Способы получения полезных продуктов из отходов деревопереработки, преимущественно древесной зелени

Разработана установка для переработки древесной зелени хвойных пород, основанная на непрерывном процессе обработки водяным паром с получением трех готовых продуктов: эфирного масла, используемого в производстве медицинских препаратов и как ароматизатор в парфюмерии; хвойного экстракта, представляющего собой готовый медицинский препарат, а также применяемый в косметической промышленности; кормовой муки, находящей применение в производстве комбикормов для добавления в пищевой рацион сельскохозяйственных животных и птиц.

Ключевые слова: экстракт, хвоя, отходы

Installation is developed for processing of wood greens of the coniferous breeds, based on continuous process of processing by water vapor with receiving three finished products: the essential oil used in production of medical preparations and as an aromatizator in perfumery; the coniferous extract representing a ready medical preparation, and also applied in the cosmetic industry; the fodder flour, finding application in production of compound feeds for addition in a diet of agricultural animals and birds.

Keywords: extract, needles, wastes

Хвоя – специфический вид древесной зелени, концентрирующий в себе множество биологически активных веществ, таких как эфирные масла, хлорофилл, каротин, многие аминокислоты, витамины, фитогормоны,  бактериостатические и антигельминтные вещества. Однако при этом на лесозаготовках, в большинстве случаев, данное сырьё полностью уходит в отходы. Известно, что хвойные леса составляют половину мировых запасов, а их общая фитомасса достигает 56 млрд. тонн, в том числе до 3 млрд. древесной зелени. При традиционных способах заготовки и переработки древесного сырья крайне низок уровень его использования – 25-30% от общего запаса биомассы дерева. В связи с этим, проблема полного и рационального использования всей лесной биомассы, ставит задачу вовлечения в переработку сырьевых ресурсов, которые до последнего времени относились к древесным отходам и, в первую очередь, это касается такого биологически ценного сырья как хвойная древесная зелень.

К настоящему времени разработаны и реализованы многие схемы переработки различных видов древесного сырья. Среди них есть и весьма эффективные, базирующиеся на глубокой химической переработке древесной зелени, коры, опилок, стружек хвойных и лиственных пород. Однако внедрение этих производств хотя и предполагает значительный экономический эффект, но требует больших капитальных и эксплутационных затрат, квалифицированных кадров, сложного оборудования. Обеспечение этих условий для многих лесопромышленных хозяйств пока затруднено. Доступнее организация производств, вырабатывающих продукцию с использованием сравнительно простых средств и с привлечением незначительных вложений.

Наиболее полно данным требованиям удовлетворяет способ переработки древесной зелени хвойных пород водяным паром. К сожалению, использующиеся в настоящее время технологии для его осуществления дают неудовлетворительные результаты. Как правило, они нацелены на получение лишь одного продукта от переработки зеленой массы – хвойного экстракта либо эфирных масел. Отработанная зелень при этом в большинстве случаев уходит в отходы. В случае получения эфирного масла, его качество не удовлетворяет существующим нормативам по плотности и содержанию в нем борнилацетата – наиболее ценного компонента определяющего качество продукта. Время переработки составляет порядка трех часов, но при этом доля неизвлеченного вещества оставшегося в отработанной зелени составляет около 30%. Способы, направленные на получение хвойного экстракта, основанные на вываривании древесной зелени в воде не нашли широкого внедрения в производстве из-за недостаточной окупаемости.

Для решения данных проблем была разработана установка для исследования переработки древесной зелени хвойных пород водяным паром при регулировании давления среды. Так как наиболее ценным продуктом при данном способе переработки сырья является эфирное масло, именно количество и качество данного вещества на выходе будет определяющим фактором при определении эффективности данной технологии при различных режимах. Одной из важнейших характеристик процесса переработки древесной зелени является кинетика выделения эфирного масла из древесной зелени и его компонентный состав. Обладая этими данными можно сделать выводы о необходимой продолжительности отгонки, оптимальной температуре водяного пара и их влиянии на компонентный состав эфирного масла. Это открывает перспективы планирования необходимого состава готового продукта [1].

Эксперименты проводились следующим образом: хвоя отдиралась от свежесрубленных веток и измельчалась до размера 4 - 7 мм; порции сырья по 500 ± 10 г. загружались в прогретый экстракционный аппарат, после чего экстрагировались водяным паром при заданной температуре с отводом насыщенных эфирными маслами паров в конденсатор; сконденсировавшаяся эмульсия расслаивалась на эмульгированную воду и хвойное масло. Отбор эфирного масла производился через следующие интервалы времени - 10, 20, 30, 60, 90 и 150 мин c момента подачи первой порции пара. Эксперименты проводились при температурах 100, 110, 120, 130 и 140^оС. Границы исследуемого диапазона температур объясняются тем, что при 100^оС производится переработка древесной зелени на большинстве эфиромасличных производствах нашей страны, а при температуре свыше 140^оС микроэлементы содержащиеся в древесной зелени в начинают разрушаться и качество и количество выделяемого эфирного масла резко падает [2].

Таблица 1.
Выход эфирного масла с единицы объема сырья при различных температурах процесса переработки