Контрольная работа по «Химическая технология древесины»

Технология производства натурального хвойного экстракта включает подготовку зелени к экстрагированию, экстрагирование, переработку растворов и разгонку эфирных масел. Полученный экстракт представляет собой жидкость коричнево-черного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн.

Для получения твердого соляно-хвойного экстракта 50%-ный жидкий экстракт смешивают с высушенной и размолотой поваренной солью и уваривают до 125?С. Затем брикетная паста автоматически дозируется по 50,0.

Хвойный экстракт (водный) может служить питательной средой для микроорганизмов- продуцентов белка, таких как дрожжи или грибы (фитонциды- ингибиторы роста, следует ожидать роста штаммов устойчивых к фитонцидам хвойных), основными источниками питания которых являются моносахариды (глюкоза, до 30% всех моноз) и олигосахариды. В составе древесной зелени имеются микро- и макроэлементы, присутствие которых может оказать стимулирующее влияние на накопление биомассы, а наличие никеля, ванадия, бора, молибдена и др. усиливает питательную ценность водных экстрактов (их содержание даже в ничтожно малых количествах сильно активизирует жизнедеятельность микроорганизмов). Рост микроорганизмов также зависит от температуры культивирования. Например, для выращивания дрожжей наиболее благоприятны условия 36-39?С.

Водный экстракт по составу близок к натуральному клеточному соку хвои, но концентрация водорастворимых веществ в нем ниже.

4. Получение белковых кормовых дрожжей. Технологическая схема нейтрализационного отделения.

В зависимости от метода сушки кормовые дрожжи получают в виде порошка или чешуек, либо вырабатывают в гранулированном виде. Цвет дрожжей коричневый, запах, свойственный дрожжам. На рис.1 представлена блок-схема производства белковых кормовых дрожжей.

Рисунок 1. Блок-схема производства белковых кормовых дрожжей

Подробно  остановимся на стадии подготовки гидролизата  к биохимической переработке. Схема нейтрализационного отеления на рисунке 2.

Для последующей  биохимической переработки гидролизаты  должны быть нейтрализованы до рН 4,0...5,6, очищены от взвешенных частиц, обогащены  растворимыми солями, содержащими фосфор и азот, необходимые для минерального питания дрожжей, и охлаждены до температуры 33...37 °С. Приготовленный таким образом гидролизат называется суслом.

Кислый  гидролизат нейтрализуется в зависимости  от характера нейтрализуемого агента до рН 3,2...5,4. Во всех случаях необходимо нейтрализовать всю свободную серную и муравьиную кислоты. Этому соответствует рН 3,0...3,2. Наиболее часто свободную серную и муравьиную кислоты в гидролизате нейтрализуют известью, а часть остальных органических кислот - аммиаком. Таким образом, на гидролизных заводах нейтрализация осуществляется в две ступени, вначале известью и затем аммиаком. Для нейтрализации гидролизатов известь применяется в виде известкового молока, представляющего собой суспензию гидроксида кальция в воде, содержащую около 150 г оксида кальция в 1 л.

Непрерывная нейтрализация гидролизата производится в вертикальных цилиндрических нейтрализаторах вместимостью от 34,..100 м³. Горячий кислый гидролизат после инверсии центробежным насосом подается в нейтрализатор первой ступени, где он смешивается в необходимой пропорции с известковым молоком и раствором питательных солей. Из нейтрализатора частично нейтрализованный гидролизат поступает в нейтрализатор второй ступени, где он смешивается с аммиачной водой и где кислотность смеси доводится до заданного значения рН. Нейтрализованный и обогащенный питательными солями гидролизат центробежным насосом подается в отстойник. Нейтрализованный гидролизат, освобожденный в этом отстойнике от взвешенных частиц, по сливной трубе поступает в сборник гидролизата. Далее горячий нейтрализат транспортируется в непрерывыодействующую вакуум-охладительную установку, где охлаждается с 85...95 до 30„.35°С, Охлажденный нейтрализат поступает в аэратор, где он обрабатывается распыленным воздухом, при этом часть примесей коагулирует и образует хлопья. Аэрированное сусло из аэратора перекачивается в отстойник, где оно освобождается от образовавшихся взвешенных частиц и собирается в сборнике, откуда по мере необходимости поступает в следующий цех для биологической переработки.

5. Производство вторичных продуктов на основе канифоли.

КАНИФОЛЬ (от назв. др.-греч. г. Колофон в Малой Азии), твердая составная часть смолистых в-в хвойных пород деревьев, остающаяся после отгонки из них летучих в-в -скипидара. Хрупкая, стеклообразная, прозрачная смола от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Содержит 60-92% смоляных кислот (в осн. абиетиновую к-ту), 0,5-12% насыщенных и ненасыщенных жирных к-т, 8-20% нейтральных в-в (сескви-, ди- и тритерпеноиды). Канифоль хорошо раств. в диэтиловом эфире, абс. этаноле, ацетоне, бензоле, хуже - в бензине, керосине, не раств. в воде. Перегоняется с перегретым до 200 °С паром без разложения. Т. размягч. 40-75 °С, т. пл. 100-140 °С, т. кип. 250°С/5 мм рт. ст., т. крист. 95-110 °С; d2020 1,07-1,09; h 3,7.106 Па.с (50 °С), 1,4.102 Па.с (140°С); C0p 2,3 кДж/(кг.°С), теплопроводность 0,46 кДж/(м.ч.°С), теплотворная способность 37170-38518 кДж/кг; DH0исп168-190 кДж/кг; r 1012 Ом.см; кислотное число 100-180. При взаимод. с минер. и орг. основаниями канифоль образует соли (т. наз. канифольное мыло), напр. C19H29COONa; со спиртами (лучше многоатомными) - эфиры канифоли. Нагревание канифоли с оксидамиметаллов (Zn, Са, Al, Ва и др.) приводит к образованию резинатов, используемых в качестве сиккативов. Канифоль, особенно измельченная, легко окисляется О2; вступает в р-ции, свойственные смоляным к-там. В зависимости от вида сырья и способа получения различают живичную, экстракционную и талловую канифоль. Живичную канифоль получают из живицы сосны обыкновенной при отгонке с паром скипидара с одновременным сплавлением нелетучего остатка; экстракционную - из просмоленной древесины (в осн. пней) хвойных пород (т. наз. осмола) экстракцией бензином с послед. отгонкой р-рителя, летучих в-в и одновременным сплавлением нелетучего остатка; талловую - вакуумной ректификацией таллового масла. Товарную канифоль характеризуют по цвету, т-ре размягчения, значению кислотного числа, содержанию мех. примесей,зольности. Лучшими потребительскими св-вами обладает живичная канифоль (т. размягч. 68 °С, кислотное число / 168, зольность [ 0,03%, содержание неомыляемых в-в 5-7%, жирные к-ты практически отсутствуют). Экстракционная канифоль обладает более темным цветом; т. размягч. 52-54 °С, кислотное число 150-155, содержание жирных к-т до 12%. Для придания канифоли стойкости к действию света и окислению ее подвергают разл. хим. превращениям, получая т. наз. модифицированную канифоль. При этом различают: 1) гидрированную канифоль, получаемую гидрированием р-ра канифоли в бензине в присут. Pd или Pt при т-ре 130-150°С, давлении Н2 4-5 МПа; состоит в осн. из дигидросмоляных к-т; не кристаллизуется, стойка к воздействию света, применяется для пропитки бумаги, в кабельной пром-сти, в качестве сырья для орг. синтезов; 2) диспропорционированную канифоль, получаемую нагреванием канифоли при 150-300 °С в присут. Pd, S, Se, галогенов, тиофенолов и др.; состоит в осн. из де- и дигидроабиетиновой к-т; применяется в качестве эмульгатора в произ-ве эмульсионных каучуков; 3) полимеризованную канифоль, образующуюся из 50%-ного р-ра канифоли в орг. р-рителях при 35-45 °С в присут. H2SO4, BF3, АlСl3 и др. кат.; состоит в осн. из димеров смоляных к-т ф-лы (С19Н29СОО)2; т. размягч. 80-100°С, кислотное число 150-155; применение -сырье для получения резинатов и эфиров канифоли; 4) конденсационную канифоль, получаемую нагреванием канифоли при 150-220 °С с малеиновым ангидридомили фумаровой к-той; содержит в осн. смоляные к-ты и малеопимаровую к-ту; живичная канифоль, модифицир. малеиновым ангидридом, имеет т. размягч. 70-85 °С, кислотное число 180, экстракционная - т. размягч. 70-80 °С, кислотное число > 170. Мн. виды модифицир. канифоли - компоненты клеев для проклейкибумаги и картона. В пром-сти используют также эфиры канифоли и канифольное мыло. Эфиры одноатомныхспиртов - вязкие, высококипящие жидкости, многоатомных спиртов - твердые смолы. Хорошо раств. в неполярных р-рителях, трудно омыляются, хорошо совмещаются с пигментами. Эфиры многоатомных спиртов получают прямой этерификацией канифоли при 250-300°С (с катализаторами или без них). Применение: адгезионные добавки в произ-ве водо- и термостойких лаков и красок, окрашенных полимерных изделий. Канифольное мыло-натриевые (реже калиевые) соли канифоли (предпочтительно модифицированной); аморфные гидрофильные продукты, хорошо раств. в воде. Обладает высокой моющейспособностью, растворяет жиры, образует стабильные коллоидные р-ры с орг. р-рителями. Применение:эмульгатор в произ-ве синтетич. каучука, латексов, битумных эмульсий, компонент клеевых и пропиточных составов, добавка к жирам (до 10%) при мыловарении; соли Са, Zn, Al, Mn и Со - сиккативы. Объем произ-ва канифоли и продуктов на ее основе в СССР ок. 160 тыс. т/год (1985).

Технические требования к различным видам канифоли, предусмотренные действующими стандартами, удовлетворяют интересам ее потребителей, но некоторые физикохимические показатели канифоли не устраивают отдельные отрасли промышленности, а в ряде случаев даже нежелательны. Часто при сохранении наиболее важных свойств канифоли светлой окраски и кислотности  потребителям необходима канифоль с более высокой температурой размягчения, повышенной твepдостью и влагостойкостью.

Учитывая высокую реакционную способность канифоли, важно получить различные виды модифицированной канифоли с заранее заданными свойствами, необходимыми потребителю.

К модифицированной измененной канифоли относятся полимеризованная, гидрированная и диспропорционированная. Все они обладают большой стабильностью к действию кислорода воздуха.

Как и все органические кислоты, смоляные кислоты, входящие в состав канифоли, способны вступать в реакцию этерификации с различными спиртами. Полученные в результате реакции эфиры канифоли имеют высокую температуру плавления и с успехом используются в смоляных основах типографских и водоупорных красок, в производстве лаков и пластификаторов. В отдельных случаях для этерификации применяется модифицированная канифоль. Эфиры канифоли, сплавленные с сополимером этилена и винилацетата, употребляют в производстве клеев-расплавов различного назначения и бумажной клеевой ленты. Канифоль легко вступает в реакцию с различными металлами, образуя резинаты. Резинаты марганца и свинца используются в качестве сиккатива, а резинаты цинка и кальция в рецептурах водостойких лаков и красок.

Смоляные кислоты с сопряженными двойными связями вступают в реакцию диенового синтеза с малеиновым ангидридом или фумаровой кислотой. Канифольно-малеиновые и канифольно-фумаровые аддукты применяются в производстве мебельных лаков, полиграфических красок улучшенного качества и при проклейке бумаги писчих сортов.

Большой интерес представляют амино и нитрилопроизводные канифоли. Известно, что за рубежом они используются в качестве эмульгаторов, антикоррозионных составов, инсектицидов, фунгицидов, гербицидов, пластификаторов и мягчителей в производстве каучука и пластических смол. Низкие сорта канифоли в составе антивибрационных смазок применяются при проведении буровых работ в геологоразведке.

Канифоль, потребляемая в лакокрасочной промышленности, используется после этерификации ее одно и мнoгoaтoмными спиртами. Эфиры одноатомных спиртов и канифоливязкие жидкости с температурой кипения 210300 оС; эфиры канифоли с этиленгликолем, диэтиленгликолем, глицерином, пентаэритритом  твердые смолы. Эфиры канифоли получают прямой этерификацией канифоли в присутствии катализаторов или без них, причем этерификация канифоли с многоатомными спиртами проходит легче, чем с одноатомными. глицериновый эфир канифоли, часто называемый эфиром гарпиуса, занимает одно из первых мест среди других эфиров, вырабатываемых промышленностью.

Глицериновый эфир канифоли хорошо растворяется в неполярных органических растворителях, трудно омыляется, стоек на воздухе, не имеет склонности к кристаллизации, будучи растворен в спиртотолуольной смеси, совмещается с основными пигментами. Еще более высокое качество глицериновый эфир канифоли имеет при использовании для его приготовления модифицированных видов канифоли (полимеризованной, гидрированной)

Глицериновый эфир канифоли основной компонент при изготовлении термопластичных клеев различного назначения и полиграфических красок. После обработки малеиновым ангидридом или фумаровой кислотой дает канифольно-малеиновые и канифольно-фумаровые смолы  хорошие пластификаторы отвердители лаковых пленок.