Совершенствование эффективности переработки леса в России и за рубежом

усиления прочностных свойств. Вопросы снижения токсичности ДСтП

на основе КФС являются предметом особого внимания исследователей.

Рассматриваются пути снижения токсичности ДСтП строительного

назначения за счет специальных отвердителей - кислых

фосфорнокислых солей металлов (Аl, Cr, Zn, В). В частности,

использование алюмохромофосфата в количестве 2% обеспечивает

снижение свободного формальдегида в ДСтП в 2 раза. Гигиенические

характеристики ДСтП рассматриваются с точки зрения здоровья

населения и среды обитания. В КНР разработан способ снижения

токсичности ДСтП с использованием натриевой соли кислого лигнина

в качестве поглотителя СН^О. Добавку смешивают с эмульгированным

парафином и вводят в стружечную массу в количестве 6%. Этим

достигают снижения эмиссии формальдегида с 28,5 до 15.6 мг/100 г

плиты. Токсичность КФС снижают в процессе синтеза

модифицированием неорганическими электролитами. На структуру и

свойства смолы оказывает влияние природа ионов. Лучшие результаты

получены в присутствии NaСI и КСl. В процессе выдержки смол

увеличивается радиус глобулярных частиц и, следовательно,

вязкость, незначительно растет время желатинизации. Предметом

многих патентов и заявок являются режимы синтеза КФС и добавка

различных модификаторов при синтезе: лигносульфонатов, отходов

производства ПЭПА, ацетатов меламина, алюмосиликатов, протеинов и

крахмала. Среди модификаторов готовой КФС перспективно

использование кремнезоля, который переходит в гель в режиме

отверждения КФС и при этом сорбирует СН2О. Взаимопроникающие

полимерные сетки повышают прочность клеевых швов и получаемых

ДСтП [Леонович, 1999].

Водостойкость ДСтП улучшают использованием меламино- или

фенолофор-мальдегидных смол. Предлагаются новые решения по

синтезу меламинокар-бамидоформальдегидных смол с кислым сульфитом

щелочных металлов, обеспечивающие содержание свободного СН2О

менее 0,1% , а также по минимизации в рецептуре меламина как

более дорогого компонента. Для синтеза фенолоформальдегидной

смолы (ФФС) используют отходы производства фенола кумольным

методом с ГМТА, смесь фенола и n-третбутилфенола,

дифенилолпропан. Синтезированный олигомер модифицируют тунговым

маслом или карбамидом; полученное связующее используют

исключительно для внутренних слоев ДСтП. Сравнительно редко в

качестве связующего используются водные дисперсии:

акрилобутадиенстирольные, полиуретановые, поливинилацетатные,

винилэфирполимеризатов алкилкарбоксильных кислот с виниловым

спиртом. Однако благодаря нетоксичности это направление можно

считать перспективным, также как использование связующих на

основе изоцианатов. На 11-м международном симпозиуме по клеям в

Швейцарии (май 1997 г.) сообщалось о новом поколении

полиуретановых дисперсий, разработанных в США. Был представлен

форполимер с NСО-группами для сшивки ФФС. При использовании

такого совмещенного связующего в ДСтП получен сенсационный

результат: его расход был снижен до 3% против 12% в случае

использования ФФС. Развивается направление моделирования

процессов разрушения структуры ДСтП. Предпринимаются попытки

заимствовать из бурно развивающейся механики композиционных

материалов подходы к оценке напряженно-деформационного состояния,

чтобы в конечном счете подобрать состав макроструктуры

композиционного материала с требуемыми свойствами. Предлагается

армировать ДСтП волокнами различной природы, измельченным ПВХ,

ПММА в виде гранул, а также изменять параметры связующих веществ.

Так, для мебели общественного назначения (например, школьных

парт, лабораторных столов) требуются "антивандальные" ДСтП -

ударопрочные, с высокой динамической вязкостью, хорошо

удерживающие шурупы. Достигается это использованием

бифункциональных олигомеров (например, диизоцианатов)

определенной молекулярной массы и гибкости, чтобы в готовой плите

в молекулах сохранялась некоторая сегментальная подвижность в

режиме вынужденной эластичности для диссипации механической

энергии [Древесные, 1999].

