2. Производство кормовых продуктов для животноводства.
3. Дегтекуренное производство.
4. Эфирные масла и их производство. Получение пихтового масла.
1. Дубильные вещества получают из многих древесных и травянистых растений, используя для этого кору, древесину (обычно ядровую часть), корни, листья, плоды.
Дубильные вещества растительного происхождения делятся на две группы: гидролизуемые танины и конденсированные (негидролизуемые).
Гидролизуемые танины при действии кислотами, щелочами, ферментами, распадаются на фенолкислоты и углеводороды. Они представляют собой сложные эфиры этих соединений. Углеводная часть этих танинов представлена глюкозой.
Конденсированные танины не содержат остатка углевода и не гидролизуются. При действии на них гидролитическими агентами они образуют осадки, часто окрашенные в красный цвет, которые называют флотафенами. Эти осадки являются продуктами полимеризации танинов, происходящей во время обработки. Конденсированные танины сами по себе полимерные соединения. Их мономерами являются различные флаваноиды.
Состав танинов определяется в основном видом образующего их растения, но также зависит от типа накапливающей их ткани. В листьях обычно преобладают гидролизуемые танины, а в коре и древесине – конденсированные. Состав танинов обычно варьирует и в пределах растения: у квебрахо в коре содержатся гидролизуемые танины (7%), ядре – конденсированные (20%), а в заболони их смесь (2,5%). Танины как гидролизуемые, так и конденсированные растворимы в воде. Водные их растворы обладают сильновяжущим вкусом.
С солями трехвалентного железа танины дают черно-зеленое или сине-черное окрашивание. Они также реагируют с солями серебра, свинца. Для определения танинов используют их способность взаимодействовать с белками. Для этой цели применяется 1%-ный раствор желатина в 10%-ном NaCl и кожный (гольевой) порошок, с его белками связываются только танины.
Получают танины путем экстракции материала горячей водой. Оптимальная температура определяется видом сырья: для ивы она лежит в пределах 50-800, сумаха 50-700, каштана 100-120.Экстракция обычно осуществляется по методу противотока, при этом используется батарея из нескольких экстрактов, через которую пропускается вода. Чистая вода поступает в хвостовой экстрактор, в котором материал уже прошел обработку водой, а свежий материал в головном экстракторе обрабатывается водой, прошедшей через батарею и обогащенной экстрагируемыми веществами.
Получаемый экстракт может непосредственно использоваться для дубления или же концентрируют под вакуумом. Различают жидкие готовые экстракты, содержащие 40-45% воды, твёрдые – 17-20% и порошкообразные 5-7%. При водной экстракции вместе с танинами в раствор переходят и иные водорастворимые вещества – углеводы, органические кислоты, азотсодержащие вещества и др. Доля соединений в этих экстрактах может быть значительной. Поэтому для оценки содержания в них танинов используют показатель, называемый доброкачественностью дубильного материала. Это выраженное в процентах отношение количества танинов к общему содержанию веществ экстракта. Присутствие в дубителях щавелевой, уксусной и др. органических кислот оказывает благоприятное действие на процесс дубления. Преобладающие среди нетанинной части экстракта углеводы, водорастворимые белки и аминокислоты способствуют сбраживанию экстрактов, что может происходить при их хранении и даже в ходе дубления. В дубильных экстрактах присутствуют растительные пигменты флованоидной природы. Они окрашивают выдубленную кожу в различный цвет: в ивовых экстрактах – в розовый, в ольховых – в оранжевый, в экстрактах из тарана – в красноватый, в базановых – в коричневый.
Накопление танинов может происходить в особых секреторных танинных клетках или в обычных тканях. Накоплению танинов способствуют высокая освещённость, некоторый недостаток воды, хорошее снабжение растений фосфором и калием. Танины обычно накапливаются в стареющих клетках.
Промышленное значение имеют растения с содержанием танинов более 8-10%.
Помимо кожевенной промышленности танины используются при проходке нефтяных скважин. Они применяются для регулирования вязкости буровых растворов. С помощью дубителей на поверхности стальных изделий может быть создано оксидантная плёнка, препятствующая развитию коррозии. Гидролизуемые дубители как вяжущее средство применяются в медицине. Используют дубители в керамической промышленности. Фенольная природа танинов делает их ценным сырьём для производства пластиков, связующих при изготовлении фанеры и древесностружечных плит.
2. Производство кормовых продуктов для животноводства.
Кора некоторых древесных пород, прежде всего осины, является источником кормовых продуктов, смесей и добавок, так как она содержит ряд ценных биологических и питательных веществ: аскорбиновую кислоту, легкорастворимые углеводы, сырой протеин, каротин, сырой жир, водорастворимые и зольные вещества, сырую клетчатку и лигнин.
Питательная кормовая ценность коры непостоянна и зависит от многих факторов: климатических, условий местопроизрастания, возраста древостоев, сезона, способа заготовки, условий хранения и др. В расчёте на натуральную влажность кора осины содержит 0,28-0,39 кормовых единиц. Наибольшая питательность коры наблюдается зимой. Одним из способов повышения питательной ценности коры на кормовые цели является её осахаривание, основанное на гидролизе гемицеллюлоз до моносахаридов, кору измельчают на корорубке МК-10 и кормодробилке КДУ-2,0, затем обрабатывают а автоклавах с тремя объёмами воды при температуре 130-1500С в течение 4 часов. Содержание растворимых сахаров в коре осины при этом повышается с 3,8 до 14%. При приготовление осахаренной коры в автоклавах кормоцехов с шестью объёмами воды, полученные водные гидролизаты могут быть использованы без упаривания для обогащения сахарами кормовых смесей.
