СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БЕРЕЗОВОЙ КОРЫ Российский патент 2007 года по МПК A61K36/13 

Изобретение относится к деревообрабатывающей и лесохимической промышленности и может быть использовано для выделения ценных химических продуктов для парфюмерно-косметической, фармацевтической и медицинской промышленности из отходов переработки древесины, в частности бетулина формулы (1) из березовой коры, являющейся отходом производства фанерных и целлюлозно-бумажных предприятий.

В настоящее время кора вывозится и складируется в отвалах. Только на одном целлюлозно-бумажном комбинате отвал коры ежегодно пополняется на 50 тысяч тонн. Березовая кора состоит из двух компонентов: внешнего слоя - бересты и внутреннего слоя - луба. Береста представляет собой прочную многослойную пробковую ткань, химическими компонентами которой являются извлекаемые органическими растворителями вещества класса тритерпенов, основное из которых - тритерпеновый двухатомный спирт бетулин, представляющий собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 251-252°С.

Помимо бетулина береста содержит суберин (полиэстозид нерегулярного строения), свободные полифенолы, лигнин и полисахариды. Луб представляет собой ткань, состоящую из сахаров, легко и трудногидролизуемых полисахаридов, лигнина, дубильных веществ и ряда других соединений. Из-за наличия в бересте большого количества тритерпеновых соединений, препятствующих гниению, березовая кора не поддается разложению в течение длительного времени и не пригодна для промышленной переработки в неподготовленном виде, в результате ее отвалы занимают огромные площади и являются опасными для окружающей среды.

Известен способ получения природных производных соединений из коры березы (см. патент US №6280778, МПК А61К 35/78, опубликован 28.08.2001 г.), включающий вымачивание бересты в течение от 1 минуты до 24 часов при температуре от - 80°С до 160°С в композиции: органический растворитель, экстрагирующий природные соединения из коры березы, и химически активный реагент. В качестве органического растворителя используют хлороформ CHCl₃, дихлорметан СН₂Cl₂, диэтиловый эфир (CH₃CH₂)₂O, тетрагидрофуран, ацетон, пиридин и диметилформамид DMF. В качестве химически активного реагента используют нитраты железа, меди, хрома, цинка, ртути, селена, марганца, серебра; окисел хрома; хлориды железа, серебра; пиридинхлорохромат РСС, пиридиндихромат PDC, K₂FeO₄, K₂MnO₄, KMnO₄, BaMnO₄, AgCO₃, RuCl₃ и ряд других.

Известный способ позволяет в одном процессе получать различные производные бетулина или лупеола. Недостатком известного способа является использование химически активного реагента, в результате чего образующиеся отходы требуют для утилизации специальных полигонов, способ достаточно сложен, характеризуется низким выходом продукта.

Известен способ получения бетулина из березовой коры (см. патент RU №2172178, МПК А61К 35/78, опубликован 20.08.2001 г.), включающий измельчение коры, разделение коры на бересту и луб, экстракцию бересты 90-95% этиловым спиртом с температурой 70-75°С с добавлением активированного угля, отделение раствора с последующим удалением из него растворителя.

Недостатком известного способа является недостаточно высокое качество получаемого бетулина, большое количество отходов.

Известен способ получения бетулина из бересты (см. патент RU №2264411, МПК C07J 53/00, опубликован 20.11.2005 г.), включающий измельчение бересты, обработку измельченной бересты смесью вода-спирт-щелочь при использовании ударно-акустического воздействия в течение 5 минут при температуре 70°С, упаривание полученного раствора, осаждение бетулина из упаренного раствора при разбавлении его водой и последующее отделение бетулина фильтрованием.

Ударно-акустическая активация интенсифицирует гидролиз бересты, которая в течение нескольких минут превращается в гомогенную массу коричневого цвета. Однако при ударно-акустической активации образуется гомогенная масса, неподдающаяся фильтрации. Осажденный бетулин загрязнен трудно отделяемой щелочью. Сама ударно-акустическая активация вредна для обслуживающего персонала, к тому же не предусмотрено полное использование компонентов коры.

Известен способ переработки березовой коры для получения бетулина (см. патент RU №2234936, МПК А61К 35/79, опубликован 27.08.2004 г.), включающий измельчение коры, разделение ее на бересту и луб, экстракцию бересты путем заливки ее 1-бутанолом и выдержки в течение 2-48 часов при температуре 20-120°С, фильтрование полученного раствора, отгонку растворителя, выдержку остатка в течение 2-16 часов при температуре 5-15°С для кристаллизации бетулина, фильтрование кристаллов бетулина, отжим на фильтре, промывку водой и сушку. Преимущественно бересту и 1-бутанол берут в соотношении от 1:1 до 1:10.

Известный способ обеспечивает выход от веса сухой коры 45 мас.% бетулина 98%-ной чистоты. К недостаткам известного способа следует отнести чрезмерно большую продолжительность выдержки, применение дорогого растворителя, невозможность получения чистого бетулина в одну стадию.

