Способ переработки древесины лиственницы с выделением дигидрокверцетина и устройство для его осуществления

Способ переработки древесины лиственницы с выделением дигидрокверцетина и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к усовершенствованному способу переработки древесины лиственницы и выделению из нее биофлавоноидов, таких как дигидрокверцетин, и устройству для его осуществления. Способ включает подготовку древесины путем размельчения, фракционирования и предварительного замачивания в два этапа поочередно в водно-углеводородном и в водно-спиртовом растворах с последующей экстракцией из древесины природных веществ в условиях нахождения компонентов экстракционной массы в псевдосжиженном состоянии. В качестве растворителя используют растворы углеводорода, водного этилового спирта и деионизированной воды. Весь процесс проводят с подогревом при температуре 30-40^oС. Из водно-углеводородных экстрактов выделяют природные смолы, а из водно-спиртовых экстрактов - биофлавоноиды. Из сухого экстракта биофлавоноидов путем абсорбции водно-ацетоновым растворителем и вакуумной отгонки биофлавоноиды перекристализовывают из воды. Технический результат - предложенный способ и устройство для его осуществления позволяют сократить общую продолжительность технологического процесса, снизить расход органических растворителей, уменьшить металлоемкость оборудования, упростить технологию выделения биофлавоноидов, а также способ может найти широкое применение при организации промышленного производства и при этом обеспечить получение целевого продукта с высоким содержанием основного вещества. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области переработки древесины лиственницы и выделения биофлавоноидов - дигидрокверцетина и дигидрокемферола.

При комплексной переработке древесины лиственницы из нее получают биологически активные соединения флавоноиды: дигидрокверцетин и дигидрокемферол, находящие применение в качестве пищевой добавки.

Известны следующие направления химической переработки древесины хвойных пород деревьев: - получение водорастворимых продуктов полисахаридов обработкой сырья водными растворами электролитов; - получение неводорастворимых продуктов - биологически активных соединений, смолистых природных веществ обработкой сырья органическими соединениями (растворителями).

Однако существующие способы получения этих продуктов характеризуются низким коэффициентом использования древесины (около 20-30%). Так, например, известен способ получения дигидрокверцетина экстракцией измельченной древесины лиственницы этилацетатом с предварительным обессмоливанием измельченной древесины неполярными углеводородами (н-гексаном или бензином). Этилацетатный экстракт упаривают, а из сухого остатка выделяют дигидрокверцетин кристаллизацией из горячей воды. Выход дигидрокверцетина составляет 0,81-0,91% от массы абсолютно сухой древесины (Патент РФ 2034559, А 61 К 35/78, 1993 г.).

Недостаток известного способа состоит в его ограниченных возможностях, что ведет к низкому коэффициенту использования исходного сырья (около 20%).

Также близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ комплексной переработки древесины лиственницы, заключающийся в следующем. Из измельченной древесины лиственницы экстрагируют растворимые вещества несмешивающимися растворителями, включающими н-гексан и водный раствор этилового спирта, при температуре 30-40^oС. Экстракционную массу разделяют на жидкую фазу и твердый шлам, жидкую фазу направляют на абсорбцию несмешивающимися растворителями, включающими насыщенный водный раствор водорастворимой соли, диэтиловый эфир и н-гексан, при температуре 5-20^oС. Выделение целевых продуктов осуществляют следующим образом: - из полученного н-гексанового раствора выделяют смолистые природные вещества вакуумной отгонкой н-гексана, которые выводят из процесса в качестве целевого продукта; - из полученного спиртоэфирного раствора выделяют биофлавоноиды лиофильной сушкой при температуре 30-40^oС с последующей их доочисткой препаративной хроматографией и получением целевых биофлавоноидов - дигидрокверцетина и дигидрокемферола; - из полученного экстракта насыщенного водного раствора водорастворимой соли отделяют дробной кристаллизацией водорастворимую соль, а водный раствор полисахаридов после отделения водорастворимой соли подвергают сушке при температуре 80-100^oС (Патент РФ 2135510, кл. С 07 Н 1/08, 1998 г.).

Данный способ по сравнению с ранее известными способами переработки древесины лиственницы позволяет повысить коэффициент использования сырья до 85,2%, снизить металлоемкость оборудования и энергозатраты.

