Технология получения экстрактивных веществ из древесины лиственницы

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Страниц:
128
Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Углубляющийся кризис органического сырья способствует привлечению внимания исследователей и технологов к использованию возобновляемых растительных ресурсов, к их глубокой переработке с целью получения максимального выхода полезных продуктов. Одним из перспективных видов органического сырья является древесина лиственницы и отходы ее переработки.

Особое внимание исследователей к древесине лиственницы определяется ее большими запасами в нашей стране, особенностями ее физико-химических свойств и составом компонентов. Наибольший интерес биомасса лиственницы представляет благодаря наличию в ней специфических экстрактивных веществ с широким спектром практически полезных свойств. Промышленное освоение лиственничных лесов сдерживается экономическими и экологическими факторами, обусловленными все более жесткими требованиями к регламентации отходов производства. В целлюлозно-бумажной промышленности по технологическим регламентам допускается переработка древесного сырья содержащего лишь 10% древесины лиственницы, так как в большем количестве она ухудшает технико-экономические показатели производства и качество целлюлозы. При получении пиломатериалов в отходы попадает около 40% древесины (кора, горбыль, опилки), которые либо сжигаются, либо уходят в отвал. Существующие в настоящее время производства по переработке древесины чаще всего узкопрофильные, что приводит к образованию многотоннажных отходов. В связи с этим разработка новых подходов к комплексной переработке древесины с целью снижения техногенных загрязнений, повышения экологической безопасности и рентабельности производства весьма актуальна. Учитывая, что основные запасы лиственницы находятся в Сибири и на Дальнем Востоке, вовлечение ее биомассы в углубленную переработку позволит более рационально распоряжаться имеющимися ресурсами.

Нужно отметить, что одним из стратегических направлений развития & quot-малой химии& quot- в XXI веке является разработка технологий глубокой химической переработки низкокачественной древесины, коры, древесной зелени. Становится все более актуальной безотходная химическая переработка коры и древесины с получением природных биологически активных веществ, экологически чистых удобрений, кормовых добавок и продуктов лечебно-профилактического и медицинского назначения. В настоящее время ресурсы биомассы дерева, которая является сырьевой базой & quot-малой химии& quot-, используются в нашей стране не более чем на 10%. Имеющиеся технологии получения лесохимических продуктов несовершенны, что не позволяет достигнуть той степени развития этой отрасли, которая имеется в развитых странах.

Создание технологии безотходной переработки биомассы лиственницы предполагает получение новых биологически активных природных продуктов, необходимых для удовлетворения нужд медицины, фармакологии, сельского хозяйства, парфюмерно-косметической промышленности [1]. Одновременно решаются экологические проблемы утилизации отходов деревоперерабатывающих производств.

Задачи по исследованию процесса экстракции древесины и коры лиственницы двухфазной системой растворителей являются фундаментальными в области химии древесины. Это направление исследований предполагает изучение кинетики процесса извлечения экстрактивных веществ из биомассы лиственницы, определение коэффициентов диффузии и массопередачи, исследование физико-химических характеристик процесса переноса, его природы и механизма при извлечении экстрактивных веществ из биомассы дерева, создание математической модели процесса экстракции.

Выводы

1. Разработан способ выделения ДКВ и смолистых веществ из древесины лиственницы с использованием системы этилацетат — вода, которая обеспечивает высокую степень извлечения продуктов, достигающую 95% с сохранением их нативных свойств.

2. Новая технология предусматривает совмещение процесса дистилляции и экстракции ДКВ из этилацетатного экстракта в одну стадию. Это обеспечивает эффективное разделение ДКВ и смолистых веществ и практически полную регенерацию растворителя.

3. Исследован процесс кипения гетерогенной смеси этилацетат — вода в условиях перегрева дисперсной фазы. Установлено, что интенсивность теплообмена в условиях перегрева значительно выше, чем при обычном кипении. Получена зависимость коэффициента теплоотдачи к жидкости от удельной тепловой нагрузки.

4. Впервые проведено исследование физико-химических свойств растворов ДКВ в этилацетате и воде. Данные по коэффициентам диффузии, плотности, вязкости и растворимости определены в виде эмпирических зависимостей, которые использованы при проведении технологических расчетов.

5. На основе аппарата теории графов синтезирована технологическая схема процесса получения экстрактивных веществ из древесины лиственницы и выполнена ее оптимизация по материальным и тепловым потокам.

