Химия растительного сырья. 2005. №1. С. 75–77. УДК 676.1.054.1 ОБРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ КОРЫ БЕЗНОЖЕВЫМ СПОСОБОМ А.Г. Шведов, Ю.Д. Алашкевич, Н.С. Решетова*, Т.В. Рязанова, Н.Ю. Ким, А.И. Невзоров Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия) E-mail: sibstu@sibstu.kts.ru Проведены исследования влияния гидродинамического размола на изменение адсорбционных свойств коры, а также выявлен наиболее эффективный режим ее разработки в установке типа «струя – преграда». На основании проведенных экспериментальных исследований можно сделать вывод о целесообразности использования установки типа «струя – преграда» для разработки коры и одубины хвойных пород древесины с целью ее дальнейшего эффективного применения в различных отраслях промышленности. Работа выполнена при финансовой поддержке Красноярского краевого фонда науки. Введение В настоящие время остро стоит вопрос о переработке и утилизации отходов целлюлозно-бумажного производства. Предприятия ЦБП используют в качестве основного сырья окоренную древесину, отходом которой является кора. Древесная кора, составляющая 7–15% объема стволовой древесины, практически не нашла удовлетворительного, универсального применения в народном хозяйстве. Основная масса коры вывозится в отвал (50–60%), некоторая часть сжигается в топках котельных (20–30%), до 10–15% от объема коры используется для получения корокомпостов, в кормлении с/х животных и в производстве экстрактивных веществ (эфирное пихтовое масло, танниды, дубильные вещества и др.) [3]. По своему химическому составу кора хвойных растений является уникальным и практически неисчерпаемым сырьем для получения многих важных для хозяйственной деятельности продуктов. В ней, наряду с полисахаридами и лигнином, содержатся полифенолы, красящие и пектиновые вещества, суберин и др. Термином «кора» обозначают обычно наружную часть ствола и ветвей (наружную часть коры называют коркой, внутреннюю – лубом). Ткани эти неоднородны как по своему анатомическому строению, так и по химическому составу. Кора обладает важным свойством, определяющим ее использование – поглощение воды и других жидкостей. Это свойство зависит от ее пористости. Растительные ткани коры и стволовой древесины представляют сложный химический комплекс, состоящий в основном из органических веществ, различных по составу и структуре. Значительное содержание в коре экстрактивных веществ и в первую очередь веществ фенольной природы, а также особенности анатомического строения не позволяют перерабатывать кору по традиционным для древесины технологиям. Существующим способом переработки коры является ее механическое измельчение в дезинтеграторе и последующая экстракция с целью получения дубильных веществ. В лабораториях кафедр химической технологии древесины и машины и аппараты промышленных технологий СибГТУ разрабатываются технологии переработки коры хвойных пород, отходов окорки ЦБК, позволяющие полностью утилизировать биомассу коры; получать на ее основе целый ряд продуктов: дубитель с заданным уровнем доброкачественности, кормовые добавки, теплоизоляционные материалы и др. [4]. * Автор, с которым следует вести переписку. 76 А.Г. ШВЕДОВ, Ю.Д. АЛАШКЕВИЧ, Н.С. РЕШЕТОВА, Т.В. РЯЗАНОВА И ДР. Экспериментальная часть Основной задачей проводимой нами работы является исследование влияния гидродинамического размола на изменение адсорбционных свойств коры, а также выявление наиболее эффективного режима ее разработки в установке типа «струя – преграда». При проведении экспериментальных исследований различных режимов процесса размола коры рассматривалась водно – волокнистая суспензия с концентрацией 2%: елово- пихтовая кора, при t = 20 °С; елово-пихтовая кора при температуре 90 °С; елово-пихтовая кора, предварительно замоченная в воде на 24 ч. при температуре t = 20 °С. Для проведения сравнительного анализа на рисунке представлены результаты исследований размола в установке типа «струя – преграда» одубины (сухой остаток после экстракции в щелочной среде с концентрацией 1%) коры елово-пихтовой, t = 20 °С. Как видно из рисунка, кривые изменения степени помола различных видов сырья в зависимости от продолжительности обработки волокнистой суспензии имеют близкие между собой качественные зависимости. Вместе с тем количественные