Известен способ выделения бетулина (см. патент RU №2206572, МПК C07J 53/00, опубликован 20.06.2003 г.), по которому отделяют бересту от луба, бересту измельчают на роторной ножевой мельнице, фракцию 0,5-5,0 мм экстрагируют гексаном в течение 3-5 часов. Полученный экстракт промывают дистиллированной водой, после расслаивания выпадает кристаллический осадок, содержащий 92-97% бетулина. Затем воду отделяют от экстракта. Осадок отфильтровывают и высушивают. Выход этого продукта составляет 5-8% от массы воздушно-сухой бересты, взятой для экстракции (I стадия). Далее экстракт упаривают, при этом выпадает осадок тритерпеновых соединений, основным из которых является бетулин, а полученный растворитель возвращают для проведения следующего процесса экстракции. Образовавшийся осадок промывают водой и высушивают. Выход составляет 15-20% от массы экстрагируемого продукта с содержанием основного вещества 60-70% (II стадия). В известном способе без дополнительной очистки получают продукт, содержащий 92-97% бетулина при сокращении времени экстракции.

В известном способе отделение бересты от луба требует применения ручного труда, а сам процесс выделения бетулина оказывается достаточно сложным.

Известен способ переработки березовой коры для получения бетулина (см. патент RU №2192879, МПК А61К 35/78, опубликован 20.11.2002 г.), совпадающий с заявляемым решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Способ включает измельчение коры на дробилке, разделение ее на бересту и луб, экстракцию бересты толуолом путем перемешивания бересты с толуолом в течение 1,5-3,0 часов при температуре 90-110°С, фильтрование раствора при температуре 40-50°С, охлаждение раствора бетулина в толуоле в течение 6-10 часов до температуры 15-5°С, перемешивание выпавших кристаллов бетулина с маточным раствором, фильтрование, промывание чистым толуолом, фильтрование и сушку, промывание спиртом этиловым или изопропиловым, затем водой и сушку.

В известном способе в результате экстракции при перемешивании в течение 1,5-3,0 часов образуется стойкая, плохо фильтрующаяся эмульсия, применение чистого растворителя удорожает процесс выделения бетулина, при температуре фильтрования 40-50°С бетулин начинает выпадать из толуола, кристаллизоваться в трубопроводах и забивать их. А главное, известный способ-прототип не обеспечивает комплексную переработку березовой коры, в результате в отходах оказывается много ценных веществ.

Задачей заявляемого технического решения являлась разработка такого способа переработки березовой коры, который бы обеспечил комплексное извлечение из коры товарных продуктов.

Поставленная задача решается заявленным способом, включающим последовательное измельчение коры в дробилке; разделение ее на бересту и луб; экстракцию бересты растворителем в виде азеотропной смеси тетрахлорэтилен - вода в течение 0,5-1,4 часа при температуре 89-115°С, давлении 0,1-1,0 МПа; отделение раствора от шрота при температуре 80-100°С; выдерживание фильтрата в кристаллизаторе в течение 1-5 часов при температуре от -5°С до +25°С; отделение выпавших кристаллов от маточного раствора; промывание кристаллов дистиллированной водой или 20%-ным водным раствором этилового спирта с последующей сушкой полученного продукта - смеси трех-пятитритерпеновых соединений; упаривание маточного раствора до получения сухого остатка; промывание его дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - смеси пяти-семнадцатитритерпеновых соединений; удаление растворителя из шрота путем смешивания его с водой и последующего упаривания смеси до полного удаления растворителя; смешивание полученного шрота с гидроокисью натрия и изопропиловым спиртом; кипячение полученной смеси в течение 0,5-5,0 часов; отделение раствора от нерастворившегося осадка при температуре 40-80°С; промывание нерастворившегося осадка дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - лигнина (аморфного порошка желто-коричневого или коричневого цвета); отгонку из фильтрата изопропилового спирта; подкисление оставшегося раствора до рН=4,5-5,5 и выдержку его при температуре - 5-25°С в течение 0,5-15 часов (при -5°С целевой продукт выделяется за 0,5 часа, а при +25°С - за 15 часов); отделение выпавшего осадка от раствора; промывание осадка дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - березового воска, а также измельчение луба на частицы 0,1-5,0 мм, смешивание их с водой в количестве 7-10 литров на 1 кг частиц луба, выдержку полученной смеси при температуре 15-40°С в течение 1-10 суток, отделение осадка от полученного продукта - березового кваса, сушку осадка, являющегося кормовой добавкой для сельскохозяйственных животных и птиц.

В результате осуществления заявляемого способа помимо смеси тритерпеновых соединений, главным образом бетулина, получают также лигнин, березовый воск, квас и кормовую добавку, при этом не используют опасные вещества, березовая кора перерабатывается и используется полностью, используемые для переработки растворители подлежат регенерации и повторному использованию.

