ТЕМА

Физико-химические основы переработки растительного сырья

План

Особенности процессов

Экстракции,

Выпаривания,

Осаждения,

Центрифугирования и сепарирования,

Фильтрования (микрофильтрация, диализ, ультрафильтрация, обратный осмос) при переработке растительного сырья

▲Экстракция

Экстракция относится к массообменным процессам.

Массообменные процессы – такие технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую конвективной и молекулярной диффузией. Движущая сила массообменных процессов – разность концентраций распределяемого вещества во взаимодействующих фазах .

Массообменные процессы классифицируют по трем основным признакам :

Агрегатному состоянию вещества,

Способу контакта фаз,

Характеру их взаимодействия.

По агрегатному состоянию вещества можно представить основные фазы: «газ – жидкость» (Г-Ж), «газ – твердое тело» (Г–Тв.т), «жидкость – жидкость» (Ж–Ж), «жидкость – твердое тело» (Ж – Тв.т) и др.

В зависимости от сочетания фаз имеются способы их разделения . Так, при сочетании Г–Ж разделение возможно дистилляцией, ректификацией, абсорбцией и десорбцией, сушкой и увлажнением;

Г – Тв.т – сублимационной сушкой, адсорбцией, ионным обменом, фракционной адсорбцией;

Ж – Ж–жидкостной экстракцией;

Ж–Тв.т – фракционной кристаллизацией, экстрагированием, адсорбцией, ионным обменом.

Перенос распределяемого вещества происходит всегда из фазы, в которой его содержание выше равновесного, в фазу, в которой концентрация этого вещества ниже равновесной.

По способу контакта фаз массообменные процессы разделяют на процессы

С непосредственным контактом фаз,

Контактом через мембраны и

Без видимой (четкой) границы фаз.

По характеру взаимодействия массообменные процессы и аппараты разделяют на периодические и непрерывные . В непрерывных процессах возможна организация прямоточного, противоточного, перекрестного и комбинированного движения компонентов.

Экстракция в системе «жидкость – жидкость» – процесс извлечения растворенного вещества или веществ из жидкости с помощью специальной другой жидкости, не растворяющейся или почти не растворяющейся в первой, но растворяющей экстрагируемые компоненты.

Жидкость, используемая для извлечения компонентов, называется экстрагентом . Массообмен между фазами протекает при их непосредственном контакте . Полученная в результате экстракции жидкая смесь поступает в разделитель, в котором разделяется на экстракт – раствор экстрагированных веществ в экстрагенте и рафинат – остаточный раствор, из которого экстрагированы извлекаемые компоненты. Процесс экстракции проводится в аппаратах различной конструкции – экстракторах .

При экстракции в системе «жидкость – жидкость» экстракт и рафинат разделяют отстаиванием, затем из экстракта выделяют растворенное вещество отстаиванием, выпариванием или другими методами.

В промышленности используют периодическую или непрерывную экстракцию по следующим схемам:

Одноступенчатой,

Многоступенчатой противоточной и

Многоступенчатой с перекрестным током экстрагента.

Одноступенчатая экстракция применяется тогда, когда высок коэффициент разделения. Она заключается в перемешивании исходного раствора и растворителя, а после установления равновесия фаз – в разделении смеси на экстракт и рафинат. Для разделения эмульсий используют отстойники, для трудноразделимых эмульсий – сепараторы.

Многоступенчатая экстракция проводится в многосекционных экстракторах или экстракционных установках. Она может проводиться с противотоком экстрагента или комбинированным способом при наличии нескольких экстрагентов. Многоступенчатая противоточная экстракция более эффективна, чем экстракция в перекрестном токе. При противоточной экстракции достигается более высокая средняя движущая сила процесса и происходит более полное извлечение компонента из раствора.

Экстракцию широко применяют для извлечения ценных продуктов из разбавленных растворов, а также для получения концентрированных растворов..

