Научная статья на тему 'ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОСОРТНОЙ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЁЗЫ'

ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОСОРТНОЙ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЁЗЫ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
301
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДРЕВЕСИНА БЕРЁЗЫ / КСИЛИТ / БИОЭТАНОЛ / АКТИВНЫЙ УГОЛЬ / ГИДРОЛИЗ / BIRCH WOOD / XYLITOL / BIOETHANOL / ACTIVATED CARBON / HYDROLYSIS

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Денисенко Г.Д., Подымалова А.В., Ёлкин В.А.

Предложена технологическая схема комплексной переработки древесины берёзы, с получением ценных видов продукции (пищевого ксилита, топливного этанола, биологически активных веществ, активных углей). Используемая технология является практически безотходной и экологически безопасной.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TECHNOLOGY OF COMPLEX PROCESSING OF LOW GRADE BIRCH WOOD

The technological scheme of complex processing of birch wood, to obtain valuable products (food xylitol, fuel ethanol, biologically active substances, active coals).The technology used is practically waste-free and environmentally safe

Текст научной работы на тему «ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОСОРТНОЙ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЁЗЫ»

УДК 630.863

ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОСОРТНОЙ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЁЗЫ

TECHNOLOGY OF COMPLEX PROCESSING OF LOW GRADE BIRCH WOOD

Денисенко Г.Д.,Подымалова А.В., Ёлкин В.А.

(Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М.Кирова, г.Санкт-Петербург, РФ) Denisenko G.D., Podymalova A.V., Elkin V.A.

(Saint-Petersburg State Forestry University, Saint-Petersburg, Russia)

Предложена технологическая схема комплексной переработки древесины берёзы, с получением ценных видов продукции (пищевого ксилита, топливного этанола, биологически активных веществ, активных углей). Используемая технология является практически безотходной и экологически безопасной.

The technological scheme of complex processing of birch wood, to obtain valuable products (food xylitol, fuel ethanol, biologically active substances, active coals).The technology used is practically waste-free and environmentally safe.

Ключевые слова: древесина берёзы, ксилит, биоэтанол, активный уголь, гидролиз Key words: birch wood, xylitol, bioethanol, activated carbon, hydrolysis

Россия-единственная страна в мире, которая ранее имела достаточно развитую, а сейчас не востребованную гидролизную промышленность, выпускающую такую ценную продукцию, как спирт этиловый технический, дрожжи кормовые белковые, ксилит и фурфурол. Для производства этих продуктов используется непищевое растительное сырьё.

Подсчитано, что к 2030 году потребление энергии в мире возрастёт на 60%. Это приведёт к дефициту углеводородного топлива, росту его стоимости, повышению уровня загрязнения окружающей среды.

Решить эту проблему можно, используя возобновляемые и экологически чистые источники энергии, получаемые из растительного сырья, в частности -биоэтанол и биобутанол.

В гидролизной промышленности в течении десятков лет использовали ценную древесину хвойных пород для получения биоэтанола. Сырьевая база по этому виду древесины для многих предприятий сейчас недостаточна. На получение этанола идёт около 40-60% биомассы хвойной древесины, гидролизом которой получают моносахариды для сбраживания. Остальная часть биомассы не используется. Образующиеся отходы (гидролизный лигнин, барда, содержащая несбраживаемые пентозные моносахариды и другие), используются не полностью и наносят вред окружающей среде.

С учётом вышесказанного, весьма актуальным является частичная замена сырьевого источника-хвойной древесины на берёзовую.

На кафедре технологии лесохимических продуктов, химии древесины и биотехнологии, проводятся исследования по технологической переработке низкосортной древесины берёзы, позволяющие более рационально использовать всю древесную биомассу.

В берёзовой древесине содержится достаточно большое количество та-

ких компонентов(в %), как ксиланов- 22...28, целлюлозы- 31...45 и лигнина 19...20, для их экономически выгодной переработки в ксилит, топливный этанол, активные и топливные угли. Особую ценность представляет уникальный состав ксиланов берёзы, наиболее подходящий для производства высококачественного ксилита и экстрактивных веществ.

На основании проведённых исследований разрабатываются методы выделения экстрактивных веществ (полипренолов, бетулина, ситостерина и др.) из биомассы дерева, а также способы получения высококачественного ксилита и ксилитно-сорбитного сиропа. Обоснованы режимы пентозного гидролиза берёзовой древесины, способы очистки полученного гидролизата с помощью полиэлектролитов, позволяющих экономить до 50% дорогостоящего сорбента-активированного угля на очистку ксилозных растворов в производстве ксилита.

Предлагаемая технология направлена на увеличение степени использования всей биомассы берёзы. При такой схеме переработки (рис.1) могут быть полностью и наиболее эффективно использованы в качестве сырья основные компоненты биомассы дерева: экстрактивные вещества, гемицеллю-лозы, целлюлоза и лигнин.

