RU2618892C1 - Method for complex processing of birch bark - Google Patents

Method for complex processing of birch bark Download PDF

Info

Publication number
RU2618892C1
RU2618892C1 RU2016120506A RU2016120506A RU2618892C1 RU 2618892 C1 RU2618892 C1 RU 2618892C1 RU 2016120506 A RU2016120506 A RU 2016120506A RU 2016120506 A RU2016120506 A RU 2016120506A RU 2618892 C1 RU2618892 C1 RU 2618892C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
alcohol
solution
bark
suberin
Prior art date
Application number
RU2016120506A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Николаевич Кузнецов
Ирина Геннадьевна Судакова
Светлана Алексеевна Кузнецова
Людмила Ивановна Гришечко
Галина Павловна Скворцова
Евгения Владимировна Веприкова
Владимир Александрович Левданский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ФИЦ КНЦ 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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ФИЦ КНЦ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ФИЦ КНЦ СО РАН)
Priority to RU2016120506A priority Critical patent/RU2618892C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2618892C1 publication Critical patent/RU2618892C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/185Magnoliopsida (dicotyledons)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2121/00Preparations for use in therapy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/02Solvent extraction of solids

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Natural Medicines & Medicinal Plants (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Alternative & Traditional Medicine (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicines Containing Plant Substances (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of birch bark processing includes milling the cortex and its division into the phloem and bark; processing bark alcohol-aqueous alkaline solution; separation of the solid residue; distilled off from the filtrate ethanol; betulin fallen branch; suberin deposition of hydrochloric acid in the cold; separating precipitated suberin, followed by drying under vacuum; processing bast alcohol-aqueous alkaline solution; separation of the solid residue; distilled water-alcohol solution from the filtrate until a dry residue - polyphenols; polyphenols dissolve in water; addition of formaldehyde solution to form a gel; gel space into ethanol to replace the water in the alcohol phase; drying at room temperature and pressure to form a finished product - an organic airgel; combining the solid remains of bast and birch bark; neutralization and washing with subsequent drying of the finished product - enterosorbent.
EFFECT: process is environmentally friendly, cost-effective to produce a valuable chemical products - betulin, suberin, organic aerogels enterosorbents.
1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к химической переработке древесных отходов, в частности к комплексной переработке коры березы в ценные химические продукты для фармацевтической, медицинской и лесохимической отраслей промышленности, а также для деревообрабатывающих предприятий.The invention relates to the chemical processing of wood waste, in particular to the integrated processing of birch bark into valuable chemical products for the pharmaceutical, medical and wood chemical industries, as well as for woodworking enterprises.

Березовая кора - крупнотоннажный отход фанерных и целлюлозо-бумажных предприятий, состоящая из двух компонентов: внешнего слоя - бересты и внутреннего слоя - луба. Основными ценными химическими компонентами бересты являются тритерпеновый двухатомный спирт - бетулин, суберин - полиэфир нерегулярного строения, а также полифенолы и лигнин. Луб в своем составе содержит легко- и трудногидролизуемые полисахариды, лигнин, полифенолы, таннины и ряд других соединений. Поэтому комплексная переработка коры березы с выделением ценных химических продуктов и получение на их основе товаров с добавленной стоимостью является актуальным.Birch bark is a large-tonnage waste of plywood and pulp and paper enterprises, consisting of two components: the outer layer - birch bark and the inner layer - bast. The main valuable chemical components of birch bark are triterpene dihydric alcohol - betulin, suberin - a polyester of irregular structure, as well as polyphenols and lignin. The bast in its composition contains easily and hardly hydrolyzable polysaccharides, lignin, polyphenols, tannins and a number of other compounds. Therefore, the integrated processing of birch bark with the allocation of valuable chemical products and the receipt on their basis of value-added products is relevant.

Известен способ получения бетулина из бересты [RU 2340624 от 10.12.2008], включающий щелочной гидролиз водным раствором гидроксида натрия с концентрацией 15-25% мас. при температуре 100°C, гидромодуле 5-6 в течение 1-2 ч с последующей экстракцией бетулина этиловым спиртом. Далее, раствор фильтруют, отделяют твердый остаток, из раствора отгоняют спирт, а оставшийся раствор разбавляют водой, при этом выпадает бетулин, который отфильтровывают, промывают на фильтре горячей водой и высушивают.A known method of producing betulin from birch bark [RU 2340624 from 10.12.2008], including alkaline hydrolysis with an aqueous solution of sodium hydroxide with a concentration of 15-25% wt. at a temperature of 100 ° C, a hydromodule 5-6 for 1-2 hours, followed by extraction of betulin with ethyl alcohol. Next, the solution is filtered, the solid residue is separated, the alcohol is distilled off from the solution, and the remaining solution is diluted with water, and betulin precipitates, which is filtered off, washed on the filter with hot water and dried.

Недостатком данного способа является использование высококонцентрированной щелочи, а также невозможность выделения других ценных химических продуктов.The disadvantage of this method is the use of highly concentrated alkali, as well as the inability to isolate other valuable chemical products.

