Выделение экстрактивных веществ из луба коры березы при воздействии СВЧ-поля

УДК

DOI:

Аннотация

Изучено влияние расхода щелочи и концентрации этилового спирта при проведении сверхвысокочастотной экстракции луба коры березы. Использовался луб, полученный путем отделения от технической бересты. Выбор луба обусловлен тем, что в нем содержится больше веществ, подверженных экстракции горячей водой, по сравнению с берестой. Данная береста является отходом окорки древесины березы. Эксперименты проводили с применением сверхвысокочастотной камеры, так как использование сверхвысокочастотного поля позволяет эффективно осуществить процесс экстракции и сократить ее продолжительность. Независимыми параметрами были выбраны: концентрация этилового спирта, расход щелочи (KOH), жидкостной модуль. Выходными параметрами являются выход экстрактивных веществ и продолжительность фильтрации проэкстрагированного луба. Изучено влияние основных параметров на процесс сверхвысокочастотной экстракции березовой коры. В ходе выполнения опытов было выявлено, что концентрация этилового спирта и расход щелочи оказывают существенное влияние на выход экстрактивных веществ. При снижении концентрации этилового спирта и увеличении расхода щелочи, выход экстрактивных веществ повышается и проходит через максимум при увеличении жидкостного модуля. Показано, что с увеличением расхода КОН от 10 до 30 % выход экстрактивных веществ возрастает, с увеличением концентрации этилового спирта от 10 до 30 % он уменьшается, с повышением жидкостного модуля от 10:1 до 20:1 — проходит через максимум. Было определено изменение продолжительности фильтрации от концентрации этилового спирта, расхода KOH и жидкостного модуля. Продолжительность фильтрации уменьшается при увеличении концентрации этилового спирта и снижается при уменьшении жидкостного модуля. Найдены оптимальные условия процесса сверхвысокочастотной экстракции по выходу экстрактивных веществ и продолжительности фильтрации. Оптимальные условия необходимы для того, чтобы достичь максимального значения выхода исходя из минимальной продолжительности процесса фильтрации. Исследована кинетика процесса экстракции с использованием сверхвысокочастотной камеры. Определено влияние выхода экстрактивных веществ от продолжительности экстрагирования. Установлено, что при сверхвысокочастотной экстракции возрастает скорость процесса и выход экстрактивных веществ по сравнению с экстракцией методом настаивания. Определено время, за которое достигается выход, соответствующий содержанию экстрактивных веществ в исходном сырье.

Сведения об авторах

• А.И. Захарова, асп.
• С.И. Третьяков, канд. техн. наук, проф.
• Н.А. Кутакова, канд. техн. наук, проф.
• Е.Н. Коптелова, канд. техн. наук, преп.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,
наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002;
e-mail: allenza@yandex.ru

Ключевые слова

Литература

1. Богданович Н.И., Кузнецова Л.Н., Третьяков С.И., Жабин В.И. Планирование эксперимента в примерах и расчетах: учеб. пособие. Архангельск: Изд-во САФУ, 2010. 126 с.
2. Ведерников Д.Н., Шабанова Н.Ю., Рощин В.И. Изменение химического состава корки и луба березы повислой Betula pendula Roth. (Betulaceae) по высоте дерева // Химия растительного сырья. 2010. № 2. С. 43–48.
3. Коптелова Е.Н., Кузнецова Л.Н., Кутакова Н.А., Третьяков С.И. Интенсификация процесса выделения бетулина из бересты с использованием СВЧ-поля // Лесн. журн. 2013. № 5. С. 193–201. (Изв. высш. учеб. заведений).
4. Коптелова Е.Н., Кутакова Н.А., Третьяков С.И. Извлечение экстрактивных веществ и бетулина из бересты при воздействии СВЧ-поля // Химия растительного сырья. 2013. № 4. С. 159–164.
5. Похило Н.Д., Уварова Н.И. Изопреноиды различных видов рода Betula // Химия природных соединений. 1988. Т. 3. С. 325–341.
6. Рязанова Т.В., Кузнецов Б.Н., Кузнецова С.А., Левданский В.А., Чупрова Н.А., Киселев Е.Г. Оптимизация процесса получения дубильного экстракта из луба березовой коры // Химия растительного сырья. 2004. № 3. С. 2–33.
7. Черняева Г.Н., Долгодворова С.Я., Бондаренко С.М. Экстрактивные вещества березы. Красноярск: Ин-т леса СО РАН, 1986. 125 с.

