CC BY
11Решетневские чтения. 2018
УДК 665.5.06:582.475
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ НА ДОБРОКАЧЕСТВЕННОСТЬ ДУБИЛЬНОГО ЭКСТРАКТА ИЗ СМЕСИ КОРЫ ХВОЙНЫХ ПОРОД
О. Н. Еременко, Т. В. Рязанова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Предложен способ экстрагирования смеси коры хвойных пород с использованием NaOH в качестве добавки к основному экстрагенту - воде с последующим облагораживанием экстрактов путем нейтрализации на ионообменной смоле КУ-2 и ультрафильтрации.
Ключевые слова: кора хвойных пород, экстрактивные вещества, танниды, облагораживание, ультрафильтрация.
INFLUENSE OF CONCENTRATION OF SUBSTANCES ON HIGH QUALITY OF TANNIC EXTRACT FROM MIX OF BARK OF CONIFEROUS BREEDS
O. N. Eremenko, T. V. Ryazanova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]
The way of extraction of mix of bark of coniferous breeds with use of NAOH as a supplement to major extragent -water with the subsequent upclassing of extracts by neutralization on ion-exchange KU-2 pitch and ultrafiltration.
Keywords: bark of coniferous breeds, extractive substances, tannida, upclassing, ultrafiltration.
В настоящее время основная масса коры, получаемой при обработке древесины, вывозится в отвал. Вместо того, чтобы быть эффективно использованной, кора продолжает оставаться обременительным отходом, наносящим урон окружающей среде [1].
Ткани коры представляют сложный химический комплекс, состоящий в основном из органических веществ, различных по составу и структуре. По качественному и количественному содержанию органических веществ кора отличается от древесины. Особенно существенно различие в содержании экстрактивных веществ и целлюлозы.
Изучение экстрактивных веществ, в частности полифенолов, представляет практический интерес. Это способствует познанию природы таннидов, следовательно, может служить основой для дальнейшего совершенствования производства дубильных экстрактов.
Поскольку основная масса олигомерных полифенолов, обладающих дубящей способностью (танни-дов) содержится в коре хвойных пород, и они практически отсутствуют в древесине, то с увеличением содержания в отходах окорки доли древесины в виде отщепа понижается выход и качество готового продукта - дубильного экстракта. На практике отходы окорки древесины, как правило, представляют собой смесь коры различных пород. Исключение составляет лиственница, которая, в основном, перерабатывается в отдельном потоке. Кроме того, из-за несовершенства существующего оборудования по окорке (до 10 %) древесины, доля древесины в основной массе отходов
окорки всегда превышает показатель требований технических условий на сырье для дубильно-экстрак-тового производства [2].
Исследования, проведенные на кафедре химической технологии древесины и биотехнологии СибГТУ [3-4], дают основания рекомендовать в качестве экст-рагента фенольного комплекса коры разбавленные водно-спиртовый или водный раствор гидроксида натрия с последующим облагораживанием полученных экстрактов, которое состоит из двух стадий.
На первой стадии проводят обработку сульфитом натрия и нейтрализацию на катионообменной смоле КУ-2. Результаты ранее проведенных исследований показали [5], что процесс нейтрализации предпочтительно проводить перед сульфитированием до рН 5,8-6. Оптимальный вариант сульфитирования для смеси коры хвойных пород соответствует 1-2 % сульфита натрия. На втором этапе проводят ультрафильтрацию экстракта на установке УПЛ-0,6 с мембранным модулем с полыми волокнами ВПУ-15. Процесс мембранного облагораживания заключается в концентрировании экстракта за счет удаления части растворителя и низкомолекулярных соединений, а также за счет процессов конденсации фенольных соединений, протекающих на полых волокнах.
Так как процесс экстракции проводили в две стадии, и были получены экстракты с различной концентрацией сухих веществ, а, как известно [6-7], концентрация сухих веществ оказывает существенное влияние на процесс ультрафильтрации, были проведены
Комплексная переработка возобновляемого сырья
исследования по мембранному облагораживанию экстракта с высоким и низким содержанием сухих веществ. Результаты исследований показали, что проводить облагораживание экстрактов с высоким содержанием сухих веществ не имеет смысла, так как с увеличением концентрации сухих веществ доброкачественность падает, при этом также наблюдается снижение концентрации растворимых веществ в экстракте. Экстракт коры смеси хвойных пород с низким содержанием сухих веществ при облагораживании ведет себя иначе. В процессе концентрирования содержание сухих веществ увеличивается, а доброкачественность достигает максимума при степени отбора фильтрата 20 % и составляет 60,3 %, при дальнейшем концентрировании доброкачественность падает ниже исходной.
Результаты показали, что процесс ультрафильтрации экстракта из смеси хвойных пород целесообразно вести до 30 % отбора фильтрата, так как при увеличении концентрации сухих веществ доброкачественность при отборе фильтрата более 30 % резко падает, так же как и содержание растворимых веществ. При концентрировании экстракта до 30 % доброкачественность составляет около 67 %, что отвечает требования потребителя.
