman K., Skrifvars M., Selin, J.-F., Composites Science and Technology, 63, 9, 1317-1324 (2003).
25. Wollerdorfer M., Bader H., Industrial Crops and Products, 8, 2, 105-112 (1998).
26. Michael A. Fuquaa, Shanshan Huoa, Chad A., Polymer Reviews, 52, 3, 259-320 (2012).
27. Пат. RU 2408621 (2010).
28. Пат. RU 2446191 (2012).
29. Finkenstadt V.L., Liu L., Willett J.L., Journal of Polymers and the Environment, 15, 1, 1-6 (2007).
30. Донченко Л.В., Ковалева С.Е, Демина Н.В. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубан-
ского государственного аграрного университета, 21, 438-446 (2006)
31. И. А. Авилова, Е.Ю. Потреба, О. А. Кучерявых, Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Физика и химия,1, 74-78 (2014).
32. Спасский Н.А, Клей для переплетных работ. Искусство, 1953. 263с.
© Б. А. Кулишов - магистр кафедры Пищевая инженерия малых предприятий КНИТУ, [email protected]; Л. А. Зимагулова - аспирант кафедры Пищевая инженерия малых предприятий КНИТУ, [email protected]; Ле Ань Туан - аспирант кафедры Пищевая биотехнология КНИТУ, [email protected]; А. В. Канарский - д.т.н., профессор кафедры Пищевая инженерия малых предприятий КНИТУ, [email protected].
© В. А. Kulishov - master Department of food engineering in small enterprises, Kazan National Research Technological University, [email protected]; L. A. Zimagulova - Ph.D. Student, Department of food engineering in small enterprises, Kazan National Research Technological University, [email protected]; Le Anh Tuan - Ph.D. Student, Departmentoffood Biotechnology, Kazan National Research Technological University, [email protected]; A. V. Kanarskiy - Dr. Sci. (Tech.), Prof., Department of food engineering in small enterprises, Kazan National Research, [email protected].
