RU2332438C1 - Method of spruce bark processing - Google Patents

Method of spruce bark processing Download PDF

Info

Publication number
RU2332438C1
RU2332438C1 RU2007114668/04A RU2007114668A RU2332438C1 RU 2332438 C1 RU2332438 C1 RU 2332438C1 RU 2007114668/04 A RU2007114668/04 A RU 2007114668/04A RU 2007114668 A RU2007114668 A RU 2007114668A RU 2332438 C1 RU2332438 C1 RU 2332438C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bark
extraction
processing
spruce
wax
Prior art date
Application number
RU2007114668/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Левданский (RU)
Владимир Александрович Левданский
Анна Ильинична Бутылкина (RU)
Анна Ильинична Бутылкина
Борис Николаевич Кузнецов (RU)
Борис Николаевич Кузнецов
Original Assignee
Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) filed Critical Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН)
Priority to RU2007114668/04A priority Critical patent/RU2332438C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2332438C1 publication Critical patent/RU2332438C1/en

Links

Landscapes

  • Medicines Containing Plant Substances (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to chemical processing of wood and can be used at wood-processing enterprises and in wood-pulp and paper industry for spruce bark processing with obtaining coniferous wax, antocyanidin pigment, pectine and active coal. The method of spruce bark processing is described. It includes bark extraction with nonpolar solvent with extraction of coniferous wax, further isolating from bark of antocyanidin pigment and processing of remaining part of bark into active coal; after obtaining antocyanidin pigment the remaining part of bark is subjected to extraction with 0.5% water solution of ammonium oxalate at temperature 95-100°C with isolating pectine.
EFFECT: achieving practically full utilisation of bark with production of coniferous wax, antocyanidin pigment, pectine and active coal.
1 dwg, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к химической переработке древесины и может быть использовано на деревообрабатывающих предприятиях и в целлюлозно-бумажной промышленности для переработки коры ели с получением хвойного воска, антоцианидинового красителя, пектина и активного угля.The invention relates to chemical processing of wood and can be used at woodworking enterprises and in the pulp and paper industry for processing bark of spruce to produce pine wax, anthocyanidin dye, pectin and activated carbon.

Из литературных источников известно использование коры ели для получения дубильного экстракта (RU 2220206, опубл. 27.12.2003), а также эфирного масла (RU 2223776, опубл. 02.20.2004).From literature it is known to use the bark of spruce to obtain a tannin extract (RU 2220206, publ. 12/27/2003), as well as essential oil (RU 2223776, publ. 02.20.2004).

Недостатком известных способов является низкий ассортимент получаемых из коры ели продуктов.A disadvantage of the known methods is the low assortment of products obtained from spruce bark.

Известен способ переработки коры лиственницы, в котором неполярным растворителем (гексаном) экстрагируют хвойный воск, а также выделяют пектины. В качестве экстрагента используют эквимолярную смесь щавелевой кислоты и оксалата аммония, а в качестве осадителя ацетон или этиловый спирт. В результате из коры лиственницы получают пектин в количестве 2-6% от веса сухой коры (В.А.Бабкин, Н.В.Иванова, Л.А.Остроухова и др. Экстракционная переработка коры лиственницы в практическа полезные продукты // Хвойные бореальные зоны. 2003. Вып.1, С.113-116).A known method of processing larch bark, in which a non-polar solvent (hexane) is extracted with pine wax, and pectins are isolated. An equimolar mixture of oxalic acid and ammonium oxalate is used as an extractant, and acetone or ethyl alcohol are used as a precipitant. As a result, pectin is obtained from larch bark in an amount of 2-6% by weight of dry bark (V.A. Babkin, N. V. Ivanova, L. A. Ostroukhova and others. Extraction processing of larch bark into practical useful products // Coniferous boreal zone. 2003. Issue 1, S.113-116).

Недостатком данного способа является низкий выход пектиновых веществ.The disadvantage of this method is the low yield of pectin substances.

