Контрольная работа
по комплексной химической переработке древесины.
Тема:
«Переработка древесной зелени»
2007год
Содержание
Понятие древесной зелени
Химический состав древесной зелени
Заготовка древесной зелени
Продукты древесной зелени
Комплексная переработка
Использованная литература
Понятие древесной зелени
Под термином «древесная зелень» понимается листья, хвоя, листья и неодревесневшие побеги. Древесная зелень хвойных пород (ГОСТ 21769-76) представляет собой покрытые хвоей ветки диаметром не более 8мм, взятые со свежезаготовленных деревьев и имеющие следующие соотношения фракций, %:
Содержание хвои и неодревесневших побегов не менее 60
Содержание коры не более 30
Содержание минеральных примесей не более 0,2
Содержание органических примесей (листьев, мха, лишайников)
не более 10.
В связи с этим представляет интерес механический состав древесной зелени, т.е. соотношение в ней хвои, коры и древесины. Ф.Т. Солодкий в своей работе показал, что в зеленой массе дерева хвоя, кора и древесные побеги находятся в соотношении 8:3:2. Это соотношение колеблется в зависимости от породы и возраста деревьев (последнее для лиственных пород- несущественно), а также от диаметра побега. В таблице 1 приведено изменение механического состава древесной зелени в зависимости от породы дерева. В таблице 2 показаны различия в соотношении с учетом диаметра побега.
Таблица 1.
| Порода | Механический состав древесной зелени, % общей массы | ||
| Хвоя | кора | древесина | |
| Ель | 64,90 | 16,30 | 18,80 |
| Пихта | 68,70 | 15,60 | 15,70 |
| Сосна | 80,99 | 10,64 | 8,35 |
Таблица 2.
| Диаметр побегов, мм | Механический состав древесной зелени, % общей массы | ||||||||
| Ель | Пихта | Сосна | |||||||
| хвоя | кора | древ. | хвоя | кора | древ. | хвоя | кора | древ. | |
| 2 | 77,6 | 11,6 | 10,8 | 80,9 | 12,1 | 7,0 | 85,7 | 7,6 | 6,7 |
| 4 | 73,7 | 12,9 | 13,4 | 77,1 | 13,7 | 9,2 | 82,3 | 11,1 | 6,6 |
| 6 | 65,5 | 13,6 | 20,9 | 75,4 | 14,3 | 10,3 | 78,3 | 13,4 | 7,8 |
| 8 | 63,1 | 15,3 | 21,6 | 67,3 | 13,5 | 16,2 | 76,8 | 15,2 | 10,0 |
| 10 | 61,1 | 15,9 | 22,8 | 64,2 | 15,8 | 20,0 | 69,6 | 14,9 | 15,5 |
| средн., до 8 | 70,0 | 13,35 | 16,7 | 75,8 | 13,4 | 10,7 | 80,8 | 12,3 | 7,8 |
| средн., до10 | 68,2 | 13,9 | 17,9 | 73,4 | 13,9 | 12,5 | 78,5 | 12,8 | 9,32 |
В.И. Ягодин, проводя вначале измельчение древесной зелени хвойных пород на частицы 2-8мм, а затем подвергая ее пневмосортировке, достиг снижения содержания древесных частиц в сырье на 7-10%. Т.о. при тщательной пневмосортировке содержание хвои в древесной зелени можно повысить до 90% и более.
Химический состав древесной зелени
Азотсодержащие соединения.
Растения осуществляют первичный синтез и являются основным источником белкового питания человека. Белковые молекулы в растительных тканях постоянно обновляются (в молодых растениях - весь азот за 72 часа).
Состав азотных соединений зависит от породы и возраста дерева (и самой хвои), времени года и др. В течение вегетационного периода динамика азота имеет два максимума: весенний (апрель-май)- начало роста хвои и распускание почек, и осенний (наблюдается в хвое и молодых побегах). Падение содержания азота связано с прекращением роста и замедлением дифференциации клеток.
Биологическая ценность белка определяется содержанием входящих в него аминокислот и соотношением отдельных фракций. По результатам фракционирования сосны и ели, нерастворимые азотистые соединения составляют 30%, растворимые включают альбумины (31%), глютелины (42,5%), проламины (9,5%). По сравнению с хвоей, содержание протеина в древесной зелени ниже на 25%.
Растения синтезируют все аминокислоты в достаточном своему организму количестве. Для оценки биологической ценности белка производят определение аминокислотного состава (белок неполноценный, если не содержит всех незаменимых АК). Для этого гидролизуют белок 6 н. соляной кислотой, затем анализируют прибором ААА-881 (ионообменная хроматография). В альбумине содержится максимум незаменимых АК- 42% общего количества, в глутелине- 36,5%. Самой некачественной (в отношении питательной ценности) можно считать проламины- нет метионина, мало содержание лизина.
Липиды.
