Патент на изобретение №2332438
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОРЫ ЕЛИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к химической переработке древесины и может быть использовано на деревообрабатывающих предприятиях и в целлюлозно-бумажной промышленности для переработки коры ели с получением хвойного воска, антоцианидинового красителя, пектина и активного угля. Описан способ переработки коры ели, включающий экстракцию коры неполярным растворителем с извлечением хвойного воска, последующее выделение из коры антоцианидинового красителя и переработку остатка коры в активный уголь, при этом после получения антоцианидинового красителя остаток коры подвергают экстракции 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония при температуре 95-100°С с выделением пектина. Предложенный способ обеспечивает достижение практически полной утилизации коры с получением хвойного воска, антоцианидинового красителя, пектина и активного угля, также позволяет повысить выход пектина и его качество при снижении расхода щавелевокислого аммония на его экстракцию. 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к химической переработке древесины и может быть использовано на деревообрабатывающих предприятиях и в целлюлозно-бумажной промышленности для переработки коры ели с получением хвойного воска, антоцианидинового красителя, пектина и активного угля. Из литературных источников известно использование коры ели для получения дубильного экстракта (RU 2220206, опубл. 27.12.2003), а также эфирного масла (RU 2223776, опубл. 02.20.2004). Недостатком известных способов является низкий ассортимент получаемых из коры ели продуктов. Недостатком данного способа является низкий выход пектиновых веществ. Известен способ получения пектина из коры хвойных деревьев с использованием экстрагирования 1%-ным раствором щавелевокислого аммония (SU 563154, 30.06.1977). Недостатком известного способа является низкое качество выделенного пектина. В данном способе для удаления сопутствующих примесей кора предварительно трижды промывается водой. Однако значительная часть фенольных веществ не извлекается из коры водой и при последующем кислотном гидролизе попадает в целевой продукт (пектин). Выделенные из коры водой продукты не являются товарными и судя по описанию являются отходом. Следовательно, к недостаткам также следует отнести низкий ассортимент получаемых из коры хвойных деревьев продуктов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки коры лиственницы в хвойный воск, антоцианидиновый краситель и активный уголь. Способ заключается в экстракции коры неполярным растворителем (например, гексаном) с извлечением хвойного воска, последующем выделении из коры антоцианидинового красителя при помощи обработки этиловым спиртом, содержащим 2-5% соляной кислоты. Твердый остаток коры в условиях окислительной карбонизации переводят в активные угли (RU 2175668, опубл. 10.11.2001). Недостатком данного способа является то, что остаток коры лиственницы после получения антоцианидинового красителя перерабатывается в активные угли, то есть не извлекается такой ценный класс экстрактивных веществ, как пектины. Задачей изобретения является расширение ассортимента получаемых из коры ели продуктов и достижение практически полной ее утилизации с получением хвойного воска, антоцианидинового красителя, пектина и активного угля, Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки коры ели, включающем экстракцию коры неполярным растворителем с извлечением хвойного воска, последующее выделение из коры антоцианидинового красителя и переработку остатка коры в активный уголь, согласно изобретению после получения антоцианидинового красителя остаток коры подвергают экстракции 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония при температуре 95-100°С с выделением пектина. Сопоставительный анализ предлагаемого способа и прототипа показывает, что общими признаками являются: – экстракция коры хвойных пород неполярным растворителем; – выделение из обессмоленной коры антоцианидинового красителя; – переработка коры в активный уголь. Отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа является: – выделение пектина из остатка коры ели после получения антоцианидинового красителя экстракцией 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония. Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена схема процесса безотходной переработки коры ели. Способ осуществляют следующим образом. Кору ели измельчают до частиц размером 1-3 мм и подвергают экстракции при температуре кипения неполярным растворителем (пентаном, гексаном, петролейным эфиром или бензином БР-1) в аппарате Сокслета для отделения хвойного воска. Выход и степень извлечения хвойного воска при экстракции коры ели различными неполярными растворителями приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, максимальные выход (7,1%) и степень извлечения (97,3%) хвойного воска достигаются при экстракции коры ели гексаном и бензином БР-1. Компоненты хвойного воска обладают широким спектром биологической активности, на их основе запатентовано много лекарственных и косметических средств. Хвойный воск также обладает биоцидными и гидрофобными свойствами и применяется для создания защитных покрытий, устойчивых к воздействию влаги, бактерий и грибков. Остаток коры обрабатывают 3-7% соляной кислотой при температуре 70-82°С в течение 3-4 часов в этиловом спирте и получают антоцианидиновый краситель. При концентрации соляной кислоты менее 3% резко возрастает продолжительность процесса получения антоцианидинового красителя, а увеличение концентрации соляной кислоты более 7% нецелесообразно, так как усиливаются побочные процессы, например гидролиз клетчатки и разрушение красителя. При температуре ниже 70°С получение красителя вести нецелесообразно, т.