Использование экстрактивных веществ древесины. Использование экстрактивных веществ древесины древесина

Основными экстрактивными веществами древесины являются смолистые вещества, дубильные вещества и камеди. При экстракции из древесины этих веществ строение и состав клеточных стенок не претерпевают существенных изменений, вследствие чего проэкстрагированную древесину можно использовать для последующей переработки, как и натуральную. Смолистые вещества.

    Содержание экстрактивных веществ коры тополя

    Е.Н. Лубышева, С.В. Соболева ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет» Тополь является одной из быстрорастущих древесных пород умеренного пояса России. Повышенный интерес к нему объясняется его биологическими особенностями и хозяйственной ценностью. При заготовке и переработке древесины используется в основном деловая древесина, кора остается на предприятиях деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности в количестве 15 % от перерабатываемой древесины. В литературе имеется большое количество работ, посвященных изучению экстрактивных веществ биомассы тополя с использованием различных экстрагентов (ацетона, этилового и изопропилового спирта), но практически нет данных по выделению
    экстрактивных веществ коры тополя Populus balsamifera. Экстрактивные вещества древесины
    Они интересны тем, что богаты биологически активными веществами, проявляющими антимикробные и антифунгальные свойства, в связи с чем издревле применяются в народной медицине как противовоспалительные средства.

    Целью данной работы являлось определение сезонной динамики содержания экстрактивных веществ коры тополя. В качестве экстрагентов использовали этанол различной концентрации (60 и 96 %).

    В качестве объекта исследования использовали кору Populus balsamifera. Отбор проб осуществлялся ручным способом в октябре, феврале, апреле месяцах в Кировском районе г. Красноярска (завод «СибТяжМаш») и на территории заповедника «Столбы». Воздушно-сухую кору измельчали до размера частиц 3-5 мм и получали водно-спиртовый экстракт. Содержание экстрактивных веществ определяли общеизвестным методом в химии древесины (по убыли массы вещества), влажность - методом высушивания в сушильном шкафу при температуре 105 °C.

    Для получения экстрактов целесообразно заготавливать кору в марте-апреле, т.к. в этот период в ней содержится максимальное количество экстрактивных веществ. Для наиболее полного извлечения экстрактивных веществ лучше использовать 96 % этанол, обеспечивающим выход 43,5 %. Продолжительность экстракции не должна превышать 5 ч при температуре 80 °С. Дальнейшее увеличение времени и температуры процесса экстракции не приводит к увеличению выхода экстрактивных веществ. Для определения области применения необходимы дальнейшие исследования химического состава полученных экстрактов.
     

    Экстрактивные вещества древесины

    К экстрактивным веществам относятся вещества, извлекаемые из древесины нейтральными растворителями (водой или органическими растворителями). Они содержатся главным об-'разом в полостях клеток и в межклеточных пространствах, • а также могут пропитывать и клеточные стенки.

    Содержание экстрактивных веществ в древесине значительно колеблется, от 1 до 40% (например, в древесине квебрахо) и даже более,/и зависит главным образом от породы, возраста, условий произрастания дерева и т. д. В обычных наших древесных породах содержание экстрактивных веществ невелико, в среднем 2—4 %. Исключением. является дуб, древесина которого содержит значительное количество дубильных веществ. ,

    Несмотря на небольшое содержание, роль экстрактивных веществ в древесине очень велика. Они придают ей цвет, запах, вкус, иногда токсичность. От наличия экстрактивных веществ зависит сопротивление древесины нападению насекомых, поражению грибами, гниению.

    Природа экстрактивных веществ очень разнообразна. Они включают почти все классы органических соединений.Экстрактивные вещества древесины
    Иногда экстрактивные вещества вызывают производственные затруднения при химической переработке древесины (напри-мёр, смоляные затруднения в целлюлозно-бумажном производстве), но чаще они находят применение и дают ценные продукты.