Использование в качестве растворителя тетрахлорэтилена обусловлено его пожаро- и взрывобезопасностью, низкой токсичностью, высокой растворяющей способностью целевых веществ и нерастворимостью в нем балластных веществ. Он не образует стойких эмульсий, относительно недорог, в отличие от толуола, он менее опасен для персонала.

Использование азеотропной смеси растворителя и воды позволяет снизить стоимость процесса экстракции без ухудшения его результата.

При экстракции менее 0,5 часа значительно снижается процент извлечения тритерпеновых соединений, а при экстракции более 1,4 часа, особенно при интенсивном перемешивании, целевой продукт полностью переходит в экстракт даже при низком модуле и при дальнейшей экстракции образуется стойкая эмульсия: растворитель-вода-бетулин (бетулин является отличным эмульгатором), что затрудняет дальнейшее ведение процесса.

Экстракция при температуре ниже 89°С не дает полного извлечения бетулина, а при температуре более 115°С экстракция не идет, т.к. кипит растворитель.

Экстракция при давлении менее 0,1 МПа нецелесообразна, т.к. ведет к большим потерям растворителя, а при давлении выше 1,0 МПа проведение процесса требует применения дорогостоящей аппаратуры.

Отделение раствора от шрота при температуре ниже 80°С приводит к отложению целевого продукта в трубопроводах, а при температуре выше 100°С раствор кипит, что приводит к большим потерям.

При выдерживании фильтрата в кристаллизаторе менее 1 часа при температуре ниже -5°С не происходит полного выделения целевого продукта, а при выдержке более 5 часов при температуре выше 15°С не происходит увеличения выделения целевого продукта, вследствие чего выдерживать далее не целесообразно.

Кипячение смеси шрота с гидроокисью натрия и изопропиловым спиртом в течение менее 0,5 часов не позволяет прореагировать реагентам полностью, а кипячение более 5,0 часов не целесообразно, т.к. за это время реагенты прореагируют полностью.

Отделение раствора от нерастворившегося осадка (лигнина) при температуре ниже 40°С не дает полной очистки лигнина, а при температуре более 80°С вести процесс не целесообразно, т.к. смесь кипит.

Подкисление раствора, оставшегося после отделения лигнина, до рН меньше 4,5 приводит к неполному выделению целевого продукта, а при подкислении до рН большем 5,5 избыток кислоты придется нейтрализовывать по окончании процесса.

Выдержка подкисленного раствора при температуре ниже -5°С в течение 0,5 часа и более 15 часов при температуре выше 25°С не повышает выход целевых продуктов.

Измельчение луба на частицы менее 0,1 мм приводит к нецелесообразным энергозатратам, а при размерах частиц более 5,0 мм ухудшается извлечение целевых продуктов и уменьшается их выход из-за неполного доступа растворителя.

При добавлении воды в количестве менее 7 литров на 1 кг частиц луба получается слишком концентрированный квас, а при добавлении более 10 литров на 1 кг частиц луба приводит к изменению свойств получаемого продукта.

При выдержке смеси воды и частиц луба при температуре менее 15°С приводит к замедлению процесса и, как следствие, удорожанию, а выдержка при температуре более 40°С приводит к остановке процесса сбраживания.

Выдержка менее 1 часа не обеспечивает завершение процесса сбраживания, а выдержка в течение более 10 суток приводит к уксуснокислому брожению и порче продукта.

Кора может быть снята, например, окорочным станком.

Измельчение коры может быть осуществлено на ножевой мельнице, затем на молотковой дробилке.

Разделение измельченной коры на бересту и луб может быть осуществлено на наклонной плоскости с отверстиями произвольной формы, вписывающимися в окружность d 1-15 мм, совершающей колебания в горизонтальной и вертикальной плоскостях с амплитудой 5-150 мм, частотой 1-300 Гц.

Целесообразно экстракцию тритерпеновых соединений осуществлять при массовом соотношении бересты и растворителя 1:(2-10). При соотношении менее 1:2 растворитель не покрывает бересту, а при соотношении более 1:10 становится затрудненным выделение целевого продукта, при этом экстракцию можно вести как при перемешивании бересты и растворителя, так и без их перемешивания.

Отделение выпавших кристаллов тритерпеновых соединений от маточного раствора можно осуществлять как фильтрацией через фильтр с размерами пор от 0,2 до 200 мкм (при размерах пор менее 0,2 мкм скорость фильтрации практически равна 0 из-за быстрой забивки пор кристаллами, а при размерах пор более 200 мкм происходит большой проскок кристаллов, что снижает выход продукта), так и другими известными методами, например гравитационным осаждением.

Промывание кристаллов трех-пятитритерпеновых соединений дистиллированной водой или 20%-ным водным раствором этилового спирта позволяет избавиться от балластных веществ и, самое главное, от остаточного растворителя, а также промывание кристаллов пяти-семнадцатитритерпеновых соединений, смеси лигнина, березового воска можно осуществлять в объеме 1-10 литров на 1 кг кристаллов. При меньшем объеме промывающей жидкости не обеспечивается необходимая чистота кристаллов, а больший, чем 10 литров объем промывающей жидкости экономически не целесообразен.