Известен способ получения пектина из коры хвойных деревьев с использованием экстрагирования 1%-ным раствором щавелевокислого аммония (SU 563154, 30.06.1977).A known method of producing pectin from the bark of coniferous trees using extraction with a 1% solution of ammonium oxalate (SU 563154, 06/30/1977).

Недостатком известного способа является низкое качество выделенного пектина. В данном способе для удаления сопутствующих примесей кора предварительно трижды промывается водой. Однако значительная часть фенольных веществ не извлекается из коры водой и при последующем кислотном гидролизе попадает в целевой продукт (пектин). Выделенные из коры водой продукты не являются товарными и судя по описанию являются отходом. Следовательно, к недостаткам также следует отнести низкий ассортимент получаемых из коры хвойных деревьев продуктов.The disadvantage of this method is the low quality of the selected pectin. In this method, the core is washed three times with water to remove the accompanying impurities. However, a significant part of phenolic substances is not extracted from the bark with water and, upon subsequent acid hydrolysis, enters the target product (pectin). Products isolated from bark by water are not salable and, judging by the description, are waste products. Consequently, the low assortment of products obtained from the bark of coniferous trees should also be regarded as disadvantages.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки коры лиственницы в хвойный воск, антоцианидиновый краситель и активный уголь. Способ заключается в экстракции коры неполярным растворителем (например, гексаном) с извлечением хвойного воска, последующем выделении из коры антоцианидинового красителя при помощи обработки этиловым спиртом, содержащим 2-5% соляной кислоты. Твердый остаток коры в условиях окислительной карбонизации переводят в активные угли (RU 2175668, опубл. 10.11.2001).The closest in technical essence and the achieved result is a method of processing larch bark into coniferous wax, anthocyanidin dye and activated carbon. The method consists in extraction of the bark with a non-polar solvent (for example, hexane) with the extraction of coniferous wax, followed by isolation of the anthocyanidin dye from the bark by treatment with ethyl alcohol containing 2-5% hydrochloric acid. The solid residue of the crust under conditions of oxidative carbonization is converted into activated carbons (RU 2175668, publ. 10.11.2001).

Недостатком данного способа является то, что остаток коры лиственницы после получения антоцианидинового красителя перерабатывается в активные угли, то есть не извлекается такой ценный класс экстрактивных веществ, как пектины.The disadvantage of this method is that the remainder of the larch bark after receiving the anthocyanidin dye is processed into activated carbons, that is, such a valuable class of extractive substances as pectins is not extracted.

Задачей изобретения является расширение ассортимента получаемых из коры ели продуктов и достижение практически полной ее утилизации с получением хвойного воска, антоцианидинового красителя, пектина и активного угля,The objective of the invention is to expand the range of products obtained from the bark of spruce and to achieve its almost complete utilization with the production of pine wax, anthocyanidin dye, pectin and activated carbon,

Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки коры ели, включающем экстракцию коры неполярным растворителем с извлечением хвойного воска, последующее выделение из коры антоцианидинового красителя и переработку остатка коры в активный уголь, согласно изобретению после получения антоцианидинового красителя остаток коры подвергают экстракции 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония при температуре 95-100°С с выделением пектина.The problem is achieved in that in a method for processing bark of spruce, including extraction of the bark with a non-polar solvent with extraction of coniferous wax, subsequent isolation of the anthocyanidin dye from the bark and processing the remainder of the bark into activated carbon, according to the invention, after receiving the anthocyanidin dye, the bark residue is subjected to extraction with 0.5% aqueous solution of ammonium oxalate at a temperature of 95-100 ° C with the release of pectin.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа и прототипа показывает, что общими признаками являются:A comparative analysis of the proposed method and prototype shows that the common features are:

- экстракция коры хвойных пород неполярным растворителем;- extraction of coniferous bark with a non-polar solvent;

- выделение из обессмоленной коры антоцианидинового красителя;- Isolation from the tarred bark of anthocyanidin dye;

- переработка коры в активный уголь.- processing of bark into activated carbon.

Отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа является:Distinctive features of the proposed method from the prototype is:

- выделение пектина из остатка коры ели после получения антоцианидинового красителя экстракцией 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония.- the selection of pectin from the remainder of the bark of spruce after receiving anthocyanidin dye by extraction with 0.5% aqueous solution of ammonium oxalate.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена схема процесса безотходной переработки коры ели.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a process for waste-free processing of bark of spruce.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Кору ели измельчают до частиц размером 1-3 мм и подвергают экстракции при температуре кипения неполярным растворителем (пентаном, гексаном, петролейным эфиром или бензином БР-1) в аппарате Сокслета для отделения хвойного воска. Выход и степень извлечения хвойного воска при экстракции коры ели различными неполярными растворителями приведены в таблице 1.Spruce bark is crushed to particles 1-3 mm in size and subjected to extraction at the boiling point with a non-polar solvent (pentane, hexane, petroleum ether or BR-1 gasoline) in a Soxhlet apparatus for separating coniferous wax. The yield and degree of extraction of coniferous wax during the extraction of spruce bark with various non-polar solvents is shown in table 1.

Таблица 1
Выход и степень извлечения хвойного воска при экстракции коры ели неполярными растворителями
Table 1
The yield and degree of extraction of coniferous wax during extraction of bark of spruce with non-polar solvents
№ п/пNo. p / p РастворителиSolvents Продолжительность экстракции, чThe duration of the extraction, h Выход воска % от а.с. коры*Wax yield% of a.s. bark * Коэффициент извлечения воскаWax Recovery Rate 1.one. ПентанPentane 66 6,916.91 94,794.7 2.2. ГексанHexane 66 7,007.00 95,995.9 3.3. Петролейный эфир (40-70°С)Petroleum ether (40-70 ° C) 66 6,956.95 95,395.3 4.four. Бензин БР-1BR-1 gasoline 66 7,107.10 97,397.3 * - выход хвойного воска приведен в % от веса абсолютно сухой коры ели* - the yield of coniferous wax is given in% of the weight of absolutely dry bark of spruce

Как видно из таблицы 1, максимальные выход (7,1%) и степень извлечения (97,3%) хвойного воска достигаются при экстракции коры ели гексаном и бензином БР-1.As can be seen from table 1, the maximum yield (7.1%) and the degree of extraction (97.3%) of coniferous wax are achieved by extraction of spruce bark with hexane and BR-1 gasoline.

Компоненты хвойного воска обладают широким спектром биологической активности, на их основе запатентовано много лекарственных и косметических средств. Хвойный воск также обладает биоцидными и гидрофобными свойствами и применяется для создания защитных покрытий, устойчивых к воздействию влаги, бактерий и грибков.The components of coniferous wax have a wide range of biological activity, on their basis a lot of medicines and cosmetics have been patented. Coniferous wax also has biocidal and hydrophobic properties and is used to create protective coatings that are resistant to moisture, bacteria and fungi.

Остаток коры обрабатывают 3-7% соляной кислотой при температуре 70-82°С в течение 3-4 часов в этиловом спирте и получают антоцианидиновый краситель. При концентрации соляной кислоты менее 3% резко возрастает продолжительность процесса получения антоцианидинового красителя, а увеличение концентрации соляной кислоты более 7% нецелесообразно, так как усиливаются побочные процессы, например гидролиз клетчатки и разрушение красителя. При температуре ниже 70°С получение красителя вести нецелесообразно, т.к. возрастает продолжительность процесса (78°С - температура кипения этилового спирта, 82°С - температура кипения изопропилового спирта). Использование спиртов с температурой кипения выше 82°С нецелесообразно, т.к. идет разрушение получаемого красителя и его выход падает.The remainder of the bark is treated with 3-7% hydrochloric acid at a temperature of 70-82 ° C for 3-4 hours in ethanol and anthocyanidin dye is obtained. When the concentration of hydrochloric acid is less than 3%, the duration of the process of obtaining anthocyanidin dye sharply increases, and an increase in the concentration of hydrochloric acid of more than 7% is impractical, since side processes, for example, hydrolysis of fiber and dye destruction, are intensified. At a temperature below 70 ° C, it is impractical to obtain a dye, since the duration of the process increases (78 ° C - the boiling point of ethyl alcohol, 82 ° C - the boiling point of isopropyl alcohol). The use of alcohols with a boiling point above 82 ° C is impractical because the resulting dye is destroyed and its yield drops.