Недостатком известного способа является значительная продолжительность процесса переработки (стадия экстракции продолжается более суток), большие объемы используемых органических растворителей 6-10 т на 1 т сухого сырья, достаточно большая металлоемкость оборудования. Длительность процесса выделения нативных биофлавоноидов (~72 ч), а также его сложность.

Наиболее близким является способ переработки древесины лиственницы, включающий экстракцию из деструктурированной древесины лиственницы природных веществ, обработкой в две стадии органическими растворителями, содержащими воду, причем на первой стадии используют эмульсию неполярного углеводорода алифатического ряда, а на второй стадии - эмульсию водного этилового спирта, после этого проводят разделение экстракционной массы на экстракт и твердую фазу в виде углеродосодержащего полимера древесины, затем абсорбцию экстракта растворителем и выделение из полученных растворов соответствующих целевых продуктов. Устройство для осуществления данного способа включает линию подготовки сырья, содержащую устройство измельчения и бункер-питатель, а также узлы подачи воды, углеводородов, водного этилового спирта, эфира, водно-ацетонового растворителя и линии выработки водно-углеводородных экстрактов и выделения смолы, содержащие последовательно соединенные реактор-экстрактор, пульповый насос, реакционное устройство, проточную фильтрующую центрифугу, сборник водно-углеводородного экстракта, сепаратор, аппарат вакуумной отгонки углеводородов, сборник смолы, а также линии выработки водно-спиртовых экстрактов, выделения и очистки биофлавоноидов, содержащие последовательно соединенные реактор-экстрактор, пульповый насос, реакционное устройство, проточную фильтрующую центрифугу, сборник водно-спиртового экстракта, реактор-реэкстрактор, аппарат лиофильной сушки, реэкстрактор полифенолов, аппарат вакуумной отгонки ацетона и кристаллизатор, а также сборники отработанных водно-углеводородных и водно-спиртовых экстрактов, сборник спиртоэфирной смеси и диализатор [Патент РФ 2165416, кл. С 07 D 311/40, 2000 г. (прототип)].

Недостатками прототипа являются существенная продолжительность переработки древесины лиственницы, относительно большие объемы используемых органических растворителей на тонну сухого сырья, достаточно сложная и трудоемкая очистка отработанных экстрактов для повторного использования в процессах экстрагирования.

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение продолжительности технологического процесса, уменьшение объемов используемых органических растворителей и деионизованной воды, упрощение технологии выделения биофлавоноидов, многократное использование отработанных экстрактов для повторного экстрагирования, а также улучшение экологии окружающей среды.

Поставленная задача решается предлагаемым способом переработки древесины лиственницы с выделением дигидрокверцетина, включающий экстракцию из деструктурированной древесины природных веществ, обработкой в две стадии органическими растворителями, содержащими воду, причем на первой стадии используют эмульсию неполярного углеводорода алифатического ряда, а на второй стадии - эмульсию водного этилового спирта, после этого проводят разделение экстракционной массы на экстракт и твердую фазу в виде углеродосодержащего полимера древесины, затем абсорбцию экстракта растворителем и выделение из полученных растворов соответствующих целевых продуктов, в котором, согласно изобретению, древесину лиственницы размельчают и разделяют на три фракции: мелкую в виде пыли удаляют, крупную возвращают на доизмельчение, среднюю фракцию используют в процессе переработки, при этом подготовленную крошку лиственницы предварительно замачивают в два этапа поочередно в водно-углеводородном и в водно-спиртовом растворах, затем перед процессом экстракции растворы разжижают деионизованной водой до требуемого псевдосжиженного состояния и проводят экстракцию в две стадии, причем на первой стадии каждого этапа используют полученный псевдосжиженный раствор, а на второй стадии каждого этапа - деионизованную воду, кроме этого произведенные экстракционные массы разделяют на водный экстракт и твердую фазу, которую с первого этапа направляют на дальнейшую переработку во второй этап, а водный экстракт первого этапа обеих стадий разделяют на углеводородные природные смолы и водный раствор, причем полученную экстракционную массу второго этапа обеих стадий также разделяют на водно-спиртовой экстракт и твердую фазу в виде углеродсодержащего полимера древесины, а абсорбцию водно-спиртового экстракта второго этапа обеих стадий осуществляют низкокипящим эфиром с последующим выделением из полученной спиртоэфирной фазы биофлавоноидов - дигидрокверцетина и дигидрокемферола, затем процесс абсорбции при очистке ведут из спиртоэфирной фазы при массовом соотношении сухого экстракта биофлавоноидов, ацетона и воды, равным 1:3:6, а лиофильную сушку осуществляют при нагревании 40-80^oС, причем полученный сухой экстракт биофлавоноидов абсорбируют водно-ацетоновым растворителем при массовом соотношении ацетона и воды, равным 1:3-4 с образованием водно-ацетонового раствора биофлавоноидов, который подвергают вакуумной разгонке, а полученные при этом биофлавоноиды перекристаллизовывают из воды. А также тем, что: - на первом этапе замачивания поддерживают массовое соотношение подготовленной крошки лиственницы, углеводородного растворителя и воды, равное 1: 0,5:4, и проводят его при температуре 30-40^oС в течение 0,5-8 ч; - на втором этапе замачивания поддерживают массовое соотношение подготовленной крошки лиственницы, этилового спирта и воды, равное 1: 0,5:4 и проводят его при температуре 30-40^oС в течение 0,5-4 ч; - на первом этапе стадию экстракции проводят при массовом соотношении подготовленной крошки лиственницы, углеводородного растворителя и воды, равном 1:0,5:15-20 и при температуре 30-40^oС; - на втором этапе стадию экстракции проводят при массовом соотношении подготовленной крошки лиственницы, этилового спирта и воды, равном 1:0,5: 15-20, и при температуре 30-40^oС; - процесс экстракции проводят ультразвуковым или кавитационным методом; - абсорбцию водно-спиртового экстракта ведут при массовом соотношении низкокипящего эфира к водно-спиртовому экстракту, равном 1:6-8, и при температуре 18-25^oС; - в начальной стадии переработки древесины лиственницы деионизованная вода предварительно подогревается до температуры 30-40^oС.

