Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Шубина Наталья Валерьевна

Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки
<
Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шубина Наталья Валерьевна. Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки : диссертация ... кандидата технических наук : 05.21.03 / Шубина Наталья Валерьевна; [Место защиты: Архангел. гос. техн. ун-т].- Екатеринбург, 2010.- 169 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1736

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние комплексной переработки древесной зелени 6

1.1. Характеристика лесов и древесной зелени 6

1.1.1. Состояние лесов в Российской Федерации и Свердловской области 6

1.1.2. Характеристика древесной зелени 7

1.2. Состав и свойства древесной зелени 10

1.2.1. Хлорофилл 11

1.2.2. Липиды древесной зелени 15

1.2.3. Эфирные масла древесной зелени 16

1.2.4. Углеводы древесной зелени 16

1.2.5. Фенольные соединения древесной зелени 17

1.2.6. Минеральные компоненты древесной зелени 18

1.3. Применение древесной зелени и продуктов ее переработки 20

1.3.1. Кормовые продукты из древесной зелени 20

1.3.2. Биологически активные добавки из древесной зелени 21

1.4. Влияние техногенного загрязнения на древесную зелень 23

1.4.1. Качество атмосферного воздуха 24

1.4.2. Особенности влияния промышленных выбросов на лесные экосистемы 25

1.4.3. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на древесную зелень 31

1.5. Комплексная переработка древесной зелени 44

1.6. Экстрагирование 46

1.6.1. Теоретические основы процесса экстрагирования в системе «жидкость твердое тело» 46

1.6.2. Современные методы экстракции биологически активных веществ 52

2. Методическая часть 56

2.1. Объект и методы исследования 56

2.1.1. Объект исследования 56

2.1.2. Характеристика пробных участков 56

2.2. Методы исследования 60

2.2.1. Методы анализа древесной зелени 60

2.2.2. Методы получения и анализа хлорофилло-каротиновой пасты 65

2.2.3. Методы анализа хвойного воска 69

2.2.4. Методы анализа хвойного эфирного масла 71

3. Экспериментальная часть 74

3.1. Характеристика хвои на исследуемых участках 74

3.1.1. Содержание в хвое тяжелых металлов и серы 74

3.1.2. Содержание пигментов в хвое на исследуемых участках 80

3.1.3. Характеристики хвои на исследуемых участках 82

3.1.4. Зависимость между параметрами хвои первого года 85

3.1.5. Зависимость между параметрами хвои

второго - четвертого года 89

3.2. Динамика содержания фотосинтезирующих пигментов 94

3.2.1. Динамика содержания фотосинтезирующих пигментов в хвое первого года 94

3.2.2. Динамика содержания фотосинтезирующих пигментов в хвое второго года 103

3.2.3. Динамика содержания фотосинтезирующих пигментов в хвое третьего года 107

3.2.4. Динамика содержания фотосинтезирующих пигментов в хвое четвертого года 112

3.3. Содержание некоторых тяжелых металлов в древесной зелени на исследуемых участках 117

3.3.1. Изменение содержания свинца в древесной зелени в зависимости от удаления от источника загрязнения 117

3.3.2. Изменение содержания кадмия в древесной зелени в зависимости от удаления от источника загрязнения 118

3.3.3. Изменение содержания никеля в древесной зелени в зависимости от удаления от источника загрязнения 119

3.3.4. Изменение содержания меди в древесной зелени в зависимости от удаления от источника загрязнения 119

3.3.5. Изменение содержания хрома в древесной зелени в зависимости от удаления от источника загрязнения 120

3.4. Характеристика сырьевой базы для переработки древесной зелени 121

3.4.1. Масса 100 пар хвоинок 121

3.4.2. Доля здоровой хвои 122

3.4.3. Изменение содержания пигментов древесной зелени сосны при хранении 122

3.5. Получение и анализ хлорофилло-каротиновой пасты, хвойного воска и эфирного масла из подверженной загрязнению древесной зелени 124