    Наибольшее значение имеют древесные смолы (смоляные кислоты), танниды (дубители) и эфирные масла (терпены и их производные). Кроме того, к экстрактивным веществам относятся красители, камеди (водорастворимые соединения углеводного характера), трополоны, жиры и жирные кислоты, фито-стерины, алифатические углеводороды, циклические спирты, алкалоиды, белки, соли органических кислот и др.

    Ни одна из пород древесины не содержит весь комплекс экстрактивных веществ^ но, как правило, экстрактивные вещества родственных древесных пород обычно подобны по составу. Следует также заметить, что распределение экстрактивных веществ существенно колеблется внутри самого дерева. Сахара и 206 резервные питательные вещества, как и крахмал и жиры, находятся в заболонной древесине, а фенольные вещества обычно концентрируются в ядровой части. Различное содержание этих веществ наблюдается как по высоте ствола дерева, так и в древесине ствола и ветвей. Определенное различие в составе экстрактивных, веществ имеется и в микроскопической структуре древесины. Жиры находятся в паренхимных клетках, особенно в клетках лучевой паренхимы, а смоляные кислоты накапливаются в смоляных ходах. Некоторые части дерева иногда имеют повышенное содержание экстрактивных веществ, например кора многих древесных пород, корни и др.

    Для экстрактивных веществ древесины вследствие их разнообразия и сложности строения некоторых из них практически невозможно предложить единую классификацию. При подразделении их на отдельные группы обычно используют особенности химического строения и некоторые физические свойства. Поскольку состав экстрактивных веществ чрезвычайно разнообразен и количественное выделение отдельных компонентов связано с большими трудностями, в анализе древесины принято определять общее количество экстрактивных веществ, растворимых в органических растворителях, и общее количество веществ, растворимых в воде. При специальном изучении экстрактивных веществ проводят более детальное исследование с разделением их на фракции и выделением отдельных компонентов.

    Состав извлекаемых из древесины веществ, зависит от применяемого растворителя и условий экстракции. Поэтому экстрактивные вещества принято классифицировать по группам на основании последовательности их удаления. Очень часто при анализе экстрактивных веществ используют следующую классификацию: 1) летучие с паром, 2) растворимые в эфире; 3) растворимые в спирте, 4) растворимые в воде. Наиболее часто экстракцию древесины проводят холодной или горячей водой и такими органическими растворителями, как эфир, спирт, спиртобеизольная смесь. При обработке водой извлекаются крахмал, пектины, неорганические соли, некоторые полисахариды, циклические спирты, красители, танниды и т. п. Органическими растворителями извлекаются жиры, смоляные и жирные кислоты, эфиры этих кислот, смолы, фитостерины, ' воски ит. п.

    Использование экстрактивных веществ древесины

    Основными экстрактивными веществами древесины являются смолистые вещества, дубильные вещества и камеди. При экстракции из древесины этих веществ строение и состав клеточных стенок не претерпевают существенных изменений, вследствие чего проэкстрагированную древесину можно использовать для последующей переработки, как и натуральную. Смолистые вещества. Находящиеся в смоляных ходах древесины хвойных пород смолистые вещества извлекаются из растущего дерева путем подсочки в виде живицы (см. главу 8) или же из срубленной древесины (преимущественно из сосновых пней) путем экстракции органическими растворителями или щелочами.

    Вытекающая при ранениях соснового дерева живица представляет прозрачную смолистую жидкость с приятным сосновым запахом. В ее состав входят смоляные кислоты, нейтральные вещества, терпеновые углеводороды. Вследствие испарения скипидара и кристаллизации смоляных кислот живица густеет, становится мутной, непрозрачной и вязкой, по внешнему виду напоминает засахарившийся мед. Она всегда содержит примеси— сор и воду; при этом вода извлекает из сора водорастворимые танниды, красящие и другие вещества, которые смешиваются со смолистыми веществами и загрязняют их. Очистка живицы и ее переработка на канифоль и скипидар осуществляется в канифольнотерпентинном производстве .

