Древесина и ее производные, применяемые в народном хозяйстве (стр. 5 из 6)

Одним из наиболее перспективных направлений использования ДЗ является безотходная химическая переработка с получением биологически активных веществ (БАВ) кормового и лечебно-профилактического назначения. Успехи химии природных соединений и развитие биотехнологии за последние десятилетия открыли широкие возможности для использования БАВ во многих областях медицины, ветеринарии, животноводства, кормопроизводства, а также пищевой, парфюмерно-косметической и химической промышленности. Однако только выявленная потребность в этих продуктах отраслей народного хозяйства удовлетворяется в настоящее время на 10…15%. По имеющимся прогнозам вовлечение в переработку экономически доступных ресурсов ДЗ позволит создать новую подотрасль лесного и агропромышленного комплексов.

Производство эфирного масла из пихтовой древесной зелени существовало уже в XVIII в., а благодаря исследованиям советских ученых впервые в мировой практике была налажена промышленная переработка ДЗ. Началом промышленного производства БАВ можно считать 1931 г., когда был пущен в эксплуатацию цех Тихвинского лесохимического завода, который и в настоящее время осуществляет переработку еловой ДЗ путем паровой отгонки и водной экстракции. В 1950 г. было впервые организовано производство хвойной хлорофилло-каротиновой пасты из бензинорастворимых веществ ДЗ сосны и ели. До недавнего времени в стране работало более 500 цехов и установок, которые перерабатывали до 1млн. тонн ДЗ хвойных и лиственных пород. Кроме того, более 2 млн. тонн ДЗ ежегодно скармливалось животным в свежем виде. По существующим в традиционной лесохимии теоретическим представлениям экстрагирование гидрофобным растворителем (бензином) смолистых веществ из влажного сырья считается затруднительным, поскольку наличие влаги препятствует растворению и диффузии смолистых веществ в капиллярах древесины. При экстракции смолистых веществ из осмольной щепы бензином предусматривается предварительная сушка сырья различными способами. Сегодня в производстве проводят одностадийные процессы извлечения водой или бензином с выходом основных продуктов 55…60% от теоретического. При этом только частично используются экстрактивные вещества, а 85…98% биомассы ДЗ, в зависимости от способа переработки, попадает в отходы.

Учеными Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии разработан новый теоретический подход к использованию ДЗ и созданы основы безотходной технологии получения БАВ кормового и лечебно-профилактического назначения в едином технологическом цикле.

В качестве объектов исследования были использованы ДЗ ели, сосны, березы, осины, ольхи, пихты сибирской. Исследования проводились в лабораторных условиях, на специально сконструированных камеральных установках и в условиях промышленного и сельскохозяйственного производства. Условия проведения экспериментов позволяли изучить в динамике и моделировать как отдельные стадии технологического процесса, так и весь процесс в целом. В результате технико-экономического анализа промышленных вариантов переработки ДЗ и теоретического обобщения экспериментальных данных учеными предложена универсальная технологическая схема, позволяющая получать известные и новые БАВ, что ранее в одном технологическом процессе считалось невозможным (Схема 1). Экстрагирование БАВ осуществляется одновременно бензином и водой с последующим разделением на растворы бензино- и водорастворимых веществ.

Схема 1. Принципиальная схема получения биоактивных продуктов из древесной зелени

После отгонки бензина экстрагированная ДЗ используется для приготовления кормовой муки. Из водорастворимых веществ получают экстракт хвойный натуральный и брикеты соляно-хвойные. Из раствора липидов при охлаждении, отстаивании и фильтровании выделяют суспензии воска-сырца, из которого путем экстракции получают воск и безметальные аналоги хлорофилла. Очищенный бензиновый раствор после отгонки растворителя обрабатывают едким натром, получая таким образом хлорофилло-каротиновую пасту. По другому варианту, после выделения воска очищенный бензиновый раствор обрабатывают едким натром и серной кислотой и разделяют на три фракции: раствор нейтральных липидов, раствор полярных липидов и суспензию безметальных аналогов хлорофилла. Из раствора нейтральных липидов путем последовательной отгонки растворителя получают эфирное масло и провитаминный концентрат. Раствор полярных липидов перерабатывают с получением бальзамической пасты, безметальных аналогов хлорофилла, жирных и дитерпеновых кислот. Из суспензии безметальных аналогов хлорофилла получают хлорофиллин натрия, металлокомплексы, жирные и дитерпеновые кислоты.

