Контрольная работа
по комплексной химической переработке древесины.
Тема:
«Переработка древесной зелени»
2007год
Содержание
Понятие древесной зелени
Химический состав древесной зелени
Заготовка древесной зелени
Продукты древесной зелени
Комплексная переработка
Использованная литература
Понятие древесной зелени
Под термином «древесная зелень» понимается листья, хвоя, листья и неодревесневшие побеги. Древесная зелень хвойных пород (ГОСТ 21769-76) представляет собой покрытые хвоей ветки диаметром не более 8мм, взятые со свежезаготовленных деревьев и имеющие следующие соотношения фракций, %:
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, лишайников)
не более 10.
В связи с этим представляет интерес механический состав древесной зелени, т.е. соотношение в ней хвои, коры и древесины. Ф.Т. Солодкий в своей работе показал, что в зеленой массе дерева хвоя, кора и древесные побеги находятся в соотношении 8:3:2. Это соотношение колеблется в зависимости от породы и возраста деревьев (последнее для лиственных пород- несущественно), а также от диаметра побега. В таблице 1 приведено изменение механического состава древесной зелени в зависимости от породы дерева. В таблице 2 показаны различия в соотношении с учетом диаметра побега.
Таблица 1.
| Порода |
Механический состав древесной зелени, % общей массы |
||
| Хвоя |
кора |
древесина |
|
| Ель |
64,90 |
16,30 |
18,80 |
| Пихта |
68,70 |
15,60 |
15,70 |
| Сосна |
80,99 |
10,64 |
8,35 |
Таблица 2.
| Диаметр побегов, мм |
Механический состав древесной зелени, % общей массы |
||||||||
| Ель |
Пихта |
Сосна |
|||||||
| хвоя |
кора |
древ. |
хвоя |
кора |
древ. |
хвоя |
кора |
древ. |
|
| 2 |
77,6 |
11,6 |
10,8 |
80,9 |
12,1 |
7,0 |
85,7 |
7,6 |
6,7 |
| 4 |
73,7 |
12,9 |
13,4 |
77,1 |
13,7 |
9,2 |
82,3 |
11,1 |
6,6 |
| 6 |
65,5 |
13,6 |
20,9 |
75,4 |
14,3 |
10,3 |
78,3 |
13,4 |
7,8 |
| 8 |
63,1 |
15,3 |
21,6 |
67,3 |
13,5 |
16,2 |
76,8 |
15,2 |
10,0 |
| 10 |
61,1 |
15,9 |
22,8 |
64,2 |
15,8 |
20,0 |
69,6 |
14,9 |
15,5 |
| средн., до 8 |
70,0 |
13,35 |
16,7 |
75,8 |
13,4 |
10,7 |
80,8 |
12,3 |
7,8 |
| средн., до10 |
68,2 |
13,9 |
17,9 |
73,4 |
13,9 |
12,5 |
78,5 |
12,8 |
9,32 |
В.И. Ягодин, проводя вначале измельчение древесной зелени хвойных пород на частицы 2-8мм, а затем подвергая ее пневмосортировке, достиг снижения содержания древесных частиц в сырье на 7-10%. Т.о. при тщательной пневмосортировке содержание хвои в древесной зелени можно повысить до 90% и более.
Химический состав древесной зелени
Азотсодержащие соединения.
Растения осуществляют первичный синтез и являются основным источником белкового питания человека. Белковые молекулы в растительных тканях постоянно обновляются (в молодых растениях - весь азот за 72 часа).
Состав азотных соединений зависит от породы и возраста дерева (и самой хвои), времени года и др. В течение вегетационного периода динамика азота имеет два максимума: весенний (апрель-май)- начало роста хвои и распускание почек, и осенний (наблюдается в хвое и молодых побегах). Падение содержания азота связано с прекращением роста и замедлением дифференциации клеток.
Биологическая ценность белка определяется содержанием входящих в него аминокислот и соотношением отдельных фракций. По результатам фракционирования сосны и ели, нерастворимые азотистые соединения составляют 30%, растворимые включают альбумины (31%), глютелины (42,5%), проламины (9,5%). По сравнению с хвоей, содержание протеина в древесной зелени ниже на 25%.
Растения синтезируют все аминокислоты в достаточном своему организму количестве. Для оценки биологической ценности белка производят определение аминокислотного состава (белок неполноценный, если не содержит всех незаменимых АК). Для этого гидролизуют белок 6 н. соляной кислотой, затем анализируют прибором ААА-881 (ионообменная хроматография). В альбумине содержится максимум незаменимых АК- 42% общего количества, в глутелине- 36,5%. Самой некачественной (в отношении питательной ценности) можно считать проламины- нет метионина, мало содержание лизина.
Липиды.
