Содержание к диссертации
СОСТОЯНИЕ
ПРАКТИЧЕСКОГО ЛЕСОСЕЧНЫХ ОТХОДОВ
Древесная зелень, ее запасы и использование
Запасы, структура и заготовка древесной зелени
Компонентный состав древесной зелени
Направление и способы использования древесной зелени
Непосредственное использование
Упрощенные методы переработки древесной зелени
Экстракция органическими растворителями
Экстрагирование легколетучими жидкостями и сжиженными газами
Использование продуктов паровой дистилляции древесных отходов
Эфирные масла
Побочные продукты пихтоварения
Программа исследований
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объекты исследования
Природная характеристика Центрального лесоэкономического района
Пробные площади, отбор и хранение сырья
Выделение эфирного масла и утилизация отходов
Методы исследования
Методы анализа древесной зелени
Методы анализа пихтового масла и определение его
физико-химических показателей
Методы анализа отходов пихтоварения
Обработка экспериментальных данных
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Динамика выделения и фракционирования пихтового масла
Динамика отгонки масла
Фракционирование и физико-химические свойства
Влияние биоценотических условий на содержание и состав пихтового масла
3.2.1 Влияние диаметра побегов 55
3.2.2 Экспрессный метод определения выхода масла при его 56 отгонке из древесной зелени пихты
3.2.3 Влияние индивидуальной и внутритипологическои 58 изменчивости
3.2.4 Влияние временной изменчивости 61
3.2.5 Влияние эндогенной изменчивости 66
3.3 Влияние технологических факторов на выход и состав пихтового масла
3.3.1 Влияние хранения древесной зелени на содержание и состав пихтового масла
3.3.2 Влияние измельчения древесной зелени 73
3.3.3 Влияние температуры и интенсивности выделения масла
3.3.4 Оптимизация отгонки пихтового масла 80
3.4 Отходы пихтоварения и их утилизация 83
3.4.1 Утилизация твердых отходов 87
3.4.2 Утилизация кубового конденсата 94
3.4.3 Переработка флорентинной воды 98
3.4.4 Улавливание несконденсировавшихся паров 104
Глава 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 106
4.1 Технология переработки древесной зелени 106
4.1.2 Пилотная пихтоваренная установка 107
4.1.3 Переработка древесной зелени НО
4.2 Технико-экономическое обоснование малого пихтоваренного производства
ВЫВОДЫ 130
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 131
Введение к работе
Центральный лесоэкономический район Красноярского края относится к территории истощенных лесосырьевых ресурсов с ограниченными запасами древесины для традиционного ведения лесоэксплуатации. В этом регионе в связи с многолетними рубками сохранились лишь отдельные лесные массивы. Тем не менее, их эксплуатация до настоящего времени производится в основном лишь с использованием стволовой массы, на которую приходится приблизительно половина биомассы дерева. Важными резервами повышения экономической отдачи вырубаемого гектара служит переработка древесной зелени, на которую приходится около 20-25 % лесосечных отходов. Оставаясь на лесной территории, она захламляет лесосеку, создавая благоприятные условия для массового размножения насекомых-вредителей и обуславливает пожарную опасность.
Утилизация древесной зелени позволяет без вовлечения в оборот новых лесных массивов существенно повысить выпуск товарной продукции. Она может служить сырьем для выработки ценных химических соединений, лечебных препаратов, кормовых и других продуктов, стоимость которых гораздо выше самой древесины [167,115,75,177]. Организация производств по переработке древесных отходов благоприятно сказывается на социально-экономической жизни региона, создает новые рабочие места и сохраняет от рубки лесные массивы, которые выполняют важные экологические и природоохранные функции на больших территориях [129,50].
Одним из простых и надежных способов утилизации древесной зелени пихты является пихтоварение. Получаемое пихтовое эфирное нашло широкое применение в синтезе медицинских препаратов, ценных пластических материалов, ингредиентов разнообразной продукции [177,83,181].
Для выработки масла не требуется сложного оборудования и высококвалифицированной рабочей силы. Однако, для успешной работы серийного оборудования необходимы большие объемы сырья, заготавливаемые при проведении рубок главного пользования спелых и перестойных древостоев. При ограниченных ресурсах, образующихся при выборочных, санитарных и других подобных рубках, утилизация древесной зелени нерентабельна. Она остается на лесосеке, провоцируя пожары и размножение насекомых-вредителей.
