Способ получения дубильного экстракта из коры лиственницы

Способ получения дубильного экстракта из коры лиственницы

Реферат

 

Способ касается получения дубильного экстракта из коры лиственницы. Способ включает кратковременную активацию коры температурой и давлением с последующей экстракцией водно-спиртовым раствором. Кору лиственницы перед активацией предварительно экстрагируют неполярным растворителем, а активацию проводят в присутствии хлорида аммония, взятого в количестве 0,5-1% от массы абсолютно сухой коры. Способ позволяет увеличить выход дубильных веществ, улучшить их качество и упростить технологию процесса. 3 табл.

Изобретение относится к лесохимической промышленности и может использоваться в производстве растительных дубильных экстрактов.

Известен способ получения дубильного экстракта из коры лиственницы, заключающийся в том, что кору лиственницы измельчают и экстрагируют водно-спиртово-щелочным раствором.

Известный способ не позволяет получать дубильные вещества с высоким выходом. Максимальный выход таннидов достигается только при измельчении коры до размера частиц менее 2,5 - 3,0 мм, что связано со значительным усложнением технологического и аппаратурного оформления процесса как на стадии измельчения сырья, так и на стадии его экстрагирования. Кроме того, способ характеризуется низким качеством дубильного экстракта, что обусловлено засолением дубителя при нейтрализации используемой щелочи. Ухудшает качество дубильного экстракта и наличие в нем смолистых веществ. Данный недостаток обусловлен отсутствием операции предварительного отделения липидов.

Известен способ получения дубильного экстракта из коры лиственницы, предварительно проэкстрагированой бензином, заключающийся в том, что измельченную кору трижды подвергают экстракции бензином для отделения липидов при гидромодуле 1: 15-20. Обессмоленную кору трижды экстрагируют водой при 90 - 95^oC и гидромодуле 1:20-30 или водно-спиртовым раствором при 72 - 75^oC и гидромодуле 1:20-30 и извлекают дубильные вещества.

К недостаткам данного способа относится многостадийность проведения процесса: экстракцию бензином проводят в три стадии, извлечение дубильных веществ проводится также в три стадии. Кроме того, в коре остается значительная часть высокомолекулярных дубильных веществ, которые ввиду их плохой растворимости практически не извлекаются, что в конечном счете снижает общий выход дубильных веществ и не позволяет увеличить доброкачественность экстракта. К недостаткам данного способа нужно отнести и использование для экстракции липидов из коры только одного растворителя - бензина марки Нефрас А 65/75, хотя имеется ряд других неполярных растворителей, которые при экстракции дают лучшие результаты.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения дубильного экстракта из коры лиственницы, включающий предварительную активацию коры температурой 200 - 260^oC, при давлении, изменяющемся в пределах 3 - 5 МПа в течение 20 - 120 сек с последующей экстракцией водно-спиртовым раствором.

Недостатком данного способа является неполное извлечение дубильных веществ, а также невысокое качество получаемого дубильного экстракта. Недостаточный выход дубильных веществ можно объяснить плохой растворимостью высокомолекулярных дубильных веществ, что затрудняет процесс их экстракции. Кроме того недостаток обусловлен отсутствием операции предварительного выделения липидов из коры лиственницы.

Целью изобретения является увеличение выхода дубильных веществ, улучшение их качества и упрощение технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения дубильного экстракта из коры лиственницы, включающем кратковременную активацию коры температурой и давлением с последующей экстракцией водно-спиртовым раствором, согласно изобретению, кору лиственницы перед активацией предварительно экстрагируют неполярным растворителем, а активацию проводят в присутствии хлорида аммония, взятого в количестве 0,5 - 1% от массы абсолютно сухой коры.

Предлагаемый способ отличается от прототипа введением стадии экстрагирования коры лиственницы неполярным растворителем (пентаном, гексаном, петролейным эфиром, бензином), при котором происходит извлечение смолистых веществ и открытие внутренних пор коры, что способствует равномерному и более полному насыщению коры хлоридом аммония и водяным паром, а вследствие этого протеканию более полного гидролиза во внутренней структуре лигноуглеводного комплекса коры. В результате облегчается доступ экстрагентов к таннидам и повышается степень их извлечения из экстрагируемой коры.

Вторым отличительным признаком является проведение активации коры в присутствии хлорида аммония. Известно, что оптимальная молекулярная масса для высококачественных дубильных веществ (полифенольных соединений) находится в интервале 600 - 3000. Присутствие хлорида аммония в процессе активации коры способствует переводу нерастворимых полимерных дубильных соединений в растворимое состояние за счет их деполимеризации, что повышает выход высококачественных дубильных веществ. Использование хлорида аммония в концентрации менее 0,5% существенного влияния на ход процесса активации коры не оказывает. При концентрации хлорида аммония более 1% процесс деполимеризации идет более глубоко и образуется значительное количество фенольных соединений с молекулярной массой менее 400 - 500, т.е. качество дубильного экстракта падает.

Способ осуществляют следующим образом.

В аппарат типа Сокслета загружают 40 - 50 г измельченной (2 - 6 мм) коры лиственницы, влажностью 5 - 10%, которая содержит до 5% липидов, и экстрагируют в течение 4 - 5 часов неполярным растворителем (пентаном, гексаном, петролейным эфиром и бензином БР-1). Выход и степень извлечения липидов при экстракции различными растворителями приведены в таблице 1.