3.5.1. Обоснование выбора технологической схемы и ее описание 124

3.5.2. Разработка аппарата с высокой интенсивностью экстрагирования 127

3.5.3. Влияние продолжительности экстрагирования на степень извлечения экстрактивных веществ 128

3.5.4. Влияние температуры экстракции на степень извлечения пигментов 129

3.5.5. Выбор количества ступеней экстрагирования 130

3.5.6. Описание технологической схемы 130

3.5.7. Анализ произведенных продуктов 134

3.6. Технико-экономические показатели 137

Заключение 140

Список использованной литературы 142

Приложения 160

Введение к работе

В настоящее время актуальной задачей является комплексная переработка всей биомассы дерева, в том числе и древесной зелени.

Хвойные леса являются наиболее ценной частью лесного фонда. Из хвойной древесины производят пиломатериалы высокого качества; она является качественным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности, так как имеет длинные волокна. Сосна обыкновенная произрастает в легкодоступных местах. Кроме того, древесную зелень сосны можно перерабатывать круглый год.

Сосна весьма чувствительна к загрязнению воздушной среды. Вблизи источников техногенного загрязнения, каким является, в частности, ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат», ее качество изменяется. В этой ситуации необходимо исследование влияния поллютантов на количество и качество древесной зелени, динамику содержания в ней пигментов и тяжелых металлов и серы, чтобы обеспечить безопасность применения произведенных из древесной зелени продуктов.

В настоящее время нормативы на древесную зелень включают в себя только механические параметры (толщину побега, наличие механических примесей), но не предусматривают контроль содержания в ней тяжелых металлов и других загрязнителей. В условиях развития промышленности и увеличения выбросов в окружающую среду в древесной зелени может сконцентрироваться значительное количество токсичных веществ, которые впоследствии могут перейти в конечный продукт и нанести вред при его применении. Это особенно опасно при использовании продуктов переработки древесной зелени в качестве биологически активных добавок для человека.

Состав и свойства древесной зелени

Древесная зелень хвойных пород (ГОСТ 21769-84) представляет собой покрытые хвоей ветки диаметром не более 8 мм, взятые со свежезаготовленных деревьев и имеющие следующее соотношение фракций, % [5]: содержание хвои и неодревесневших побегов не менее 60 содержание коры не более 30 содержание минеральных примесей не более 0,2 содержание органических примесей (листьев, мха, не более 10 лишайников) Древесная зелень хвойных и лиственных деревьев является сырьем для получения хлорофилло-каротиновой пасты и других продуктов, спрос на которые возрастает с каждым годом. Это единственный вид натурального сырья, который можно применять в течение всего года. Поэтому при использовании древесной зелени в качестве сырья для получения биологически активных веществ необходимо знание их состава и изменений, происходящих в зависимости от различных условий [5]. В решении проблемы комплексного использования лесных ресурсов важное место отводится древесной зелени, содержащей ценные биологически активные вещества (каротиноиды, хлорофиллы), которые могут быть использованы как лекарственные или кормовые продукты [13].

Пигменты, содержащие системы сопряженных связей, обладают свойством поглощать кванты света в видимой части спектра (400...700 нм), которые имеют достаточную энергию для осуществления фотосинтеза (рис. 1.1) [14].

В листьях (хлоропластах) высших растений присутствуют два хлорофилла {а и Ь), представляющие собой Mg-содержащие порфирины. Кроме хлорофиллов в фотосинтетических мембранах всегда присутствуют желтые пигменты — каротиноиды. Они выступают также в роли светосборщиков и наряду с этим играют важную роль в защите фотосинтетического аппарата от фотоповреждений [13].

Хлорофиллы эффективно поглощают синий, красный и очень слабо — зеленый свет. В хлоропластных мембранах пигменты ассоциированы с белками, липидами и взаимодействуют друг с другом [14—19].