Содержание и фракционный состав колеблется в зависимости от видового состава, возраста хвои, сезона года и почвенно-климатических условий. Основная масса нейтральных липидов состоит из углеводородов (терпены, пигменты, витамины, др.)
Древесная зелень- богатый источник жирорастворимых витаминов
(витамин Е (токоферол) и витамины группы К), при практическом извлечении следует обоснованно выбирать хвою с учетом возраста хвои и дерева, времени года (содержание варьируется). Максимальная концентрация токоферола в растении наблюдается летом, увеличивается с возрастом деревьев. С помощь хроматографии на бумаге установлено наличие в хвое только α- токоферола (наибольшая биологическая активность). Содержание витамина К в хвое на порядок выше, чем в коре и побегах, концентрация его зимой выше (в листьях достигает максимума перед пожелтением).
Зелень содержит также каротиноиды и хлорофиллы (могут использоваться как лекарственные/кормовые продукты). Пик накопления каротина в хвое приходится на зимний период, причем в коре его значительно меньше, а в древесине нет вообще. Аналогична зависимость от возраста растени
Биологическое значение витаминов
.
Провитамин А (группа каротиноидов) отвечает за рост и развитие организма, формирование скелета и нормальное функционирование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек. Оказывает влияние на обмен липидов и процессы их окисления, на метаболизм гликопротеидов и гликозаминогликанов. Он обеспечивает функцию глаз, сумеречное и цветное зрение, повышает сопротивляемость инфекциям, влияет на многие виды обмена, а также функцию половых и щитовидных желез.
Витамин Е способствует усвоению вит. А и Д, поддерживает стабильность клеточной мембраны и внеклеточных структур (антиоксидантные свойства: тормозит перекисное окисление ПНЖК), предотвращает взаимодействие жирных кислот со свободными радикалами. Токоферол влияет на функцию половых и др. эндокринных желез, замедляет старение.
Витамин К (филлохинон, пренилменахинон) обеспечивает свертывание крови, нормализует двигательную функцию ЖКТ, участвует в энергетических процессах.
Эти биологически активные вещества находят применение в медицине, выпускаются фармацевтическими компаниями как в составе поливитаминных препаратов, так и в виде монопрепаратов. На сегодняшний день стремительно развивается рынок биологически активных добавок, также включающих эти вещества.
Эфирные масла древесной зелени.
Содержание эфирного масла в хвое и побегах зависит от влажности воздуха, освещенности кроны, плодородия почвы, вида сырья, периода вегетации растения. Экстрагируемые масла имеют применение в медицинской (ароматерапия) и фармацевтической промышленности, могут использоваться в парфюмерии. В сосновом и кедровом маслах важнейшим компонентом является α-пинен, в масле лиственницы- γ-муролен и β-гумулен, кариофиллен. Эфирные масла хвойных пород широко применяются в виде ингаляций при простудных и других заболеваниях.
Углеводы.
На содержание и динамику влияют климатические и географические условия, порода дерева, возраст хвои и др.факторы. В течение вегетационного периода в однолетней хвое присутствуют моносахариды(глюкоза, фруктоза), дисахариды(сахароза, до 40% всей суммы сахаров хвои), трисахариды(раффиноза). Высокомолекулярные углеводы- конечные продукты фотохимического синтеза зеленых растений (крахмал содержится в виде крахмальных зерен), также присутствуют гемицеллюлоза и целюллоза.
Фенольные соединения.
Широко распространенной группой фенольных соединений в компонентах древесной зелени являются флавоноиды (кемпферол, кварцетин, мирицетин) и их гликозиды. Имеются также лигнинные вещества. В растительной ткани они «склеивают» целюллозные пучки и придают механическую прочность стволам и стеблям.
Минеральные вещества.
Максимум минеральных веществ имеет однолетняя хвоя (до 1,36%). Обнаружено 19 микроэлементов, из которых преобладают цинк, титан, олово, барий, свинец, медь. Эти компоненты важны для жизнедеятельности растения. Содержание неорганических веществ в побегах почти вдвое меньше (неизменно количество кальция- искл.)
Заготовка древесной зелени
На сохранность БАВ влияют влажность воздуха, степень освещенности, наличие ветра, место хранения, вид сырья (отделена зелень от веток или нет). Большинство веществ лучше сохраняются при невысоких температурах и неотделенных от веток зеленых элементах. Также основным качественным показателем является свежесть. Широко применяются хвоеотделители (барабанного типа). Рационально отделять зелень в местах ее переработки, что позволяет механизировать погрузку. Для отделения древесной зелени перспективным является измельчение сучьев, отходов и сортировка измельченной массы в вертикальном потоке на древесную зелень и щепу (для производства ДСП либо как топливо). Развитие механизации позволяет снизить трудозатраты.