Поставленная задача решается также устройством для переработки древесины лиственницы с выделением дигидрокверцетина, включающим линию подготовки сырья, содержащую устройство измельчения и бункер-питатель, а также узлы подачи воды, углеводородов, водного этилового спирта, эфира, водно-ацетонового растворителя и линии выработки водно-углеводородных экстрактов и выделения смолы, содержащие последовательно соединенные реактор-экстрактор, пульповый насос, реакционное устройство, проточную фильтрующую центрифугу, сборник водно-углеводородного экстракта, сепаратор, аппарат вакуумной отгонки углеводородов, сборник смолы, а также линии выработки водно-спиртовых экстрактов, выделения и очистки биофлавоноидов, содержащие последовательно соединенные реактор-экстрактор, пульповый насос, реакционное устройство, проточную фильтрующую центрифугу, сборник водно-спиртового экстракта, реактор-реэкстрактор, аппарат лиофильной сушки, реэкстрактор полифенолов, аппарат вакуумной отгонки ацетона и кристаллизатор, а также сборники отработанных водно-углеводородных и водно-спиртовых экстрактов, сборник спиртоэфирной смеси и диализатор, кроме этого дополнительно установлены первый и второй узлы замачивания древесины, сито и последовательно соединенные вторые линии выработки водно-углеводородных экстрактов и выделения природных смол, а также последовательно соединенные вторые линии выработки водно-спиртовых экстрактов и выделения биофлавоноидов, где загрузочный вход второй линии выработки водно-углеводородных экстрактов соединен с выходом узла подачи воды и с выходом по твердой фазе проточной фильтрующей центрифуги первой линии выработки водно-углеводородных экстрактов, а выход - по твердой фазе через второй узел замачивания древесины с загрузочным входом реактора-экстрактора первой линии выработки водно-спиртовых экстрактов, при этом выход по смолам второй линии выделения природных смол подключен к сборнику природных смол, загрузочный вход второй линии выработки водно-спиртовых экстрактов соединен с выходом узла подачи воды и выходом по твердой фазе проточной фильтрующей центрифуги первой линии выработки водно-спиртовых экстрактов, а выход второй линии выделения биофлавоноидов подключен к загрузочному входу линии очистки биофлавоноидов, причем в узле подачи сырья выход устройства измельчения через сито, бункер-питатель и узел замачивания древесины подключен к загрузочному входу реактора-экстрактора первой линии выработки водно-углеводородных экстрактов, загрузочный вход которого подключен к выходу узла подачи воды, при этом загрузочный вход первого узла замачивания древесины соединен с выходами узлов подачи воды и углеводородов, а загрузочный вход второго узла замачивания древесины соединен с выходами узлов подачи воды и водного этилового спирта, при этом выход сита по крупной фракции крошки древесины подключен к загрузочному входу устройства измельчения, а выход сита по мелкой фракции крошки древесины соединен с системой сбора отходов.