Уникальность антоцианидиновых красителей заключается в том, что они в зависимости от количества заместителей (ОН-групп) в фенольном кольце и рН среды придают растениям, цветам, плодам и т.д. различную яркую окраску от желтого до фиолетового и синего цвета. Антоцианидиновые соединения обладают широким спектром биологической активности, а также являются пищевыми красителями и широко применяются в пищевой промышленности. В настоящее время их получают из плодов, ягод и овощей (С.С.Танчев Антоцианы в плодах и овощах. М.: Пищевая промышленность. 1980. 297 с.).The uniqueness of anthocyanidin dyes lies in the fact that, depending on the number of substituents (OH groups) in the phenolic ring and the pH of the medium, they give plants, flowers, fruits, etc. various bright colors from yellow to purple and blue. Anthocyanidin compounds have a wide spectrum of biological activity, as well as food coloring and are widely used in the food industry. Currently, they are obtained from fruits, berries and vegetables (S. S. Tanchev. Anthocyanins in fruits and vegetables. M.: Food industry. 1980. 297 p.).

После получения антоцианидинового красителя остаток коры ели подвергают экстракции 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония с выделением пектина.After receiving the anthocyanidin dye, the remainder of the spruce bark is subjected to extraction with a 0.5% aqueous solution of ammonium oxalate with the release of pectin.

Пектины обладают противовоспалительными, обволакивающими свойствами, проявляют детоксицирующее действие, адсорбируя токсины микроорганизмов, ионы тяжелых металлов, в том числе радионуклиды, гликозиды, алкалоиды, фенол и другие вредные вещества. Пектины могут применяться в ветеринарии для профилактики и терапии желудочно-кишечных болезней сельскохозяйственных животных.Pectins have anti-inflammatory, enveloping properties, exhibit a detoxifying effect, adsorbing toxins of microorganisms, heavy metal ions, including radionuclides, glycosides, alkaloids, phenol and other harmful substances. Pectins can be used in veterinary medicine for the prevention and treatment of gastrointestinal diseases of farm animals.

Остаток коры, остающийся после выделения пектина, подвергают окислительной карбонизации в реакторе с неподвижным или кипящим слоем при температуре 600-800°С. Выход активного угля составляет 12-14%.The remainder of the crust remaining after the isolation of pectin is subjected to oxidative carbonization in a fixed or fluidized bed reactor at a temperature of 600-800 ° C. The output of activated carbon is 12-14%.

Характеристики активного угля, получаемого окислительной карбонизацией из коры ели после получения хвойного воска, антоцианидинового красителя и пектина, представлены в таблице 2.Characteristics of activated carbon obtained by oxidative carbonization from the bark of spruce after obtaining coniferous wax, anthocyanidin dye and pectin are presented in table 2.

Таблица 2
Характеристики активного угля, получаемого окислительным пиролизом из коры ели после получения пектина
table 2
Characteristics of activated carbon obtained by oxidative pyrolysis from spruce bark after receiving pectin
Характеристики АУAC characteristics Зольность, %Ash content,% 12-312-3 Насыпная плотностьBulk density 0,11-0,120.11-0.12 Активность по иоду, %Iodine activity,% 79-8379-83 Объем пор по воде, см3The pore volume in water, cm 3 / g 2,15-2,272.15-2.27 Активность по МГ, мг/лMG activity, mg / l 139,8-144,6139.8-144.6

Способ переработки коры ели подтверждается конкретным примером.The method of processing bark of spruce is confirmed by a specific example.