Молекула хлорофилла состоит из порфиринового ядра, образованного тетрапиррольным кольцом с расположенным в центре атомом магния, и фитольного хвоста. Система легко возбудимых сопряженных связей порфиринового кольца обусловливает высокую способность хлорофилла к поглощению света [17].

Хлорофилл, определяющий зеленый цвет листа растения, сосредоточен в пластидах, называемых хлоропластами.

Тилакоиды сгруппированы в плотно упакованные темно-зеленые граны, которые связаны между собой частью тилакоидов. В мембраны тилакоидов погружены белки или белковые комплексы, большая часть которых насквозь пронизывает мембрану. Только часть из этих комплексов окрашена в зеленый цвет, т. е. содержит хлорофилл; практически весь хлорофилл находится в хлорофилл-белковых комплексах, или в пигмент-белковых комплексах, поскольку наряду с хлорофиллом они содержат и другие пигменты.комплексов входит его аналог - хлорофилл Ь, а также каротиноиды — пигменты желтого или оранжевого цвета [17, 19].

В строме (внемембранном пространстве хлоропластов) находятся ферменты, осуществляющие ассимиляцию углекислоты, а также генетический и белоксинтезирующий аппарат хлоропластов (рис. 1.2) [18].

Изменения растений в ходе онтогенеза, старения, а также при действии на них неблагоприятных и повреждающих факторов среды (токсические вещества, загрязнители атмосферы, заболевания) сопровождаются изменениями содержания и соотношения пигментов, определяющих цвет листьев. Характерные изменения окраски листьев, такие, как хлороз, пожелтение, некроз, побурение, являются симптомами неблагополучия растений [15].

Тетрапиррольные пигменты - порфирины, хлорофиллы и кобаламины - играют исключительно важную роль в жизни животных, растений и бактерий. Эти ярко окрашенные соединения содержат в своем составе макроцикл, состоящий из четырех молекул пиррола (рис. 1.3).

У порфиринов, имеющих красный цвет, пирролы соединены между собой метановыми мостиками, и макроцикл носит название «порфин» (1). В хлорофиллах, для которых характерна зеленая окраска, частично

Для кобаламинов, важнейшим среди которых является витамин Ві2, все четыре кольца частично гидрированы и вместо одного метинового мостика имеется непосредственная связь между двумя пирролами. Этот цикл называется коррином (4) [19, 20].

Концентрация хлорофиллов а и Ъ в хвое сосны изменяется в течение годового цикла, т. е. можно наблюдать несколько максимумов и минимумов содержания зеленых пигментов [5].

Содержание хлорофилла в других элементах древесной зелени, так же как и каротина, низкое. В древесине он практически отсутствует [5].

Хлорофилл является необходимым компонентом пищи животных и человека. Несмотря на то, что препараты хлорофилла по химическому составу неоднородны, они оказывают однотипное действие на организм, обусловленное их тетрапиррольной структурой. Действие хлорофилла более выражено при патологическом состоянии организма, чем при физиологической норме. Структурное сходство хлорофилла с гемом гемоглобина явилось основанием для изучения гемопоэтических свойств различных препаратов этого пигмента [20].

Методы исследования

В течение вегетативного сезона с июня 2004 г. по май 2005 г. на каждом участке ежемесячно отбирали по 10 несексуализированных охвоенных побегов из середины кроны с южной стороны.

Определение количества хвои в древесной зелениПобеги ополаскивали дистиллированной водой для удаления пыли с поверхности хвоинок, разделяли по годовым приростам, хвою отделяли от побегов. Затем определяли количество здоровых и поврежденных хвоинок на каждом приросте, взвешивали на аналитических весах отдельно здоровую и поврежденную хвою каждого прироста и побег.