Известен способ получения бетулина и суберина из коры березы, описанный в патенте [RU 2119503 от 27.09.1998]. Кору, освобожденную от луба, после активации в условиях взрывного гидролиза при давлении 3-5 МПа, температуре 180-260°C и продолжительности 60-360 с подвергают гидролизу в водно-щелочной среде при кипячении в течение 20 мин. Затем смесь охлаждают до 70°C, в реакционную смесь добавляют этиловый спирт и кипятят еще 5 минут. Горячий раствор фильтруют, отгоняют спирт, остаток разбавляют водой и фильтрованием отделяют бетулин. Оставшийся водный раствор подкисляют серной кислоты до pH 4-5, суберин отфильтровывают и промывают холодной водой.A known method of producing betulin and suberin from birch bark, described in the patent [RU 2119503 from 09/27/1998]. The bark freed from the bast, after activation under conditions of explosive hydrolysis at a pressure of 3-5 MPa, a temperature of 180-260 ° C and a duration of 60-360 s, is subjected to hydrolysis in an aqueous alkaline medium at boiling for 20 minutes. Then the mixture was cooled to 70 ° C, ethanol was added to the reaction mixture and boiled for another 5 minutes. The hot solution is filtered, the alcohol is distilled off, the residue is diluted with water and betulin is separated by filtration. The remaining aqueous solution is acidified with sulfuric acid to pH 4-5, suberin is filtered off and washed with cold water.

Недостаток способа заключается в сложном процессе активации, требующем дорогостоящего оборудования, а также в низком качестве получаемого бетулина, который загрязнен производными спиртов, полифенолами, кислотами, в том числе субериновыми. Этот недостаток обусловлен активацией в условиях взрывного гидролиза, в результате которой образуется сложно разделимая гомогенная смесь.The disadvantage of this method lies in the complex activation process, requiring expensive equipment, as well as in the low quality of the resulting betulin, which is contaminated with derivatives of alcohols, polyphenols, acids, including suberinic. This disadvantage is caused by activation under conditions of explosive hydrolysis, as a result of which a difficultly separable homogeneous mixture is formed.

Известен способ, включающий экстракцию бетулина из бересты двуокисью углерода в сверхкритических условиях с последующим гидролизом водно-спиртовыми растворами неорганических оснований и извлечением субериновых кислот подкислением фильтрата до pH 4,7 раствором, содержащим 6% мас. соляной кислоты [US 6392070, опубл. 14.08.2003].A known method, including the extraction of betulin from birch bark with carbon dioxide under supercritical conditions, followed by hydrolysis with water-alcohol solutions of inorganic bases and extraction of suberinic acids, acidification of the filtrate to pH 4.7 with a solution containing 6% wt. hydrochloric acid [US 6392070, publ. 08/14/2003].

Недостатками способа являются сложность оборудования для сверхкритической CO2-экстракции при высоком давлении, низкое содержание бетулина в концентратах CO2-экстрактов, а также большие потери спиртовых растворов на стадии извлечения субериновых веществ.The disadvantages of the method are the complexity of the equipment for supercritical CO 2 extraction at high pressure, the low content of betulin in concentrates of CO 2 extracts, as well as the large loss of alcohol solutions at the stage of extraction of suberin substances.

Известен способ получения энтеросорбента из луба березовой коры [RU 2311954 от 10.12.2007], включающий измельчение луба, последовательную экстракцию рядом растворителей: гексаном, этилацетатом, изопропанолом и водой, обработку 0,5-2,0% мас. раствором гидроксида натрия при температуре 60-100°C, гидромодуле 7 в течение 0,5-1 часа, нейтрализацию 10% мас. раствором уксусной кислоты, промывку водой, сгущение и сушку.A known method of obtaining enterosorbent from the bast of birch bark [RU 2311954 from 12/10/2007], including grinding the bast, sequential extraction with a number of solvents: hexane, ethyl acetate, isopropanol and water, processing of 0.5-2.0% wt. a solution of sodium hydroxide at a temperature of 60-100 ° C, hydromodule 7 for 0.5-1 hours, the neutralization of 10% wt. acetic acid solution, washing with water, thickening and drying.

Аналогичный способ получения энтеросорбента из коры березы [RU 2389498 от 20.5.2010] включает измельчение коры, обработку ее 0,5-2,0% мас. раствором гидроксида натрия в тех же условиях, но без предварительной экстракции токсичными растворителями.A similar method of obtaining enterosorbent from birch bark [RU 2389498 from 05.20.2010] includes crushing the bark, processing it 0.5-2.0% wt. sodium hydroxide solution under the same conditions, but without prior extraction with toxic solvents.

Однако способ предназначен для получения из коры березы только одного продукта - энтеросорбента, в результате в отходах оказывается много ценных веществ.However, the method is intended to obtain only one product from the birch bark - enterosorbent, as a result, many valuable substances are found in the waste.

Известен способ переработки коры древесины [US 2009/0077871 от 26.03.2009], включающий измельчение коры, экстракцию низкомолекулярными алифатическими спиртами, отгон спирта, разделение твердой и жидкой фаз, промывание и сушку обоих фаз, использование жидкой фазы, содержащей полифенолы различной молекулярной массы, для приготовления термоотверждаемых смол (органические аэрогели) с применением альдегидов и/или изоционатов в качестве сшивающих агентов.A known method of processing wood bark [US 2009/0077871 dated 03/26/2009], including crushing the bark, extraction with low molecular weight aliphatic alcohols, distilling off alcohol, separating solid and liquid phases, washing and drying both phases, using a liquid phase containing polyphenols of various molecular weights, for the preparation of thermosetting resins (organic aerogels) using aldehydes and / or isocyanates as crosslinking agents.