к. возрастает продолжительность процесса (78°С – температура кипения этилового спирта, 82°С – температура кипения изопропилового спирта). Использование спиртов с температурой кипения выше 82°С нецелесообразно, т.к. идет разрушение получаемого красителя и его выход падает. Уникальность антоцианидиновых красителей заключается в том, что они в зависимости от количества заместителей (ОН-групп) в фенольном кольце и рН среды придают растениям, цветам, плодам и т.д. различную яркую окраску от желтого до фиолетового и синего цвета. Антоцианидиновые соединения обладают широким спектром биологической активности, а также являются пищевыми красителями и широко применяются в пищевой промышленности. В настоящее время их получают из плодов, ягод и овощей (С.С.Танчев Антоцианы в плодах и овощах. М.: Пищевая промышленность. 1980. 297 с.). После получения антоцианидинового красителя остаток коры ели подвергают экстракции 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония с выделением пектина. Пектины обладают противовоспалительными, обволакивающими свойствами, проявляют детоксицирующее действие, адсорбируя токсины микроорганизмов, ионы тяжелых металлов, в том числе радионуклиды, гликозиды, алкалоиды, фенол и другие вредные вещества. Пектины могут применяться в ветеринарии для профилактики и терапии желудочно-кишечных болезней сельскохозяйственных животных. Остаток коры, остающийся после выделения пектина, подвергают окислительной карбонизации в реакторе с неподвижным или кипящим слоем при температуре 600-800°С. Выход активного угля составляет 12-14%. Характеристики активного угля, получаемого окислительной карбонизацией из коры ели после получения хвойного воска, антоцианидинового красителя и пектина, представлены в таблице 2.
Способ переработки коры ели подтверждается конкретным примером. Пример. В аппарат Сокслета загружают 100 г измельченной до фракции 1-3 мм коры ели, влажностью до 5%, которая содержит 7,1% смолистых веществ (хвойного воска), и экстрагируют гексаном при температуре кипения (68,7°С) в течение 6 часов. После отгонки гексана получают 6,4 г хвойного воска, коэффициент извлечения составил 95,9%. Для получения антоцианидинового красителя в круглодонную колбу объемом 0,5 л загружают 25 г твердого остатка коры ели, после экстракции гексаном, заливают кору 250 мл этилового спирта, содержащего 4% соляной кислоты, закрывают обратным холодильником и кипятят при температуре 78°С в течение 3,5 часов. Раствор в колбе приобретает темно-вишневый цвет. Реакционную массу, не охлаждая, отфильтровывают от коры, которую на фильтре дважды промывают 50-60 мл горячего этилового спирта. Затем полученный раствор красителя концентрируют под вакуумом, отгоняя весь этиловый спирт, разбавляют 80-100 мл воды. Полученный антоцианидиновый краситель отделяют фильтрованием и высушивают при комнатной температуре. Выход 14%. Пектиновые вещества извлекают экстракцией 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония из твердого остатка коры ели, оставшейся после извлечения антоцианидинового красителя. Экстракцию проводят при температуре 100°С и гидромодуле 1:30. Раствор отделяют от остатка коры методом фильтрования на нутч-фильтре. Затем проводят осветление экстракта активным углем, концентрированно осветленного раствора под вакуумом при температуре 55-60°С, осаждение пектинов этиловым спиртом. Выпавшие в осадок пектины отделяют на нутч-фильтре, промывают спиртом и сушат готовый продукт. Выход пектина 12%. Остаток коры после выделения пектина, окислительной карбонизацией переводят в активный уголь в реакторе с неподвижным или кипящим слоем при температуре 600-800°С. Выход активного угля составляет 11-13%. Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить ассортимент получаемых из коры ели продуктов, а также достичь практически полной утилизации коры ели. При переработке 1 тонны коры ели по предлагаемому способу получают: 1. Хвойный воск до 60-70 кг; 2. Антоцианидиновый краситель 130-140 кг; 3. Пектин 100-120 кг; 3. Активный уголь 110-130 кг.
Формула изобретения
Способ переработки коры ели, включающий экстракцию коры неполярным растворителем с извлечением хвойного воска, последующее выделение из коры антоцианидинового красителя и переработку остатка коры в активный уголь, отличающийся тем, что после получения антоцианидинового красителя остаток коры подвергают экстракции 0,5%-ным водным раствором щавелево-кислого аммония при температуре 95-100°С с выделением пектина.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.04.2009
Извещение опубликовано: 20.09.2010 БИ: 26/2010
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