Определяли охвоенность побегов - отношение массы хвои к общей массе побега и хвои:Метод основан на способности исследуемого продукта отдавать гигроскопическую влагу при определенной температуре (105 С). Содержание влаги в процентах вычисляли по формуле:где М0 - масса бюкса с навеской до высушивания, г; М\ — масса бюкса с навеской после высушивания, г; М2 - масса исходной навески, г.

За конечный результат принимается среднее арифметическое трех параллельных определений. Расхождение между параллельными измерениями не должно превышать 0,25 %. Определение содержания зеленых и желтых пигментов Метод основан на способности фотосинтезирующих пигментов поглощать свет определенной области спектра пропорционально концентрации в растворе (рис. 2.2). Определение содержания хлорофиллов а и b и каротиноидов проводили по общепринятой методике [144] на спектрофотометре Perkin Elmer Lambda 20. Для этого готовили вытяжку из хвои 100%-м ацетоном. Определяли оптическую плотность при длинах волн 662, 644 и 440,5 нм с последующим пересчетом по формулам [145]: хлорофиллы: где С — измеренная концентрация пигмента, мг/л; V — объем раствора, мл; 100— коэффициент пересчета содержания пигмента в 100 г хвои; М— масса навески хвои, г; 1000 — коэффициент пересчета содержания пигмента в 1 мл вытяжки. Пересчет содержания пигментов в абсолютно сухой хвое, мг / 100 г, осуществляется по формуле: 100 где С — содержание пигмента в хвое, мг / 100 г; W— влажность хвои, %. За конечный результат принимается среднее арифметическое трех параллельных определений. Проведение сухого озоления Для определения тяжелых металлов и серы проводили сухое озоление [146]. Навеску массой 2...3 г (с точностью до 0,0002 г) помещали в заранее прокаленный и доведенный до постоянной массы тигель и сжигали в муфельной печи при температуре 450 С в течение 15 ч. Приготовление опытных растворов Для приготовления опытных растворов в тигли с золой добавляли по 1 мл раствора азотной кислоты (1 : 1) и упаривали его на плитке. Затем в охлажденные тигли добавляли по 1 мл раствора соляной кислоты (1 : 1) и упаривали его на плитке. Из охлажденных тиглей пробы количественно переносили в мерные колбы, доводя до метки 1%-й соляной кислотой. Определение содержания тяжелых металлов Содержание тяжелых металлов (Fe, Zn, Mn, Си, Pb, Cd, Ni, Co, Cr) определяли методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе Perkin Elmer AAS 300 [147]. Метод основан на измерении интенсивности поглощения света с характерной длиной волны атомным паром этого элемента. Содержание каждого элемента в пробе, мкг/г, рассчитывали по формуле: где С - концентрация металла в опытном растворе, мг/л; V — объем приготовленного опытного раствора, л; 1000 - коэффициент пересчета содержания металла в мкг/г; М- масса навески, г. Пересчет содержания металлов в абсолютно сухой хвое, мкг/г, осуществляется по формуле: металла в хвое, мкг/г; W— влажность хвои, %. За конечный результат принимается среднее арифметическое трех параллельных определений. Определение содержания серы Содержание серы определяли весовым методом [148]. Метод основан на способности сульфат-иона, содержащегося в кислотном растворе золы, образовывать нерастворимые соединения с хлоридом бария. Содержащиеся в опытном растворе сульфаты растворяют в горячей воде и осаждают хлоридом бария в подкисленном соляной кислотой растворе. По количеству сульфата бария вычисляют массовую долю серы, %: где М\ - масса сульфата бария, г; 0,1374 — коэффициент пересчета сульфата бария на серу; М0 — масса абсолютно сухой пробы, г. За конечный результат принимается среднее арифметическое трех параллельных определений. Статистическая обработка результатов Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакетов MS Excel 2003, STATSOFT STATISTICA 6.0. С помощью программы STATSOFT STATISTICA 6.0 строили диаграммы размаха. Здесь квадратом обозначено среднее значение параметра, нижняя и верхняя границы прямоугольника показывают стандартную ошибку, нижняя и верхняя отсечки - стандартное отклонение. Построены графики зависимости содержания тяжелых металлов и серы от возраста хвои и от удаленности от источника техногенного загрязнения, от содержания фотосинтезирующих пигментов в хвое. Получение хлорофилло-каротиновой пасты проводили по известной методике [32]. Исчерпывающую экстракцию производили в приборах Сокслета. Анализ хлорофилло-каротиновой пасты Анализ полученной хлорофилло-каротиновой пасты проводили по общепринятым методикам [32]. Определяли внешний вид, запах, цвет, массовую долю воды, рН водного раствора, массовую долю производных хлорофилла, каротина, воскообразных веществ, летучих веществ, веществ, не растворимых в воде, содержание свинца, никеля, меди, хрома. Определение рН 20%-го водного раствора Метод основан на потенциометрическом определении рН 20%-го водного раствора пасты. Навеску пасты массой 10 г растворяли дистиллированной водой до объема 50 мл (20%-й раствор пасты) при 18...20 С, тщательно перемешивали. Приготовленный раствор переливали в стаканчик и определяли рН. Для определения рН водного раствора пасты был использован иономер ORION 720 с комбинированным электродом.