Недостатками данного способа является низкий выход полифенольной фракции и невысокий ассортимент получаемой продукции.The disadvantages of this method is the low yield of the polyphenolic fraction and the low range of products.

Известен способ переработки березовой коры [RU 2352350 от 20.04.2009], включающий измельчение коры березы без разделения на бересту и луб, экстракцию неполярным растворителем, обработку полученного экстракта 20-25% мас. водной щелочью с выделением бетулина. Последующий гидролиз проэкстрагированной коры проводят водно-спирто-щелочным раствором с получением дубильного экстракта. Остаток коры после получения дубильного экстракта подвергают карбонизации с выделением углеродного сорбента.A known method of processing birch bark [RU 2352350 from 04/20/2009], including grinding the birch bark without separation into bark and bast, extraction with a non-polar solvent, processing the obtained extract 20-25% wt. aqueous alkali with the release of betulin. Subsequent hydrolysis of the extracted bark is carried out with a water-alcohol-alkaline solution to obtain a tannic extract. The remainder of the bark after receiving the tannic extract is subjected to carbonization with the release of a carbon sorbent.

К недостаткам данного способа следует отнести экстракцию неполярным растворителем, которая снижает экологическую безопасность способа, так как растворитель является токсичным и требует дополнительных затрат на регенерацию и утилизацию.The disadvantages of this method include extraction with a non-polar solvent, which reduces the environmental safety of the method, since the solvent is toxic and requires additional costs for regeneration and disposal.

Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому изобретению является способ переработки березовой коры [RU 2305550 от 10.09.2007], включающий последовательное измельчение коры, разделение ее на бересту и луб, экстракцию бересты растворителем в виде азеотропной смеси тетрахлорэтилен-вода в течение 0,5-1,4 часа при температуре 89-115°C, давлении 0,1-1,0 МПа, отделение раствора от шрота при температуре 80-100°C, выдерживание фильтрата в кристаллизаторе в течение 1-5 часов при температуре от -5°C до +25°C, отделение выпавших кристаллов от маточного раствора фильтрованием, промывание кристаллов дистиллированной водой или 20%-ным водным раствором этилового спирта с последующей сушкой полученного продукта - смеси трех-пятитритерпеновых соединений, упаривание маточного раствора до получения сухого остатка, промывание его дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - смеси пяти-семнадцатитритерпеновых соединений; удаление растворителя из шрота путем выпаривания, смешивание шрота с сухим гидроксидом натрия и изопропиловым спиртом, кипячение полученной смеси в течение 0,5-5,0 часов, отделение твердого осадка от раствора при температуре 40-80°C, промывание осадка дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - лигнина (аморфного порошка желто-коричневого или коричневого цвета); подкисление фильтрата уксусной, угольной или соляной кислотой до pH 4,5-5,5, выдержке его при температуре -5-(+25)°C в течение 0,5-15 часов, отделение выпавшего осадка от раствора, промывание осадка дистиллированной водой и сушку готового продукта - березового воска; дополнительное измельчение луба до частиц размером 0,1-5,0 мм, смешивание 1 кг луба с водой в количестве 7-10 литров, выдерживание полученной смеси при температуре 15-40°C в течение 1-10 суток, отделение осадка от полученного продукта - березового кваса; сушку осадка, являющегося кормовой добавкой для сельскохозяйственных животных и птиц.Closest to the technological essence of the present invention is a method of processing birch bark [RU 2305550 from 09/10/2007], including sequential grinding of the bark, its separation into birch bark and bast, solvent extraction of birch bark in the form of an azeotropic mixture of tetrachlorethylene-water for 0.5- 1.4 hours at a temperature of 89-115 ° C, pressure 0.1-1.0 MPa, separation of the solution from the meal at a temperature of 80-100 ° C, keeping the filtrate in the mold for 1-5 hours at a temperature of -5 ° C to + 25 ° C, separation of precipitated crystals from the mother liquor ora by filtration, washing the crystals with distilled water or a 20% aqueous solution of ethyl alcohol, followed by drying the resulting product - a mixture of three-five-triterpenic compounds, evaporating the mother liquor to obtain a dry residue, washing it with distilled water, followed by drying of the obtained product - a mixture of five-seventeen-triterpene compounds; removing solvent from the meal by evaporation, mixing the meal with dry sodium hydroxide and isopropyl alcohol, boiling the resulting mixture for 0.5-5.0 hours, separating the solid precipitate from the solution at a temperature of 40-80 ° C, washing the precipitate with distilled water, followed by drying the obtained product - lignin (amorphous powder, tan or brown); acidification of the filtrate with acetic, carbonic or hydrochloric acid to a pH of 4.5-5.5, holding it at a temperature of -5 - (+ 25) ° C for 0.5-15 hours, separating the precipitated precipitate from the solution, washing the precipitate with distilled water and drying the finished product - birch wax; additional grinding of the bast to particles with a size of 0.1-5.0 mm, mixing 1 kg of bast with water in an amount of 7-10 liters, keeping the mixture at a temperature of 15-40 ° C for 1-10 days, separating the precipitate from the obtained product - birch kvass; drying the sediment, which is a feed additive for farm animals and birds.

