Введение к работе
Актуальность темы. В результате переработки древесины, в России образуется около 30 млн. м3 отходов окорки в год. На предприятиях лесного комплекса они перерабатываются мало и, в основном, вывозятся в отвалы. Такая утилизация отходов переработки, практически неисчерпаемого ресурса, с экономической и экологической позиции является не лучшим решением. Больше половины отходов составляет древесная кора. Сегодняшний подход к ее утилизации приводит к отравлению окружающей среды. В то же время кора признана уникальным по химическому составу сырьем, в частности, для получения дубильного экстракта. После экстракции остаток (одубина) содержит свыше 50 % полисахаридов, и может использоваться как сырье для химической переработки и биоконверсии. Тем не менее, в настоящий момент перерабатывается не более 5 % отходов окорки. Основная причина недостаточного использования коры - несовершенство аппаратурно-технологического оформления процессов, лежащих в основе данного производства. Давно устарел принцип основной технологической операции дубильно-экстрактового производства - процесс экстрагирования сырья в диффузорах периодического действия. Кроме того, в диффузорах велика продолжительность процесса экстракции и невелик выход дубильных веществ (таннидов). Совершенствование технологического процесса экстрагирования должно происходить за счет создания аппаратов непрерывного действия, которые дадут возможность интенсифицировать и автоматизировать процесс экстракции. Такая возможность может быть реализована при использовании сырья высокой степени измельчения и динамического режима экстрагирования, или же совмещении процессов измельчения и экстракции. Поэтому требуется более глубокое изучение данных процессов, являющихся основой эффективного использования древесной коры в промышленном производстве.
В диссертации предложена интенсификация переработки коры лиственницы за счет совмещения процессов размола и экстракции в гидродинамическом экстракторе, работающем по типу «струя-преграда», что позволяет перевести процесс экстракции из диффузионного режима в кинетический. При этом не только существенно уменьшается продолжительность и температура процесса экстракции, но и реализуется возможность перевода его из полунепрерывного режима в непрерывный, замены батареи диффузоров на один аппарат. Кроме того, предложенный подход к переработке коры позволяет перевести одубину в разряд сырья, пригодного для биоконверсии.
'Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Рязановой Татьяне Васильевне за помощь, оказанную в работе над диссертацией
Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в интенсификации процесса экстракции коры лиственницы сибирской гидродинамическим способом. Основные задачи исследований.
Выявить закономерности влияния степени дисперсности коры на
выход экстрактивных веществ. Исследовать процесс измельчения коры и установить зависимость
изменения фракционного состава коры от продолжительности
обработки суспензии в аппарате «струя-преграда». Установить влияние условий гидродинамической обработки
волокнистой суспензии на выход экстрактивных веществ в аппарате
«струя-преграда». Определить влияние продолжительности гидродинамической
обработки волокнистой суспензии на изменение поверхностной
структуры одубины в аппарате «струя-преграда». Разработать экономически обоснованную технологию переработки
коры лиственницы для совершенствования дубильно-экстрактового
производства.
Научная новизна. Впервые установлена закономерность изменения фракционного и химического состава коры лиственницы в процессе гидродинамической обработки. Показано, что содержание целлюлозы в частицах коры определяет деформационную стойкость частиц к разрушающему воздействию. Определено влияние условий обработки на состав и свойства экстрактов и одубины. Показано, что совмещение процессов измельчения и экстракции в аппаратах гидродинамического воздействия позволяет интенсифицировать процесс экстрагирования коры: сократить продолжительность процесса до 5 мин и увеличить выход экстрактивных веществ до 14 % без снижения доброкачественности экстракта.
Практическая ценность. Предложенный подход к переработке коры лиственницы позволил реализовать ее потенциальные возможности как сырья для производства дубильных экстрактов и перевести твердый остаток после экстракции (одубину) в разряд сырья, пригодного для биохимических производств. Совмещение процессов размола и экстракции в гидродинамическом экстракторе, работающем по типу струя-преграда, позволило уменьшить продолжительность и температуру процесса экстракции, увеличить выход дубильных веществ и реализовать возможность перевода процесса из полунепрерывного режима в непрерывный, замены батареи диффузоров на один аппарат.
Апробация работы. Результаты работы доложены на следующих научно-практических конференциях: всероссийская научно-практическая конференция «Химико-лесной комплекс - проблемы и решение» (Красноярск, 2002, 2003), всероссийская конференция «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (Красноярск, 2002).
Автор выносит на зашиту. Закономерность изменения фракционного состава коры лиственницы в процессе измельчения.
Результаты исследования химического состава фракций коры. Результаты исследования влияния гидродинамической обработки коры на состав и свойства экстрактов и одубины. Модернизацию технологической схемы Тарутинского завода дубильных экстрактов.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 печатные работы.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 18 таблиц. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографии из 122 наименований, двух приложений.