Ссылка на английскую версию:

UDC 634*861

Extractives Isolation Procedure from Birchbark Bast on Exposure

to the Microwave Field

A.I. Zakharova, postgraduate student

S.I. Tret’yakov, candidate of Engineering, Professor

N.A. Kutakova, candidate of Engineering, Professor

E.N. Koptelova, candidate of Engineering, Teaching Assistant

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russia; e-mail: allenza@yandex.ru

The paper investigates the effect of alkali consumption and ethyl alcohol concentration during the microwave extraction from birchbark bast. The bast obtained by separation from the technical bark was used. Bast was chosen due to the number of substances exposed to the hot water extraction as distinct from birchbark. This birchbark is a waste of raw material barking. Experiments were performed with the use of the microwave chamber, since the use of a microwave field allows effectively to carry out the extraction process and to reduce its duration. The independent selected parameters were the next: ethyl alcohol concentration, alkali consumption (KOH), liquid module. The output data are: extractives yield and a period of extracted bast filtration. The influence of the basic parameters of the process of microwave extraction of birchbark is studied. In the course of the experiments it was found that ethyl alcohol concentration and alkali consumption have a significant effect on the yield of extractives. The output of extractives can be speeded by reducing the ethyl alcohol concentration and increasing alkali consumption and it culminates with increasing liquid module. The yield of extractives increases if KOH consumption increases of from 10 to 30 %; it decreases if ethyl alcohol concentration increases from 10 to 30 %; it culminates if liquid module increases from 10:1 to 20:1. The dependence of the filtration period of ethyl alcohol concentration, KOH consumption and a liquid module was determined. The period of filtration decreases by increasing ethyl alcohol concentration and it decreases as the liquid module is decrease. The optimal parameters of microwave extraction process concerning the yield of extractives and filtration period are established. These parameters are required to attain the maximum output value based on the minimum time duration of a period of filtration. The kinetics of the extraction process with the use of microwave chamber. The microwave extraction increases the seed of the process speed and output of extractives as distinct from the by infusion. The period of the output, corresponding to the content of extractives in the feedstock is defined.

Keywords: cork, extractives, microwave extraction.

References

1 Planirovanie jeksperimenta v primerah i raschetah: [Design of an Experiment in Examples and Calclations] / Ed. by N.I. Bogdanovich, L.N. Kuznecova, S.I. Tret'jakov, V.I. Zhabin. Arkhangelsk: Northern (Arctic) Federal University, 2010. p. 126

2 Vedernikov D.N., Shabanova N.Ju., Roshhin V.I. Izmenenie himicheskogo sostava korki i luba berezy povisloj betula pendula roth. (Betulaceae) po vysote dereva. [Change in the Chemical Composition of the Crust and Bast of Birch Betula Pendula Roth. (Betulaceae) Along the Tree Height]. Khimiya rastitel'nogo syr'ja Chemistry of plant raw material, 2010. no. 2. pp. 43–48.

3 Koptelova E.N., Kuznetsova L.N., Kutakova N.A., Tret'yakov S.I Intensifikacija processa vydelenija betulina iz beresty s ispol'zovaniem SVCh – polya [Intensification of the Betulin Isolation Procedure Birchbark with the Use Microwave – Field]. Lesnoy zhurnal, 2013. no. 5. pp. 193–201.

4 Koptelova E.N., Kutakova N.A., Tret'yakov S.I Izvlechenie ekstraktivnyh veshhestv i betulina iz beresty pri vozdejstvii SVCh - polya [Extractives and Betulin Recovery from BirchBark with the Use of Microwave Field]. Himiya rastitel'nogo syr'ya [Chemistry of plant raw material], 2013. no. 4. pp. 159–164.

5. Pohilo N.D., Uvarova N.I. Izoprenoidy razlichnyh vidov roda betula [Isoprenoids of Different Species of the Genus Betula. Khimiya prirodnykh soedineniy [Chemistry of Natural Compounds], 1988. vol. 3. pp. 325–341.

6 Ryazanova T.V., Kuznetsov B.N., Kuznetsova S.A., Levdanskii V.A., Chuprova N.A., Kiselev E.G. Optimizaciya processa polucheniya dubil'nogo ekstrakta iz luba berezovoy kory [Process Optimization of obtaining Tanning Extract from Birch Bark Bast. Khimiya rastitel'nogo syr'ya [Chemistry of Plant Raw Material], 2004. no. 3. pp. 29–33.

7. Chernjaeva G.N., Dolgodvorova S.Ja., Bondarenko S.M. Ekstraktivnye veshhestva berezy [Birch Extractives]. Krasnoyarsk, 1986. p. 125.

Received on November 17, 2014