А также тем, что: - линии выработки водно-углеводородных экстрактов и выделения природной смолы содержат сборник отработанных углеводородных экстрактов и последовательно соединенные реактор-экстрактор, пульповый насос, реакционное устройство, проточную фильтрующую центрифугу, сборник водно-углевыодородного экстракта, сепаратор, аппарат вакуумной отгонки углеводородов, причем загрузочный вход реактора-экстрактора подключен к выходу реакционного устройства и к выходу по водному раствору проточной фильтрующей центрифуги, а через сборник отработанного водно-углеводородного экстракта - к выходу по водному раствору сепаратора и к выходу по углеводородному растворителю аппарата вакуумной отгонки углеводородов; - линии выработки водно-спиртовых экстрактов и выделения биофлавоноидов содержат сборник спиртоэфирной смеси, сборник отработанного водно-спиртового экстракта и последовательно соединенные реактор-экстрактор, пульповый насос, реакционное устройство, проточную фильтрующую центрифугу, сборник водно-спиртового экстракта, реактор-реэкстрактор, аппарат лиофильной сушки, выход которого по растворителю подключен через сборник спиртоэфирной смеси к входу по растворителю реактора-реэкстрактора, вход которого по эфиру подсоединен к выходу узла подачи эфира, причем загрузочный ввод реактора-экстрактора подключен к выходу реакционного устройства и к выходу по водному раствору проточной фильтрующей центрифуги, а через сборник отработанного водно-спиртового экстракта - к выходу по водному раствору реактора-реэкстрактора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для переработки древесины лиственницы с выделением дигидрокверцетина содержит линию подготовки сырья 1, включающую устройство измельчения 2, сито 3 и бункер-питатель 4; узлы подачи деионизованной воды 5, углеводородов 6, водного этилового спирта 7, эфира 8 и 9, водно-ацетонового растворителя 10; лини выработки водно-углеводородных экстрактов 11 и выделения природных смол 12, включающие реактор-экстрактор водно-углеводородных экстрактов 13, пульповый насос 14, реакционное устройство 15, проточную фильтрующую центрифугу 16, сборник водно-углеводородных экстрактов 17, сепаратор 18, аппарат вакуумной отгонки углеводородов 19, сборник смолы 20 и сборник отработанных углеводородных экстрактов 21; линии выработки водно-спиртовых экстрактов 22, выделения 23 и очистки биофлавоноидов 24, включающие реактор-экстрактор водно-спиртовых растворов 25, пульповый насос 26, реакционное устройство 27, проточную фильтрующую центрифугу 28, сборник водно-спиртового экстракта 29, реактор-реэкстрактор 30, аппарат лиофильной сушки 31, реэкстрактор полифенолов 32, аппарат вакуумной отгонки ацетона 33, кристаллизатор 34, сборник отработанного водно-спиртового экстракта 35, сборник спиртоэфирной смеси 36 и диализатор 37; первый 38 и второй 39 узлы замачивания древесины лиственницы; вторые линии выработки водно-углеводородных экстрактов 40 и выделения биофлавоноидов 41, включающие реактор-экстрактор 42, пульповый насос 43, реакционное устройство 44, проточную фильтрующую центрифугу 45, сборник водно-углеводородного экстракта 46, сепаратор 47, аппарат вакуумной отгонки углеводородов 48 и сборник отработанных углеводородных экстрактов 49; вторые линии выработки водно-спиртовых экстрактов 50 и выделения биофлавоноидов 51, включающие реактор-экстрактор 52, пульповый насос 53, реакционное устройство 54, проточную фильтрующую центрифугу 55, сборник водно-спиртового экстракта 56, реактор-реэкстрактор 57, аппарат лиофильной сушки 58, сборник отработанного водно-спиртового экстракта 59 и сборник спиртоэфирной смеси 60; вентили запорные 61-76.

Способ осуществляют следующим образом.