Для ускорения процесса сушку полученных продуктов - смеси 3-5-тритерпеновых соединений, смеси 5-17-тритерпеновых соединений, лигнина, березового воска - ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа как при перемешивании, так и без перемешивания продукта. Сушку при температуре 50°С необходимо вести при давлении 0,01 МПа, а при температуре 125°С при давлении 0,10 МПа, что обусловлено температурой кипения остаточного растворителя при названных давлениях. Выбор давления и температуры определяется производственными возможностями.

Предпочтительно сухой шрот смешивать с гидроокисью натрия и изопропиловым спиртом при следующем соотношении компонентов:

гидроокись натрия - 0,10-0,15 кг;

изопропиловый спирт - 2,0-5,0 кг

на 1 кг сухого шрота.

Отделение раствора от нерастворившегося в гидроокиси натрия и изопропиловом спирте осадка, а также от выпавшего из подкисленного раствора осадка можно осуществлять фильтрацией через фильтр с размерами пор от 0,2 до 200 мкм. При размерах пор менее 0,2 мкм скорость фильтрации практически равна 0 из-за быстрой забивки пор кристаллами, а при размерах пор более 200 мкм происходит большой проскок кристаллов, что снижает выход продукта.

Подкисление раствора, оставшегося после отгонки из фильтрата изопропилового спирта, необходимо вести уксусной кислотой, соляной кислотой или угольной кислотой, т.к. применение других кислот дает большое количество отходов в виде растворов солей (сульфатов, нитратов) этих кислот.

Заявляемый способ поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 изображена последовательность выполнения операций заявляемого способа;

- на фиг.2 приведено продолжение последовательности выполнения операций, изображенной на фиг.1.