Содержание и фракционный состав колеблется в зависимости от видового состава, возраста хвои, сезона года и почвенно-климатических условий. Основная масса нейтральных липидов состоит из углеводородов (терпены, пигменты, витамины, др.)
Древесная зелень- богатый источник жирорастворимых витаминов (витамин Е (токоферол) и витамины группы К), при практическом извлечении следует обоснованно выбирать хвою с учетом возраста хвои и дерева, времени года (содержание варьируется). Максимальная концентрация токоферола в растении наблюдается летом, увеличивается с возрастом деревьев. С помощь хроматографии на бумаге установлено наличие в хвое только α- токоферола (наибольшая биологическая активность). Содержание витамина К в хвое на порядок выше, чем в коре и побегах, концентрация его зимой выше (в листьях достигает максимума перед пожелтением).
Зелень содержит также каротиноиды и хлорофиллы (могут использоваться как лекарственные/кормовые продукты). Пик накопления каротина в хвое приходится на зимний период, причем в коре его значительно меньше, а в древесине нет вообще. Аналогична зависимость от возраста растения и для накопления хлорофилла. Максимум его накопления приходится на фазу полного развития, в июле-августе.
Биологическое значение витаминов.
Провитамин А (группа каротиноидов) отвечает за рост и развитие организма, формирование скелета и нормальное функционирование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек. Оказывает влияние на обмен липидов и процессы их окисления, на метаболизм гликопротеидов и гликозаминогликанов. Он обеспечивает функцию глаз, сумеречное и цветное зрение, повышает сопротивляемость инфекциям, влияет на многие виды обмена, а также функцию половых и щитовидных желез.
Витамин Е способствует усвоению вит. А и Д, поддерживает стабильность клеточной мембраны и внеклеточных структур (антиоксидантные свойства: тормозит перекисное окисление ПНЖК), предотвращает взаимодействие жирных кислот со свободными радикалами. Токоферол влияет на функцию половых и др. эндокринных желез, замедляет старение.
Витамин К (филлохинон, пренилменахинон) обеспечивает свертывание крови, нормализует двигательную функцию ЖКТ, участвует в энергетических процессах.
Эти биологически активные вещества находят применение в медицине, выпускаются фармацевтическими компаниями как в составе поливитаминных препаратов, так и в виде монопрепаратов. На сегодняшний день стремительно развивается рынок биологически активных добавок, также включающих эти вещества.
Эфирные масла древесной зелени.
Содержание эфирного масла в хвое и побегах зависит от влажности воздуха, освещенности кроны, плодородия почвы, вида сырья, периода вегетации растения. Экстрагируемые масла имеют применение в медицинской (ароматерапия) и фармацевтической промышленности, могут использоваться в парфюмерии. В сосновом и кедровом маслах важнейшим компонентом является α-пинен, в масле лиственницы- γ-муролен и β-гумулен, кариофиллен. Эфирные масла хвойных пород широко применяются в виде ингаляций при простудных и других заболеваниях.
Углеводы.
На содержание и динамику влияют климатические и географические условия, порода дерева, возраст хвои и др.факторы. В течение вегетационного периода в однолетней хвое присутствуют моносахариды(глюкоза, фруктоза), дисахариды(сахароза, до 40% всей суммы сахаров хвои), трисахариды(раффиноза). Высокомолекулярные углеводы- конечные продукты фотохимического синтеза зеленых растений (крахмал содержится в виде крахмальных зерен), также присутствуют гемицеллюлоза и целюллоза.
Фенольные соединения.
Широко распространенной группой фенольных соединений в компонентах древесной зелени являются флавоноиды (кемпферол, кварцетин, мирицетин) и их гликозиды. Имеются также лигнинные вещества. В растительной ткани они «склеивают» целюллозные пучки и придают механическую прочность стволам и стеблям.
Минеральные вещества.
Максимум минеральных веществ имеет однолетняя хвоя (до 1,36%). Обнаружено 19 микроэлементов, из которых преобладают цинк, титан, олово, барий, свинец, медь. Эти компоненты важны для жизнедеятельности растения. Содержание неорганических веществ в побегах почти вдвое меньше (неизменно количество кальция- искл.)
Заготовка древесной зелени
На сохранность БАВ влияют влажность воздуха, степень освещенности, наличие ветра, место хранения, вид сырья (отделена зелень от веток или нет). Большинство веществ лучше сохраняются при невысоких температурах и неотделенных от веток зеленых элементах. Также основным качественным показателем является свежесть. Широко применяются хвоеотделители (барабанного типа). Рационально отделять зелень в местах ее переработки, что позволяет механизировать погрузку. Для отделения древесной зелени перспективным является измельчение сучьев, отходов и сортировка измельченной массы в вертикальном потоке на древесную зелень и щепу (для производства ДСП либо как топливо). Развитие механизации позволяет снизить трудозатраты.