Динамика содержания фотосинтезирующих пигментов

С начала роста хвои отмечена динамика накопления хлорофилла а в хвое первого года жизни (рис. 3.33,1-4). Наблюдаются минимумы содержания хлорофилла а в хвое - в июне -июле, в начале роста хвои, и в декабре - январе, в период покоя. Максимумы отмечены в августе, когда происходит накопление питательных веществ в клетках перед зимним периодом, и в мае, перед началом следующего вегетативного сезона. На участке 2 отмечена несколько иная динамика (рис. 3.33, 2). Минимумы содержания хлорофилла а здесь отмечены также в июне -июле, в октябре - декабре и в марте. Максимальное содержание хлорофилла а зафиксировано в августе — сентябре, в феврале и в мае. При этом содержание хлорофилла а в хвое первого года на первом и втором участках примерно одинаково. На третьем участке (рис. 3.33, 3) в начале роста хвои в июне содержание хлорофилла а минимально по сравнению с участками 1 и 2. К августу оно возрастает до максимального значения, после чего следует спад на период покоя (октябрь - февраль). В марте — апреле отмечен еще один минимум, затем в мае — максимум содержания хлорофилла а, который, однако, ниже летнего максимума. Содержание хлорофилла а в хвое первого года на третьем участке ниже, чем на первом и на втором участках. На рис. 3.33, 4 показано изменение содержания хлорофилла а в течение вегетативного сезона на участке 4. Здесь наблюдается более плавная динамика без резких скачков, как на участках 1-3. Отмечен минимум содержания хлорофилла а в начале вегетации, затем следует равномерный подъем с максимумом в сентябре, после чего следует спад с минимумом в декабре. Далее содержание хлорофилла а возрастает к февралю, отмечен минимум в апреле. Максимальное содержание хлорофилла а приходится на май. Общее содержание хлорофилла а в хвое первого года на участке 4 сопоставимо с таковым на участке 3. Хлорофилл Ъ Содержание хлорофилла Ъ в хвое первого года изменяется иначе, чем содержание хлорофилла а. Тем не менее отмечены некоторые общие тенденции: присутствуют спад содержания хлорофилла Ъ в зимнее время в период покоя и повышение содержания хлорофилла Ъ к концу вегетативного сезона.