Преимущество экстракции заключается в том, что она проводится при низкой рабочей температуре процесса. Это позволяет разделять жидкие смеси веществ, которые при повышенных температурах разлагаются (например, эфирные масла, ферменты, антибиотики).

Экстракция твердых тел – выщелачивание .

Экстракция из твердых тел (выщелачивание, экстрагирование) – извлечение из твердого тела одного или нескольких веществ с помощью растворителя, обладающего избирательной способностью.

Выщелачивание представляет собой сложный многостадийный процесс, заключающийся в диффузии растворителя в поры твердого тела, растворении извлекаемых веществ, диффузии экстрагируемых веществ в капиллярах твердого тела к поверхности раздела фаз и массопередачи экстрагируемых веществ в ядро потока экстрагента.

В пищевой промышленности выщелачиванием обрабатывают капиллярно-пористые тела растительного или животного происхождения. Примерами таких процессов могут служить посол, маринование, копчение и др. В них солевой или водный раствор либо сложный по составу газ проникает в глубь твердого пористого продукта, смешивается с водными растворами, заполняющими их поры, и передает им часть своих растворенных веществ.

В качестве растворителей используют

Воду (для экстрагирования сахара из свеклы, кофе, цикория, чая),

Спирт и водно-спиртовую смесь (для получения настоев в ликероводочном и пивобезалкогольном производствах),

Бензин, трихлорэтилен, дихлорэтан (в маслоэкстракционном и эфиромасличном производствах) и др.

Выщелачивание является основным процессом в свеклосахарном производстве. Используется в ликероводочном производстве при получении спиртованных морсов и настоев, при производстве соков и экстрактов, в маслоэкстракционной промышленности (с помощью бензина извлекается растительное масло из семян подсолнечника).

Экстрагирование в пищевом производстве может быть выполнено различными способами :

Погружением экстрагируемого материала;

Ступенчатым орошением растворителем;

Смешанным способом, при котором материал проходит стадию замачивания, затем стадию орошения.

При погружении экстрагируемого материала процесс происходит в условиях противотока, когда растворитель и экстрагируемый материал непрерывно передвигаются навстречу друг другу.

Преимущество экстрагирования погружением – высокая скорость, простота конструкции экстракционного аппарата. Недостатки – значительные габариты экстракторов по высоте, высокое содержание примесей в конечном продукте, низкая концентрация конечного продукта.

При экстрагировании ступенчатым орошением непрерывно перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое в одной и той же перемещающейся емкости (ковше, камере и т.п.) или на движущейся ленте.

Конечный продукт (например, мисцелл) получается повышенной концентрации и чистоты благодаря самофильтрации через слой экстрагируемого материала. Недостатки – повышенная длительность экстракции, невысокий коэффициент использования геометрического объема.

При экстрагировании смешанным способом процесс протекает в две стадии. На первой стадии осуществляется тщательное замачивание и перемешивание (стадия экстракции погружением) экстрагируемого материала в прямоточно движущемся растворителе. На второй стадии методом ступенчатого орошения достигается окончательное экстрагирование и промывка материала чистым растворителем.

Совмещение экстрагирования погружением и ступенчатым орошением в одной установке позволяет использовать преимущества способов экстрагирования и избежать их основных недостатков.

▲Выпаривание

Выпаривание – тепловой процесс, это концентрирование (сгущение) растворов, суспензий и эмульсий (чаще твердых веществ в воде) при кипении. В процессе выпаривания парообразование (кипение) происходит в объеме выпариваемой жидкости за счет подвода тепловой энергии.

В пищевой, химической и других отраслях промышленности выпариванию подвергают главным образом водные растворы.

Выпаривание применяют для концентрирования водных растворов щелочей (едкий натр, едкий калий), солей (NaCl, Na 2 S0 4 , NH 4 NO 3 и др.) и некоторых высококипящих жидкостей, для получения растворителя в чистом виде (например, для опреснения морской воды, используя аппараты-опреснители), перенасыщенных растворов, в которых проводят кристаллизацию (растворы сахарозы, фруктозы, молочного сахара). Данный процесс используется в сахарном, консервном, кондитерском, молочном и других производствах. Выпаривают также водные растворы разных веществ (получают концентрированные соки), эмульсии (молоко), суспензии (барду) и пр.