Вспенивающиеся полиизоцианаты при расходе от 10% и выше

используются для получения сэндвич-панелей с центральным слоем

из ДСтП для замены традиционного конструкционного материала -

многослойной фанеры. В качестве наружных слоев используют

древесные волокна с повышенным содержанием полиизоцианатов. При

расходе 30% плотность панелей может быть снижена до 350 кг/м3,

тогда панели одновременно служат тепло- и звукоизоляционным

материалом.

На Западе уделяется возрастающее внимание вторичной

переработке материалов. Технологии утилизации называют

"рециклами". Активно действует Европейская Ассоциация

конвертирования пластмасс (ЕиРС). Предложено изготовлять ДСтП

из железнодорожных шпал 20-летней эксплуатации, из

использованной деревянной тары. Сообщается о переработке старых

ДСтП и ДВП; плиты измельчают, обрабатывают дереворазрушающими

грибами, горячей щелочью и вновь прессуют с добавкой

связующего. Очевидно, что в производстве ДСтП использование

вторичного сырья должно занять соответствующее место в сырьевой

базе предприятий, расположенных в зоне крупных городов

[Леонович, 1999].

3.4. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ И ВОЗможНЫЕ

НАПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЭКСТРАКТОВ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ

СОСНА - ОДНО ИЗ ДРЕВНЕЙШИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ. ПО

ФИТОНЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ ОНА ПРЕВОСХОДИТ МНОГИЕ ВИДЫ ДРЕВЕСНЫХ

ПОРОД. В СОСНОВЫХ ЛЕСАХ ВОЗДУХ ПРАКТИчЕСКИ СТЕРИЛЕН (200-300

БАКТЕРИАЛЬНЫХ КЛЕТОК НА 1 М). ДРЕВЕСНАя ЗЕЛЕНЬ ОчЕНЬ БОГАТА

ВИТАМИНАМИ КАК В КОЛИчЕСТВЕННОМ, ТАК И В КАчЕСТВЕННОМ ОТНОШЕНИИ.

ВЫСОКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА С И КАРОТИНА, В чАСТНОСТИ, И

ОБУСЛОВИЛИ ПЕРВЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭТОГО СЫРЬя. ОДНАКО

НАЛИчИЕМ ЭТИХ СОЕДИНЕНИЙ ДАЛЕКО НЕ ИСчЕРПЫВАЮТСя ВОЗМОЖНОСТИ

ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ КАК СЫРЬя ДЛя ПОЛУчЕНИя БИОЛОГИчЕСКИ АКТИВНЫХ

ПРЕПАРАТОВ.

Моно- и сесквитерпеноиды, входящие в состав как эфирных

масел, так и нейтральные соединений древесной зелени сосны,

наряду с фитонцидной активностью проявляют высокую токсичность

для стволовых вредителей - ксилофагов и репеллентную активность

против двукрылых насекомых [Ягодин, 1981; Левин, 1981; Репях,

1988].

Исследования по применению эфирных масел в медицине показали,

что препарат, содержащий 10 % эфирного масла сосны в единице

лекарственной формы, может быть использован в качестве

стимулятора заживления гнойных ран.

Большой интерес представляют вещества, входящие в состав

нейтральных соединений древесной зелени сосны. Однако если (-

ситостерин, содержащий в древесной зелени как в свободной форме,

так и в виде сложных эфиров с высшими жирными кислотами,

является уже традиционным для лесохимии продуктом, то остальные

соединения до сих пор в России промышленно не выделяются.

Изоабиенол, являясь спиртом лабданового типа строения,

относится к ценным исходным соединениям для синтеза душистых

производных серой амбры - продукта жизнедеятельности кашалотов,

представляющего собой один из наиболее ценных видов сырья для

парфюмерии. За последние 10-15 лет интерес к душистым соединениям

значительно вырос, о чем свидетельствуют многочисленные

публикации. Объясняется это постоянно растущим спросом на них во

всем мире и непрерывным сокращением численности кашалотов

[Васильев, 1991].

При окислении изоабиенола удалось получить амбреинолид. При

обработке серной кислотой амбреинолид перегруппировывается в

кислоту, циклизующуюся далее в карбонильное соединение

феналановой структуры с сильным , амбровым запахом.

