ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА СКОРЛУПЫ ОРЕХА КЕДРА СИБИРСКОГО
Поборончук Т.Н., Петров В.С. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
The chemical structure of neutral, acid and phenolic fraction of the aboverezins water of liquid products of the pirolisis of the siberian cedar nut shell were investigated by various chromatografics methods.
В настоящее время в экологически чистых регионах Сибири, таких как Республика Тыва (включена ЮНЕСКО в список экологически чистых регионов земного шара), Саяны, южные районы Красноярского края, Алтай могут быть созданы производства биологически активных веществ из семян сосны сибирской (кедра сибирского), максимально приближенные к сырьевым источникам. Масло кедровых орехов обладает уникальным химическим составом и превосходит по качеству все известные растительные масла. Оно является идеальной основой для высококачественных парфюмерно – косметических изделий и прекрасным диетическим продуктом. Кроме того ядро кедрового ореха является традиционным пищевым продуктом, спрос на который в мире постоянно растет. Запасы кедра в Восточной Сибири огромны и составляют 18,7 млн. га. Ежегодно в Сибири заготавливают более 1 млн. тонн кедровых орехов, в местах промышленной переработки которых будет накапливаться большое количество, загрязняющих окружающую среду отходов в виде скорлупы, составляющей до 55% от массы ореха.
Перспективным направлением переработки скорлупы кедрового ореха является пирогенетическая переработка, позволяющая получить твердый продукт в виде угля, перерабатываемого в последующем в дефицитные активные угли и жидкие продукты из сконденсированных парогазов пиролиза, которые могут быть ценным сырьем для получения высококачественных коптильных препаратов и ряда химических веществ, представляющих интерес для химической, медицинской и других отраслей промышленности.
Таблица 1 - Характеристика жидких продуктов пиролиза скорлупы кедрового ореха
|
Показатели (% от а.с.с.) |
Жидкие продукты пиролиза скорлупы |
|
Выход Содержание смолы Содержание надсмольной воды |
57,16 24,2 75,8 |
Пирогенетическая переработка скорлупы кедрового ореха позволяет решить задачу утилизации отхода, т. е. экологическую задачу; найти дополнительный источник углеродсодержащего сырья; расширяет сырьевую базу производства активных углей и лесохимических продуктов, способствует глубокой переработке растительного материала.
Таблица 2 - Общие физико-химические характеристики надсмольной воды
жидких продуктов пиролиза скорлупы кедрового ореха
|
Показатели |
Надсмольная вода жидких продуктов пиролиза скорлупы |
|
1. Плотность, г/см3 |
1,0166 |
|
2. Содержание растворимой смолы, % |
2,76 |
|
3. Содержание фенолов, % |
0,8023 |
|
4. Содержание нейтральных веществ, % |
0,063 |
|
5. Общая кислотность, % |
3,23 |
|
6. Содержание летучих кислот, % |
1,34 |
|
7. Содержание летучих фенолов, % |
0,45 |
|
8. Содержание эфиров, % |
1,1 |
Исследование нейтральных веществ надсмольной воды жидких продуктов пиролиза скорлупы кедрового ореха. В условиях тонкослойной хроматографии (ТСХ) с использованием элюентов различного состава с вариациями по полярности, а также с проявлением селективными реагентами на разные классы соединений: ароматические и алифатические углеводороды, флавоноиды и их производные, лейкоантоцианы, конденсированные углеводороды, алифатические и ароматические кислоты получены отрицательные результаты. Не одна из групп перечисленных соединений не содержится. В условиях хромато-масс-спектрометрии и жидкостной хроматографии (ЖХ) фракция нейтральных веществ надсмольной воды жидких продуктов пиролиза скорлупы кедрового ореха не прописалась.
Исследование кислот надсмольной воды жидких продуктов пиролиза скорлупы кедрового ореха. По способу выделения фракции отнесены к группе кислых соединений. Схема исследований фракций по качественному и количественному составу аналогична предыдущим исследованиям. В результе многочисленных поисков по идентификации объектов установлена идентичность фракций кислот надсмольной воды жидких продуктов пиролиза скорлупы кедрового ореха по качественному составу. В большей доле (95-98%) их представляют соединения, относящиеся к группе фенолов. Методами хромато-масс-спектрометрии, ТСХ, ЖХ, препаративной жидкостной хроматографии были идентифицировангы: фенол, о-крезол, гваякол, резорцин, пирокатехин. Соединения, относящиеся к кислым продуктам, очевидно, составляют не более 3-5%. Количественный и качественный составы могут быть не стабильны, так как летучие кислоты: уксусная, пропионовая, а также ацетальдегид, этилацетат, пропилацетат являются продуктами непрерывного разложения всей массы органики при пиролизе. Среди фенолокислот в этих фракциях методом ТСХ, ЖХ и препаративной жидкостной хроматографии идентифицированы п- и м- оксибензойные кислоты.
Исследование фенолов надсмольной воды жидких продуктов пиролиза скорлупы кедрового ореха. Фракции отнесены к данной гуппе соединений по условиям разделения. Результаты ТСХ, подтвержденные хромато-масс- спектрометрией, препаративной жидкостной хроматографией, аналитической жидкостной хроматографией, УФ- и ЯМР- спектроскопией показали, что основными продуктами этих фракций являются фенол, о-, м-крезолы, гваякол, резорцин, пирокатехин, о- оксибензойная кислота.
В результате исследований установлено, что выход жидких продуктов пиролиза превышает выход таких же продуктов пиролиза древесины. Кислотная фракция, в основном, представлена фенольными соединениями, что по нашему мнению обусловлено химическим составом лигно-углеводного комплекса исходного сырья – скорлупы кедрового ореха. При переработке скорлупы кедрового ореха на конечные продукты целесообразно предварительно извлекать из скорлупы экстрактивные вещества, чтобы снизить долю фенольных веществ в жидких продуктах пиролиза при этом получая дополнительные продукты в виде таннидов и дубильных препаратов.