6. На основе выполненных исследований спроектирована, изготовлена и пущена в эксплуатацию промышленная установка по производству ДКВ мощностью 2500 кг/год. Рентабельность действующего производства составляет свыше 300%, что свидетельствует о его высокой экономической эффективности.

Показать Свернуть

Содержание

Глава 1 Обзор литературы.

1.1 Методы выделения экстрактивных веществ из древесины лиственницы

1.2 Теоретические основы процесса экстракции из древесины.

1.3 Выводы и направления исследований.

1.3.1 Выводы по литературному обзору.

1.3.2 Цели и задачи исследования.

Глава 2 Физико-химические свойства древесины и растворов основных экстрактивных веществ в этилацетате и воде.

2.1 Влагоемкость древесины лиственницы.

2.2 Определение растворимости дигидрокверцетина.

2.3 Определение динамической вязкости и плотности растворов ДКВ.

2.3.1 Динамическая вязкость раствора ДКВ в этилацетате.

2.3.2 Динамическая вязкость раствора ДКВ в воде.

2.3.3 Плотность растворов ДКВ.

2.4 Температура кипения растворов ДКВ в этилацетате.

2.5 Исследования равновесия этилацетат — вода.

2.6 Распределение экстрактивных веществ древесины лиственницы в системе этилацетат — вода.

Глава 3 Исследование кинетики экстракции.

3.1 Процессы экстракции и растворения в системе твердое тело-жид кость.

3.2 Исследование кинетики извлечения экстрактивных веществ из древесины лиственницы.

Глава 4 Выделение экстрактивных веществ из экстракта.

4.1 Общие сведения о составе экстрактивных веществ.

4.2 Исследование процесса дистилляции экстракта.

4.3 Данные расчета дистилляции экстракта.

4.4 Исследование процесса дистилляции совмещенного с экстракцией.

4.5 Исследование теплообмена при дистилляции экстракта.

Глава 5 Технологическая часть.

5.1 Комплексная технология переработки лиственницы.

5.2 Технологическая схема производства ДКВ и СЛЭ и описание технологического процесса.

5.3 Математическое моделирование технологических процессов извлечения экстрактивных веществ из древесины лиственницы.

Глава 6 Технико-экономические показатели производства по извлечению экстрактивных веществ из древесины лиственницы.

Выводы.

Список литературы

1. Ягодин В. И. Стратегические направления развития & laquo-малой лесохимии& raquo- в XXI веке// Материалы международной научной конференции РАЕН. -Москва. -2000,-С. 128−134.

2. Левин Э. Д., Денисов О. Б., Пен Р. З. Комплексная переработка лиственницы, -М.: Лесная пром-сть, 1978 224 с.

3. Бабкин В. А., Иванова С. З., Федорова Т. Е., Иванова Н. В., Федоров C.B., Остроухова Л. А., Малков Ю. А. Флавоноидные соединения коры лиственницы сибирской и лиственницы Гмелина// Химия растительного сырья, 2002, — № 4, — С. 5−13.

4. Тюкавкина H.A., Лаптева К. И., Медведева С. А. Фенольные экстрактивные вещества рода Larix (обзор). // Химия древесины, 1973. -вып. 13,-С. 3−19

5. Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина. Химия, ультраструктура, реакции. -М.: Лесная пром-сть, — 1988, 511 с.

6. Бабкин В. А., Остроухова Л. А., Дьячкова С. Г., Святкин Ю. К., Бабкин Д. В., Онучина H.A. Безотходная комплексная переработка биомассы лиственницы сибирской и даурской //Химия в интересах устойчивого развития, 1997, — № 5, — С. 105−115

7. Gripenberg J. // Acta Chem. Scand. 1952, — 6, P. 1152

8. Brewerton H.V. // New Zel. J. Sei. Techn., 1956, — 37B, P. 626

9. Колхир B.C., Тюкавкина H.A., Быков B.A. и др. Диквертин новое антиоксидантное и капилляропротекторное средство// Хим. -фарм. Журнал, — 1995, — № 9, — С. 61−64

10. Тюкавкина H.A., Арзамазцев А. П., Руленко И. А. и др. Стандартизация нового препарата «Диквертин"//Сб. научн. трудов НИИ фармации Минздрава и Медпрома Р Ф, -T. XXXIV- М: 1995, С. 77−81

11. Тесёлкин Ю. О., Бабенкова И. В., Клебанов Г. И. и др. Антиоксидантное действие дигидрокверцетина при общем у-облучении //

12. Вопросы биол., мед. и фармацевт, химии,-1999, — № 2. С. 45−48.