Для проведения технологического процесса используют, как правило, комлевую и корневую части древесины лиственницы. При организации промышленного производства наиболее приемлема крошка лиственницы размерами 2-5 мм. Во-первых, технологически проще и эффективнее решается задача автоматизации процесса разделения твердой фракции от водных экстрактов, что при организации промышленного производства имеет существенное значение. Во-вторых, при переработке значительно меньше засоряется водная фаза технологического процесса, что позволяет реализовать многократное использование отработанных водных экстрактов и существенно сократить расход растворителей. В-третьих, требуются значительно меньшие трудозатраты и время на технологические операции по извлечению биофлавоноидов, чем при использовании крупной крошки древесины лиственницы. Поэтому в устройстве древесную щепу с влажностью до 40% подают в узел подготовки сырья 1, где сначала ее измельчают устройством измельчения 2. Затем с помощью сита 3, крошку лиственницы просеивают и разделяют на три фракции: мелкую 0-2 мм; среднюю 2-5 мм и крупную 5 мм и более. Крупная фракция крошки лиственницы с выхода сита возвращается в загрузочный вход устройства измельчения 2 на доизмельчение. Мелкая фракция крошки лиственницы, представляющая собой сильно разволокненные частицы в виде пыли, для использования в технологическом процессе нежелательна по ряду причин: - поскольку древесина мелкой фракции характеризуется минимальным размером частиц практически на молекулярном уровне и соответственно имеет большую поверхность раскрытия, то нативные природные компоненты древесины быстро загрязняются и окисляются атмосферным кислородом еще до начала переработки и это особенно проявляется при решении объемных промышленных задач; - в технологическом процессе мелкая фракция крошки быстро засоряет фильтрующие элементы устройства, что приводит к частым остановкам для чистки соответствующих узлов и как следствие к нарушению всей промышленной технологии производства; - трудоемкость и продолжительность фильтрации отработанных экстрактов, содержащих мелкую фракцию крошки, затрудняет их повторное использование и требует наличия сложной многоэтапной системы очистки, что в свою очередь приводит к возрастанию металлоемкости оборудования.

Для обеспечения наиболее полного извлечения биофлавоноидов из крошки лиственницы ее необходимо подготовить к эффективному проведению стадии экстракции, а именно предварительно качественно пропитать насыщенным водным растворителем, применяемым в технологическом процессе, в течение некоторого промежутка времени. Продолжительность стадии замачивания существенно сокращается при организации подогрева реакционной массы и использовании предварительно подогретой деионизованной воды. Поэтому крошку лиственницы средней фракции подают через бункер-питатель 4 в первый узел замачивания древесины лиственницы 38, в состав которого в зависимости от производительности устройства входят как минимум два неметаллических, например, эмалированных или фарфоровых реактора, имеющие паровые рубашки обогрева и устройства для перемешивания. Туда же из узлов подачи 5 и 6 вводят деионизованную воду, предварительно подогретую до температуры 30-40^oС, и растворитель - неполярный углеводород алифатического ряда (например, н-гексан, бензин с Т_кип до 180^oС). В этих реакторах осуществляют стадию замачивания от нескольких десятков минут до нескольких часов при температуре 30-40^oС и периодическом перемешивании массы, причем массовое соотношение подготовленной крошки лиственницы, углеводорода и воды поддерживают в пределах 1:0,5:4. В процессе стадии замачивания водно-углеводородная смесь глубоко внедряется в каждую частичку древесины. Глубина внедрения и качество размягчения древесины зависят от продолжительности стадии замачивания и температуры реакционной массы. Практически минимальная продолжительность стадии замачивания определяется временем переработки одной партии крошки лиственницы. Так как в процессе переработки ранее замоченной партии крошки лиственницы замачивается очередная партия крошки.

Подготовленная таким образом крошка лиственницы, замоченная в насыщенном растворе водно-углеводородной смеси, подается в реактор-экстрактор 13, имеющий паровую рубашку обогрева и устройство для перемешивания, куда одновременно вводят деионизованную (деминерализованную) воду из узла подачи воды 5 до получения массового соотношения твердой и жидких фаз: крошки лиственницы, углеводорода и воды, в пропорциях 1:0,5:15-20. Такое соотношение выбирается исходя из возможностей функционирования, технических характеристик и безотказности работы оборудования, задействованного в стадии экстракции.

Загрузку реагентов на всех стадиях технологического процесса производят в атмосфере инертного газа, например азота, поскольку нативные природные компоненты древесины окисляются атмосферным кислородом.