К недостаткам способа следует отнести сложность и длительность процессов выделения и недостаточный ассортимент получаемых ценных химических продуктов. Так, при переработке бересты смесь тритерпеновых соединений, основным из которых является бетулин, получают в две стадии и с низким выходом.The disadvantages of the method include the complexity and duration of the separation processes and the insufficient assortment of valuable chemical products. So, during the processing of birch bark a mixture of triterpene compounds, the main of which is betulin, is obtained in two stages and with a low yield.

Задачей настоящего изобретения является создание нового экологически безопасного и экономичного способа переработки березовой коры с расширенным ассортиментом ценных химических продуктов.The present invention is the creation of a new environmentally friendly and economical method of processing birch bark with an expanded assortment of valuable chemical products.

Технический результат изобретения - разработан экологически безопасный и экономичный способ комплексной переработки коры березы с получением ценных химических продуктов - бетулина, суберина, полифенолов и товаров с добавленной стоимостью на их основе - энтеросорбентов, органических аэрогелей и связующих веществ.The technical result of the invention is an environmentally friendly and economical method for the integrated processing of birch bark to produce valuable chemical products - betulin, suberin, polyphenols and value-added products based on them - enterosorbents, organic aerogels and binders.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе комплексной переработки березовой коры, включающем измельчение коры, разделение ее на бересту и луб, гидролиз сырья щелочью и спиртом при нагревании и перемешивании, отделение раствора от твердого остатка фильтрованием, осаждение суберина из фильтрата подкислением раствором соляной кислоты до pH 4,5-5,0 с выдержкой при температуре 0-(+2)°C в течение 12 часов, разделение смеси на раствор и твердый остаток, отделение выпавшего осадка фильтрованием, промывание его водой с последующей сушкой готового продукта - суберина, обработку луба раствором, отделение раствора от твердого остатка фильтрованием, промывание твердого остатка водой с последующей сушкой целевого продукта, согласно изобретению, гидролиз бересты проводят совместно с экстракцией в водном растворе, содержащем 3% мас. щелочи и 80% мас. этилового спирта при температуре 95°C в течение 80 мин, выпавший в осадок бетулин отфильтровывают, промывают и сушат при 105°C до постоянной массы; осаждение суберина из фильтрата проводят при температуре 0-(+2)°C подкислением 1М раствором соляной кислоты и сушат полученный суберин под вакуумом; луб обрабатывают водно-щелочным раствором, содержащим 0,2% мас. щелочи и 20% мас. этилового спирта, при температуре 90-95°C в течение 90 мин, горячую смесь разделяют фильтрованием, из фильтрата отгоняют водно-спиртовую смесь с осаждением полифенолов, далее полифенолы растворяют в воде при гидромодуле 4, добавляют 40% мас. водный раствор формальдегида и выдерживают при температуре 85°C в течение 5 суток, образовавшийся гель помещают в этиловый спирт и выдерживают в течение 3 суток для замещения воды на спиртовую фазу; высушивают в течение 7 дней при комнатной температуре с получением органического аэрогеля; энтеросорбенты получают объединением твердых остатков луба и бересты с последующей нейтрализацией 2% мас. раствором уксусной кислоты, промыванием дистиллированной водой и сушкой до воздушно-сухого состояния.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method of complex processing of birch bark, including crushing the bark, separating it into bark and bast, hydrolysis of the raw material with alkali and alcohol by heating and stirring, separating the solution from the solid residue by filtration, sedimentation of suberin from the filtrate by acidification with hydrochloric acid solution to pH 4.5-5.0 with exposure at a temperature of 0 - (+ 2) ° C for 12 hours, separation of the mixture into a solution and a solid residue, separation of the precipitated precipitate by filtration, washing with water, followed by by drying the finished product — suberin, treating the bast with a solution, separating the solution from the solid residue by filtration, washing the solid residue with water, followed by drying the target product, according to the invention, hydrolysis of birch bark is carried out together with extraction in an aqueous solution containing 3% wt. alkali and 80% wt. ethyl alcohol at a temperature of 95 ° C for 80 min, precipitated betulin is filtered off, washed and dried at 105 ° C to constant weight; precipitation of suberin from the filtrate is carried out at a temperature of 0 - (+ 2) ° C by acidification with a 1M hydrochloric acid solution and the resulting suberin is dried under vacuum; the forehead is treated with an aqueous alkaline solution containing 0.2% wt. alkali and 20% wt. ethyl alcohol, at a temperature of 90-95 ° C for 90 minutes, the hot mixture is separated by filtration, the water-alcohol mixture is distilled off with the precipitation of polyphenols, then the polyphenols are dissolved in water with hydromodule 4, 40% wt. an aqueous solution of formaldehyde and kept at a temperature of 85 ° C for 5 days, the resulting gel is placed in ethyl alcohol and kept for 3 days to replace water with the alcohol phase; dried for 7 days at room temperature to obtain an organic airgel; enterosorbents are obtained by combining solid residues of bast and birch bark with subsequent neutralization of 2% wt. acetic acid solution, washing with distilled water and drying until air-dry.