Амбреинолид является важным веществом для синтеза и других

ценных душистых соединений. В небольшом количестве он содержится

в табаке, но богатых им природных источников нет. Разработано

несколько синтезов рацемического амбреинолида. Все они

многостадийны, а исходные вещества труднодоступны. Поэтому

решение задачи синтеза этого соединения из доступного сырья

является важным достижением в создании процессов промышленного

синтеза душистых соединений [Васильев, 1991].

Полипренолы идентифицированы в листьях растений, а также

бактериях, тканях животных организмов, грибах. Отмечено, что

содержание полипренолов более высокое (в 10-50 раз) в хвойных

растениях, чем в лиственных. При этом в хвойных растениях

полипренолы содержат большее количество (от 10 до 20)

изопреновых звеньев в цепи молекулы, чем в лиственных (от 6 до

12). Концентрируясь в мембранах клеток, полипренилфосфаты

осуществляют перенос углеводов от соответствующих

нуклеотидсахаров с последующей их полимеризацией. Цепи

полипренолов входят в состав молекул таких биологически активных

соединений, как витамин К, токоферолы, некоторые коферменты.

Исследователи относят полипренолы к новому классу низко

молекулярных биорегуляторов, играющих исключительно важную роль в

продуцировании живыми организмами - от микроорганизмов до

млекопитающих - углеводосодержащих биополимеров ряда

полисахаридов, гликопротеинов, пентидогликонов и других

[Васильев, 1991].

В организме человека эти соединения сконцентрированы в

поджелудочной железе, мозге, сердце, почках, печени, селезенке

и других тканях. Полипренолы представляют интерес как

лекарственные вещества, в частности производные полипренолов

могут найти применение в качестве средств, снижающих кровяное

давление, противоожоговых средств, а также заживляющих язвы

желудка и двенадцатиперстной кишки. Отмечается также высокая

эффективность применения этих веществ в качестве кормовых

добавок.

Основные исследования по изучению полипренолов проводились в

США и Японии. В этих странах полипренолы получают из свиной

печени и свиной поджелудочной железы, а также хвои различных

растений методом промышленной колоночной хроматографии. Сложность

получения таких препаратов и высокая эффективность их применения

обусловливают высокую цену на эти продукты.

Фосфолипиды, представленные в основном глицерофосфатидами, и

их концентраты применяются в качестве эмульгирующих веществ в

биологически активных эмульсиях. Они улучшают качество и ценность

продуктов питания. Небольшие добавки этих соединений в корм

животных способствуют повышению продуктивности скота и птицы.

Поэтому использование древесной зелени в качестве дешевого и

доступного сырья для подобного производства является актуальной

задачей.

3.4.1. ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ

РАЗВИТИЯ

Использование древесной зелени в настоящее время направлено

главным образом на применение ее в качестве кормовой добавки в

рационы сельскохозяйственных животных. Питательность древесной

зелени сосны составляет 0,28 кормовой единицы в 1 кг, т.е.

равна по питательной ценности пшеничной или ржаной соломе.

Хвоя содержит целый ряд ценных биологически активных веществ

и является витаминным кормом, а также служит источником

фитонцидов. Однако наличие в ней дубильных, смолистых веществ, а

также горечей, придающих ей специфический вкус и свойства,

ограничивает ее использование в значительных количествах в

нативном виде. Кроме того, древесная зелень является продуктом

ско-ропортящимся. Срок ее хранения после заготовки не должен

превышать в летнее время 5 сут., а в зимнее - 20 сут. [Васильев,

1991].

Для использования полезных свойств этого ценнейшего

растительного сырья при одновременном нивелировании отрицательных

сторон применяются различные методы переработки древесной зелени.

Их можно подразделить на механические и химические.

Механическая переработка древесной зелени

Для сохранения на более длительное время биологически

активных веществ хвои на практике проводят скоростную сушку и

затем высушенную древесную зелень измельчают в муку. Хвойная

витаминная мука потребляется животными лучше, чем свежая хвоя.

Это происходит потому, что при сушке из нее удаляется часть

эфирных масел и других летучих веществ, а часть дубильных

веществ переходит в малорастворимую форму.

Цехи по выработке витаминной муки на предприятиях России в

основном работают рентабельно. Выработка товарной продукции на

одного рабочего составляет около 5 тыс.р. в год. Эти показатели

могут быть значительно улучшены за счет механизации ручного труда

на заготовке сырья и комплексного его использования.

В России работает свыше 200 цехов и несколько передвижных

установок по выработке хвойной витаминной муки [Васильев, 1991].