    В древесине срубленных деревьев, особенно в пневом осмоле (в пнях, простоявших в земле несколько лет после рубки деревьев), состав смолистых веществ существенно отличается от состава живицы. Кроме смоляных кислот и терпеновых углеводородов, они содержат продукты их окисления (окисленные смоляные кислоты и терпеновые спирты), а также жирные кислоты. Извлечение смолистых веществ из осмола органическими растворителями (обычно бензином) и их переработка на канифоль и скипидар проходят в экстракционном производстве. Извлечение смолистых веществ из осмола может быть произведено также разбавленным раствором едкого натра. При этом смоляные кислоты омыляются щелочью и переходят в щелок в виде канифольного мыла, которое затем высаливается из раствора поваренной солью. Такой способ очень прост, не огнеопасен и ранее испытывался на некоторых заводах, но себя не оправдал вследствие крайне низкого качества продукции. Омыление смолистых веществ щелочью происходит также в сульфатцеллюлозном производстве.Экстрактивные вещества древесиныПрименение экстрактивных веществ
    Получаемое сульфатное мыло перерабатывается в цехах талловых продуктов целлюлознобумажных предприятий . Дубильные вещества. Многие древесные растения содержат дубильные вещества в древесине или в коре; из них на дубильноэкстрактовых заводах получают водные вытяжки — дубильные экстракты. Древесина дуба содержит 4—6 % дубильных веществ (таннидов), кора дуба и ивы 8—14, ели 7—12, лиственницы 8— 16%. Кроме таннидов, в воде растворяются и недубильные вещества (нетанниды). Содержание таннидов в экстракте, выраженное в процентах от массы сухого экстракта, называют его доброкачественностью. Доброкачественность дубового и лиственничного экстракта равна 60—70%, ивового и елового 50—60%.

    Для получения дубильных экстрактов сырье измельчают и экстрагируют горячей водой в батарее диффузоров (экстракторов) по принципу противотока. Полученный разбавленный сок очищают и упаривают под разрежением. Дубильные экстракты могут выпускаться трех видов — жидкие, тестообразные и твердые. Их используют в кожевенном производстве для превращения необработанной шкуры животного в кожу, т. е. для придания ей гибкости, мягкости, стойкости против загнивания и против набухания в воде. При экстракции дубовой древесины остается одубина с влажностью около 60%; ее используют для производства фурфурола или для переработки на картон.

    Еще более высокую влажность имеет проэкстрагированная кора. На ряде заводов ее отжимают на прессах и используют в качестве топлива. Камеди. Камедями называют полисахариды древесины, растворимые в воде. Лиственничная камедь имеет клеящие свойства и применима в текстильной, спичечной и полиграфической промышленности. Она может быть извлечена из древесины лиственницы, измельченной в мелкую щепу, горячей водой при 80 °С или же 0,2%ным раствором уксусной кислоты при 30 °С в батарее экстракторов. Выход камеди в зависимости от возраста деревьев и других условий, составляет 8—20%, в среднем 12 % от абсолютно сухой древесины. 

    Химические свойства древесины

    Древесина в основном состоит из органических веществ, которые составляют примерно 99% общей массы. Химический состав древесины разных пород практически одинаков. Абсолютно сухая древесина содержит 49% углерода, 44% кислорода, 6% водорода, 0,1-0,3% азота. При сжигании древесины остаётся её неорганическая часть - зола. В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний и другие элементы. Эти химические элементы образуют основные органические вещества: лигнин, целлюлозу и гемицеллюлозы.

    Лигнин – это полимер ароматической природы (полифенол), который имеет сложное строение. Лигнин содержит больше углерода и меньше кислорода, чем целлюлоза. Именно это вещество отвечает за процесс одревеснения молодой клеточной стенки. Лигнин растворяется при нагревании в щелочах, водных растворах сернистой кислоты и её кислых солей, химически нестоек, легко окисляется, взаимодействует с хлором.

    Целлюлоза - природный полимер, полисахарид с очень длинной молекулой. Формула целлюлозы (C6H10O5)n, где n - степень полимеризации, равная 6000-14000. Это очень стойкое вещество, которое не растворяется в воде и обычных органических растворителях (спирте, эфире и др.), имеет белый цвет. Пучки макромолекул целлюлозы - тончайшие волоконца (микрофибриллы) образуют целлюлозный каркас стенки клетки. Микрофибриллы ориентированны в основном вдоль длинной оси клетки, между ними находится лигнин, гемоцеллюлозы, а также вода.