Сравнительный анализ признаков прототипа и заявляемого изобретения показывает, что общими признаками являются:A comparative analysis of the features of the prototype and the claimed invention shows that the common features are:

- сырье - березовая кора;- raw materials - birch bark;

- разделение коры на бересту и луб;- separation of bark into bark and forehead;

- щелочной гидролиз сырья;- alkaline hydrolysis of raw materials;

- подкисление фильтрата соляной кислотой до pH 4,5-5,0 с выдержкой 12 часов при температуре 0-(+2)°C;- acidification of the filtrate with hydrochloric acid to a pH of 4.5-5.0 with an exposure of 12 hours at a temperature of 0 - (+ 2) ° C;

- разделение смеси на раствор и твердый остаток, который промывают водой и сушат с получением суберина - (в прототипе березовый воск);- separation of the mixture into a solution and a solid residue, which is washed with water and dried to obtain suberin - (in the prototype birch wax);

- обработка луба с получением твердого остатка.- processing of bast to obtain a solid residue.

Отличительные признаки заявляемого изобретения от прототипа:Distinctive features of the claimed invention from the prototype:

- в заявляемом изобретении бересту гидролизуют водным раствором, содержащим 3% мас. щелочи и 80% мас. этилового спирта, смесь разделяют на твердый остаток и раствор, из которого осаждают бетулин, в прототипе же бересту предварительно экстрагируют растворителем - азеотропной смесью тетрахлорэтилен-вода, содержащей хлор, затем разделяют на твердый остаток (шрот) и раствор, из которого выделяют смесь тритерпеновых соединений, главным из которых является бетулин;- in the claimed invention, birch bark is hydrolyzed with an aqueous solution containing 3% wt. alkali and 80% wt. ethyl alcohol, the mixture is separated into a solid residue and the solution from which betulin is precipitated, in the prototype, birch bark is pre-extracted with a solvent - an azeotropic mixture of tetrachlorethylene-water containing chlorine, then it is separated into a solid residue (meal) and the solution from which a mixture of triterpene compounds is isolated , the main of which is betulin;

- в заявляемом изобретении в фильтрат после выделения бетулина приливают при температуре 0-(+2)°C 1М раствор соляной кислоты, затем помещают в холодильник и выдерживают 12 часов для укрупнения частиц выпавшего суберина, который после отделения и промывания сушат под вакуумом. В прототипе суберин выделяют из твердого остатка бересты (шрота), полученного разделением смеси после экстракции бетулина, который перед гидролизом смешивают с водой и упаривают воду с растворителем, затем гидролизуют, смешивая шрот с сухим гидроксидом натрия и изопропиловым спиртом, при кипячении в течение 0,5-5,0 часов, отделяют твердый осадок от раствора при температуре 40-80°C, а затем раствор подкисляют соляной кислотой до pH 4,5-5,5, выдерживают его при температуре -5-(+25)°C в течение 0,5-15 часов, отделяют выпавший осадок от раствора, промывают дистиллированной водой и сушат - березовый воск (в заявленном изобретении - суберин);- in the claimed invention, after separation of betulin, a 1M hydrochloric acid solution is poured into the filtrate at a temperature of 0 - (+ 2) ° C, then it is placed in a refrigerator and kept for 12 hours to enlarge the particles of precipitated suberin, which, after separation and washing, are dried under vacuum. In the prototype, suberin is isolated from the solid residue of birch bark (meal) obtained by separation of the mixture after extraction of betulin, which is mixed with water before hydrolysis and the water is evaporated with a solvent, then hydrolyzed by mixing meal with dry sodium hydroxide and isopropyl alcohol, while boiling for 0, 5-5.0 hours, the solid precipitate is separated from the solution at a temperature of 40-80 ° C, and then the solution is acidified with hydrochloric acid to a pH of 4.5-5.5, kept at a temperature of -5 - (+ 25) ° C in within 0.5-15 hours, the precipitate formed is separated from the solution, the dis tilled water and dried - birch wax (in the claimed invention - suberin);

- в заявляемом изобретении в отличие от прототипа выделяют полифенолы обработкой луба водным раствором, содержащим 0,2% мас. щелочи и 20% мас. этилового спирта, полученные полифенолы растворяют в воде, добавляют 40% мас. водный раствор формальдегида, выдерживают при температуре 85°C в течение 5 суток, образовавшийся гель помещают в этиловый спирт и выдерживают в течение 3 суток для замещения воды на спиртовую фазу, высушивают в течение 7 дней при комнатной температуре для получения пористых продуктов - органических аэрогелей;- in the claimed invention, in contrast to the prototype, polyphenols are isolated by treating the bast with an aqueous solution containing 0.2% wt. alkali and 20% wt. ethyl alcohol, the resulting polyphenols are dissolved in water, add 40% wt. an aqueous solution of formaldehyde is kept at a temperature of 85 ° C for 5 days, the resulting gel is placed in ethyl alcohol and kept for 3 days to replace water with the alcohol phase, dried for 7 days at room temperature to obtain porous products - organic airgels;

- в заявляемом изобретении в отличие от прототипа твердые остатки луба и бересты объединяют с получением энтеросорбентов, обрабатывая их 2% мас. раствором уксусной кислоты для нейтрализации щелочи, затем их промывают дистиллированной водой и сушат при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния.- in the claimed invention, in contrast to the prototype, the solid residues of bast and birch bark are combined to obtain enterosorbents, processing them with 2% wt. acetic acid solution to neutralize the alkali, then they are washed with distilled water and dried at room temperature until air-dry.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена схема процесса комплексной переработки коры березы.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the process of complex processing of birch bark.