Простота технологии и неограниченный сбыт продукции

способствовали быстрому росту этого производства. Однако в

последнее время реализация продукции затрудняется из-за высокой

(150-280 р./т) цены на витаминную муку.

Технология производства витаминной муки имеет и ряд

трудностей, связанных не только со сложностью сбора древесной

зелени, но и с зависимостью состава сырья от различных

неконтролируемых факторов, а также его неоднородностью.

Необходимо также отметить, что использование витаминной муки как

компонента кормов сельскохозяйственных животных ограничено

наличием дубильных и смолистых веществ, гликозидов и алкалоидов.

Поэтому становится очевидной необходимость облагораживать

древесную зелень или извлекать из нее биологически активные

вещества с использованием проэкстрагированного сырья, в качестве

витаминной муки или компостов, а также кормовых добавок,

Обогащенных белком за счет выращивания на ней дополнительной

биомассы.

3.4.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

ВЕщЕСТВ ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ

Технология экстракционной переработки древесной зелени

заключается в извлечении из измельченного сырья различными

растворителями биологически активных веществ, их концентрирование

и использование в качестве конечного продукта или как сырья для

выделения соединений с ценными свойствами.

Все существующие технологические схемы можно подразделить на

непрерывные или периодические с использованием в качестве

экстрагента воды, водяного пара, полярных или неполярных

растворителей.

Переработка древесной зелени по способу батарейной

противоточной экстракции горячей водой после предварительной

отгонки эфирного масла острым паром относится к старейшим

производствам такого рода. Уже в 1931 г. на Тих-винском

лесохимическом заводе вошел в строй цех по переработке еловой

древесной зелени с получением хвойного лечебного экстракта и

эфирного масла [Ягодин, 1980]. В настоящее время этот цех

перерабатывает ежегодно около 3,5 тыс.тсырья и производит

экстракт хвойный натуральный (ТУ-81-05-97--70), экстракт хвойно-

соляный в брикетах (ТУ-81-05-98--70), а также тяжелое эфирное

масло (фС 42-659-73). Тяжелое эфирное масло применяется для

приготовления препарата "Пинабин", являющегося эффективным

средством лечения почечно- и желчекаменной болезни и

калькулезного холецистита.

Наряду с батарейным методом экстракции предложена

усовершенствованная технологическая схема переработки древесной

зелени с получением эфирного масла и хвойного натурального

экстракта на установках непрерывного действия НДТ-ЗМ и УНП

[Ягодин, 1980; Репях, 1988]. В 1975 г. такая технология

внедрена в Цюрупинском лесхоззаге Херсонской области Украины

[Продниекс, 1988].

Кроме получения хвойных экстрактов в настоящее время

существует несколько способов получения соков из хвои. Выход

клеточного сока зависит от способа и глубины обработки сырья и

составляет от 10 до 30 %. Для увеличения выхода сока древесную

зелень подвергают многократной пропарке или ферментации. Это

дает возможность разрушить защитную оболочку хвои и значительно

повысить выход сока, состав которого мало отличается от состава

натурального хвойного экстракта.

Все получаемые таким образом экстракты представляют собой

галеновые препараты со слабо изученным, составом и используются

только для приготовления хвойных ванн в качестве лечебного

средства при заболеваниях центральной и периферической нервной

системы, сердечно-сосудистых и ревматических заболеваниях.

Из органических растворителей в настоящее время нашли

промышленное применение только бензин БР-1 и БР-2, а также

трихлорэтилен. Начало использования жирорастворимых веществ

приходится на 1949 г., когда был предложен способ переработки

древесной зелени экстракцией бензином. Получаемый продукт,

который после омыления растворяется в воде, был назван

хлорофилло-каротиновой пастой (ГОСТ 21802-84). Производство

хлорофилло-каротиновой пасты впервые было организовано в

Лисинском учебно-опытном лесхозе в 1950 г., а затем

модернизировано [Ягодин, 1980; Левин, 1981; Репях, 1988].