Заявляемый способ обработки березовой коры осуществляют следующим образом. После отделения березовой коры от древесины, например, с помощью окорочного станка или любого другого известного механизма, предназначенного для окорки древесины в процессе подготовительной стадии производства фанеры или целлюлозы, березовую кору подают, например, транспортером, ленточным или шнековым, в измельчительное устройство. В качестве измельчительного устройства может быть использована, например, молотковая дробилка с отверстиями колосниковой решетки от 5 до 25 мм и частотой вращения ротора от 900 до 6500 оборотов в минуту, корорубка или любое другое известное устройство, предназначенное для измельчения крупного исходного материала. Если переработка березовой коры не встроена в технологический процесс производства фанеры или целлюлозы и требует доставки автомобильным или железнодорожным транспортом, то процесс измельчения желательно разделить на два этапа. Кору целесообразно измельчать в две стадии. На первой применяют корорубку или ножевую дробилку без колосниковых решеток для уменьшения объема коры в два-три раза с целью снижения транспортных расходов. Второй этап дробления коры осуществляют уже в месте переработки коры в молотковой дробилке. После дробления кору разделяют на компоненты: на бересту и луб на классифицирующем устройстве. Разделение можно осуществлять по крупности частиц, так как частицы бересты и луба после измельчения имеют разные размеры. Для разделения частиц бересты и луба по крупности можно использовать вибросита или любое другое известное устройство, основанное на этом принципе. Разделение можно осуществлять также по весу частиц, так как частицы бересты и луба имеют разный удельный вес. Для такого разделения может быть использован пневматический классификатор или другое известное устройство на основе этого принципа. Пневматический классификатор может быть конструктивно объединен с измельчителем (например, молотковая дробилка с осевым вентилятором на одном роторе с молотками). Частицы бересты помещают в экстрактор, в который подают азеотропную смесь тетрахлорэтилен - вода (температура кипения 89-115°С). Преимущественное массовое соотношение бересты и растворителя 1:(2-10). Экстракцию бересты осуществляют растворителем в виде азеотропной смеси тетрахлорэтилен - вода в течение 0,5-1,4 часа при температуре 89-115°С, давлении 0,1-1,0 МПа. Во время экстракции смесь для интенсификации процесса можно перемешивать, например, мешалкой. После окончания экстракции отделяют полученный раствор от шрота при температуре 80-100°С, например, фильтрацией через фильтрующую поверхность с размером пор от 0,2 до 200 мкм, сепарацией или осаждением (седиментацией). Фильтрат помещают в кристаллизатор, где выдерживают в течение 1-5 часов при температуре от -5°С до +25°С. Далее отделяют выпавшие кристаллы от маточного раствора, например, фильтрацией через фильтрующую поверхность с размером пор от 0,2 до 200 мкм, сепарацией или осаждением (седиментацией). Промывают кристаллы дистиллированной водой или 20%-ным водным раствором этилового спирта. Предпочтительно 1 кг кристаллов промывать 1-10 литрами воды или 20%-ным водным раствором этилового спирта. Промытые кристаллы затем сушат. Для ускорения сушки ее ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа при перемешивании кристаллов или без. Полученный продукт - смесь трех-пятитритерпеновых соединений, основное из которых - тритерпеновый двухатомный спирт-бетулин (90 мас.%), выход от 8 до 15% от веса загруженной в экстрактор бересты. Оставшийся маточный раствор упаривают до получения сухого остатка, который промывают дистиллированной водой. Рекомендуется 1 кг сухого остатка промывать 1-10 литрами воды. Далее сушат полученный продукт - смесь пяти-семнадцатитритерпеновых соединений, основное из которых - тритерпеновый двухатомный спирт-бетулин (30-90 мас.%), выход от 5 до 10% от веса загруженной в экстрактор бересты. Для ускорения сушки ее ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа при перемешивании продукта. Из шрота, оставшегося в экстракторе, удаляют растворитель путем смешивания его с водой, преимущественно в соотношении: 1 мас. часть шрота на 1-10 мас. частей воды. Смесь доводят до кипения, выдерживают до полного удаления из смеси воды с растворителем. Окончание отгонки определяют по повышению температуры в экстракторе до 100°С. В экстрактор добавляют гидроокись натрия и изопропиловый спирт из расчета от 0,10 до 0,15 кг NaOH и от 2 до 5 кг изопропилового спирта (предпочтительно горячего) на 1 кг шрота, доводят до кипения и кипятят смесь в течение 0,5-5,0 часов. Затем отделяют раствор от нерастворившегося осадка при температуре 40-80°С. Отделение раствора от осадка ведут, например, фильтрацией через фильтрующую поверхность с размером пор от 0,2 до 200 мкм, сепарацией или осаждением (седиментацией). Промывают нерастворившийся осадок дистиллированной водой, преимущественно 1-10 литрами воды на 1 кг осадка. Далее сушат полученный продукт - лигнин. Для ускорения сушки ее ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа при перемешивании лигнина. Из фильтрата отгоняют изопропиловый спирт, оставшийся раствор подкисляют до рН=4,5-5,5, например, уксусной, соляной или угольной кислотой. Выдерживают подкисленный раствор при температуре от -5°С до 25°С в течение 0,5-15 часов при перемешивании или без перемешивания (выдержка зависит от температуры, чем выше температура, тем дольше выдержка). Далее отделяют выпавший осадок от раствора, например, фильтрацией через фильтрующую поверхность с размером пор от 0,2 до 200 мкм, сепарацией или осаждением (седиментацией). Промывают осадок дистиллированной водой, преимущественно 1-10 литрами воды на 1 кг осадка. Далее сушат полученный продукт - березовый воск - мазеобразный продукт коричневого цвета со специфическим запахом, который представляет собой сложную смесь жирных, так называемых субериновых кислот. Для ускорения сушки ее ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа при перемешивании кристаллов. Луб дополнительно измельчают до частиц 0,1-5,0 мм, смешивают их с водой в количестве 7-10 литров на 1 кг частиц луба и выдерживают полученную смесь при температуре 15-40°С в течение 1-10 суток. Далее отделяют осадок от полученного продукта - березового кваса, осадок отделяют фильтрацией или сепарацией. Березовый квас представляет собой жидкость зеленовато-желтого цвета, терпкого вкуса, с характерным березовым запахом плотностью 0,90-1.10 г/см³ и рН 4,0-5,5. Осадок сушат, получая продукт - кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птиц.

