Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОСИНОВОЙ КОРЫ

Изобретение относится к лесохимической промышленности и может быть использовано на предприятиях деревообработки и целлюлозно-бумажной промышленности для переработки осиновой коры с получением биологически активных кормовых добавок для животноводства.

При заготовке и переработке древесины в основном используется деловая древесина, а кора различных пород древесины вывозится в отвал или частично сжигается.

Кора осины обладает лекарственными свойствами и широко используется для получения водных и спиртовых экстрактов биологически активных веществ. Группой ученых во главе с Б.Н. Кузнецовым (Институт химии и химической технологии СО РАН) предложен метод получения экстрактов из коры осины с использованием экстрагентов различной полярности. В процессе получения экстрактов остается послеэкстракционный остаток, который на сегодняшний день не нашел достойного применения [Левданский В.А., Полежаева Н.И., Кузнецов Б.Н. Новые методы комплексной переработки древесной коры в ценные химические продукты // Сб. научн. тр. Института химии и химической технологии СО РАН. Красноярск, 2001. С. 1161-1175 (1)].

Первое исследование коры осины на содержание в ней полезных веществ проведено профессором В.И. Шарковым (ЛТА им. С.М. Кирова), который выделил из осиновой коры 12,4% жирорастворимых веществ (липидов). Позднее в коре обнаружили 3-4% зольных веществ, 23-31% лигнина, до 40% сахаров.

Внимание ученых и работников животноводства издавна привлекала биологическая и питательная ценность коры осины. В ней определили следующие микроэлементы, %: кальций - более 1; фосфор - 0,05; калий 0,31; магний - 0,2; железо - до 0,04; цинк - 0,01; кобальт - 0,00001 и др. В коре осины определены протеины - до 7%, клетчатка - более 20%.

Особый интерес представляют липиды осиновой коры, в составе которых найдены: фосфатиды, провитамин А (β-каротин, α-каротин, лютеин, ксантофилы), витамин Е (α-токоферол и другие токоферолы и токотриенолы), провитамин Д (β-ситостерин, кампестерин и другие фитостерины), витамин К, производные хлорофилла, витамин F (полиненасыщенные жирные кислоты и их эфиры).

Фармакологические исследования, проведенные в ЛТА им. С.М. Кирова, Петрозаводском Институте биологии Карельского филиала АН СССР, Центральном научно-исследовательском аптечном институте, НИИ косметологии (Москва) подтвердили высокую биологическую активность липидов коры осины и возможность их использования в лечебной и профилактической медицине, а также в сельском хозяйстве для подкормки животных и птиц.

Водный экстракт, получаемый из осиновой коры, содержит комплекс биологически активных жизненно важных веществ: водорастворимые витамины (РР, С, группы В), белки и аминокислоты, углеводы (олигосахара, галактоза, глюкоза, манноза). Из водного экстракта осиновой коры выделены флавоноиды, лигнаны, танниды, горечи, белки, аминокислоты (лизин, аспарагиновая кислота, аргигин, треонин, серии, глютаминовая кислота, глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин, тирозин, фенилаланин), макро- и микроэлементы, фенилгликозиды, кумарины.

Известен способ переработки растительного сырья путем обработки его горячей водой под давлением, отличающийся тем, что растительное сырье подвергают двукратному прессованию и распрессованию при контактировании с водой при 30-120°С. Способ применим для извлечения водорастворимых веществ из древесины лиственницы, дуба и каштана [Авторское свидетельство СССР №438117, 1974 (2)]. Недостатками способа являются многостадийность технологического процесса и неполное использование древесины ценных пород.

Известен способ переработки растительного сырья для получения грубых кормов из древесины осины и тополя путем измельчения сырья, пропарки под давлением [Реферативная информация в журнале «Лесохимия и подсочка», №4, 1979, с. 13 (3)]. Недостатком этого способа является необходимость пропарки сырья с целью разрушения целлюлозы и наличие отхода - водорастворимых веществ, получающихся при пропарке древесины и являющихся фенолсодержащими сточными водами.