Осиновую кору используют и для выпуска витаминных концентратов. Для этого жирорастворимые компоненты из коры осины экстрагируют бензином БР-1 и БР-2. после отгонки растворителя образуется полутвёрдый продукт тёмно-зелёного цвета с приятным запахом зелени. Витаминный концентрат из коры осины обладает положительным действием, особенно на кур и цыплят.
Производство кормовых дрожжей из древесного сырья (технологический щепы, опилок) на гидролизных предприятиях осуществляется на гидролизате или барде. После нейтрализации их используют в качестве питательной среды для выращивания дрожжей. Полученную дрожжевую суспензию подвергают сгущению, обезвоживанию и высушивают. Сухие гидролизные кормовые дрожжи содержат (в %): белка-48-52, углеводов-13-16, жиров-2-3, безазотистых экстрактивных веществ-22-40 и золы-6-10. По общей питательности 1 килограмм кормовых дрожжей содержит до 1,15 кормовой единицы. Их употребляют как белково-витаминную добавку в рационе питания животных и птиц.
Кормовая осахаренная древесноволокнистая масса (КОДВМ) представляет собой массу, получаемую размолом технологической щепы в дефибраторах на волокно, с добавлением 15-30% кормового гидролизного сахара.
Максимальная доля замены объёмных кормов добавками составляет: кормами из коры-5%, полуфабрикатами из осиновой коры-10%, осахаренной древесноволокнистой массы-10%.
3. Дёгтекурение - это сухая перегонка бересты. Наиболее распространённый аппарат для дёгтекурения – казан. Вместимость казанов 0,7-1,4м3. он состоит из загрузочной ёмкости, топки, холодильника и приёмника дёгтя. Загрузка бересты в казаны осуществляется в спрессованной виде. Длительность сухой перегонки в зависимости от влажности бересты и вместимости казана от 12 до 36 часов.
Технологический процесс дёгтекурения прост. При непрерывном нагревании береста начинает выделять пары дёгтя, которые через патрубок попадают в холодильник. Полученный дистиллят отстаивают в течении 2-3 суток для отделения от дёгтя воды и смол. Выход дёгтя из бересты высшего сорта около 30%. В производственных условиях на выработку 1 тонны дёгтя необходимо 4 тонны сырья. Кроме дёгтя при пиролизе бересты выделяются кислые воды - смесь уксусной и муравьиной кислот, метиловый спирт, рыхлый уголь обгар и газообразные продукты: метан, окись и двуокись углерода и т.д. Издавна дёготь применяется в кожевенной промышленности, в ветеринарии, для получения креозота, креолита и т.д. Расширяется использование дёгтя в фармакологии и медицине. Основными компонентами берёзового дёгтя являются фенолы, органические кислоты и углеводы. Состав дёгтя определяет область его применения.
4. Эфирные масла и их производство. Получение пихтового масла.
Эфирные масла представляют собой сложные смеси различных душистых веществ. Они являются продуктами жизнедеятельности различных органов растения. Эфирные масла обладают большой летучестью, но имеют некоторое сходство с жирными маслами: на бумаге образуют пятно, которое совершенно исчезает после испарения масла.
Эфирные масла – это прозрачные жидкости светло-жёлтого цвета, иногда бесцветные, с приятным специфическим запахом и остро-жгучим вкусом. При хранении, особенно при плохом закупоривании, они становятся густыми и темнеют. С водой жирны масла не смешиваются, растворяются в спирте, эфире, в смолах и т.д. Удельный вес масел меньше единицы. Наибольшее значение имеют хвойные эфирные масла.
Применение эфирных масел.
Наиболее широко эфирные масла используются в парфюмерной промышленности и мыловарении. В мыловарении находят применение масла, получаемые перегонкой с водяным паром, не обладающие тонким ароматом, но значительно более дешёвые. В медицине эфирные масла используются как дезинфицирующие растворы. Приготовляют из эфирного масла лекарства (камфара - сердечное средство). Применяются эфирные масла и в технике. Получать эфирные масла из хвои в нашей стране начали в начале 18 века в бывшей Вятской губернии. В конце 19 века наибольшим спросом пользовалось пихтовое масло, поэтому началась хищническая заготовка пихтовой технической зелени, что привело к истощению запасов пихтовых насаждений. В 1926 году спрос на пихтовое масло возрос в связи с тем, что был открыт способ получения из него синтетической камфары.
Пихтовое хвойное масло и сейчас имеет наибольшее значение, так как служит сырьём для производства синтетической камфары.
Пихтовое масло – это эфирное масло, получаемое из хвои и тонких ветвей пихты. Прозрачная светло-жёлтая или зеленоватая жидкость с характерным запахом. Оно содержит борнилацетат (30-43%), камфен (18-20%), борнеол (3-5%), пинен и ряд других веществ.
Сырьё для получения масла – пихтовая лапка. Самый большой выход масла даёт лапка, заготовленная в июле-августе в древостое высокой продуктивности на склонах южной экспозиции. Из лапки других пород выход масла гораздо ниже чем из лапок пихты. При недостатке сырья допускается (10-20%) примеси лапки ели или сосны.
Отгонка эфирных масел из лапки производится паром в специальных передвижных или стационарных установках.
Общая схема пихтоваренной установки
1-парообразователь; 2-перегонный аппарат;
3-холодильник; 4-отстойник.
Для получения 1 тонны масла необходимо переработать 50-70 тонн лапки, то есть средний выход масла из хвои 1,5-2%, реже около 3%.
Область применения пихтового масла ежегодно растет. Традиционно оно используется в мыловарении, парфюмерной промышленности, кинотехники, ликероводочном производстве и для получения медицинской камфары.
Общая схема пихтоваренной установки