Пример. В аппарат Сокслета загружают 100 г измельченной до фракции 1-3 мм коры ели, влажностью до 5%, которая содержит 7,1% смолистых веществ (хвойного воска), и экстрагируют гексаном при температуре кипения (68,7°С) в течение 6 часов. После отгонки гексана получают 6,4 г хвойного воска, коэффициент извлечения составил 95,9%.Example. Soxhlet's apparatus is charged with 100 g of spruce bark, crushed to a fraction of 1-3 mm, with a moisture content of up to 5%, which contains 7.1% resinous substances (coniferous wax), and is extracted with hexane at a boiling point (68.7 ° C) for 6 hours. After distillation of hexane, 6.4 g of coniferous wax are obtained, the recovery ratio is 95.9%.

Для получения антоцианидинового красителя в круглодонную колбу объемом 0,5 л загружают 25 г твердого остатка коры ели, после экстракции гексаном, заливают кору 250 мл этилового спирта, содержащего 4% соляной кислоты, закрывают обратным холодильником и кипятят при температуре 78°С в течение 3,5 часов. Раствор в колбе приобретает темно-вишневый цвет. Реакционную массу, не охлаждая, отфильтровывают от коры, которую на фильтре дважды промывают 50-60 мл горячего этилового спирта. Затем полученный раствор красителя концентрируют под вакуумом, отгоняя весь этиловый спирт, разбавляют 80-100 мл воды. Полученный антоцианидиновый краситель отделяют фильтрованием и высушивают при комнатной температуре. Выход 14%.To obtain an anthocyanidin dye, 0.5 g of a solid residue of spruce bark is charged into a 0.5 L round-bottom flask, after extraction with hexane, 250 ml of ethyl alcohol containing 4% hydrochloric acid are poured into the bark, closed with reflux condenser and boiled at 78 ° C for 3 ,5 o'clock. The solution in the flask acquires a dark cherry color. The reaction mass, without cooling, is filtered off from the bark, which is washed twice with 50-60 ml of hot ethyl alcohol on the filter. Then, the resulting dye solution was concentrated in vacuo, distilling off all ethyl alcohol, and diluted with 80-100 ml of water. The resulting anthocyanidin dye was filtered off and dried at room temperature. Yield 14%.

Пектиновые вещества извлекают экстракцией 0,5%-ным водным раствором щавелевокислого аммония из твердого остатка коры ели, оставшейся после извлечения антоцианидинового красителя. Экстракцию проводят при температуре 100°С и гидромодуле 1:30. Раствор отделяют от остатка коры методом фильтрования на нутч-фильтре. Затем проводят осветление экстракта активным углем, концентрированно осветленного раствора под вакуумом при температуре 55-60°С, осаждение пектинов этиловым спиртом. Выпавшие в осадок пектины отделяют на нутч-фильтре, промывают спиртом и сушат готовый продукт. Выход пектина 12%.Pectin substances are extracted by extraction with a 0.5% aqueous solution of ammonium oxalate from the solid residue of the bark of spruce remaining after extraction of the anthocyanidin dye. The extraction is carried out at a temperature of 100 ° C and a hydraulic module of 1:30. The solution is separated from the remainder of the cortex by filtration on a suction filter. Then, the extract is clarified with activated carbon, a concentrated clarified solution under vacuum at a temperature of 55-60 ° C, and pectins are precipitated with ethyl alcohol. The precipitated pectins are separated on a suction filter, washed with alcohol and the finished product is dried. The yield of pectin is 12%.