Изобретение позволяет комплексно перерабатывать березовую кору с получением бетулина, суберина, органических аэрогелей и энтеросорбентов.The invention allows complex processing of birch bark to produce betulin, suberin, organic airgels and enterosorbents.

Способ комплексной переработки коры березы в химические продукты подтверждается конкретным примером.The method of complex processing of birch bark into chemical products is confirmed by a specific example.

Пример. В стеклянную колбу объемом 1000 мл загружают 20 г воздушно-сухой бересты березы, фракционного состава 0,5-2,5 мм, приливают 300 мл раствора, содержащего 3% мас. щелочи и 80% мас. этилового спирта. Гидролиз бересты проводят непрерывно перемешивая реакционную смесь при температуре 95°C в течение 80 мин. Отфильтровывают твердый остаток бересты, а из фильтрата отгоняют спирт (до 95% масс.). Выпавший в осадок порошок белого или светло-бежевого цвета - бетулин отфильтровывают, промывают и сушат при 105°C до постоянной массы. Выход бетулина - 4,5 г.Example. In a glass flask with a volume of 1000 ml, 20 g of air-dried birch birch, fractional composition of 0.5-2.5 mm, are loaded, 300 ml of a solution containing 3% wt. alkali and 80% wt. ethyl alcohol. The birch bark hydrolysis is carried out by continuously mixing the reaction mixture at a temperature of 95 ° C for 80 minutes. The solid residue of birch bark is filtered off, and alcohol is distilled off from the filtrate (up to 95% by weight). The precipitated powder is white or light beige - Betulin is filtered off, washed and dried at 105 ° C to constant weight. Betulin yield - 4.5 g.

В фильтрат приливают при температуре 0 - (+2)°C 1М раствор соляной кислоты до pH 4,5-5,0, затем помещают в холодильник и выдерживают 12 часов для укрупнения частиц выпавшего суберина. Осадок отделяют от раствора фильтрованием, промывают на фильтре дистиллированной водой до нейтральной реакции (pH 6-7) промывных вод. Суберин сушат под вакуумом до постоянной массы. Выход суберина - 6,2 г.A 1 M hydrochloric acid solution is poured into the filtrate at a temperature of 0 - (+2) ° C to a pH of 4.5-5.0, then placed in a refrigerator and incubated for 12 hours to enlarge the particles of precipitated suberin. The precipitate is separated from the solution by filtration, washed on the filter with distilled water until the washings are neutral (pH 6-7). Suberin is dried under vacuum to constant weight. The yield of suberin is 6.2 g.

Оценку связующих свойств суберина производят определением прочностных характеристик топливных брикетов, полученных прессованием. Топливные брикеты, полученные с использованием суберина в качестве связующего, имели предел прочности на сжатие 37-38 МПа и водопоглощение 12-13% мас.The binding properties of suberin are evaluated by determining the strength characteristics of the fuel briquettes obtained by pressing. Fuel briquettes obtained using suberin as a binder had a compressive strength of 37-38 MPa and water absorption of 12-13% wt.

В стеклянную трехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 25 г. воздушно-сухого луба, фракционного состава 1,0-1,5 мм, приливают 200 мл 0,2% мас. раствора гидроксида натрия и 63 мл этилового спирта (20% мас. в растворе). Реакционную колбу помещают в термостат, поддерживающий постоянную температуру 90-95°C. Экстракцию проводят в течение 90 мин. Затем горячую реакционную смесь фильтруют для отделения не прореагировавшего луба. Из полученного после горячего фильтрования водно-спирто-щелочного экстракта удаляют растворитель, отгоняя водно-спиртовую смесь на ротационном испарителе, до выпадения полифенолов в виде порошка коричневого цвета.In a glass three-necked flask with a volume of 500 ml, equipped with a stirrer, thermometer and reflux condenser, load 25 g of air-dry bast, fractional composition 1.0-1.5 mm, pour 200 ml of 0.2% wt. a solution of sodium hydroxide and 63 ml of ethyl alcohol (20% wt. in solution). The reaction flask is placed in a thermostat, maintaining a constant temperature of 90-95 ° C. The extraction is carried out for 90 minutes The hot reaction mixture is then filtered to separate unreacted bast. From the aqueous-alcohol-alkaline extract obtained after hot filtration, the solvent is removed by distilling off the aqueous-alcohol mixture on a rotary evaporator until polyphenols precipitate in the form of a brown powder.