Пример 1. После измельчения березовой коры на дробилке и разделения ее на бересту и луб в емкостной экстрактор объемом 1 м³ с якорной мешалкой, обратным холодильником и ложным днищем загружают 100 кг измельченной бересты влажностью 1,5% и 500 кг азеотропной смеси тетрахлорэтилен - вода, доводят смесь до кипения при температуре 89°С и давлении 0,1 МПа и выдерживают с выключенной мешалкой 1 час. После этого раствор отделяют от шрота при температуре 90°С фильтрацией через миткалевый фильтр и помещают в кристаллизатор с пропеллерной мешалкой объемом 0,63 м³, охлаждают до 25°С и выдерживают при включенной мешалке 4,5 часов. Выпавшие кристаллы отделяют от маточного раствора фильтрацией через бязь, промывают дистиллированной водой в количестве 50 л, просушивают в полочной сушилке при температуре 115°С и давлении 0,05 МПа в течение 6 часов. Полученный продукт в количестве 11 кг представляет собой смесь тритерпеновых соединений, основное из которых - бетулин. Промывочную жидкость направляют в сборник. Маточный раствор упаривают досуха, добавляют в аппарат дистиллированной воды в количестве 100 л, перемешивают мешалкой, отделяют твердую фазу от промывочной жидкости фильтрацией через бязь, снимают с фильтра и сушат в полочной сушилке при температуре 115°С и давлении 0,05 МПа в течение 10 часов. Полученный продукт в количестве 10 кг представляет собой смесь тритерпеновых соединений, основное из которых - бетулин. Промывочную жидкость направляют в сборник. Оставшийся в экстракторе шрот заливают дистиллированной водой в количестве 360 л. Доводят полученную смесь до кипения и выдерживают смесь до температуры 100°С, после чего заканчивают процесс отгонки растворителя из шрота и промывочной жидкости. Собранный растворитель собирают в сборник и направляют на экстракцию. К шроту с водой добавляют гидроокись натрия и горячий (55°С) изопропиловый спирт из расчета от 0,1 кг NaOH и 2 кг изопропилового спирта на 1 кг шрота, смесь доводят до кипения, выдерживают в течение 3 часов, после чего отделяют твердую фазу от раствора фильтрацией через миткалевый фильтр, сушат в полочной сушилке при температуре 110°С и давлении 0,10 МПа в течение 5 часов. Полученный продукт в количестве 35 кг представляет собой лигнин. Из фильтрата отгоняют изопропиловый спирт, оставшийся раствор подкисляют до рН=5,0 уксусной кислотой. Выдерживают подкисленный раствор при температуре 15°С в течение 10 часов при перемешивании. Далее отделяют выпавший осадок от раствора фильтрацией через миткалевый фильтр. Промывают осадок на фильтре дистиллированной водой. Далее сушат в полочной сушилке при температуре 80°С и давлении 0,10 МПа в течение 8 часов. Полученный продукт в количестве 30 кг представляет собой березовый воск. Луб в количестве 100 кг дополнительно измельчают до частиц 3 мм, смешивают их с водой в количестве 7 литров на 1 кг частиц луба и выдерживают полученную смесь при температуре 30°С в течение 6 суток. Далее отделяют осадок от полученного продукта - березового кваса фильтрацией через миткалевый фильтр. Осадок сушат, получая продукт - кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птиц - в количестве 80 кг.

Пример 2. После измельчения березовой коры и разделения ее на бересту и луб в емкостной экстрактор, что и в примере 1, загружают 50 кг измельченной бересты влажностью 2,5% и 500 кг азеотропной смеси тетрахлорэтилен - вода, доводят смесь до кипения, приблизительно 105°С, и выдерживают с включенной мешалкой 0,5 часа. После этого раствор отделяют от шрота при температуре 80°С фильтрацией через миткалевый фильтр и помещают в кристаллизатор с пропеллерной мешалкой, охлаждают до -5°С и выдерживают при включенной мешалке 1 час. Выпавшие кристаллы отделяют от маточного раствора фильтрацией через бязь, промывают 20%-ным водным раствором спирта в количестве 5,0 л, просушивают в полочной сушилке при температуре 50°С и давлении 0,01 МПа в течение 10 часов. Полученный продукт в количестве 5 кг представляет собой смесь тритерпеновых соединений, основное из которых - бетулин. Промывочную жидкость направляют в сборник. Маточный раствор упаривают досуха, добавляют в аппарат дистиллированной воды в количестве 50 л, перемешивают мешалкой, отделяют твердую фазу от промывочной жидкости фильтрацией через бязь, снимают с фильтра и сушат в полочной сушилке при температуре 125°С и давлении 0,05 МПа в течение 5 часов. Полученный продукт в количестве 4,5 кг представляет собой смесь тритерпеновых соединений, основное из которых - бетулин. Промывочную жидкость направляют в сборник. Оставшийся в экстракторе шрот заливают дистиллированной водой в количестве 20 л. Доводят полученную смесь до кипения и выдерживают смесь до температуры 100°С, после чего заканчивают процесс отгонки растворителя из шрота и промывочной жидкости. Собранный растворитель собирают в сборник и направляют на экстракцию. К шроту с водой добавляют гидроокись натрия и горячий (55°С) изопропиловый спирт из расчета от 0,15 кг NaOH и 5,0 кг изопропилового спирта на 1 кг шрота, смесь доводят до кипения, выдерживают в течение 5 часов, после чего отделяют твердую фазу от раствора фильтрацией через миткалевый фильтр, сушат в полочной сушилке при температуре 50°С и давлении 0,10 МПа в течение 10 часов. Полученный продукт в количестве 17 кг представляет собой лигнин. Из фильтрата отгоняют изопропиловый спирт, оставшийся раствор подкисляют до рН=4,5 угольной кислотой. Выдерживают подкисленный раствор при температуре -5°С в течение 0,5 часа при перемешивании. Далее отделяют выпавший осадок от раствора фильтрацией через миткалевый фильтр. Промывают осадок на фильтре дистиллированной водой. Далее сушат в полочной сушилке при температуре 80°С и давлении 0,10 МПа в течение 10 часов. Полученный продукт в количестве 15 кг представляет собой березовый воск. Луб дополнительно измельчают до частиц 5 мм, смешивают их с водой в количестве 8 литров на 1 кг частиц луба и выдерживают полученную смесь при температуре 15°С в течение 10 суток. Далее отделяют осадок от полученного продукта - березового кваса. Осадок сушат, получая продукт - кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птиц - в количестве 90 кг.