Подводящие и отводящие вентили по реагентам закрывают, а реакционную массу подогревают до температуры 30-40^oС и перемешивают до однородной массы в течение 1-2 мин. Далее реакционную массу при открытом вентиле 61 пульповым насосом 14 прокачивают со скоростью не менее 3 м³/ч через реакционное устройство 15 обратно в реактор-экстрактор 13. Реакционное устройство 15 может быть применено как ультразвукового типа, например УЗГ2-1-10М с магнитострикционным преобразователем ультразвука ПМС1-1-10, так и кавитационного типа, например, роторно-пульсационный эмульгатор типа АИР 180 М 2, создающий высокочастотные пульсации давления и вихреобразования путем вращения зубчатого ротора относительно зубчатого статора. Проходя многократно через реакционное устройство 15, из крошки лиственницы эффективно выводится экстракт с растворенными в нем природными смолами и пульпа из жидкой фазы переходит в псевдосжиженное состояние, характеризующееся снижением вязкости и увеличением текучести растворителей, что обеспечивает их высокую реакционную способность и высокие реологические свойства раствора.

Через 5-20 мин реакционную пульпу подают в проточную фильтрующую центрифугу 16, например типа ФМН-80 1У, предназначенную для разделения суспензий со среднеизмельченной твердой фазой. Водно-углеводородный экстракт в виде эмульсии из центрифуги 16 через открытый вентиль 63 поступает обратно в реактор-экстрактор 13, куда из блока замачивания 38 подается очередная загрузка того же объема подготовленной крошки лиственницы, после чего процесс экстракции повторяется. Таким образом, проводится переработка до десяти загрузок. В результате этого водно-углеводородная эмульсия приобретает псевдосжиженное состояние с высокой насыщенностью природной смолы. Количество загрузок в партии выбирают исходя из соотношения компонентов, времени экстрагирования и температуры подогрева. После переработки десятой загрузки эмульсия из центрифуги 16 через вентиль 64 поступает в сборник водно-углеводородного экстракта 17 линии выделения природных смол 12 для дальнейшей переработки.

Твердая фаза, выделенная проточной фильтрующей центрифугой 16, имеет довольно высокую влажность и насыщенность концентрированным водно-углеводородным раствором и, как показали исследования, содержит до 15-20% природных смол от их общей массы. При скоростной прогонке загрузок через реактор-экстрактор 13 эта величина может возрасти до 40-50%. Поэтому твердая фаза, отделяемая проточной центрифугой 16, после каждой выгрузки подается в реактор-экстрактор 42 аналогичной второй линии выработки водно-углеводородных экстрактов 40. Туда же из узла подачи воды 5 вводят деионизованную воду в соотношении с твердой фазой как 15-20:1. Реакционную массу подогревают до температуры 30-40^oС и перемешивают до однородной массы в течение 1-2 мин. После этого проводят фазу экстракции аналогично описанной ранее, а именно с помощью пульпового насоса 43 реакционную пульпу при открытом вентиле 65 прогоняют через реакционное устройство 44 обратно в реактор-экстрактор 42. Через 5-20 мин реакционную пульпу через вентиль 66 подают в проточную фильтрующую центрифугу 45, откуда жидкая фаза через вентиль 67 поступает обратно в реактор-экстрактор 42, куда подается очередная загрузка в виде твердой фазы из центрифуги 16 первой линии выработки водно-углеводородных экстрактов 11.

В первой 12 и второй 41 линиях выделения природных смол водно-углеводородные экстракты из сборников 17 и 46 разделяют сепараторами (либо проточными центрифугами) 18 и 47 на расслаивающие растворы: природные смолы, растворенные в углеводородном растворителе, и водный раствор. Природные смолы, растворенные в углеводородном растворителе, после отгонки растворителя в аппаратах вакуумной отгонки 19 и 48 получают в виде целевого продукта природных смол. Отогнанный углеводородный растворитель и водные растворы из сепараторов 18 и 47 возвращаются в технологический процесс через сборники 21 и 49.

Оборудование первой и второй линий экстракции водно-углеводородных экстрактов идентично и работает синхронно относительно друг друга. После такой синхронной переработки замоченной древесины лиственницы одной партии, состоящей, например, из десяти загрузок, проводится аналогичная переработка и очистка от природных смол последующих партий крошки.

При проведении технологического процесса от механических нагрузок крошка лиственницы частично разрушается, особенно при использовании в составе оборудования реакционных устройств кавитационного типа. Образующиеся мелкие частицы, которые трудно поддаются фильтрации, постепенно засоряют водно-углеводородные экстракты. Поэтому периодически из сборника 21 после переработки 5-6 партий, а из сборника 49 после переработки 8-9 партий отработанные водно-углеводородные экстракты исключают из технологического процесса путем сброса в очистительную систему, а водная фаза пополняется из узла подачи воды 5.