Известен способ переработки осиновой коры, включающий ее измельчение, экстракцию органическим растворителем, упаривание экстракта и выделение получаемого витаминного концентрата [Авторское Свидетельство СССР №539590, 1975 (4)]. Недостатком способа является неполное использование исходного сырья - осиновой коры. В результате в отход переходит 95-97% органических веществ, которые могут найти практическое применение. Кроме того, в процессе отдувки растворителя от отработанной коры образуются сточные воды, содержащие дубильные вещества, а отработанная кора сбрасывается в отвал.

Известен способ получения лекарственного средства, обладающего желчегонным действием, путем пятикратной реперколяции коры осины 70%-ным этанолом при комнатной температуре с периодом настаивания 8 часов с последующим удалением экстрагента под вакуумом при 50°С и доведением до сухого экстракта в вакуум-сушильном шкафу при 40°С [Патент РФ №2126687, опубл. 27.02.1999 (5)]. К недостаткам способа следует отнести и использование спирта.

Известен способ получения средства из коры осины, обладающего противоописторхозным действием, в котором измельченное (размер частиц менее 1 мм) сырье экстрагируют водой при 70°С в соотношении компонентов сырье: вода от 1:8 до 1:10, настаивают в течение 4-6 ч, отжимают, отстаивают экстракт в течение 2-4 ч, концентрируют в вакууме при 30-50°С до 60 мас. %, затем остаток коры дополнительно экстрагируют 45% этиловым спиртом при соотношении компонентов 1:1 в течение 4-6 ч, отжимают, объединяют водный и спиртовый экстракты с последующим упариванием и сушкой в вакууме [Патент РФ №2162701, опубл. 10.02.2001 (6)].

К недостаткам способа следует отнести экстракцию горячей водой (70°С), что способствует разрушению витаминов и энзимов. Кроме того, к недостаткам следует отнести высокую энергоемкость производства.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в разработке способа безотходной переработки осиновой коры и получении биологически активной добавки для животноводства.

Способ переработки осиновой коры, включающий экстракцию глицерином измельченного исходного сырья при температуре 60-110°С в течении 2-5 часов при жидкостном модуле 1:3. При этом в отличие от традиционных экстрагентов (органические растворители и вода) глицерин позволяет извлекать из коры как водорасворимые, так и жирорастворимые вещества (кислотное число 0,896 мг КОН/г, число омыления 2,189 мг КОН/г). После экстракции глицерин не отгоняется от экстракта, а остается в продукте в качестве биологически активного компонента и консерванта.

Использование глицерина позволяет улучшить эксплуатационные свойства полученного продукта. Глицерин обладает антибактериальными свойствами, обеспечивающими сохранение потребительских качеств продукции в течение продолжительного времени при простых условиях хранения.

Пример 1. В экстрактор загружается 75 кг измельченной осиновой коры с примесью древесины 15%, влажностью 42% и 225 кг глицерина. При температуре 60°С течение 5 часов проводится экстракция. Полученный продукт - биологически активная добавка для животноводства представляет собой однородную, густую массу желтовато-коричневого цвета. Препарат полностью растворим в воде.

Пример 2. В экстрактор загружается 75 кг измельченной осиновой коры с примесью древесины 15%, влажностью 42% и 225 кг глицерина. При температуре 110°С в течение 2 часов проводится экстракция. Полученный продукт - биологически активная добавка для животноводства представляет собой однородную, густую массу желтовато-коричневого цвета. Препарат полностью растворим в воде.

Техническим результатом заявляемого изобретения является комплексная переработка осиновой коры и получение биологически активной кормовой добавки из растительного сырья, обладающей свойствами восполнять дефицит витаминов.

Изготовлена стендовая установка, проведена отработка технологических параметров, выработаны опытные образцы, проведен их анализ и ведутся работы по внедрению технологии в производство.

Источники информации:

1. Левданский В.А., Полежаева Н.И., Кузнецов Б.Н. Новые методы комплексной переработки древесной коры в ценные химические продукты // Сб. научн. тр. Института химии и химической технологии СО РАН. Красноярск, 2001. С. 1161-1175.

2. Авторское свидетельство СССР №438117, 1974.

3. Реферативная информация в журнале «Лесохимия и подсочка», №4, 1979, с. 13.

4. Авторское Свидетельство СССР №539590, 1975.

5. Патент РФ №2126687, опубл. 27.02.1999.

6. Патент РФ №2162701, опубл. 10.02.2001.