Остаток коры после выделения пектина, окислительной карбонизацией переводят в активный уголь в реакторе с неподвижным или кипящим слоем при температуре 600-800°С. Выход активного угля составляет 11-13%.The remainder of the crust after separation of pectin, oxidative carbonization is converted into activated carbon in a reactor with a fixed or fluidized bed at a temperature of 600-800 ° C. The output of activated carbon is 11-13%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить ассортимент получаемых из коры ели продуктов, а также достичь практически полной утилизации коры ели. При переработке 1 тонны коры ели по предлагаемому способу получают:Thus, the proposed method allows to expand the range obtained from the bark of spruce products, as well as to achieve almost complete utilization of the bark of spruce. When processing 1 ton of bark of spruce according to the proposed method receive:

1. Хвойный воск до 60-70 кг;1. Coniferous wax up to 60-70 kg;

2. Антоцианидиновый краситель 130-140 кг;2. Anthocyanidin dye 130-140 kg;

3. Пектин 100-120 кг;3. Pectin 100-120 kg;

3. Активный уголь 110-130 кг.3. Active carbon 110-130 kg.

Claims (1)

Способ переработки коры ели, включающий экстракцию коры неполярным растворителем с извлечением хвойного воска, последующее выделение из коры антоцианидинового красителя и переработку остатка коры в активный уголь, отличающийся тем, что после получения антоцианидинового красителя остаток коры подвергают экстракции 0,5%-ным водным раствором щавелево-кислого аммония при температуре 95-100°С с выделением пектина.A method of processing bark of spruce, including extraction of the bark with a non-polar solvent to extract softwood wax, subsequent isolation of the anthocyanidin dye from the bark and processing of the remainder of the bark into activated carbon, characterized in that after receiving the anthocyanidin dye, the bark residue is subjected to extraction with a 0.5% aqueous oxalic solution -ammonium acid at a temperature of 95-100 ° C with the release of pectin.
RU2007114668/04A 2007-04-18 2007-04-18 Method of spruce bark processing RU2332438C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114668/04A RU2332438C1 (en) 2007-04-18 2007-04-18 Method of spruce bark processing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114668/04A RU2332438C1 (en) 2007-04-18 2007-04-18 Method of spruce bark processing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2332438C1 true RU2332438C1 (en) 2008-08-27

Family

ID=46274489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007114668/04A RU2332438C1 (en) 2007-04-18 2007-04-18 Method of spruce bark processing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2332438C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU727283B2 (en) Process for extraction of proanthocyanidins from botanical material
CN103478719A (en) Method for extracting betel nut biotin form fresh betel nuts
RU2402233C1 (en) Method of coniferous feed supplement production
KR100659945B1 (en) Extraction method for antioxidants from pine trees using natural solvents and antioxidant extracts thereby
RU2352349C1 (en) Method of birch bark conversion
RU2332438C1 (en) Method of spruce bark processing
RU2335532C1 (en) Method of cedar bark integrated processing
RU2352350C1 (en) Method of birch bark conversion
RU2137821C1 (en) Method of processing silver fir bark
RU2175668C1 (en) Method of processing bark of siberian larch
RU2322501C1 (en) Method for complex processing balsamic poplar vegetative part
Chandraju et al. Qualitative chromatographic analysis of sugars present in non-edible rind portion of custard apple (Annona squamosa L.)
RU2041646C1 (en) Method for manufacture of soft wood green products
RU2202575C1 (en) Method for production of modified anthocyanidin dye
SU1375226A1 (en) Method of producing products from fir wood green
RU2220172C1 (en) Method for production of anthocyan dye from flower raw material
RU2400511C2 (en) Method of processing pine tree bark
CN109181881A (en) A kind of nicotine tar extraction technology of preparing
RU2228116C2 (en) Method for obtaining of biologically active products from ligneous green mass of siberian fir
KR100646126B1 (en) A Method For Preparing of Rutin Extract and Rutin Powder from Buckwheat Herbs
RU2238307C2 (en) Method of producing biologically active products from barking waste
RU2126806C1 (en) Method of crystalline licopin preparing
CN113200835B (en) Method for removing various harmful substances in capsorubin
RU2678683C1 (en) Method of extraction of biologically active compounds from the bark of coniferous wood species
JP2012213359A (en) METHOD FOR PRODUCING FOOD MATERIAL COMPRISING β-CRYPTOXANTHIN-CONTAINING EXTRACT

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090419