Переработка зелени древесных отходов сегодня

Наша страна занимает большие площади на территории материка. Больше 60 процентов этих площадей занимают лесные массивы. От этого рост промышленности, занимающейся лесопереработкой, заметно увеличился, особенно в последние годы, когда современные способы заготовки, переработки и реализации древесных ресурсов позволяют использовать до 100 процентов всех возможностей.

Нужно лишь реализовать их, сделав лесную промышленность безотходной, в то время, как на данный момент количество этих отходов достигает порой 40 процентов. А зелень спиленных деревьев, оставленная на заброшенных лесосеках, могла бы стать источником протеина, витамина С и каротина при правильном ее применении.

Первопроходцы в переработке древесной зелени хвойных растений.

Современную парфюмерию и косметику, бытовую химию и медицинские препараты уже сложно представить без вытяжек или экстрактов хвойных растений. Фармацевтическая промышленность широко использует биологические вещества, содержащиеся в хвое, которые богаты полезными микроэлементами.

Но россияне научились перерабатывать древесную зелень сравнительно недавно, в 30-х годах прошлого столетия. Именно в эти годы в Советском Союзе группа ученных приступила к исследованию хвойных пород деревьев, в том числе изучался и химический состав хвои этих растений. Солодкой Ф.М., Рутовский Б.Н., Пигулевский Г.В. и Пентегов А.П. результатами своей научной работы подтолкнули правительство к созданию нового производства по переработке зелени. Появилось хвойное эфирное масло, хлорофилло-каротиновая паста.

Это достижение дало толчок к возведению первой в Советском Союзе промышленной установки, которая занималась сушкой зелени хвойных деревьев. Произошло это в Кулдигском лесном хозяйстве, которое стало первопроходцем в этом перспективном направлении.

Долгое время для выделения активных биологических веществ из хвои деревьев служил бензин. Но при такой щелочной обработке липиды, обладающие полезными свойствами, омыливались или практически полностью вымывались из состава готового продукта. Экстракты, полученные в результате такой переработки, лишались также и гликолипидов, эфиров стеринов и ацилглицерол, которые имели высокую биологическую активность.

Много лет ученные шли путем поисков и практических опытов, чтобы найти экстрагенты, способные после переработки оставлять максимум полезных компонентов природного материала.

Современные способы переработки древесной зелени хвойных растений, основанные на новейших технологиях.

Новые технологии и технический прогресс современной науки позволил ученым развивать два новых пути в процессе переработки хвойных пород:

  • Для полноценного выделения биологических веществ нужно было расширить список экстрагентов; техническое усовершенствование аппаратов, непосредственно занятых в процессе экстрагирования.
  • Применение химических и физических научных открытий для отсева ненужных экстрактивных составляющих из общей массы зеленого вещества.

Следуя по первому пути, Медников Ф.Т. и Уус Э.Г., в группе с другими сотрудниками научных лабораторий проводили опыты по переработке хвойной зелени трихлорэтиленом.

Было испробовано и такое новшество, где экстрагентом выступил водно-спиртовой раствор. В этом случае экстрагировался широкий спектр веществ за счет диэлектрической составляющей такой смеси. Растительное сырье очищалось от промышленных примесей. Чем ниже была концентрация спирта в таком растворе, тем больше становился выход веществ

Исследования ученых из Сибири привели их к выводу, что в водно-спиртовом растворе для более полноценной переработки древесной зелени необходимо использование изопропилового спирта. Процентное соотношение спирта с водой должно быть 6/4, в этом случае экстрактивные вещества выделяются в наибольшем количестве. Но ученые из лесотехнической академии Санкт-Петербурга не согласны с этими пропорциями. Они предложили использование стопроцентного изопропилового спирта.

Жюзе Т.П., будучи ученым советских времен, предложил теорию об использовании в переработке сжиженных газов. И лишь современная наука позволила воплотить эту теорию в практику. Достоинства этого метода в невысоких температурах технологического процесса, что позволяет сохранить максимум полезных веществ экстрактов. К тому же сам процесс более прост за счет отсутствия такой стадии, как регенерация экстрагента. И самым распространенным в этой области переработки стала сжиженная СО2.

Ученные исследовали процесс переработки хвои с помощью СО2 в сжиженном виде. В результате основополагающим стало то, что больше экстракта СО2 на выходе дает сибирская пихта. Недостатком же стал показатель степени экстрактивных компонентов, их в результате такого метода переработки выделяется немного. Именно это натолкнуло ученых к мысли использовать жидкую СО2. На первой стадии обработки используется сжиженная СО2, выход экстракта из коры и хвойной зелени равняется в среднем 6 процентам. Последующие стадии экстрагирования при переработке проводят раствором воды и этилового спирта. В итоге на выходе получается: до 30 процентов полезных веществ добывается из зелени хвойных деревьев и до 25 процентов из коры.

Необычным путем пошла Зингель Т.Г., она занималась исследованиями в области переработки зелени хвойных пород, используя для этого органические растворители. Она затронула проблему выделения липидов из хвои с помощью разнополярных экстрагентов. Именно Зингель стала основоположником нового технологического способа по переработке хвои, путем выделения липидов и на их базе производство фосфолипидных концентратов.

Последние исследования в этой области.

В данный момент, наряду с усовершенствованием всех известных способов переработки зелени кедровый и других хвойных пород, ученые ищут способы сделать процесс экстрагирования полезных веществ более интенсивным. Появляются новые аппараты различных типов, позволяющие сократить время обработки растительного сырья:

  • Винтовой аппарат непрерывного действия, в котором за счет противотока происходит экстракция сырья. Этот аппарат позволил сократить время обработки вдвое, весь процесс занимает 2 часа.
  • Роторно-пульсационный аппарат, в котором происходят не только пульсационные движения, но и создан зазор между статором и ротором, что позволяет увеличить скорость градиентов во время процесса. Внутренний перенос диффузий за счет нее увеличивается, что придает интенсивность самому процессу переработки. Но отмечаются и недостатки, к которым относится забивка сырьем зазора между статором и ротором, что влечет за собой увеличение времени предварительного процесса сушки зелени.
  • Ультразвуковые аппараты. Их возможности пока не достаточно изучены учеными.
  • Гидродинамический аппарат, созданный по типу – «струя - преграда». В нем совершаются два процесса одновременно: измельчение и последующая экстракция.

Заключение.

Современные направления переработки древесной зелени хвойных растений занимают умы ученых. С каждым годом совершенствуются технологии и технические аппараты для переработки.

Но лишь сейчас ученые Санкт-Петербурга приступили к исследованиям по направлению: выделение отдельных групп, соединений и индивидуальных полезных веществ из хвои деревьев. До них этим направлением никто не занимался. Они разработали способ вывода полипренола. Ученые России нашли способ фракционировать эфирные хвойные масла.

Благодаря достижениям современной науки и техники наша страна уже сейчас сокращает количество отходов лесной промышленности, используя новейшие методы переработки хвойных растений.