СОСТАВ ЭКСТРАКТА ПРИ СУШКЕ ДУБА В СВЧ-ВАКУУМНОЙ УСТАНОВКЕ
Бомбин А.М., Бельчинская Л.И., Сариджа В.Е. (ВГЛТА, г. Воронеж, РФ)
The composition of extract formed in the process of drying of petiolate oak, growing in Voronezh field, in SHF (super high frequencies) – vacuum ovens is examined in this paper. There were foond out 23 chemical compounds that can be used in different branches of industry.
Сушку древесины ценных пород целесообразно осуществлять в СВЧ – вакуумных печах [3, 6] время сушки в которой сокращается при сохранении качества высушенной древесины. Поэтому в данной работе представляет определённый интерес рассмотрение режима сушки в СВЧ – вакуумных камерах и экстрагируемых при этом процессе веществ.
Сушка древесины дуба черешчатого из Воронежской области осуществляется в СВЧ – вакуумных печах в температурном диапазоне 65-70º при вакууме 0,1 атм. Выделяющийся из древесины пар конденсируется на стенках рабочей камеры и накапливается в ёмкости для сбора сточных вод (СВ). При загрузке 3 м³ распиленной древесины дуба толщиной 50 мм и длиной 6 м, получают 1,5 м³ сточных вод. Таким образом, две установки, находящиеся на предприятии могут обеспечить в течение месяца около 4,5 тонн экстракта.
Целью данной работы является определение состава экстракта, образующегося при сушке дуба в СВЧ – вакуумных печах для определения возможности дальнейшего использования его в различных отраслях промышленности.
Исследуемый экстракт является многокомпонентной дисперсной системой, состоящей из осадка и жидкой части, обладающей запахом дуба и окрашенной дубильными веществами в светло-коричневый цвет.
Общее содержание растворённого вещества в исследуемой жидкости 2,06 г/л; сухой остаток до и после прокаливания составляет 1,85 г/л и 1,23 г/л соответственно. Содержание компонентов, улетучивающихся или сгорающих при прокаливании осадка 0,63 г/л, а количество веществ, улетучивающихся с водяным паром, составляет 0,21 г; pH раствора равно5,8-6,8.
В определении качественного и количественного состава экстракта использовались следующие методы аналитической химии: газовая хроматография, хроматография в тонком слое, пламенная фотометрия, фотоэлекроколориметрия, и качественные цветные реакции. Для разделения компонентов использовали фильтрование и метод дистилляции.
Было найдено и идентифицировано 23 соединения, в том числе 11 органических и 12 неорганических соединений. Органические соединения представлены летучими и нелетучими фенолами, органическими кислотами, углеводами, дубильными и красящими веществами в количествах 66 мг/л; 50 мг/л; 77 мг/л; 56 мг/л; 52 мг/л и ≈10 мг/л соответственно.
Из неорганических соединений в экстракте присутствуют соли кальция, магния, натрия, калия в количествах 31 мг/л; 20 мг/л; 8 мг/л и 54 мг/л соответственно и микроэлементы цинк ≈ 40 мкг/л, медь ≈ 10 мкг/л, марганец ≈ 80 мкг/л, свинец менее 5 мкг/л. В состав осадка входят гидрооксиды железа и алюминия.
Согласно литературным данным [2], конденсированные дубильные вещества, представляющие собой производные катехинов и лейкоантоцианов, могут использоваться в пищевой и фармацевтической индустриях в качестве антиоксидантов. Это связанно с их способностью образовывать комплексные соединения с вредными для здоровья человека тяжёлыми металлами (типа свинца), радиоактивными редкоземельными элементами и способствовать выведению этих веществ из организма. Среди галловых дубильных веществ наиболее известен танин, который применяется в пищевой промышленности в качестве красителя, эмульгатора и стабилизатора. Как сорбент его добавляют при приготовлении пива [2].
Информация о составе дубового экстракта представляет большой промышленный интерес, особенно для винодельной отрасли.
При сушке древесины образуется целый ряд ароматических альдегидов, спиртов. При автогидролизе гемицеллюлоз под влиянием теплообработки в раствор переходят пентозы и гексозы, которые, претерпевая химические превращения, образуют соединения фуранового ряда, принимающие непосредственное участие в сложении букета спиртных напитков.
В таблице приведён расчёт компонентов, входящих в состав экстракта, выделяемого в процессе сушки древесины дуба и указаны значения предельно допустимых концентраций для каждого вещества [1, 4, 5].
Таблица - Количественное содержание веществ в экстракте при работе одной печи в течение года
|
№ п./п. |
Составляющие вещества
|
Количественное содержание мг/л |
ПДК мг/дм³
|
Масса составляющих в год, кг |
|
1 |
Формальдегид |
24 |
0,01 |
0,9 |
|
2 |
Муравьиная кислота |
28 |
0,01 |
1,05 |
|
3 |
Уксусная кислота |
49 |
0,01 |
1,838 |
|
4 |
Фурфурол |
15 |
1 |
0,563 |
|
5 |
Фуран |
6 |
0,2 |
0,225 |
|
6 |
Летучие фенолы |
66 |
|
2,475 |
|
7 |
Не идентифицированные соединения |
10 |
|
0,375 |
|
8 |
Растворимые соли железа в пересчёте на Fe2O3 |
1000 |
|
37,5 |
|
9 |
Растворимые соли алюминия в пересчёте на Al2O3 |
160 |
|
6 |
|
10 |
Соли кальция |
31 |
|
1,163 |
|
11 |
Соли магния |
20 |
|
0,75 |
|
12 |
Соли натрия |
8 |
|
0,3 |
|
13 |
Соли калия |
54 |
|
2,025 |
|
14 |
Дубильные вещества |
52 |
|
1,95 |
|
15 |
Общие сахара |
65 |
|
2,438 |
|
16 |
Нелетучие фенолы |
50 |
|
1,875 |
|
17 |
Красящие вещества |
10 |
|
0,375 |
Таким образом, определён количественный состав экстракта дуба черешчатого, полученного при оптимальном производственном режиме сушки. Входящие в состав экстракта вещества могут использоваться в пищевой, фармацевтической промышленности.
Литература