Пример 3. После измельчения березовой коры на дробилке и разделения ее на бересту и луб в емкостной экстрактор, что и в примере 1, загружают 100 кг измельченной бересты влажностью 2,0% и 200 кг азеотропной смеси тетрахлорэтилен - вода, доводят смесь до кипения при температуре приблизительно 115°С и давлении 0,1 МПа и выдерживают с включенной мешалкой 1,4 часа. После этого раствор отделяют от шрота при температуре 100°С фильтрацией через миткалевый фильтр и помещают в кристаллизатор, охлаждают до 10°С и выдерживают при включенной мешалке 5 часов. Выпавшие кристаллы отделяют от маточного раствора фильтрацией через бязь, промывают дистиллированной водой в количестве 10 л, просушивают в полочной сушилке при температуре 125°С и давлении 0,05 МПа в течение 6 часов. Полученный продукт в количестве 12 кг представляет собой смесь тритерпеновых соединений, основное из которых - бетулин. Промывочную жидкость направляют в сборник. Маточный раствор упаривают досуха, добавляют в аппарат дистиллированной воды в количестве 11 л, перемешивают мешалкой, отделяют твердую фазу от промывочной жидкости фильтрацией через бязь, снимают с фильтра и сушат в полочной сушилке при температуре 75°С и давлении 0,1 МПа в течение 10 часов. Полученный продукт в количестве 9 кг представляет собой смесь тритерпеновых соединений, основное из которых - бетулин. Промывочную жидкость направляют в сборник. Оставшийся в экстракторе шрот заливают дистиллированной водой в количестве 500 л. Доводят полученную смесь до кипения и выдерживают смесь до температуры 100°С, после чего заканчивают процесс отгонки растворителя из шрота и промывочной жидкости. Собранный растворитель собирают в сборник и направляют на экстракцию. К шроту с водой добавляют гидроокись натрия и горячий (50°С) изопропиловый спирт из расчета от 0,15 кг NaOH и 5.0 кг изопропилового спирта на 1 кг шрота, смесь доводят до кипения, выдерживают в течение 5 часов, после чего отделяют твердую фазу от раствора фильтрацией через миткалевый фильтр, сушат при перемешивании в сушилке при температуре 115°С и давлении 0,10 МПа в течение 4 часов. Полученный продукт в количестве 34 кг представляет собой лигнин. Из фильтрата отгоняют изопропиловый спирт, оставшийся раствор подкисляют до рН=5,5 соляной кислотой. Выдерживают подкисленный раствор при температуре 25°С в течение 15 часов при перемешивании. Далее отделяют выпавший осадок от раствора фильтрацией через миткалевый фильтр. Промывают осадок на фильтре дистиллированной водой. Далее сушат в полочной сушилке при температуре 50°С и давлении 0,01 МПа в течение 7 часов. Полученный продукт в количестве приблизительно 35 кг представляет собой березовый воск. Луб в количестве 100 кг дополнительно измельчают до максимального размера частиц 0,1 мм, смешивают их с водой в количестве 10 литров на 1 кг частиц луба и выдерживают полученную смесь при температуре 40°С в течение 1 суток. Далее отделяют осадок через миткалевый фильтр от полученного продукта - березового кваса. Осадок сушат, получая продукт - кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птиц - 80 кг.

Заявляемый способ обеспечивает комплексную безотходную переработку березовой коры с получением товарных продуктов.