Для обеспечения экономической эффективности при ограниченных запасах древесной зелени и организации малого предпринимательства используемое оборудование должно отвечать ряду требований, основными из которых являются: разовая загрузка сырья должна составлять 1,0-1,5 м3; продолжительность бесперебойной работы в году 9-Ю мес; расход воды для парообразования, системы конденсации и охлаждения - минимальный; установка должна быть легко транспортируемой. Разработка и внедрение такой установки позволяет организовать производство практически на любом «лесном» предприятии или в районе с получением эфирного масла заданного качества, и сопутствующих ему продуктов.
Цель исследований - разработать оптимальные условия для организации при истощенных лесосырьевых ресурсах Центрального лесоэкономического района малых экономически эффективных пихтоваренных предприятий с получением ряда лесохимических продуктов. При их проведении необходимо решить следующие основные задачи:
1. Изучить потенциальные возможности комплексной переработки древесной зелени пихты молодняков региона. Сравнить их изменчивость в онтогенезе.
2. Исследовать влияние основных биоценотических факторов на содержание, запасы и качество пихтового масла в древесной зелени пихты сибирской с целью определения предпочтительности ее переработки в зависимости от размещения в кроне и других факторов. Определить изменения и состав масла при хранении.
3. Оценить специфику воздействия технологических факторов на выход, физико-химические и потребительские свойства пихтового масла с целью реализации оптимального режима его выделения, разработать способы улучшения качества.
4. Изучить состав твердых, жидких и парообразных отходов пихтоварения и оценить пути их рационального использования.
5. Разработать технологию комплексной переработки древесной зелени, заготавливаемой при проведении санитарных и других вспомогательных рубок пихтарников в условиях Центрального района, конструкцию пихтоваренной установки, обеспечивающей эффективную работу малого предприятия. Оценить его экономические показатели.
Научная новизна:
1. Научно обоснована утилизация лесосечных отходов молодняка пихты, образующихся при проведении выборочных, санитарных и других подобных рубок в условиях функционирования малых пихтоваренных производств.
2. Определено влияние основных биоценотических факторов на выход и состав пихтового масла.
3. Научно обосновано рациональное использование твердых отходов пихтоварения посредством их обработки мицелиальными грибами с получением триходермина.
Практическое значение и реализация результатов исследования
Результаты исследования служат теоретической основой для организации малых пихтоваренных предприятий на лесных территориях с ограниченными возможностями проведения рубок главного пользования. Они свидетельствуют об экономической эффективности утилизации оставляемых лесосечных отходов прочисток, санитарных рубок и т.д. Помимо выработки дополнительной продукции создание предприятий улучшает материальное и социальное положение в регионе.
Разработаны способы возвращения в систему эфирного масла, теряемого с твердыми, жидкими и парообразными отходами, а также их утилизации с получением кормовых и биологически активных продуктов. Комплексная переработка сырья, сокращение потерь эфирного масла и повторное использование охлаждающей и флорентинной воды повышает производительность оборудования, уменьшает себестоимость продукции и снижает зависимость размещения установок от источника водоснабжения.
Полученные сведения актуальны из санитарно-гигиенических позиций, поскольку их учет способствует улучшению условий труда на площадке и снижает загрязнение воздушной среды и водоемов.
Показана экономическая эффективность реализации малого пихтоваренного производства, учитывающая ограниченные ресурсы сырья и комплексность переработки.
Апробация работы
Основные результаты диссертации докладывались на II межрегиональной научно-практической конференции «Региональные производители: их место на рынке товаров и услуг» (Красноярск,2005), II Всероссийской научно-практической конференции «Новые достижения в химии и технологии растительного сырья» (Барнаул, 2005), II региональной научно-практической конференции «Экологическая безопасность Красноярского региона» (Красноярск,2005) и IX межрегиональной научно-методической конференции «Непрерывное экологическое образование и экологические вопросы Красноярского края» (Красноярск, 2005).
Публикации
По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе патент «Пилотная установка для комплексной переработки растительного сырья»
Автор защищает:
Разработанную технологию, конструкцию установки и другое оборудование и обеспечивающую их эффективную реализацию организацию малого пихтоваренного предприятия по комплексной переработке древесной зелени пихты в условиях ограниченных объемов сырья.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальных данных и их обсуждения, технико-экологической части, выводов. Работа изложена на 130 страницах текста, содержит 39 таблиц и 12 рисунков. Список использованной литературы включает 188 наименований.
