3.2 Технология комплексной химической переработки древесины

В отличие от механического и термического воздействий химиче­ская переработка древесной зелени позволяет получить вещества, имею­щие широкий спектр применения в различных отраслях народного хозяй­ства. Переработку ведут по нескольким технологическим схемам, одни из которых позволяют получить один-два конечных продукта, другие - из­влечь из сырья целый комплекс составляющих его компонентов, а также иметь безотходное высокорентабельное производство.

К продуктам химической переработки древесной зелени относится хлорофилло-каротиновая паста - поливитаминный препарат бактерицид­ного действия, ускоряющий процессы заживления кожи и слизистых оболочек. Она используется в животноводстве как ценная кормовая биоактивная добавка, стимулирующая рост и продуктивность животных, как лечебное средство и для стабилизации каротина в витаминной муке. Кроме того, паста находит применение в медицине и в производстве парфюмер-косметических изделий. Препарат представляет собой пастообразную массу оливкового цвета с концентрированным хвойным запахом и состоит из натриевых солей жирных и смоляных кислот (60 %) и неомыляемых веществ (30 %). Из биологически активных веществ в ней присутствую производные хлорофилла, каротин и другие каротиноиды, витамин Е, стерины, фитонциды.

Производство хвойной хлорофилло-каротиновой пасты включает следующие операции: измельчение древесной зелени; экстракцию в тече­ние 3,5-6 ч парами бензина; отгонку растворителя и эфирных масел из экстракта; омыление бензинорастворимых веществ (нейтрализация сво­бодных кислот) 40 %-ным водным раствором едкого натра; разбавление водой до 40-50 %-ной влажности. Разлив готовой пасты ведут в горячем виде в металлические бидоны и стеклянные банки. Выход пасты: из 1 т со­сновой зелени 50-70 кг, еловой – 80-90 кг. Кроме пасты, в качестве побочных продуктов выпускают хвойный воск (выход составляет 25 кг на 1 т дре­весной зелени) и тяжелое эфирное масло (0,14 кг на 1 т зелени).

В Санкт-Петербургской лесотехнической академии разработан про­цесс получения хлорофиллина натрия. В сухом виде препарат представля­ет собой порошок черного цвета, растворяющийся в спирте и воде. Вод­ный раствор имеет темно-зеленый цвет, своеобразный запах. Хлорофиллин натрия является наиболее устойчивой формой хлорофилла и применя­ется как биологически активная добавка в производстве косметических изделий, а также как лечебное средство в медицине. Первые две операции его производства - измельчение древесной зелени (в основном еловой) и экстракция парами бензина аналогичны применяемым в технологии про­изводства хлорофилло-каротиновой пасты и проводятся на том же обору­довании. Затем бензиновый экстракт обрабатывают 30 %-ным раствором щелочи. При этом происходит омыление сложноэфирных групп в молеку­ле хлорофилла, нейтрализация свободных жирных и смоляных кислот и омыление сложных эфиров.

Натриевые соли кислот и водорастворимые производные хлорофил­ла, образовавшиеся в результате воздействия щелочи на экстракт, раство­ряются в воде в отличие от нейтральных веществ (высокоомыляемые спирты, терпены, стерины, каротиноиды). Последние остаются в бензиновом растворе. Путем отгонки бензина получают провитаминный концен­трат и эфирное масло.

Продукты омыления в водном растворе обрабатывают 15 %-ным водным раствором серной кислоты, в результате чего выделяются хлоро-филлин-сырец, жирные и смоляные кислоты. Разложение раствора идет в течение 20-30 мин при температуре 70-80 °С, затем раствор в течение 10-12 часов отстаивают, кислую воду сливают, а кислые продукты промы­вают бензином. Бензиновый раствор отстаивают 10-12 часов и сливают в сборник растворенные жирные и смоляные кислоты. Нерастворимый в бензине хлорофиллин-сырец тщательно промывают бензином, затем во­дой, растворяют в спирте и нейтрализуют содой, фильтруют. Фильтрат по­ступает в перегонный куб для отгонки спирта. При получении спиртового раствора хлорофиллина натрия спирт отгоняют частично, до получения раствора нужной концентрации. Водный раствор хлорофиллина натрия готовят путем полной отгонки спирта и последующего растворения кон­центрата в воде.