2,5 г порошка полифенолов луба растворяют в 100 г воды при постоянном перемешивании. К полученному раствору добавляют 5 г 40%-ного водного раствора формальдегида. Полученный раствор имеет pH ~ 11. Герметично закрытые растворы выдерживают при температуре 85°C в течение 5 суток. Образовавшиеся гели извлекают из пробирок, нарезают и помещают в этиловый спирт для замещения воды на спиртовую фазу и удаления возможных побочных продуктов из пор гидрогелей. Этиловый спирт заменяют ежедневно в течение 3 суток. Затем гели высушивают при комнатной температуре и давлении в течение 7 дней с образованием органических аэрогелей. Выход аэрогелей - 2,3 г. с общей пористостью 70-80% и объемом пор до 2 см3/г.2.5 g of bast polyphenol powder is dissolved in 100 g of water with constant stirring. To the resulting solution was added 5 g of a 40% aqueous formaldehyde solution. The resulting solution has a pH of ~ 11. Hermetically sealed solutions are kept at a temperature of 85 ° C for 5 days. The resulting gels are removed from the tubes, cut and placed in ethyl alcohol to replace water with the alcohol phase and remove possible by-products from the pores of the hydrogels. Ethyl alcohol is replaced daily for 3 days. Then the gels are dried at room temperature and pressure for 7 days with the formation of organic airgels. The yield of aerogels is 2.3 g with a total porosity of 70-80% and a pore volume of up to 2 cm 3 / g.

Твердые остатки бересты и луба, после обработки водно-спирто-щелочными растворами, объединяют, нейтрализуют 2% мас. раствором уксусной кислоты при гидромодуле 5 в течение 30 мин и температуре 20°C с получением энтеросорбента. Энтеросорбент сушат до воздушно-сухого состояния при 50°C и измельчают до размера частиц менее 250 мкм. Полученный энтеросорбент, порошок светло-коричневого цвета, имеет сорбционную активность по метиленовому синему - 58,9 мг/г и желатину 36,4 мг/г. Остаточное содержание водорастворимых веществ в энтеросорбенте составляет 3,8% масс. Выход энтеросорбента - 29 г.The solid residues of birch bark and bast, after treatment with water-alcohol-alkaline solutions, are combined, neutralize 2% wt. a solution of acetic acid with a hydromodule 5 for 30 min and a temperature of 20 ° C to obtain enterosorbent. The enterosorbent is dried to an air-dry state at 50 ° C and ground to a particle size of less than 250 microns. The obtained enterosorbent, a powder of light brown color, has a sorption activity for methylene blue of 58.9 mg / g and gelatin of 36.4 mg / g. The residual content of water-soluble substances in the enterosorbent is 3.8% of the mass. Enterosorbent yield - 29 g.

Таким образом, в заявляемом способе представлен экологически безопасный и экономичный способ комплексной переработки коры березы с получением ценных химических продуктов - бетулина, суберина, полифенолов и товаров с добавленной стоимостью на их основе - энтеросорбентов, органических аэрогелей и связующих веществ. При переработке 1 тонны березовой коры (20% масс. - береста, 80% масс. - луб) по предлагаемому способу получают: бетулина 45-48 кг; суберинового связующего 62-65 кг; органических аэрогелей 120-125 кг; энтеросорбента 520-530 кг.Thus, the claimed method provides an environmentally friendly and economical method for complex processing of birch bark to produce valuable chemical products - betulin, suberin, polyphenols and value-added products based on them - enterosorbents, organic airgels and binders. When processing 1 ton of birch bark (20% of the mass. - birch bark, 80% of the mass. - bast) by the proposed method receive: betulin 45-48 kg; suberin binder 62-65 kg; organic airgels 120-125 kg; enterosorbent 520-530 kg.

Claims (1)