    Гемицеллюлозы – тоже относятся к полисахаридам и включают в себя пентозаны (C5H8O4)n и гексозаны (C6H10O5)n. Формула гексозанов хоть и идентична формуле целлюлозы но степень полимеризации у всех гемицеллюлоз гораздо меньше и составляет 60-200. Это свидетельствует о более коротких цепочках молекул и меньшей стойкости этих веществ по сравнению с целлюлозой. Приставка геми – это составная часть сложных слов, соответствующая по значению словам половина, наполовину.

    Кроме основных органических веществ, в древесине содержится небольшое количество экстрактивных веществ (танниды, смолы, камеди (высокомолекулярные углеводы), пектины, жиры и др.), которые растворяются в воде, спирте или эфире.

    В качестве сырья древесину потребляют следующие отрасли химической промышленности: целлюлозно-бумажная, гидролизная и лесохимическая.Экстрактивные вещества древесины
    Целлюлозно-бумажная промышленность вырабатывает целлюлозу для изготовления бумаги, картона и целого ряда целлюлозных материалов (производных целлюлозы), а также древесноволокнистых плит.

    Основываясь на высокой химической стойкости целлюлозы, путём воздействия различных реагентов на древесину в раствор переводят содержащиеся в ней менее стойкие вещества. Различают три группы способов промышленного получения целлюлозы: кислотные, щёлочные и нейтральные. Выбор того или иного способа зависит от породного состава перерабатываемого древесного сырья.

    К группе кислотных способов получения целлюлозы относятся сульфитный и бисульфитный. При сульфитном способе в качестве сырья используется древесина малосмолистых хвойных (ели, пихты) и ряда лиственных пород. Бисульфитный способ позволяет использовать для получения целлюлозы древесину практически любых пород.

    К группе щёлочных способов относятся сульфатный и нейтральный. Наибольшее распространение получил сульфатный метод. Щепа варится в растворе едкого натра и сернистого натрия. Сульфатный способ позволяет получать более прочные волокна. К достоинствам этого способа относятся более короткий срок варки, и возможность осуществлять процесс по замкнутой схеме (путем регенерации щелока), что уменьшает опасность загрязнения водоемов. Этим способом получают более половины производимой в мире целлюлозы, так как он позволяет использовать древесину любых пород.

    Нейтральный – это способ получения целлюлозы из древесины лиственных пород, при котором варочный раствор содержит вещества (моносульфиты), имеющие реакцию, близкую к нейтральной.

    При взаимодействии целлюлозы с растворами едкого натра, азотной и серной кислот или уксусным ангидридом можно получить искусственные ткани (штапель, вискозный и ацетатный шёлк), кордонное волокно для изготовления автомобильных и авиационных шин, целлофан, целлулоид, кино- и фотоплёнки, нитролаки, нитроклеи и другие продукты.

    При взаимодействии водных растворов кислот с древесиной происходит гидролиз целлюлозы и гемицеллюлоз, которые превращаются в простые сахара (глюкозу, ксилозу и др.) Эти сахара можно подвергать химической переработке, получая ксилит, сорбит и другие продукты. Однако гидролизная промышленность в основном ориентируется на последующую биохимическую переработку сахаров.

    Реакция гидролиза происходит при высокой температуре (150-190°С). Когда гидролизат (водный раствор простых сахаров) охлаждается образуются пары, из конденсата которых получают фурфурол. Он используется в производстве пластмасс, синтетических волокон (нейлона), смол, изготовления медицинских препаратов (фурацилина и др.), красителей и других продуктов.

    Затем, при дальнейшей переработке гидролизата получают кормовые дрожжи, этиловый спирт (этанол), углекислый газ. Этанол получают только из хвойной древесины, используют как растворитель и как топливо.

    При нагревании древесины без доступа воздуха происходит пиролиз. В результате пиролиза образуется уголь, жижка и газы.