Таблица 2. Выход товарных продуктов из 1 тонны древесной зелени, кг

Наименование	Ель	Сосна	Смесь	Пихта
Хлорофилло-каротиновая паста	30-50
Хлорофиллин натрия	0,232	0,12	0,175	0,14
Провитаминный концентрат	5,1	4,3	3,4	5,1
Бальзамическая паста	8	4,8	3,7	4,1
Воск	1,9	2	1,5	5,6
Кормовая мука	450	450	400	430
Эфирное масло	0,35	0,45	0,25	13,5
Экстракт хвойный натуральный	90	50	90	90

Промышленные испытания, проведенные в Лисинском лесхозе (таблица 2), по переработке ДЗ сосны, пихты, ели, кедра, осины, березы, ольхи полностью подтвердили высокую эффективность универсальной безотходной технологии получения новых и известных БАВ в одном процессе на существующем оборудовании. Результаты исследований вошли в исходные данные на проектирование и промышленные технологические регламенты производства.

Практическая часть

Задача I.3. Определить абсолютную влажность образца, если его масса до высушивания составляла 14.4 г, а после высушивания 6.3 г. Какие формы влаги имеются в данном образце и в каком процентном отношении?

Ответ:

W =(m - m0) / m0 * 100%

где m — начальная масса образца, г;

m0 — масса того же образца после полного удаления из него влаги.

W =(14.4 - 6.3) / 6.3 * 100% = 129%

Т.к. W>100%, следовательно, образец мокрый, длительное время находившийся в воде.

Процесс сушки связан с удалением связанной влаги; удаление свободной влаги на свойство древесины никакого влияния не оказывает.

Тем самым в данном образце имеются следующие формы влаги:

связанной влаги 56 % (х = 6.3 *129% / 14.4 = 56%);

свободной влаги 73 % (129% -56% = 73%).

Задача II.19. Пихтовое бревно длинной 3.00 м, максимальным и минимальным диаметрами в верхнем отрезе 26 и 25 см имеет сучки здоровые диаметром 5 см и синеву глубиной 4 см. Определить сорт, назначение, объем бревна и показать схему его маркировки.

Ответ:

Сорт данного пихтового бревна определяется с помощью ГОСТ 9463-88 по таблице 3. Мы имеем крупное бревно, при здоровых сучках диаметром 5 см и синевой глубиной 4 см, из это следует, что бревно является 3го сорта.

Назначение определяется с помощью ГОСТ 9463-88 по таблице 2. В данном случае бревно предназначено для переводных брусьев железных дорог широкой колеи.

Объем бревна определяется по ГОСТ 2708-75 по таблице №1. Для данного бревна длинной 3.00 м, и толщиной 26 см. объем будет равен 0,185 м3.

Схема маркировки данного бревна будет выглядеть следующим образом: III 6

Реквизиты маркировки наносят на верхние торцы лесоматериалов водостойкими красками (при поставке сплавом) или красками и мелками, стойкими к атмосферным воздействиям, согласно ГОСТ 2292-88.

Задача III.4. Березовая обрезная доска имеет следующие фактические размеры: длину 2.98 м, ширину 110 мм, толщину 20 мм, и следующие пороки: сучки пластевые, здоровые сросшиеся, 2 шт. на 1 пог. м, диаметром 20 и 40 мм. Одностороннюю прорость длинной 10 и шириной 1 см. Определить объем, сорт доски и показать схематически ее маркировку на пласти и торце.

Ответ:

Объем доски определяется по ГОСТ 5306-83 по таблице 2. В данном случае, доска длинной 2.98м и шириной 110 мм имеет объем 0,03190 м3.

По качеству древесины данная доска является 2 сорта, что соответствует требованиям, указанным в таблице по ГОСТ 2695-83.

Согласно ГОСТ 6564-84, маркировка наносится несмываемой краской или мелком, стойким к смыванию. Т.к. наша доска толщиной менее 25 мм, то ее следует маркировать полосами – II.

Маркировка сорта на одном из торцов будет выглядеть следующим образом:

Маркировка сорта на пласти будет выглядеть так:

Задача IV.11. На 1 м2 листа лущеного шпона из хвойной породы имеются следующие пороки: сучки сросшиеся, здоровые, 8 шт., размером 35 мм, трещины сомкнутые, 4 шт., длинной 175 мм. Определить сорт по каждому пороку и общий сорт листа шпона.

Ответ:

Согласно ГОСТ 99-96, порок 1 (сучки сросшиеся, здоровые, 8 шт., размером 35 мм) относится к IIх сортов, порок 2 (трещины сомкнутые, 4 шт., длинной 175 мм) относится к Iх, IIх, IIIх, IVх сортов.

Можно сделать вывод, что общий сорт листа шпона относится к IIх сортов.

Заключение

Древесина - сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев и кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу. В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде - как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.