Способ комплексной переработки березовой коры, включающий измельчение коры, разделение ее на бересту и луб, гидролиз сырья щелочью и спиртом при нагревании и перемешивании, отделение раствора от твердого остатка фильтрованием, осаждение суберина из фильтрата подкислением раствором соляной кислоты до рН 4,5-5,0 с выдержкой при температуре 0-(+2)°C в течение 12 часов, отделение выпавшего осадка фильтрованием, промывание его водой с последующей сушкой, обработку луба раствором, отделение раствора от твердого остатка фильтрованием, промывание твердого остатка водой с последующей сушкой целевого продукта, отличающийся тем, что гидролиз бересты проводят совместно с экстракцией в водном растворе, содержащем 3 мас.% щелочи и 80 мас.% этилового спирта, при температуре 95°C в течение 80 мин, выпавший в осадок бетулин отфильтровывают, промывают и сушат при 105°C до постоянной массы; осаждение суберина из фильтрата проводят при температуре 0-(+2)°C подкислением 1М раствором соляной кислоты и сушкой полученного суберина под вакуумом; луб обрабатывают спирто-водно-щелочным раствором, содержащим 0,2 мас.% щелочи и 20 мас.% этилового спирта, при температуре 90-95°C в течение 90 мин, горячую смесь фильтруют, из фильтрата отгоняют водно-спиртовую смесь с осаждением полифенолов, которые растворяют в воде при гидромодуле 4, добавляют 40% мас. водный раствор формальдегида и выдерживают при температуре 85°C в течение 5 суток, образовавшийся гель помещают в этиловый спирт и выдерживают в течение 3 суток для замещения воды на спиртовую фазу, высушивают в течение 7 дней при комнатной температуре с получением органических аэрогелей; энтеросорбенты получают объединением твердых остатков луба и бересты с последующей нейтрализацией 2 мас.% раствором уксусной кислоты, промыванием дистиллированной водой и сушкой до воздушно-сухого состояния.The method of complex processing of birch bark, including crushing the bark, separating it into bark and bast, hydrolysis of the raw material with alkali and alcohol with heating and stirring, separating the solution from the solid residue by filtration, sedimentation of suberin from the filtrate by acidification with hydrochloric acid to pH 4.5-5, 0 with exposure at a temperature of 0 - (+ 2) ° C for 12 hours, separating the precipitate by filtration, washing it with water, followed by drying, treating the bast with a solution, separating the solution from the solid residue by filtration, washing with TV a residue with water, followed by drying of the target product, characterized in that the birch bark hydrolysis is carried out together with extraction in an aqueous solution containing 3 wt.% alkali and 80 wt.% ethyl alcohol, at a temperature of 95 ° C for 80 min, precipitated betulin is filtered off, washed and dried at 105 ° C to constant weight; precipitation of suberin from the filtrate is carried out at a temperature of 0 - (+ 2) ° C by acidification with a 1M hydrochloric acid solution and drying the resulting suberin under vacuum; the forehead is treated with an alcohol-water-alkaline solution containing 0.2 wt.% alkali and 20 wt.% ethyl alcohol, at a temperature of 90-95 ° C for 90 minutes, the hot mixture is filtered, the water-alcohol mixture is distilled off from the filtrate with precipitation polyphenols, which are dissolved in water with a hydromodule 4, add 40% wt. an aqueous solution of formaldehyde and kept at a temperature of 85 ° C for 5 days, the resulting gel was placed in ethyl alcohol and kept for 3 days to replace water with the alcohol phase, dried for 7 days at room temperature to obtain organic airgels; enterosorbents are obtained by combining solid residues of bast and birch bark, followed by neutralization with a 2 wt.% acetic acid solution, washing with distilled water and drying to an air-dry state.
RU2016120506A 2016-05-25 2016-05-25 Method for complex processing of birch bark RU2618892C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120506A RU2618892C1 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Method for complex processing of birch bark

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120506A RU2618892C1 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Method for complex processing of birch bark

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2618892C1 true RU2618892C1 (en) 2017-05-11

Family

ID=58715673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016120506A RU2618892C1 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Method for complex processing of birch bark

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618892C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001010885A2 (en) * 1999-08-10 2001-02-15 Regents Of The University Of Minnesota Birch bark processing and the isolation of natural products from birch bark
RU2305550C1 (en) * 2006-10-19 2007-09-10 Геннадий Владимирович Сироткин Birch bark processing method
RU2352350C1 (en) * 2008-01-21 2009-04-20 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Method of birch bark conversion
RU2352349C1 (en) * 2008-01-21 2009-04-20 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Method of birch bark conversion
RU2381031C1 (en) * 2008-06-04 2010-02-10 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Method for production of biologically active substances from birch bark

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001010885A2 (en) * 1999-08-10 2001-02-15 Regents Of The University Of Minnesota Birch bark processing and the isolation of natural products from birch bark
US6392070B1 (en) * 1999-08-10 2002-05-21 Regents Of The University Of Minnesota Birch bark processing and the isolation of natural products from birch bark
RU2305550C1 (en) * 2006-10-19 2007-09-10 Геннадий Владимирович Сироткин Birch bark processing method
RU2352350C1 (en) * 2008-01-21 2009-04-20 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Method of birch bark conversion
RU2352349C1 (en) * 2008-01-21 2009-04-20 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Method of birch bark conversion
RU2381031C1 (en) * 2008-06-04 2010-02-10 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Method for production of biologically active substances from birch bark

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103193832B (en) Method for extracting and separating high-purity tea polyphenol from tea leaves
US20040219234A1 (en) Method for the production of tannin and its use
RU2618892C1 (en) Method for complex processing of birch bark
RU2352349C1 (en) Method of birch bark conversion
SU382657A1 (en)
RU2352350C1 (en) Method of birch bark conversion
RU2676271C1 (en) Method of complex processing of brown algae
RU2454410C1 (en) Method for producing dihydroquercetin
RU2381031C1 (en) Method for production of biologically active substances from birch bark
JP3723944B2 (en) Tannin, production method thereof and use thereof
RU2305939C1 (en) Method for producing of biologically active preparation from larch wood
RU2471550C1 (en) Method of producing lignine sorbent
JP3972695B2 (en) Method for producing lignophenol derivative
RU2657499C1 (en) Process for obtaining melanin from sunflower husks
RU2657427C1 (en) Method of the larch bark complex processing
CN108883144A (en) The manufacturing method of dock extract containing high concentration rumicin and dock extract containing high concentration rumicin
RU2629770C1 (en) Method of producing dihydroquercetin from siberian larch wood
CN105622679A (en) Preparation method of edible tannic acid
RU2732928C1 (en) Biopolymer cross-linking method
RU2595332C1 (en) Method of processing bast birch bark
CN106083777B (en) A method of furfural is prepared from oil tea shell
US2577521A (en) Cashew nut shell extract
RU2708232C1 (en) Method for complex treatment of products of galleria mellonella vital activity
RU2363486C1 (en) Way of reception of biologically active substances from birch bark
RU2332438C1 (en) Method of spruce bark processing