13. Теселкин Ю. О., Жамбалова Б. А., Бабенкова И. В. и др. Антиоксидантные свойства дигидрокверцетина // Биофизика, -1996. -Т. 41, № 3. С. 620−623.

14. Бабкин В. А., Ульданов В. Г., Остроухова JT.A., Рязанова В. А. Диквертин в лечении воспалительных заболеваний глаз // Человек и лекарство: Материалы VI Российского национального конгресса. -Москва,-1999. -С. 274−275

15. Рязанова В. А., Чекмарёва JI.T., Ульданов В. Г., Щуко А. Г., Остроухова JI.A., Бабкин В. А. Диквертин в офтальмологической практике // Человек и лекарство: Материалы V Российского национального конгресса. -Москва.- 1998. -С. 274−275

16. Бабкин В. А., Остроухова Л. А., Иванова С. З., Малков Ю. А., Онучина H.A., Бабкин Д. В. Биологически активные вещества древесины лиственницы // Химия в интересах устойчивого развития. -2001.- № 3. -С. 363−367.

17. Пат. № 2 003 260 Рос. Федерация, МПК6 А 23 С9/00, G01 N33/04. Способ производства массы для сахаристых кондитерских изделий на жировой основе/ Болдина Г. Н., Кондакова И. А. и др. Опубл. -1993, Бюл. -№ 43−44.

18. Тюкавкина H.A., Руленко И. А., Колесник Ю. А. Природные флавоноиды как пищевые антиоксиданты и биологически активные добавки // Вопросы питания. 1996. -№ 2.- С. 33−38.

19. Kurth E.F. Producing Pure Dihydrquercetin // Patent 2 744 919 US, — 1952. C.A. 1956.- Vol. 50, — № 22, -1687h

20. Pew J.C. A flavanon from Douglas-fir heartwood // J. Amer. Chem. Soc. 1948. Vol. 70. -P. 3031−3034.

21. Иванова С. З., Федорова Т. Е., Остроухова JI.A., Федоров C.B., Онучина H.A., Бабкин В. А. Полимер дигидрокверцетина из древесины лиственницы сибирской и даурской // Химия растительного сырья.- 2001. -Вып.4. С. 21−24.

22. Запрометов М. Н. Фенольные соединения: Распространение, метаболизм и функции в растениях.- М.: -Наука, -1993. 272 с.

23. Семенов A.A. Очерк химии природных соединений // Новосибирск: Наука, -2000, 664 с.

24. Ралдугин В. А., Козлов В. Е., Чекуров В. М. Цембрановые спиты новый тип гормональных ингибиторов роста растений// Химия природных соединений, 1981, № 6 — С. 733−738

25. Анисимова К. И., Антоновский С. Д., Белозерова JI.A., Зайцева А. Ф., Штейнбок С. Д. Лиственница как источник получения ряда полезных веществ // Растительные ресурсы. -1965. -Т. 1, — вып.1. С. 74−83

26. Лисина А. И., Вольский Л. Н., Леонтьева В. Г., Пентегова В. А. Экстрактивные вещества ядра и заболони Larix daurica Turcz. // Известия С О АН СССР. -Сер. хим. наук.- 1969.- Вып. 6, — № 14. С. 102−104

27. Тюкавкина H.A., Антонова Г. Ф. Изучение химического состава водных экстрактов сибирской лиственницы // Изв. СО АН СССР.- Сер. хим. наук. -1969. -ВЫП. 4. -№ 9. -С. 112−115

28. A.c. № 351 847 СССР, МПК6 А61К35/78. Способ выделения дигидрокверцетина/ Тюкавкина H.A., Антонова Г. Ф. Опубл. в юл-1975. -№ 10. -Зс.

29. Диквертин //Фармакопейная статья ФС -42−3854−99. -1999

30. Дигидрокверцетин-стандартный образец // Фармакопейная статья ФС-42−3853−99. -1999

31. Воскобойникова Н. В., Геодакян C.B., Тюкавкина H.A., Остроухова JI.A., Колесник Ю. А., Бабкин В. А. Количественное определение дигидрокверцетина методом ВЭЖХ // Фармация. -1992. -JV" 6. С. 74−75

32. Пат. № 2 135 510 Рос. Федерация. Способ переработки древесины лиственницы и установка для его осуществления /000& quot-ПлУГ"-- заявитель и патентообладатель 000& quot-ПлУГ"-. -№ 98 122 659/04- заявл. 21. 12. 1998- опубл. 27. 08. 1999, Бюл. № 8−2с.