    Древесный уголь, отличается высокой сорбционной способностью, его применяют для очистки промышленных растворов, сточных вод, в производстве сахара, при выплавке цветных металлов, при изготовлении медицинских препаратов, полупроводников, электродов и для многих других целей.

    Жижка - раствор продуктов разложения, используется в производстве антисептиков, фенолов, уксусной кислоты, метилового спирта, ацетона. Газы, образующиеся при пиролизе древесины, используют в качестве топлива.

    Сырьём для лесохимической промышленности помимо низкокачественной древесины являются экстрактивные вещества. Добыча смолы (живицы) из хвойных пород достигается путём подсочки. Для этого на поверхности стволов сосны или кедра осенью наносят специальную рану (карру), из которой живица вытекает в конический приёмник. Переработку живицы осуществляют на лесохимических предприятиях, где происходит отгонка с водяным паром летучей части - скипидара и уваривание канифоли.

    Скипидар широко применяется как растворитель в лакокрасочной промышленности для производства синтетической камфары. Камфара используется в производстве целлюлозы, лаков и киноплёнки. Канифоль применяют в производстве каучука, бумаги, нитролаков, электроизоляционных материалов и др.

    Дубильные вещества (танниды), используемые при выделке кож получают из коры ивы, ели, лиственницы, пихты, а также из древесины дуба и каштана.

    Как видите древесина – это не только доски, но и куча всяких полезностей.

    Находящиеся в смоляных ходах древесины хвойных пород смолистые вещества извлекаются из растущего дерева путем подсочки в виде живицы  или же из срубленной древесины (преимущественно из сосновых пней) путем экстракции органическими растворителями или щелочами.

    Вытекающая при ранениях соснового дерева живица представляет прозрачную смолистую жидкость с приятным сосновым запахом. В ее состав входят смоляные кислоты, нейтральные вещества, терпеновые углеводороды. Вследствие испарения скипидара и кристаллизации смоляных кислот живица густеет, становится мутной, непрозрачной и вязкой, по внешнему виду напоминает засахарившийся мед. Она всегда содержит примеси— сор и воду; при этом вода извлекает из сора водорастворимые танниды, красящие и другие вещества, которые смешиваются со смолистыми веществами и загрязняют их. Очистка живицы и ее переработка на канифоль и скипидар осуществляется в канифольнотерпентинном производстве .Экстрактивные вещества их применение

    В древесине срубленных деревьев, особенно в пневом осмоле (в пнях, простоявших в земле несколько лет после рубки деревьев), состав смолистых веществ существенно отличается от состава живицы. Кроме смоляных кислот и терпеновых углеводородов, они содержат продукты их окисления (окисленные смоляные кислоты и терпеновые спирты), а также жирные кислоты. Извлечение экстрактивных смолистых веществ из осмола органическими растворителями (обычно бензином) и их переработка на канифоль и скипидар проходят в экстракционном производстве. Извлечение смолистых веществ из осмола может быть произведено также разбавленным раствором едкого натра. При этом смоляные кислоты омыляются щелочью и переходят в щелок в виде канифольного мыла, которое затем высаливается из раствора поваренной солью. Такой способ очень прост, не огнеопасен и ранее испытывался на некоторых заводах, но себя не оправдал вследствие крайне низкого качества продукции. Омыление смолистых веществ щелочью происходит также в сульфатцеллюлозном производстве.

    Похожие товары

    Перед установкой деревянных окон для начала нужно определиться с материалом - какой сорт дерева предпочтительнее по его качественным характеристикам и соответствует вашим потребностям и возможностя
    Оцилиндрованное бревно, применяемое для строительства домов, коттеджей, бань и прочих строений уже на протяжении более 5 лет зани
    Как известно, помимо деревопоражающих организмов, древесина может быть подвержена разрушительному воздействию
    Вываривание древесины в соленой воде также предупреждает ее растрескивание.
    Технология «жидкой древесины» способна заменить стандартные пластмассы и обеспечить человечество новыми материалами на долгие годы.
    ДРЕВЕСИНА сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев