Технология переработки древесной зелени
В процессе лесозаготовок получают значительное количество зеленой массы, которая нередко представляет отходы лесосечных работ. Тем не менее, переработка этой части древесного сырья может служить значительным источников доходов предприятий.
Под древесной зеленью понимается все живое, составляющее крону дерева. Заготавливаемая для химической переработки древесная зелень представляет собой хвою (листья) на мелких ветвях (диаметром в нижнем срезе не более 8 мм). Согласно ГОСТ, в массе древесной зелени должно быть не менее 60 % хвои (листьев) и неодревесневших побегов, не более 30 % одревесневших побегов.
3.6.1 Заготовка древесной зелени на лесосеке с отделением хвойной лапки. Для этих целей разработаны технология и комплект оборудования, включающего сучкорезную машину и хвоеотделитель. В случаях, когда необходимо разделять сучья отдельных пород (например, пихты), сучкорезная машина дооборудуется накопителем ветвей.
Технологический процесс сводится к следующему. Валка деревьев производится валочно-пакетирующей машиной ЛП-19, затем они трелюются с кронами трактором ЛП-18А и складируются на погрузочной площадке в штабель высотой до 2 м. Перпендикулярно штабелю на расстоянии 1,5 . 2 м от него устанавливается сучкорезная машина, на стреле которой впереди сучкорезной головки дополнительно навешан накопитель ветвей.
Накопитель ветвей (рис. 3.9) предназначается для рассортировки ветвей разных пород в процессе их обрезки передвижной сучкорезной машиной ЛП-33А. Состоит из двух челюстей, которые приводятся в действие посредством гидроцилиндра, размещенного на кожухе сучкорезной машины. При протаскивании деревьев пихты челюсти накопителя закрываются до проходного диаметра, на 10 . 20 см превышающего диаметр дерева.
Рис. 3.9. Накопитель ветвей:
1 – челюсти; 2 – болты; 3 – гидроцилиндр; 4 – трубопровод;
5 – рукав высокого давления; 6 – тяги; 7 – площадки крепления
В этом случае срезаемые сучья упираются комельками в держаки рычагов сучкорезной головки и накапливаются в челюстях накопителя. Для предотвращения рассыпания сучьев пучек обжимается челюстями. После сброса хлыста стрела машины поворачивается, и сучья укладываются на землю или на штабель хлыстов, образуя вал сучьев пихты (отдельно от других пород). Сучья пихты собирают погрузчиком и доставляют к передвижному хвоеотделителю (рис. 3.10), служащему для отделения древесной зелени от ветвей непосредственно на лесосеке. Основным рабочим органом хвоеотделителя является вращающийся барабан, смонтированный на раме. Внутри барабана смонтированы шесть продольных трубок с насаженными на них пластинами (молотками), расположенными по винтовой линии. Для привода барабана установлен двигатель бензопилы МП-5 «Урал». В процессе работы хвоеотделителя сучья пропускаются через барабан, где ударами пластин (молотков) разделяются на древесную зелень и щепу. Зелень доставляется к пихтоваренной установке.
Рис. 3.10. Передвижной хвоеотделитель молоткового типа:
1 – молотки; 2 – шкив ведомый; 3 – барабан; 4 – рама; 5 – укосина; 6 – лыжа; 7 – площадка для крепления бензопилы; 8 – шкив ведущий; 9 – бензобак
3.6.2 Технология производства хвойной витаминной муки. Вырабатываемая из древесной зелени витаминная мука наряду с травяной мукой служит ценной добавкой к комбикормам для скота и птицы. Она отличается высоким содержанием каротина (провитамина А), микроэлементов и других биологически активных веществ.
Технология производства хвойной витаминной муки состоит в форсированном высушивании (за несколько минут) измельченной древесной зелени в потоке горячего теплоносителя и последующем измельчении ее до частиц размером 1,5 . 2 мм. Для производства хвойной витаминной муки пригодна любая скоростная сушилка с температурой около 300 о С. На практике применяется два типа установок (цехов) для производства хвойной витаминной муки – стационарные и передвижные.
Технология производства хвойной витаминной муки на базе стационарной установки аэрофонтанного типа сводится к следующему (рис. 3.11). Охвоенные ветви сосны и ели доставляются из леса на склад установки и вагонетками подаются в отделение подготовки сырья.
Рис. 3.11. Технологическая схема производства хвойной витаминной муки на базе стационарной установки аэрофонтанного типа:
1 – вагонетка; 2 – хвоеотделитель; 3 – топка; 4 – дробилка сырья; 5 – сито; 6 – дозатор; 7, 8, 9 – колонны; 10 – отделитель недосушенного продукта; 11 – разгрузочный циклон; 12 – вентилятор; 13 – дробилка для размола сухой хвои в муку; 14 – циклон для готовой муки; 15 – дымовая труба
В хвоеотделителе хвоя отделяется от сучьев и ленточным транспортером подается на дробилку сырья. Сучья используют как топливо. Измельченная хвоя пневмотранспортом подается на сито, затем в дозатор. Посредством вентилятора хвоя из дозатора равномерным потоком вовлекается в первую колонну сушильного блока. Одновременно в сушильный блок поступают дымовые газы из топки. Частицы хвойной лапки и кусочки тонких побегов «витают» в вертикальном потоке теплоносителя (смесь дымовых газов и наружного воздуха) пока не подсохнут, после чего переходят во вторую сушильную колонну, а затем в третью. Из третьей колонны масса подается в отделитель недосушенного продукта, где влажная хвоя падает вниз и направляется вновь в нижнюю часть второй колонны на дополнительную сушку. Сухая хвоя вместе с газами поступает в разгрузочный циклон, отделяется от потока сушильного агента и через дозатор циклона попадает в люк дробилки, где перерабатывается в муку, просеивается через сито и пневмотранспортером подается в циклон для готовой муки. Расфасовка продукции в бумажные мешки производится при помощи дозирующего устройства циклона для готовой муки. Продолжительность сушки хвои 30 … 50 секунд. Пропускная способность установки 1700 тонн сырья в год.
Технология производства хвойной витаминной муки на базе передвижной установки. При небольших объемах лесозаготовок или большом расстоянии вывозки древесины для производства витаминной муки целесообразно использовать передвижные установки. В комплект доставляемой на лесосеку установки входят хвоеотделитель, дробилка сырья, сушильный блок, дробилка сухой массы и разгрузочный циклон. Производство хвойной витаминной муки в местах заготовки леса исключает непроизводительные расходы на транспортировку сучьев.
3.6.3 Технология производства хлорофилло-каротиновой пасты. Хлорофилло-каротиновая паста представляет собой густую однородную массу желтовато- или буровато-зеленого цвета с характерным запахом хвои. Сырьем для ее производства служит древесная зелень сосны и ели. Паста является поливитаминно-фитонцидным препаратом, ее применяют в мыловаренном производстве, медицине, парфюмерной промышленности, а также в животноводстве в качестве кормовой добавки. Технологический процесс производства пасты включает измельчение древесной зелени, экстракцию смолистых веществ из хвои бензином, отгонку бензина и обработку выделенных смолистых веществ до пастообразного состояния.
3.6.4 Технология производства хвойных эфирных масел. Эфирные масла добывают из хвои пихты сибирской, сосны, ели и кедра. Наибольшую ценность имеет пихтовое масло, содержащее борнилацетат – продукт, используемый для синтеза медицинской камфары. Пихтовое эфирное масло представляет собой прозрачную жидкость плотностью 900 . 925 кг/м 3 с содержанием не менее 32 % борнилацетата, 18 . 20 % камфена, 3 . 5 % борнеола и ряда других веществ.
Сырьем для производства пихтового масла служит хвоя пихты – пихтовая лапка. Стандартной считается лапка длиной 26 . 30 см и содержащая (по весу) 70 % хвои, 18 % коры и 12 % древесины. Такая лапка дает наибольший выход пихтового масла (до 2,5 %).
Общим способом получения эфирных масел является отгонка их из хвои водяным паром. Существуют передвижные и стационарные пихтоваренные установки.
Передвижные установки западно-сибирского типа (рис. 3.12) оборудованы одним или двумя перегонными чанами (1), паровым котлом (2), баком для воды (3), холодильником (4), флорентиной (5) и сборником готового продукта.
Паровой котел предназначается для получения водяного пара и изготавливается из 3-миллиметровой листовой стали. Диаметр котла 900 . 950 мм, высота 2000 . 2500 мм. Перегонный чан изготавливают из сосновых, лиственничных или кедровых досок толщиной 60 . 65 мм. Верхний диаметр чана 2200 мм, нижний – 1800 мм, высота – 2500 мм. На дно чана кладут бруски и на них укладывают железную решетку, на которую загружают пихтовую лапку. Под решетку подается пар. Установка имеет подъемный механизм для извлечения решетки с отработанной пихтовой лапкой.
Рис. 3.12. Передвижная пихтоваренная установка
До начала загрузки сырьем перегонный чан заполняют на 2/3 его объема водой. Загрузка предварительно измельченной древесной зелени ведется при постоянной подаче в чан острого пара. Сначала загружают крупную, а затем мелкую лапку. Всего в чан устанавливают 4 решетки. На две нижние и верхнюю решетки лапку укладывают с утрамбовкой, а на третью – рыхло. Особенно уплотняют лапку у стенок чана. По окончании загрузки очищают от лапки отводную трубу, закрывают чан и продолжают подачу пара. Проходя через массу хвои пар прогревает ее и увлекает с собой эфирное масло. Пары масла и воды направляются в холодильник, где конденсируются. Конденсат поступает для разделения во флорентину. До 60 % всего масла отгоняется в первые 3 . 4 часа. Конец отгонки определяют путем отбора пробы экстракта высотой 100 мм в стеклянный цилиндр. Если слой масла на поверхности воды не превышает 1 мм, отгонку можно считать законченной. Отработанную лапку выгружают из чана вместе с решетками при помощи крана-укосины. После этого установку осматривают и очищают.
Полученное пихтовое масло в течение 3 . 4 суток отстаивают от воды до прозрачной консистенции. Оборот пихтоваренной установки 16 … 17 часов, годовая выработка пихтового масла на одночанной установке достигает 5 т, на двухчанной – 8 т.
3.6.5 Технология производства хвойного лечебного экстракта. Хвойный лечебный экстракт получают из сосновой или еловой древесной зелени водной экстракцией сырья. Полученную водную вытяжку упаривают для получения жидкого или твердого экстракта. Для получения жидкого экстракта вытяжку упаривают до плотности 1190 кг/м 3 , добавляют поваренную соль и до 1 % эфирного масла. Готовый продукт представляет собой коричнево-черную жидкость с хвойным запахом. Выход экстракта с 50-процентным содержанием сухого вещества составляет 170 . 200 кг из 1 т древесной зелени. Твердый брикетированный экстракт получают в виде таблеток по 50 г при более длительном упаривании и с добавлением большего количества соли. Экстракт хорошо растворяется в теплой воде.
Источник
Древесная зелень
Древесная зелень является особым видом лесного сырья, который, главным образом, состоит из живых клеток хвои (листьев), молодых (перенхимных) побегов, а также коры. Живые клетки растений имеют в своем составе большое количество белков, углеводов, витаминов, ферментов, желтых и зеленых пигментов, стеринов, микроэлементов и прочих веществ, которые нужны для нормальной жизнедеятельности растений, животных и человека.
Переработка древесной зелени
В составе древесной зелени имеются эфирные масла, хлорофилл, разные витамины (Bi, В2, В6, С, Е, К, Р), провитамин А (каротин), белки, жиры, углеводы, микроэлементы и прочие особо ценные соединения. Вследствие такого состава древесная зелень очень популярна как сырье для получения эфирных масел, разных биологически активных препаратов, а также витаминной муки. Эфирные масла получают из хвойного сырья, больше всего, из сосны и ели. Витаминная мука производится как из хвойного, так и из лиственного сырья.
Пожалуй, самым перспективным направлением применения древесной зелени можно назвать безотходную химическую переработку с получением кормовых и лечебно-профилактических биологически активных веществ. Сегодня спрос на эти продукты в разных отраслях народного хозяйства удовлетворен лишь на 10 — 15%.
Процесс переработки сосновой древесной зелени чаще всего реализуется на территории северных районов России. При этом получают:
- концентрат пинифоловой кислоты — Репеллент РХ-87, который используется в борьбе с грызунами плодовых насаждений, для дезинфекции пищеблоков, жилых помещений, детских учреждений, амбаров, то есть в таких местах, где проводить обработку ядохимикатами нужно, но крайне нежелательно
- концентрат изоабиенола. На его основе синтезируют душистые вещества и стабилизаторы запахов, которые являются аналогами компонентов амбры
- хлорофилл- и каротинсодержащие продукты
- композиции для бытовой химии и косметики
- концентраты витаминов и антисептиков для сельскохозяйственной отрасли.
Древесная зелень пихт, которые растут в Сибири, вследствие своего уникального состава, к примеру, наличия тритерпеновых полярных кислот, борнилацетата и прочих «летучих» терпеноидов, а также мальтола и антоцианидинов, перерабатывается различными методами. Экстракция при помощи жидкой углекислоты (диоксида углерода) дает возможность извлекать из древесной зелени очень важные компоненты, которые нет возможности получить обычными методами переработки. Метод экстракции диоксидом углерода с дальнейшей переработкой остатков, применяя органические растворители, дает возможность создать препараты от пищевых пигментов и сырья для органического синтеза до антиоксидантов.
Древесная зелень у ели европейской, в отличие от прочих сортов, имеет более низкое содержание соединений, которые растворяются в бензине. Бензин — традиционный экстрагент.
В ходе переработки древесной зелени происходит ее измельчение до получения волокнистой массы. Далее осуществляется экстракция смесью органического растворителя и воды, после чего проводится регенерация растворителя из полученного материала, подготовка остатков переработки для хранения или на корм животным.
Экстракты веществ, которые растворяются в органических растворителях или воде, можно превращать в определенную товарную продукцию для дальнейшего использования в косметической, медицинской и прочих сферах промышленности. После экстракции получаются такие продукты:
- хвойная хлорофилло-каротиновая пасту. Она обладает мощными и дезодорирующими и лечебными свойствами, а также представляет собой поливитаминный препарат широкого спектра действия и используется как биологически активная добавка в парфюмерно-косметической продукции
- тяжелое эфирное масло, которое является главной составляющей большого количества лечебных препаратов и применяется в парфюмерной промышленности
- хвойный воск. Такой продукт популярен в гигиенических и декоративных косметических средствах
- водный хвойный экстракт. Он используется в медицине и быту для создания целебных хвойных ванн, которые полезны при заболеваниях центральной и периферической нервной системы, болезнях сердца и ревматических заболеваниях.
В ходе комплексной переработки древесной зелени полностью используются все компоненты, даже побочные продукты. С этой целью специалисты совмещают на производстве экстракцию органическими растворителями и водой.
Заготовка древесной зелени
Отделение сырья осуществляется прямо на лесосеке, или на верхних и нижних складах лесозаготовительных компаний непосредственно по окончанию рубки сучьев или ручным методом при помощи особого ножа. Также можно заготавливать сырье с помощью мобильных либо стационарных хвоеотделителей. Еловые и пихтовые насаждения средней полноты позволяют извлечь около 100 кг древесной зелени на 1 м3 срубленных лесоматериалов, а в сосновых насаждениях — в два раза меньше. С живых растений хвоя срезается секатором. Заготавливать хвойное сырье можно лишь в насаждениях, отведенных под рубку.
Для заготовки срезают всю хвою с живой кроны дерева. В том случае, если рубка будет производиться менее чем через год, можно срезать не более 2/3 хвои. С 1 гектара пихтового леса получается примерно 5 тонн хвои.
В процессе заготовки большой популярностью пользуется передвижной двухбарабанный отделитель зелени ОЗП-1,0, который приводится в действие трактором. Стационарные устройства монтируют на нижнем складе вблизи цеха переработки древесной зелени, невзирая на тот факт, что во время транспортировки деревьев с кронами на нижний склад до 70% всей хвои опадает. Теряется.
Ветки с хвоей, диаметр которых не превышает 50 мм, по конвейеру подаются в измельчитель и режутся на части длиной от 15 до 60 мм. 
После этого, полученная однородная сыпучая масса перемещается при помощи воздушного потока в циклон, а из него по шлюзовому дозатору-питателю в вертикальный сортирующий резервуар. Через резервуар снизу вверх при помощи вентилятора всасывается воздух со скоростью 8—12 м/с, регуляция интенсивности воздушного потока осуществляется заслонкой. Легкая часть кондиционной древесной зелени переносится во второй циклон, откуда выдается по шлюзовому дозатору-питателю. Тяжелая часть до циклона не доводится, она выгружается из колонны по отдельному отводу и применяется в качестве топлива.
В хвойной древесной зелени содержится около 65—75 °/о хвои, 15—20% коры, 10—15% древесины. Чем меньше толщина побегов, тем выше объем хвои. По этой причине самыми ценными являются побеги, диаметр которых не превышает 0,6 см. В древесной зелени присутствуют органические примеси, такие как мох, лишайник, трава, а также песок.
По объему указанных компонентов древесную зелень делят на сорта:
- 1-й сорт — до 80%
- 2-й сорт — 70%
- 3-й сорт — 60%.
Соответственно, объем коры и древесины не должен превышать 15, 25 и 35 %. Доля органических примесей может составлять до 5%, неорганических до 0,2 %.
Хранение этого сырья должно предполагать сохранность биологически активных веществ. Так как количество витаминов, в особенности каротина, в ходе хранения древесной зелени быстро снижается, ГОСТ устанавливает жесткие предельно допустимые сроки ее хранения со дня заготовки и до закладки в устройство для изготовления витаминной муки:
- в условиях плюсовой температуры — не более одного дня
- при минусовой температуре — не более 5 суток.
Источник