33. Выродов В. А. и др. Технология лесохимических производств. -М.: Лесная пром-сть. -1987. -372 е.

34. Чудинов C.B., Трофимов А. Н., и др. Справочник лесохимика. -М.: Лесная пром-сть. -1987. -272 с.

35. Справочник химика. -Под ред. Никольского В.П.- М. :Химия. -1967. -934 с.

36. А. М. Чащин, М. И. Глухарева. Ацетатные растворители в лесохимической промышленности. -М.: Лесная пром-сть, -1988. -192 с.

37. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия. -1973. -752 с.

38. Аксельруд Г. А., Альтшулер М. А. Введение в капиллярно-химическую технологию. М.: Химия. -1983. -264 с.

39. Коган В. Б., Волков А. Д. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажной промышленности: М.: Лесная пром-сть. -1980. — 576 с.

40. Бабкин В. А., Остроухова Л. А. Малков Ю.А., Онучина H.A., Еськова Л. А. Эффективный антиоксидант из древесины лиственницы // Хвойные бореальной зоны. -Вып. 1, Лиственница. -Красноярск, — 2003. -С. 108−113

41. Батунер Л. М., Позин М. Е. Математические методы в химическойтехнике. JI.: Химия.- 1971. -824 с.

42. Экстрактивные вещества древесины и значение их в целлюлозно-бумажном производстве. Под ред. Хиллиса В. Э. -М.: Лесная пром-сть. -1965. -505 с.

43. Багатуров С. А. Теория и расчет перегонки и ректификации. -М.: Гостопиздат. -1961. 435 с.

44. Людмирская Г. С., Барсукова Т. А., Богомольный A.M. Равновесие жидкость-пар: Справочник.- Л.: Химия.- 1987. 336 с.

45. Петлюк Ф. Б., Серафимов Л. А. Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет.- М.: Химия.- 1983. -304 с.

46. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической промышленности. -Л.: Химия. -1987. 576 с.

47. Романков П. Г., Фролов В. Ф. Теплообменные процессы химической технологии. -М.: Химия.- 1982. 352 с.

48. А. Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия.- 1973. -752 с.

49. Исаев С. И., Кожинов И. А., Кофанов В. И. и др Теория тепломассообмена: Под ред. А. И. Леонтьева. -М.: Высш. школа, -1979. -495 с.

50. Кафаров В. В., Мешалкин В. П., Перов В. Л. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. -М. :Химия. -1974−343 с.

51. Бабкин В. А., Остроухова Л. А., Малков Ю. А. и др. Комплексная переработка биомассы лиственницы // Химия и технология растительных веществ: материалы II Всеросс. конф-Казань. 2002. — С. 125−126.

52. Бабкин В. А., Остроухова JI.A., Малков Ю. А. и др. Биологически активные вещества древесины лиственницы// Химия в интересах устойчивого развития. -2001. -Т. 9, — вып. 3. -С. 363−367.

53. Малков Ю. А., Остроухова J1.A., Бабкин В. А. Применение метода математического моделирования для разработки технологии извлечения экстрактивных веществ из древесины лиственницы // Химия растительного сырья.- 2002. -№ 2.- С. 133−138

54. Бабкин В. А., Остроухова J1.A., Малков Ю. А. и др. Ресурсосберегающая и экологически безопасная переработка древесины и коры лиственницы // Наука производству.- 2004. -№ 1.- С. 52−58

55. Залевский A.A. Экономика химической промышленности. -М.: Химия. 1986. — 192с.

56. Смирницкий Е. К. Экономические показатели промышленности: Справочник.- М.: Экономика.- 1974. 381 с.

57. Злотникова Л. Г. и др. Организация и планирование производства. -М.: Химия. -1988. -320 с.

58. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ХИМИЯ

59. ООО ИННОВАЦИОННАЯ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА Ifjgg:1. ХИМИЯ ДРЕВЕСИНЫ1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

60. Малкова Ю. А. осуществлял научно-техническое руководство проектными, монтажными и пуско-наладочными работами производства Дигидрокверцетина-сырца.

61. За период эксплуатации с 2004 по 2006 г. г. технология производства Дигидрокверцетина-сырца показала высокую эффективность.1. Директор А. А. Угренинов412. 2006 г.

Заполнить форму текущей работой