Как следует из таблицы 1, максимальная степень извлечения липидов предлагаемым способом достигает 98,1%. В известном способе степень извлечения липидов - 96,6%.

Далее обессмоленную кору пропитывают раствором хлористого аммония, для приготовления которого берут 0,5 - 1% NH₄Cl от веса абсолютно сухой коры. Затем кору лиственницы с нанесенным хлоридом аммония подвергают кратковременной активации температурой и давлением. При этом корпус кратковременно (от 20 до 120 сек) обрабатывают в реакторе насыщенным водяным паром при температуре от 200 до 260^oC и давлении 3 - 5 МПа, затем мгновенно снижают давление до атмосферного. Этот процесс известен в литературе как неизобарный парокрекинг или "взрывной" автогидролиз.

Оптимальные условия проведения активации коры: давление 3,4 МПа, температура 240^oC, время выдержки в зависимости от размера технологической щепы коры лиственницы может варьироваться до 20 до 40 сек, концентрация хлорида аммония 1% от веса абсолютно сухой коры.

Увеличение времени активации более 60 сек и концентрации хлорида аммония более 1% приводит к разрушению дубильных веществ в общем экстракте.

Проведение активации коры при более низких давлении, температуре и при концентрации хлорида аммония менее 1% нецелесообразно, т.к. для достижения хорошего рыхления коры лиственницы требуется увеличение времени выдержки, что приводит к резкому снижению в экстракте доли дубильных веществ.

Кору лиственницы после активации нагревают в 10% растворе этилового спирта при температуре 7 - 75^oC и гидромодуле 20 - 30 в течение 4 - 6 часов. Выход экстрактивных веществ из активированной коры лиственницы в зависимости от времени выдержки приведен в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, максимальный выход экстрактивных веществ достигает 51,2%, доля таннидов от сухих веществ экстракта 68,6%, доброкачественность дубильного экстракта 78,0%.

В таблице 3 приведен состав дубильных экстрактов, полученных различными способами.

Анализ данных таблицы 3 показывает, что в предлагаемом способе по сравнению с прототипом увеличен выход экстрактивных веществ и повышена доброкачественность экстракта.

Пример 1. Экстракцию неполярным растворителем проводят в аппарате типа Сокслета. В Сокслет объемом 200 мл загружают 40 - 50 г измельченной (2 - 6 мм) коры, влажностью 5 - 10%, которая содержит до 5% липидов и экстрагируют в течение 4 - 5 часов.

Экстракции подвергают кору лиственницы предварительно проэкстрагированную пентаном и активированную в условиях неизобарного парокрекинга (давление 3,4 МПа, температура 240^oC, время выдержки 30 сек) в присутствии 1% хлорида аммония, при этом частицы коры размером менее 2 мм составляют более 90% от объема экстрагируемой коры.

Экстракцию осуществляют методом настаивания в аппарате, снабженном рубашкой для обогрева, мешалкой, обратным холодильником и устройством для регулирования температуры. В экстрактор загружают 10 г коры и заливают 300 мл 30%-ного водного раствора этанола. Экстракцию введут при 75^oC в течение 5 часов при непрерывном перемешивании. Затем экстракт отфильтровывают, а непроэкстрагированный остаток коры промывают на фильтре 100 мл воды, нагретой до 90 - 95^oC.

Суммарный выход экстрактивных веществ в объединенном экстракте составил 49% от абсолютно сухого вещества коры, в том числе на долю таннидов приходится 24,5%.

Пример 2. Экстракции подвергают кору лиственницы, предварительно проэкстрагированную бензином БР-1 и подвергнутую активации в условиях неизобарного парокрекинга (давление 3,4 МПа, температура 240^oC, время выдержки 40 сек) в присутствии 1% хлористого аммония, при этом частицы коры размером менее 2 мм составляли более 80% от объема экстрагируемой коры.

Экстракцию осуществляли в аппарате проточного типа, снабженном рубашкой для обогрева, автоматическим устройством для регулирования температуры, обратным холодильником, штуцером для подачи экстракта, а также штуцером и фильтрующим устройством для отбора экстракта.

В экстрактор загружают 250 г коры лиственницы и экстрагируют ее в течение 4 ч при 75^oC 30% водным раствором этанола. Подачу экстрагента и отбор экстракта осуществляют непрерывно.

После спиртовой экстракции кору в том же аппарате экстрагируют горячей водой при 95 - 98^oC.

Гидромодуль спиртовой экстракции равен 40, водной 50.

Суммарный выход экстрактивных веществ составил 48,6% от исходной коры, в том числе на долю таннидов приходится 21,3%.

Количественное определение дубильных веществ выполнялось по стандартной методике с помощью гольевого порошка.

Предлагаемый способ получения дубильных экстрактов позволяет добиться более полного извлечения дубильных веществ из коры лиственницы, увеличить общий выход экстрактивных веществ до 51,2% и получить дубильный экстракт с доброкачественностью 78,4%.

Формула изобретения

Способ получения дубильного экстракта из коры лиственницы, включающий кратковременную активацию коры температурой и давлением с последующей экстракцией водно-спиртовым раствором, отличающийся тем, что кору лиственницы перед активацией предварительно экстрагируют неполярным растворителем, а активацию проводят в присутствии хлорида аммония, взятого в количестве 0,5-1% от массы абсолютно сухой коры.

РИСУНКИ

Рисунок 1