Продукты древесной зелени
По общей питательной ценности свежая древесная зеле
нь в ряде случаев превосходит травянистые растения. Преимуществом этого вида корма является значительное содержание витаминов С,Д,Е,К, группы В, каротина, фитонцидов, бактериостатических и антигельминтных веществ неизвестной природы, таннидов, а также относительная дешевизна.
Одним из распространенных способов переработки древесной зелени является получение витаминной муки
. В технологии можно выделить две стадии: заготовка кондиционной древесной зелени и переработка ее на витаминную муку (этот процесс включает сушку скоростным методом, размол и затаривание готовой продукции). Получают хвойно-витаминную муку на передвижных и стационарных установках. Технология сушки сильно влияет на качество конечного продукта (содержание каротина).
Хлорофилло-каротиновая паста
представляет собой фитонцидный, поливитаминный галеновый препарат, стимулирующий процессы заживления кожи и слизистых оболочек; состоит из натриевых солей жирных и смоляных кислот, неомыляемых веществ, БАВ: производные хлорофилла, каротиноиды, токоферол, стерины, фитонциды и др. Хлорофилл близок по составу к пигменту крови- гемоглобину, увеличивает содержание в крови животных эритроцитов и гемоглобина. Добавление в рацион хлорофилло-каротиновой пасты увеличивает усвоение белка и липидов. Технология производства включает следующие операции: измельчение древесной зелени; экстракция измельченной древесной зелени бензином; отгонку растворителя и эфирных масел из экстракта; омыление смолистых веществ 40%водным раствором едкого натра и разбавление водой до 40-50% влажности. Разлив готовой пасты осуществляется в горячем виде.
Процесс получения концентрата хлорофиллина натрия
(наиболее устойчивая форма хлорофилла) был разработан в ГЛТА. Препарат применяется как БАД в косметических препаратах, как лечебное средство в медицине. Стадии технологического процесса: измельчение древесной зелени; экстракция бензином; охлаждение и фильтрация бензинового экстракта древесной зелени (для отделения воскообразных продуктов); омыление экстрактов водным раствором едкого натра; отделение бензинового раствора неомыляемых веществ; разложение водного раствора омыленных смолистых веществ разбавленной серной кислотой; отмывка кислот от хлорофиллина-сырца и промывка его водой. Как показали исследования, проведенные ГЛТА, неомыляемые вещества (побочный продукт) содержат БАВ: витамины Е, К, каротин, фитол, стерины и др., и следовательно, могут быть использованы для создания новых биологически активных препаратов из древесной зелени.
Технология производства натурального хвойного экстракта
включает подготовку зелени к экстрагированию, экстрагирование, переработку растворов и разгонку эфирных масел. Полученный экстракт представляет собой жидкость коричнево-черного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн.
Для получения твердого соляно-хвойного экстракта 50%-ный жидкий экстракт смешивают с высушенной и размолотой поваренной солью и уваривают до 125˚С. Затем брикетная паста автоматически дозируется по 50,0.
Хвойный экстракт (водный) может служить питательной средой для микроорганизмов- продуцентов белка, таких как дрожжи или грибы (фитонциды- ингибиторы роста, следует ожидать роста штаммов устойчивых к фитонцидам хвойных), основными источниками питания которых являются моносахариды (глюкоза, до 30% всех моноз) и олигосахариды. В составе древесной зелени имеются микро- и макроэлементы, присутствие которых может оказать стимулирующее влияние на накопление биомассы, а наличие никеля, ванадия, бора, молибдена и др. усиливает питательную ценность водных экстрактов (их содержание даже в ничтожно малых количествах сильно активизирует жизнедеятельность микроорганизмов). Рост микроорганизмов также зависит от температуры культивирования. Например, для выращивания дрожжей наиболее благоприятны условия 36-39˚С.
Водный экстракт по составу близок к натуральному клеточному соку хвои, но концентрация водорастворимых веществ в нем ниже.
Комплексная переработка древесной зелени
Предусматривает полное использование входящих компонентов, в том числе побочных продуктов. Для этого совмещают в производствах экстракцию органическими растворителями и водой.
Использованная литература
1. Левин Э.Д., Репях С.М. Переработка древесной зелени.-М.: Лесная промышленность, 1984.
2. Ягодин В.И. основы химии и технологии переработки древесной зелени. Издательство Ленинградского университета, Л.:1981.
3. Малютина Л.А., Выродов В.А. Повышение эффективности использования древесной зелени.- В кн.: Химическая и механическая переработки древесины и древесных отходов: Межвузовский сборник трудов. Л.: ЛТА, 1979, вып.5.
4. Лифляндский В.Г., Закревский В.В., Андронова М.Н. Лечебные свойства пищевых продуктов. Т.1.- СПб.: Азбука-Терра, 1997.