Способ переработки березовой коры относится к деревообрабатывающей и лесохимической промышленности. Способ переработки березовой коры включает последовательное измельчение коры в дробилке; разделение ее на бересту и луб; экстракцию бересты растворителем в виде азеотропной смеси тетрахлорэтилен - вода; отделение раствора от шрота; отделение выпавших кристаллов от маточного раствора, промывание кристаллов с последующей сушкой полученного продукта - смеси трех-пятитритерпеновых соединений; упаривание маточного раствора до получения сухого остатка, промывание его дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - смеси пяти-семнадцатитритерпеновых соединений; удаление растворителя из упомянутого шрота путем смешивания его с водой и последующего упаривания смеси до полного удаления растворителя; смешивание полученного шрота с гидроокисью натрия и изопропиловым спиртом, кипячение полученной смеси, отделение раствора от нерастворившегося осадка, промывание нерастворившегося осадка дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - лигнина; отгонку из фильтрата изопропилового спирта, подкисление оставшегося раствора до рН=4,5-5,5 и выдержку его при температуре от -5 до 25°С в течение 0,5-15 часов, отделение выпавшего осадка от раствора, промывание осадка с последующей сушкой полученного продукта - березового воска; измельчение луба, смешивание с водой частиц луба, выдержку полученной смеси в течение 1-10 суток, отделение осадка от полученного продукта - кваса; сушку осадка, являющегося кормовой добавкой для сельскохозяйственных животных и птиц. Изобретение позволяет комплексно перерабатывать березовую кору. 23 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ переработки березовой коры, включающий последовательное измельчение коры в дробилке; разделение ее на бересту и луб; экстракцию бересты растворителем в виде азеотропной смеси тетрахлорэтилен - вода в течение 0,5-1,4 ч при температуре 89-115°С, давлении 0,1-1,0 МПа; отделение раствора от шрота при температуре 80-100°С, выдерживание фильтрата в кристаллизаторе в течение 1-5 ч при температуре от -5 до 25°С; отделение выпавших кристаллов от маточного раствора, промывание кристаллов дистиллированной водой или 20%-ным водным раствором этилового спирта с последующей сушкой полученного продукта - смеси трех-пяти тритерпеновых соединений; упаривание маточного раствора до получения сухого остатка, промывание его дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - смеси пяти-семнадцати тритерпеновых соединений; удаление растворителя из упомянутого шрота путем смешивания его с водой и последующего упаривания смеси до полного удаления растворителя; смешивание полученного шрота с гидроокисью натрия и изопропиловым спиртом, кипячение полученной смеси в течение 0,5-5,0 ч, отделение раствора от нерастворившегося осадка при температуре 40-80°С, промывание нерастворившегося осадка дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - лигнина; отгонку из фильтрата изопропилового спирта, подкисление оставшегося раствора до рН 4,5-5,5 и выдержку его при температуре от -5 до 25°С в течение 0,5-15 ч, отделение выпавшего осадка от раствора, промывание осадка дистиллированной водой с последующей сушкой полученного продукта - березового воска; измельчение луба до частиц 0,1-5 мм, смешивание их с водой в количестве 7-10 л на 1 кг частиц луба, выдержку полученной смеси при температуре 15-40°С в течение 1-10 сут, отделение осадка от полученного продукта - кваса; сушку осадка, являющегося кормовой добавкой для сельскохозяйственных животных и птиц.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение коры осуществляют в ножевой дробилке без колосниковой решетки и доизмельчение в молотковой дробилке с отверстиями в колосниковой решетке.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение измельченной коры на бересту и луб осуществляют на наклонной плоскости с отверстиями произвольной формы, вписывающимися в окружность d 1-15 мм, совершающей колебания в горизонтальной и вертикальной плоскостях с амплитудой 5-150 мм, частотой 1-300 Гц.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутую экстракцию осуществляют при массовом соотношении бересты и растворителя 1:(2-10).5. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутую экстракцию ведут при перемешивании бересты и растворителя.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение выпавших кристаллов от маточного раствора осуществляют фильтрацией через фильтр с размерами пор от 0,2 до 200 мкм.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывание кристаллов дистиллированной водой или 20%-ным водным раствором этилового спирта осуществляют в объеме 1-10 л на 1 кг кристаллов.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку полученного продукта - смеси 3-5 тритерпеновых соединений ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку полученного продукта - смеси 3-5 тритерпеновых соединений - ведут при перемешивании продукта.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывание упомянутого сухого остатка дистиллированной водой осуществляют в объеме 1-10 л воды на 1 кг сухого остатка.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку полученного продукта - смеси 5-17 тритерпеновых соединений - ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа.12. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку полученного продукта - смеси 5-17 тритерпеновых соединений - ведут при перемешивании продукта.13. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый шрот смешивают с водой в соотношении 1:(1-10) мас.ч.14. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный сухой шрот смешивают с гидроокисью натрия и изопропиловым спиртом при следующем соотношении компонентов: гидроокись натрия - 0,10-0,15 кг; изопропиловый спирт - 2,0-5,0 кг на 1 кг сухого шрота.15. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение раствора от нерастворившегося в гидроокиси натрия и изопропиловым спирте осадка осуществляют фильтрацией через фильтр с размерами пор от 0,2 до 200 мкм.16. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывание нерастворившегося в гидроокиси натрия и изопропиловым спирте осадка дистиллированной водой осуществляют в объеме 1-10 л воды на 1 кг осадка.17. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку полученного продукта - лигнина ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа.18. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку полученного продукта - лигнина ведут при перемешивании продукта.19. Способ по п.1, отличающийся тем, что подкисление раствора, оставшегося после отгонки из фильтрата изопропилового спирта, ведут уксусной кислотой.20. Способ по п.1, отличающийся тем, что подкисление раствора, оставшегося после отгонки из фильтрата изопропилового спирта, ведут соляной кислотой.21. Способ по п.1, отличающийся тем, что подкисление раствора, оставшегося после отгонки из фильтрата изопропилового спирта, ведут угольной кислотой.22. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение выпавшего из подкисленного раствора осадка осуществляют фильтрацией через фильтр с размерами пор от 0,2 до 200 мкм.23. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывание выпавшего из подкисленного раствора осадка дистиллированной водой осуществляют в объеме 1-10 л воды на 1 кг сухого остатка.24. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку полученного продукта - березового воска - ведут при температуре 50-125°С и давлении 0,01-0,10 МПа.