На первом участке (рис. 3.34, 7) отмечено три достоверных максимума содержания хлорофилла Ъ - в июне, в октябре и в мае. С ноября по апрель отмечен период покоя почти без изменения содержания хлорофилла Ъ. На рис. 3.34, 2 показана динамика содержания хлорофилла Ъ на втором участке. Здесь выявлены отличия от участка 1 - в феврале отмечен резкий подъем содержания хлорофилла Ъ в хвое первого года, после чего следует минимум содержания этого пигмента в марте с последующим возрастанием к маю. В целом содержание хлорофилла Ъ на втором участке несколько выше, чем на участке 1. Предположительно, это результат реакции фотосинтетического аппарата хвои сосны обыкновенной на наличие в 97 воздухе загрязнителей металлургического производства, причем с приближением к источнику выбросов содержание пигмента уменьшается вследствие угнетения фотосинтетического аппарата большим количеством загрязняющих веществ. На третьем участке отмечено снижение содержания хлорофилла Ъ в хвое первого года по сравнению с первым и вторым участками (рис. 3.34, 3). Отмечены максимумы содержания хлорофилла Ь в июне, в октябре, в декабре и в апреле - мае. Минимальное содержание хлорофилла Ь отмечено в августе - сентябре, в ноябре и в марте. В целом содержание хлорофилла Ъ на участке 3 снижается с июля по май. Содержание в хвое хлорофилла Ъ на участке 4 изменяется следующим образом: — с июня по июль отмечено увеличение содержания хлорофилла Ь, после чего в августе зафиксирован минимум его содержания в хвое (рис. 3.34, 4); — после подъема в сентябре по февраль включительно отмечен период покоя; — в марте - апреле отмечен второй минимум, после которого следует подъем с максимумом в мае. Содержание хлорофилла Ъ в хвое на участке 4 ниже, чем на участках 1 и 2, и сопоставимо с участком 3 (рис. 3.34). При этом отмечено, что присутствуют только два минимума и два максимума содержания хлорофилла Ь, то есть синтез пигмента на наиболее чистом участке идет ровнее, без скачков, присущих загрязненным участкам. Сумма хлорофиллов аиЪ Для выполнения технологических расчетов и определения оптимальных сроков сбора древесной зелени для переработки особую

Характеристика сырьевой базы для переработки древесной зелени

В древесной зелени со всех пробных участков изучали изменение содержания пигментов древесной зелени сосны при хранении. Полученные данные идентичны.

Установлено, что при продолжительном хранении древесной зелени сосны содержание хлорофилла в ней уменьшается (рис. 3.56), причем наиболее резко в первые двое суток (примерно на 40 %). Хлорофилл дольше сохраняется в древесной зелени при пониженных (до —10 С) температурах.Рис. 3.56. Изменение содержания хлорофилла древесной зелени сосны при хранении

Содержание каротиноидов в древесной зелени сосны уменьшается с увеличением срока ее хранения (рис. 3.57). В течение первых семи суток концентрация каротиноидов уменьшается незначительно. Далее при хранении при комнатной температуре наблюдается резкое снижение концентрации желтых пигментов.

Для переработки древесной зелени методом экстракции в промышленности реализованы две основные схемы. По одной из них производится хлорофилло-каротиновая паста, хвойный воск и эфирное масло. По другой схеме вместо пасты выпускают бальзамическую пасту, хлорофиллин натрия, провитаминный концентрат.

Предложена первая технологическая схема, так как хлорофилло-каротиновая паста имеет устойчивый сбыт и сама технология дешевле и проще в аппаратурном оформлении.Технология получения хлорофилло-каротиновой пасты и одновременно хвойного воска и эфирного масла из древесной зелени включает следующие операции: заготовка сырья; подготовка (сортировка, измельчение); экстрагирование бензином; очистка бензинового экстракта (фильтрование от механических примесей и отстаивание от восков); получение смолистых веществ; омыление кислотной составляющей органических веществ экстракта и гомогенизация. В ходе переработки бензинового экстракта также получают хвойный воск и эфирное масло-сырец.