зависимости прироста степени помола различных видов сырья имеют различные значения. Так, елово-пихтовая кора при температуре обработки 20 и 90 ºС достигает предела своего прироста степени помола 53° ШР соответственно за 550 и 850 с. Дальнейшая обработка этих видов сырья прироста степени помола не дает. Причем продолжительность обработки елово-пихтовой коры при температуре 90 ºС имеет большее значение чем при температуре 20 ºС. Это можно объяснить тем, что повышение температуры отрицательно сказывается на разработке суспензии коры елово-пихтовой. Что согласуется с классическими представлениями о процессе размола [2]. Кора, предварительно замоченная в воде на 24 ч при температуре 20 ºС и одубина при температуре 20 ºС, подвергается обработке несколько менее интенсивно в сравнении с первыми двумя видами сырья, но имеет прирост степени помола до 65 °ШР и 68 °ШР соответственно. Это можно объяснить лучшей степенью гидратации волокон в случае коры и предварительной химической обработкой волокон одубины. Основным комплексом свойств коры, изменяющимся в результате процесса размола, является комплекс адсорбционных свойств. Оцениваются адсорбционные свойства с помощью количественного сравнения мезо-, микро- и макропор в структуре разрабатываемого материала. Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице. В результате гидродинамического размола одубины (экстрагированной в однопроцентном растворе щелочи) происходит значительное развитие ее поверхностной структуры (табл.). Проведенные нами эксперименты показали, что сорбционная активность елово-пихтовой коры развивается меньше, чем у одубины. Как видно из таблицы, на изменение адсорбционных свойств елово–пихтовой коры существенное влияние оказывают способ подготовки и температура обработки суспензии коры. Так, повышение температуры размола с 20 до 90 °С при прочих равных условиях увеличивает адсорбционную активность коры по метиленовому голубому со 112 до 150 мг/г. Однако предварительное замачивание коры в воде (24 ч.) позволяет после размола суспензии коры при температуре 20 °С получить одубину с активностью коры по метиленовому голубому 182 мг/г. Степень помола, ШР 75 60 45 1 2 30 3 15 4 0 0 520 1040 1560 2080 Продолжительность размола,с 2600 Зависимость степени помола по ºШР от продолжительности обработки. ■ – елово- пихтовая кора при t = 20 ºС, ● – елово-пихтовая кора при t = 90 ºС, ▲ – кора замоченная в воде на 24 ч при t = 20 ºС, ♦ – одубина при t = 20 ºС ОБРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ КОРЫ БЕЗНОЖЕВЫМ СПОСОБОМ 77 Адсорбционная активность коры и одубины после обработки в установке «струя-преграда» Наименование показателя Наименование обрабатываемого материала 1 2 3 4 Адсорбционная активность по метиленовому голубому, мг/г 112,6 150,9 182,4 301,2 Адсорбционная активность по йоду, % 18,4 20,1 21,7 24,2 Суммарная пористость по воде, см3/г 1.5 1.9 2.1 2,5 1 – кора елово-пихтовая при температуре 20 ºС, конечная степень помола 53 °ШР; 2 – кора елово-пихтовая, размол при начальной температуре 90 ºС, конечная степень помола 53 °ШР; 3 – кора елово-пихтовая, предварительно замоченная в воде на 24 ч при температуре 20 ºС, конечная степень помола 68 °ШР; 4 – одубина коры елово-пихтовой при температуре 20 ºС, конечная степень помола 65° ШР. Выводы Таким образом, для интенсификации размола коры в гидродинамических аппаратах и улучшения ее поверхностных свойств можно рекомендовать предварительное замачивание коры в воде. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о целесообразности использования установки типа «струя – преграда» для разработки коры и одубины хвойных пород древесины с целью ее дальнейшего эффективного применения в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Список литературы 1 2 3 4 5 Васютин В.Г. Интенсификация процесса комбинированного размола целлюлозных суспензий : дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 1987. 160 с. Иванов С.Н. Технология бумаги. 2-е изд., перераб. М., 1970. 96 с. Фляте Д.М. Технология бумаги. М., 1988. 440 с. Рязанова Т.В., Чупрова Н.А., Исаева Е.В. Химия древесины. Красноярск, 1996. 358 с. Невзоров В.Н., Рубчевская Л.П., Репях С.М. Переработка растительного сырья и утилизация отходов: сб. трудов. Красноярск, 1994. 256 с. Поступило в редакцию 19 марта 2005 г.