Аналогично были проведены исследования экстрактов коры лиственницы, которые подтвердили результаты по ультрафильтрации экстрактов из смеси коры хвойных пород. Рост доброкачественности экстракта наблюдается только у экстрактов с низким содержанием сухих веществ (менее 15 %). Максимальной величины (83 %) доброкачественность достигает при степени концентрирования 40 %.
Таким образом, если использовать в качестве экст-рагента №ОН с последующим облагораживанием экстракта методом ультрафильтрации отходы окорки лесоперерабатывающих предприятий можно перевести в разряд сырья для дубильно-экстрактового производства. Внедрение полученных результатов внесет определенный вклад в решение проблемы утилизации отходов окорки древесины и получения продуктов высокой добавленной стоимостью.
Библиографические ссылки
1. Пен Р. З., Рязанова Т. В. Комплексная химическая переработка древесины. Введение в специальность : учеб. пособие. Красноярск : СибГТУ, 2012. 158 с.
2. Тюлькова Ю. А. Получение дубильных экстрактов из коры хвойных пород // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья : сб. статей по материалам V Всерос. конф. Барнаул, 2012. С. 364-366.
3. Гончарова Н. В., Дашиев Р. З., Сячинова Н. В. Изучение влияния химической природы экстрагента на дубящие свойства экстрактов коры лиственницы сибирской // Кожевенно-обувная пром-сть. 2009. № 3. С. 18-21.
4. Рязанова Т. В. и др. Процесс щелочной экстракции коры лиственницы // «Кожа и мех в XXI веке. Технология, качество, экология, образование : сб. статей. Улан-Удэ, 2010. С. 118-127.
5. Еременко О. Н., Рязанова Т. В., Чупрова Н. А. Повышение качества модифицированных экстрактов // Проблемы химико-лесного комплекса : тез. докл. науч.-практ. конф. Ч. 2. Красноярск, 1995. С. 89-90.
6. Гончарова Н. В., Ток М. В., Рязанова Т. В. Ультрафильтрация щелочных экстрактов коры лиственницы // Химия растительного сырья. 1998. № 2. С. 69-74.
7. Михайлова Е. И. Облагораживание дубильных экстрактов из коры лиственницы и других хвойных пород методом ультрафильтрации : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 1996. 24 с.
References
1. Pen R. Z., Ryazanova T. V Kompleksnaya khimicheskaya pererabotka drevesiny. Vvedenie v spet-sial'nost': ucheb. posobie [Complexl wood processing. Introduction to the specialty : tutorial for students of all forms of education by specialty "Technology of chemical wood processing"]. Krasnoyarsk, SibGTU Publ., 2012. 158 p.
2. Tyul'kova Yu. A. [Obtaining tanning extracts from softwood bark]. Materialy V Vseross. konf. "Noviye dostizheniya v khimii I tehnologii rastitel'nogo syr 'ya" [Materials V Pan-Russ. Conf. "New achievements in chemistry and chemical technology of plant raw material"]. Barnaul, 2012. P. 364-366. (In Russ.)
3. Goncharova N. V., Dashiev R. Z., Syachinova N. V [The study of influence of extragent's nature on tanning properties of Siberian larch bark's extracts]. Kozhevenno-obuvnaya promyshlennost'. 2009. No. 3. P. 18-21. (In Russ.)
4. Ryazanova T. V. et al. [The process of alkaline extraction of larch bark]. Sbornik statey "Kozha i mekh v XXI veke. Tehnologiya, kachestvo, ekologiya, obra-zovaniye [Collection of articles "Leather and fur in XXI century. Technology, quality, ecology, education"]. Ulan-Ude, 2010. P. 118-127. (In Russ.)
5. Eremenko O. N., Ryazanova T. V., Chuprova N. A. [Increasing quality of modified extracts]. Tez. dokl. nauch.-prakt. konf. "Problemy khimiko-lesnogo konplek-sa" [Abstracts Sci.-Pract. Conf. "The problems of chemical and wood complex"]. Part 2. Krasnoyarsk, 1995. P. 89-90. (In Russ.)
6. Goncharova N. V, Tok M. V., Ryazanova T. V [Ultra filtration of alkaline extracts of larch bark]. Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 1998. No. 2. P. 69-74 (In Russ.).
7. Mikhailova E. I. Oblagorazhivaniye dubil'nykh ek-straktov iz kory listvennitsy i drugikh hvoynykh porod metodom ul 'trafil 'tratsii. Avtoref. kand. tehn. nauk. [Refining tanning extracts from the larch bark and other soft wood by ultra filtration method. Cand. techn. sci. diss. abstract]. Krasnoyarsk, KGTA Publ., 1996. 24 p.
© Еременко О. Н., Рязанова Т. В., 2018