Для облегчения транспортировки хлорофиллин натрия выпускают также в виде сухого концентрата. Он содержит 25-30 % хлорофилла, 60-65 % солей жирных и смоляных кислот и 4-5 % неомыляемых ве­ществ.

Технология непрерывного производства хвойного лечебного экс­тракта состоит из следующих основных операций: экстрагирования дре­весной зелени горячей водой; фильтрации полученной мисцеллы; упари­вания экстракта. Древесная зелень непрерывно поступает в винтовой экс­трактор. Навстречу движению подается вода с температурой 80-85 °С. Продолжительность экстракции 2-3 ч, в зависимости от частоты вращения экстрактора.

Выходящая из экстрактора мисцелла содержит 4-5 % эк­страктивных веществ. После фильтрации ее подают насосом в выпарной аппарат и упаривают, а затем в смесителях доводят содержание сухого вещества экстракта до 50 %, смешивают с эфирным маслом и расфасовывают в стеклянную тару. Из 1 т древесной зелени получают 150-160 л ле­чебного экстракта, который представляет собой жидкость коричнево-черного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн.

Для получения твердого соляно-хвойного экстракта жидкий экс­тракт 50 %-ной концентрации смешивают в реакторах с поваренной со­лью. Смесь упаривают при температуре 125 °С. Брикетную пасту дозиру­ют на автомате по 50 г, упаковывают в пергаментную бумагу.

При экстрагировании древесной зелени бензином остаются неис­пользованными водорастворимые вещества, а при экстрагировании водой- вещества, которые извлекаются органическим растворителем. Поэтому целесообразно совместить эти два вида экстракции и, осуществив ком­плексную химическую переработку древесной зелени, извлечь из нее все составляющие компоненты.

Переработка древесной зелени по схеме, представленной на рисунке 3, позволяет получать из 1 т сырья 1,6-2,0 кг хвойного воска, 4,5-5,0 кг провитаминного концентрата, столько же хвойной бальзамической пасты, 350-400 г хвойного эфирного масла, 150-160 г хвойного хлорофиллина натрия.

От обессмоленной в процессе экстракции древесной зелени ост­рым паром отдувают бензин. Потом ее выгружают из экстрактора и транс­портируют, к агрегату для приготовления хвойной кормовой муки. Здесь зелень высушивают до влажности - 12 % (с 60-70 %) горячим воздухом (при температуре 350-400 °С), дробят на дробилке, просеивают и затари­вают в мешки. Полученный продукт представляет собой тонкодисперсный порошок с размером частиц менее 2 мм, с приятным специфическим запа­хом и цветом от зелено-коричневого до темно-коричневого. Он содержит каротин, протеин, соли фосфора, клетчатку, соли кальция, аминокислоты; усвояемость сельскохозяйственными животными составляет не менее 30 %. Используется в производстве комбинированных кормов, а также в качест­ве добавки в кормовой рацион животных и птиц.

В результате комплексной химической переработки древесной зелени получают 6 продуктов:

-хвойную бальзамическую пасту;

-хвойный воск;

-провитаминный концентрат;

-получают эфирное масло;

-хвойная кормовая мука;

-хлорофилин натрия.

Из 1 тонны древесной зелени получают 5 кг хв. бальзамической пасты, столько же провитаминного концентрата, 2 кг хвойного воска, 150 г хлорофилина натрия, 400 г эфирного масла, 500 г кормовой муки. За сутки можно переработать 1,5 тонны зелени.

Рисунок 3 – Схема комплексной переработки древесной зелени