В настоящее время такие производства перерабатывают как

только сосновую древесную зелень, так и сосновую древесную зелень

совместно с еловой. Поэтому, исходя из состава используемого

сырья, цехи по переработке древесной зелени в зависимости от

технологического варианта подразделяются на два вида. К первому

относятся цехи, перерабатывающие только древесную зелень сосны, с

получением хвойной хлорофилло-каротиновой пасты, хвойного воска

(ОСТ-56-65-82) и эфирных масел. Ко второму - цехи,

перерабатывающие древесную зелень сосны и ели с получением, кроме

упомянутых продуктов, хлорофиллина натрия (ОСТ 56-33-85),

бальзамической пасты (ОСТ 56-58-83), провитаминного концентрата

(ОСТ-56-32-85), а также фракций эфирных масел (рис. 6). В 1980 г.

внедрена технология получения хвойного эфирного масла путем

вакуумной фракционной дистилляции масла-сырца с применением

ротационного пленочного испарителя ИР-10 [Ягодин, 1988].

Согласно технологической схеме бензиновый экстракт древесной

зелени, освобожденный от восков, подвергают обработке 30 %-ным

водным раствором щелочи. При этом происходит омыление

сложноэфирньк групп в молекуле хлорофилла с выделением металла,

фитола, а также нейтрализация свободных жирных, смоляных и

хлорофиллиновых кислот.

Натриевые соли кислот и некоторые производные хлорофилла,

образовавшиеся в результате воздействия на экстракт щелочи,

растворяются в воде. Нейтральные же вещества остаются в

бензиновом растворе. После отгонки растворителя из нейтральных

веществ получают провитаминный концентрат и эфирные масла.

Водорастворимые вещества обрабатывают 15-20 %-ным раствором

серной кислоты, в результате чего выделяются хлорофиллин-сырец,

а также жирные и смоляные кислоты.

Для получения смоляных и жирных кислот применяют метод

экстрагирования бензином при 60-65 С0 с последующей отгонкой

растворителя. Полученный продукт нейтрализуют 40 %-ной щелочью с

добавлением воды до 40 % влажности. Он представляет собой

бальзамическую пасту.

Водная суспензия хлорофиллина-сырца промывается водой до

нейтральной реакции в промывных водах. Затем производится сушка

продукта. Полученные хлорофиллиновые кислоты нейтрализуются

карбонатом натрия (содой) в 20%-ном водном растворе этанола при

температуре 75 С и соотношении растворитель: хлорофиллин

натрия:сода равном 10:1: :0,5 в течение 15-20 мин [Репях, 1988].

При получении спиртового раствора хлорофиллина натрия спирт

частично отгоняется до получения нужной концентрации продукта.

При получении же водного раствора спирт отгоняется полностью и

концентрат хлорофиллина натрия растворяется в воде. Полученные

растворы поступают в фасовочное отделение и

[pic]

Рис. 6. Принципиальная схема переработки

древесной зелени

по способу бензиновой экстракции

разливаются в стеклянную тару.

Таким образом, учитывая использование обессмоленной древесной

зелени, в настоящее время можно говорить о создании безотходной

технологии переработки этого сырья с получением целого ряда

биологически активных продуктов. Однако все они представляют

собой сложные, полностью не изученные смеси, что ограничивает их

применение и, прежде всего, в фармакологии.

Выход хлорофилло-каротиновой пасты по описанной технологии

переработки древесной зелени сосны из 1 т сырья при использовании

для ее подготовки усовершенствованного измельчителя кормов

"Волгарь-5" составляет 60-70 кг и 120-150 т тяжелого эфирного

масла [Ягодин, 1988]. В среднем извлекается приблизительно 50-60

% смолистых веществ. Количество хлорофилловых пигментов в

бензиновом экстракте составляет 20-30 %, а каротиноидов до 50 %

от содержания их в исходном сырье. При дальнейшей переработке

экстрактов древесной зелени сосны и ели получают до 5 кг

провитаминного концентрата, 5-5,5 кг бальзамической пасты, до 2

кг хвойного воска, а также 200-230 г хлорофиллина натрия.

В НПО "Силава" (Латвия) на основании данных о работе цехов

по переработке древесной зелени на базе типового оборудования с

использованием нестандартных экстракторов разработан проект

лесобиохимического цеха с получением хлорофилло-каротиновой пасты

и тяжелого эфирного масла [Продниекс, 1988]. Ниже приведены

технико-экономические показатели цеха.

Технико-экономические показатели цеха

Годовой выпуск товарной продукции, тыс.р. 123,95

Годовая потребность, т:

в сырье .....……………………………............ 600

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7