После каждой загрузки твердая фаза, очищенная от природных смол, из проточной фильтрующей центрифуги 45 подается во второй узел замачивания древесины лиственницы 39. Туда же из узлов подачи 5 и 7 вводят деионизованную воду, предварительно подогретую до температуры 30-40^oС, и растворитель - водный этиловый спирт. Стадию замачивания осуществляют от нескольких десятков минут до нескольких часов при температуре 30-40^oС и периодическом перемешивании массы, причем массовое соотношение подготовленной твердой фазы, водного этилового спирта и воды поддерживают в пределах 1:0,5:4. В процессе стадии замачивания водно-спиртовая смесь глубоко внедряется в крошку лиственницы. Глубина внедрения зависит от продолжительности стадии замачивания и от температуры реакционной массы.

Подготовленная и замоченная в насыщенном водно-спиртовом растворе крошка лиственницы подается в реактор-экстрактор 25, имеющий паровую рубашку обогрева и устройство для перемешивания, куда одновременно вводят деионизованную воду из узла подачи воды 5 до получения массового соотношения твердой и жидких фаз крошки лиственницы, этилового спирта и воды, в пропорциях 1:0,5: 15-20. Такое соотношение выбирается из возможностей функционирования, технических характеристик и безотказности работы оборудования, задействованного в стадии экстракции.

Процесс экстракции водно-спиртовых экстрактов проводится аналогичным образом, как и процесс экстракции водно-углеводородных экстрактов. Твердая фаза, выделенная проточной фильтрующей центрифугой 28 первой линии выработки водно-спиртовых экстрактов 22, имеет довольно высокую влажность и насыщенность концентрированным водно-спиртовым раствором и, как показали исследования, содержит до 15-20% биофлавоноидов от их общей массы. При скоростной прогонке загрузок через реактор-экстрактор 25 эта величина может возрасти до 40-50%. Поэтому твердая фаза после каждой загрузки, отделяемая проточной центрифугой 28, подается в аналогичный реактор-экстрактор 52 второй линии выработки водно-спиртовых экстрактов 50. Туда же из узла подачи воды 5 вводят деионизованную воду в соотношении с твердой фазой как 15-20:1. Реакционную массу подогревают до температуры 30-40^oС и перемешивают до однородной массы в течение 1-2 мин. После этого проводят фазу экстракции аналогично описанной ранее.

Оборудование первой 22 и второй 50 линий экстракции водно-спиртовых растворов идентично и работает синхронно относительно друг друга. После такой синхронной переработки обессмоленной замоченной древесины лиственницы одной партии, состоящей из десяти загрузок, проводится аналогичная переработка и последующих партий. После каждой загрузки твердая фаза из проточной фильтрующей центрифуги 55 сбрасывается в узел сбора отработанной крошки древесины, а жидкая фаза поступает в сборники водно-спиртовых экстрактов 29 и 56 линий выделения биофлавоноидов 23 и 51.

Водно-спиртовые экстракты из сборников водно-спиртовых экстрактов 29 и 56 абсорбируют низкокипящим эфиром с Ткип до 90^oС в реакторах-реэкстракторах 30 и 57, для чего из соответствующих узлов подачи диэтилового эфира 8 и 9 подают 100%-ный диэтиловый эфир. Предпочтительно поддерживать массовое соотношение низкокипящего эфира и экстракта в пределах 1:6-8. Абсорбцию водно-спиртовых экстрактов проводят при температуре 18-25^oС. Критерием выбора температуры абсорбции является простота конструкции оборудования и снижение летучести низкокипящего эфирного растворителя. При указанных условиях происходит расслаивание реакционной массы на две несмешивающиеся фазы: спиртоэфирную эмульсию биофлавоноидов и отработанный водно-спиртовой экстракт, который после разделения подают в сборники 35 и 59.