Древесина будет разделятся на два потока: ветки с листьями или почками, кора и стволовая часть.

Предварительное удаление коры и экстрактивных веществ из древесины берёзы даёт возможность получать более высококачественный гидроли-зат (раствор ксилозы) из гемицеллюлоз облагороженного растительного материала. Раствор ксилозы после дополнительной реагентной очистки будет переработан в ксилит высокой степени чистоты и ксилитно-сорбитный сироп-заменитель глицерина. Непрогидролизованный остаток- целлолигнин, в том же гидролизаппарате будет подвергнут дальнейшей гидролитической переработке для получения гексозного гидролизата. Полученный гексозный гидролизат будет перерабатываться в жидкое топливо. На основе непрогид-ролизованного остатка-технического лигнина, планируется получать орга-номинеральные удобрения, активные или топливные угли. Активные угли из берёзы имеют высокую сорбционную способность. Топливные угли из берёзы имеют низкую зольность и будут использоваться в качестве углеродной выгорающей добавки в металлургии.

Активные угли из гидролизного лигнина, полученные в едином технологическом цикле, будут направлены на очистку растворов в ксилитном производстве.

Разрабатываемая комплексная технология переработки биомассы лиственной древесин будет экологически безопасной и практически безотходной. Она решает экологическую проблему использования таких отходов гидролизных производств, как целлолигнин и лигнин.

Пищевой ксилит, полученный из гемицеллюлоз берёзы будет иметь более высокое качество, по сравнению с ксилитом, вырабатываемым из стержней кукурузных початков, прежде всего за счёт уникального состава ксиланов берёзовой древесины, при гидролизе которых в гидролизате образуется меньше глюкозы и больше ксилозы-источника ксилита.

Рисунок 1- Принципиальная схема комплексной переработки березовой древесины

Данная технология может быть использована на экстракционных, гидролизных и биохимических заводах России, а получаемые продукты (жидкое биотопливо, ксилит, БАВ, угли, органоминеральные удобрения)-для производства моторного топлива, на фармацевтических, парфюмерно-косметических предприятиях, в медицинской, химической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и энергетике. Её применение позволит, кроме решения ряда технических вопросов, расширить количество рабочих мест, т.е. решить социальные проблемы, и возобновить работу ряда производств (экстракционных и гидролизных заводов). Новую технологию можно использовать на проектируемых предприятиях.

Список использованных источников 1. Выглазов В.В., Елкин В.А., Филипов А.В. и др. Технология высококачественного ксилита из пентозансодержащего растительного сырья // Химия и технология растительных веществ- IV всероссийская научная конференция. Сыктывкар.2006.

2. Ковалев М.А., Кинд А.В., Выглазов В.В., Елкин В.А. Осветление пентозных гидроли-затов березовой древесины гранулированным активированным углем // Леса России XXI веке. Материалы второй международной научно-практической интернет-конференции. 2009. С.91-93.

УДК 674.05:620.16

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЦЕПНЫХ ПИЛЬНЫХ АППАРАТОВ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

IMPROVING THE RELIABILITY CHAIN SAW MACHINES FORESTRY EQUIPMENT

Заикин А.Н., Шевелева Е.В., Сиваков В.В.

(Брянский государственный инженерно-технологический университет, г.

Брянск, РФ) Zaikin A.N., Sheveleva E.V., Sivakov V.V.

(Bryansk State Engineering-technological University, Bryansk, Russia)

Рассмотрены основные причины отказов цепных пильных аппаратов, а также перспективы совершенствования их конструкции с помощью разработки устройства для автоматического натяжения пильной цепи

Describes the main causes of failure of chain saw machines, and the prospects of improving their design through the development of a device for automatically tensioning the saw chain

Ключевые слова: цепной пильный аппарат, пильные цепи, надежность, лесозаготовительное оборудование, натяжение цепи

Key words: chain saw machine, saw chains, reliability, logging equipment, chain tension

Поиск оптимальных решений в лесозоготовительной промышленности связан с выбором оптимальной системы машин для рубок леса. Использование в отечественном лесозаготовительном производстве зарубежных машинных комплексов в настоящее время привело к тому, что необходимо разрабатывать и внедрять новые надежные конструкции отечественного механизированного инструмента. На мелких лесозаготовительных предприятиях, также при плохих почвенных условиях рациональным будет применение механизированной валки деревьев, очистки их от сучьев, раскряжевки при необходимости. Бензиномоторные пилы широко используются на рубках ухода за лесом, при обрезке сучьев и раскряжевке хлыстов на лесосеках, так как обладают достаточно высокой производительностью, удобством в эксплуатации и другими положительными качествам. Поэтому эффективность лесосечных работ часто зависит от работоспособности и долговечности мотоинструментов.

Однако, низкий моторесурс составных частей цепного пильного аппарата является одним из основных недостатков, поэтому преимущественно используются инструменты импортного производства и вытесняется продукция отечественных производителей. Повышение надежности и срока

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.