Для проведения процесса экстрагирования используется два основных способа: дефлегмационный и противоточный. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Дефлегмационный способ экстракции При дефлегмационном способе после загрузки сырья в экстрактор закачивается бензин. Нагревание бензина осуществляется глухим паром. Бензин закипает, и его пары, проходя через слой измельченной древесной зелени, частично конденсируются на сырье. Противоточное движение паров экстрагента способствует равномерному распределению жидкой фазы по сечению экстрактора, турбулизации потоков на границе раздела фаз и повышению удерживающей способности системы. Частично конденсируясь в экстракционной зоне, пары бензина поступают в зону конденсации, откуда в виде флегмы возвращаются в зону экстракции. По мере увеличения продолжительности процесса концентрация экстрактивных веществ в растворе непрерывно возрастает, в твердой фазе уменьшается. Перепад концентраций экстрактивных веществ в твердой фазе и в растворе в течение всего процесса имеет максимальную величину, так как процесс осуществляется по замкнутому циклу. К числу преимуществ дефлегмационно-оросительного способа экстрагирования относят возможность получения растворов высокой концентрации, компактность.

Основными недостатками являются длительное пребывание лабильных биологически активных веществ при высокой температуре (75...95 С) в зоне нагрева, периодичность процесса и трудоемкость разгрузки отработанного сырья. При кипячении бензиновых экстрактов в течение 90 мин теряется 10 % желтых и до 25 % зеленых пигментов. Увеличение продолжительности пребывания пигментов при высокой температуре приводит к превращению хлорофилла в феофитин и другие производные. Также к числу недостатков относится низкая удельная производительность.

Батарейный метод противоточной экстракцииБатарейный метод противоточной экстракции заключается в непрерывном пропускании растворителя через батарею последовательно соединенных экстракторов по принципу противотока, то есть свежий растворитель подается в экстрактор, в котором содержится почти полностью проэкстрагированное сырье, а выводится уже из экстрактора, загруженного свежей измельченной древесной зеленью. Таким образом создаются наивыгоднейшие условия для сохранения постоянной разности концентрации экстрактивных веществ в растворителе и в сырье. При этом один и тот же объем растворителя проходит последовательно через ряд экстракторов и обогащается экстрактивными веществами.

Регулируя;скорость движения растворителя, можно достичь достаточно полного-извлечения биологически активных веществ из древесной зелени и высокой концентрации экстракта, выходящего из батареи.

Батарейный противоточный метод экстракции имеет значительные преимущества по сравнению с периодическим:— более полное извлечение экстрактивных веществ из древеснойзелени; . :-повышенная концентрация экстракта, выходящего из батареи;— значительно меньший объем растворителя в обороте.Выбор экстрагента- В настоящее время для получениям биологически активных веществ из древесной злени; в. качестве экстрагента используют бензин или трихлорэтилен. Высокой экстрагирующей способностью по отношению к экстрактивным веществам древесной зелени обладают ацетощ диоксан, изопропиловый спирт, а также сжиженные газы (углекислота).

Использование экологичной жидкой углекислоты отвергнуто нами по причине ТОГОІ что С02-экстракт необходимо далее разделять при высокой температуре. Преимущества сохранности БАВ при экстракции нивелируются, на\ дальнейших стадиях переработки. Кроме того, в условиях леспромхозов могут возникнуть трудности1 с, получением; или: подвозом жидкой

Водно-спиртовые смеси: хорошо- извлекают как жиро-, так и водорастворимые компоненты древесной зелени, днако в современных условиях использование в производстве этилового спирта затруднено, а другие спирты либо дороги, либо ядовиты, при их использовании в экстракт будет; переходить много водорастворимых соединений тяжелых металлов, что отрицательно скажется на качестве произведенных продуктов.

При богатстве выбора?экстрагентов предпочтение нами отдано широко распространенному бензину марки БР-1. Он достаточно дешев и позволяет извлекать из древесной зелени достаточно много экстрактивных веществ.

Похожие диссертации на Влияние техногенного загрязнения на состав древесной зелени и качество продуктов ее переработки