Спиртоэфирную эмульсию биофлавоноидов из реакторов-реэкстракторов 30 и 57 направляют в аппараты лиофильной сушки 31 и 58. Предварительно перед сушкой для быстрого удаления из эмульсии спиртоэфирных растворителей можно использовать, например, ротационный испаритель ИР-ЮМ. Процесс лиофильной сушки ведут при нагревании, предпочтительно до температуры 30-80^oС, с получением сухого экстракта биофлавоноидов и спиртоэфирной смеси растворителей, которые через сборники спиртоэфирной смеси 36 и 60 возвращают в реакторы-реэкстракторы 30 и 57. Оборудование первой 23 и второй 51 линий выделения биофлавоноидов аналогично, но каждое подключено только к своей линии переработки водно-спиртовых экстрактов с экстрактами, различными по насыщенности выделяемой продукции и чистоте растворов. Соответственно каждая линия в процессе переработки растворов требует различные добавки растворителей. Такое взаимодействие линий снижает расход растворителей и создает условия для многократного повторного использования отработанных водных растворов.

Очистку сухого экстракта биофлавоноидов проводят с помощью линии очистки биофлавоноидов 24 путем последующей абсорбцией водно-ацетоновым растворителем, подаваемым в реэкстрактор 32 из узла подачи водно-ацетонового растворителя 10 в соотношении ацетона и воды в пределах 1:3-4. В реэкстракторе 32 в процессе экстрагирования предпочтительно поддерживать массовое соотношение сухого экстракта, ацетона и воды соответственно в пределах 1:3:6.

Из водно-ацетонового раствора в аппарате вакуумной отгонки ацетона 33 и дробной последующей кристаллизацией в кристаллизаторе 34 выделяют биофлавоноиды в виде суммы дигидрокверцетина и дигидрокемферола до 95%. Ацетон возвращается в цикл через узел подачи водно-ацетонового растворителя 10. Водную фазу экстрактов после кристаллизации биофлавоноидов направляют в диализатор 37, где проводят процесс диализа, например, на керамической мембране, с получением олигосахаридов как товарного продукта для производства, например, спиртов и ванилина. Водный раствор возвращается в технологический процесс через сборник отработанных экстрактов 35.

При проведении технологического процесса от механических нагрузок крошка лиственницы частично разрушается, особенно при использовании в составе оборудования реакционных устройств кавитационного типа. Образующиеся мелкие частицы, которые трудно поддаются фильтрации, засоряют водно-спиртовые экстракты. Поэтому периодически из сборника 35 после переработки 5-6 партий, а из сборника 59 после переработки 8-9 партий отработанные водно-спиртовые экстракты исключают из технологического процесса путем сброса в очистительную систему, а водная фаза пополняется из узла подачи воды 5.

Пример: Для проведения технологического процесса используют 100 кг (в пересчете на сухую массу) крошки из комлевой (надземной верхней части пня высотой Н= 0,5 м без коры при диаметре среза не менее Ф=0,3 м) или корневой частей Даурской лиственницы. Щепу с влажностью до 40% подают в узел подготовки сырья 1, где сначала ее измельчают устройством измельчения 2. Затем, с помощью сита 3 крошку лиственницы просеивают и разделяют на три фракции: мелкую - 0-2 мм; среднюю - 2-5 мм и крупную - 5 мм и более. В технологическом процессе используют среднюю фракцию крошки лиственницы, которую в количестве 100 кг подают через бункер-питатель 4 в узел замачивания древесины лиственницы 38. Туда же из узлов подачи 5 и 6 вводят деионизованную воду в количестве 160 кг и н-гексан в количестве 50 кг. Загрузку реактивов в технологический процесс производят в атмосфере азота (92 мас. %). Материальный баланс стадии замачивания крошки древесины лиственницы в водно-углеводородном растворе представлен в табл. 1 (пункта). Практически минимальная продолжительность стадии замачивания определяется временем переработки одной партии крошки лиственницы.

Подготовленная таким образом крошка лиственницы и замоченная в насыщенном водно-углеводородном растворе партиями-загрузками (по 10 кг крошки в пересчете на сухую массу) подается в реактор-экстрактор 13, куда одновременно подают деионизованную воду из узла подачи воды 5 в количестве 100 кг.

Подводящие и отводящие вентили по реагентам закрывают, а реакционную пульпу перемешивают до однородной массы в течение 1-2 мин при Т=30-40^oС. Далее реакционную пульпу при открытом вентиле 61 пульповым насосом 14 прокачивают через реакционное устройство 15 обратно в реактор-экстрактор 13. Через 5 минут реакционную пульпу подают в проточную фильтрующую центрифугу 16. Водно-углеводородный экстракт в виде эмульсии из центрифуги 16 через открытый вентиль