Введение к работе
Подпись в печать 16 сентября 2009 г.
Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,16, уч. - изд.л. 1,0.
Тираж 100 экз.
Издательство ВСГТУ. 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в.
Актуальность темы. Решение проблем комплексной переработки растительной биомассы в ценные продукты пищевого и технического назначения особенно актуально для Сибирского региона, на территории которого расположено до 19% мировых запасов древесины. Запасы сосны сибирской Pinus Sibirica Du Tour (сибирского кедра) в Восточной Сибири составляют -18,7 млн га. Чистые кедровые леса простираются на территории Тывы, Красноярского края, Алтая, Бурятии, Хакасии и Забайкальского края. Ежегодно в Сибири заготавливают более 160 тыс. тонн семян сосны сибирской (кедровых орехов), в местах промышленной переработки которых накапливается большое количество отходов в виде скорлупы, составляющей 51-59% массы семян.
В кедровой скорлупе содержится до 10-12% экстрактивных
веществ, обладающих дубящими, красящими, антиоксидантными,
дезинфицирующими, антисептическими свойствами. В народной
медицине кедровую скорлупу в виде настоек и отваров применяют для
лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, суставных, кожных
болезней, глухоты, геморроя, лейкоза и др. Также экстракты могут
широко использоваться в различных отраслях народного хозяйства: в
фармацевтической, косметической, ликероводочной, пищевой,
кожевенно-меховой промышленностях и др. Однако, несмотря на возможность широкого использования экстрактов из скорлупы семян сосны сибирской, ее применение ограничено, так как состав и свойства скорлупы и экстрактов из нее мало изучены и нет рациональных способов ее комплексной переработки. До сих пор вопрос промышленной переработки скорлупы семян сосны сибирской не решен.
Существующие способы получения экстрактов из растительного сырья не позволяют в полной мере извлекать экстрактивные вещества, являются трудоемкими, длительными и энергозатратными. Практически нет эффективных технологий получения экстрактивных веществ из скорлупы семян сосны сибирской для пищевых целей.
В связи с этим актуальной задачей является разработка энерго- и ресурсосберегающей технологии комплексной переработки скорлупы семян сосны сибирской с получением экстрактов пищевого и технического назначения и сорбционных материалов.
Работа выполнялась в соответствии с ФЦП «Социально-экономическое развитие Республики Бурятия на 1996-2005 гг.» по теме «Разработка технологических основ комплексной переработки кедрового ореха с внедрением технологической линии по производству высококачественного кедрового масла» (шифр темы 2.21.8/Ф); хоздоговором № 96 с НИИ! 111 (г.Москва) по теме «Исследование и разработка технологии производства таннидов из скорлупы семян сосны сибирской для получения лекарственных препаратов и пищевых красителей для напитков»; грантом Правительства Республики Бурятия
для молодых ученых РБ (2007 г.).
Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка энерго- и ресурсосберегающей технологии комплексной переработки скорлупы семян сосны сибирской с получением технических экстрактов и сорбционных материалов.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
определить влияние технологических параметров на извлечение экстрактивных веществ из скорлупы с применением в качестве экстрагента водноспиртовых, водно-содовых растворов и воды;
исследовать кинетические параметры извлечения экстрактивных веществ из скорлупы в электромагнитном поле СВЧ;
установить состав и свойства экстрактов, полученных при оптимальных технологических параметрах;
провести укрупненные испытания получения экстрактивных веществ из скорлупы семян сосны сибирской с применением в качестве экстрагента водноспиртовых, водно-содовых и водных растворов в оптимальных условиях;
получить высокопористые активные угли из скорлупы семян сосны сибирской и исследовать их пористость и сорбционные свойства;
разработать технологическую схему комплексной переработки скорлупы семян сосны сибирской с получением экстрактивных веществ и высокопористых углей;
Научная новизна. Разработан метод получения экстрактивных веществ из скорлупы семян сосны сибирской экстракцией водноспиртовыми, водно-содовыми растворами и водой в электромагнитном поле СВЧ, который позволяет значительно интенсифицировать процесс экстракции, повысить выход экстрактивных веществ, сохранить биологическую ценность компонентов и получить высококачественные экологически чистые продукты.
Методом математического планирования экспериментов определены оптимальные технологические параметры извлечения экстрактивных веществ из скорлупы семян сосны сибирской в электромагнитном поле СВЧ.
Исследованы кинетические закономерности процесса получения экстрактивных веществ из скорлупы семян сосны сибирской в ЭМП СВЧ . Установлены химический состав и свойства полученных экстрактов.
Получены высокопористые активные угли из скорлупы кедрового ореха после процесса экстракции (СКОЭ) и исследованы объем пор, удельная поверхность и сорбционная активность по йоду и метиленовому голубому. Показано, что активирование получаемых углей из СКОЭ при 800С позволяет получать сорбент с большой удельной поверхностью (800 м2/г) и высокой сорбционной активностью по йоду (79,0 мг/г) и метиленовому голубому (100,2 мг/г).
Практическая значимость. Разработан новый способ получения экстрактивных веществ из скорлупы семян сосны сибирской экстракцией
в электромагнитном поле СВЧ (патент №2351641 от 10.04.2009, заявка №
2007129456, приоритет от 31.07.2007). Технология получения экстрактов
из скорлупы семян сосны сибирской в электромагнитном поле (ЭМП)
СВЧ испытана в укрупненных масштабах на ООО «Байкалэкопродукт» (акт
испытаний от 21.12.2007 г.). Наработаны опытно-промышленные партии
экстрактов. По результатам исследований разработаны технические
условия на экстракты из скорлупы семян сосны сибирской, полученные
СВЧ-экстракцией водными, водноспиртовыми и водно-содовыми
растворами (ТУ 9154-003-73225681-2008). Впервые получены
высокопористые активные угли из скорлупы семян сосны сибирской, отвечающие требованиям к современным промышленным сорбентам. Установлена возможность применения экстракта скорлупы в качестве дубителя для обработки кож и красителя для меховой овчины.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и
обсуждались на Международной научно-практической конференции
«Косметические средства и сырье: безопасность и эффективность»
(Москва, 2001), научной конференции «Природные ресурсы Забайкалья и
проблемы природопользования (Чита, 2001), Международной научно-
практической конференции «Экология: образование, наука,
промышленность, здоровье» (Белгород, 2004), Всероссийской научно-
практической конференции с международным участием «Новые
технологии добычи и переработки природного сырья в условиях
экологических ограничений» (Улан-Удэ, 2004), III Международной
научно-практической конференции «Энергосберегающие и
природоохранные технологии» (Томск-Улан-Удэ, 2005), I Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новые экологобезопасные технологии для устойчивого развития регионов Сибири» (Улан-Удэ, 2005), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Анализ состояния и развития Байкальской природной территории: минерально-сырьевой комплекс» (Улан-Удэ, 2006), Всероссийской конференции «Актуальные вопросы защиты окружающей среды и безопасность регионов России» (Улан-Удэ, 2007).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, получен патент № 2351641 РФ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав и выводов.
Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка, 49 таблиц и приложения. Библиографический список включает 106 источников.
Похожие диссертации на Разработка технологии комплексной переработки скорлупы семян сосны сибирской