Механизм выпаривания

При выпаривании вода из раствора удаляется в виде пара, а растворенное вещество или дисперсная фаза эмульсий и суспензий остается в неизменном количестве.

Тепло для выпаривания подводится различными теплоносителями . Основной теплоноситель – глухой водяной пар , называемый греющим или первичным или острым . Пар, образующийся при выпаривании кипящих растворов, называется вторичным или экстра-паром .

Способы выпаривания .

Выпаривание проводят под давлением

Атмосферным,

Повышенным,

Под вакуумом.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар, как правило, не используется и выбрасывается в атмосферу.

При выпаривании под повышенным давлением вторичный пар может быть использован как нагревающий элемент в подогревателях, для отопления, технологических нужд.

«+, –» Выпаривание под давлением связано с повышением температуры кипения раствора. Поэтому применение данного способа ограничено свойством раствора и температурой нагревающего агента. Например, при таких условиях ухудшается качество многих пищевых продуктов (молока, сахарных и томатных соков и др.). Кроме того, повышается стоимость установки.

При выпаривании под вакуумом можно проводить процесс при более низких температурах, что важно для растворов, склонных к разложению. При использовании греющего пара тех же параметров, что и при выпаривании под атмосферным давлением, увеличивается движущая сила процесса (полезная разность температур). Это позволяет уменьшить поверхность нагрева в аппарате или сокращает время проведения процесса.

«+, –» Выпаривание под вакуумом требует установки дополнительного оборудования (конденсатора, вакуум-насоса и др.) и большего расхода тепла на испарение. Однако этот способ широко используется для концентрирования высококипящих и легкоразлагающихся растворов.

Выпарные установки .

Классифицируют по рабочему давлению (см. выше), количеству корпусов (аппаратов).

Выпаривание под атмосферным давлением, а иногда под вакуумом производят в одиночных выпарных однокорпусных аппаратах.

Большим распространением пользуются многокорпусные выпарные установки, которые включают несколько соединенных друг с другом аппаратов (корпусов), работающих под давлением, понижающимся по направлению от первого корпуса к последнему. В таких установках можно применять вторичный пар, образующийся в каждом предыдущем корпусе, для обогрева последующего корпуса. При этом свежим паром обогревается только первый корпус. Это позволяет сэкономить значительное количество потребляемого свежего пара.

По методу ведения процесса различают периодическое и непрерывное выпаривание.

При периодическом выпаривании исходный раствор выгружают, а аппарат загружают новой порцией исходного раствора. Используют лишь в производствах малого масштаба или для упаривания растворов до высоких конечных концентраций.

При непрерывном выпаривании непрерывно подводят греющий пар и начальный раствор, а непрерывно отводят сгущенный раствор, вторичный пар и конденсат греющего пара. Применяют при выпаривании крупнотоннажных продуктов.

Особенности процессов отделение продукта

от культуральной жидкости

Для отделения взвешенных частиц от культуральной жидкости учитывают различные физико-химические свойства частиц:

Плотность;

Поверхностные свойства.

плотности частиц :

седиментация (отстаивание, осаждение) – используют для отделения крупных частиц размером от 2,3 мкм до 1 мкм.

гидроциклонирование – от 5 мкм до 700 мкм;

центрифугирование – от 400 нм до 900 нм;

ультрацентрифугирование – от 10 нм до 1 мкм;

Методы, основанные на разделении суспензий по размеру частиц :

▪ фильтрация через тканевые фильтры – отделяют частицы размером от 10 мкм до 1 мм;

▪ микрофильтрация – используют для частиц размером от 200 нм до 10 мкм;

▪ ультрафильтрация – используют для частиц размером от 10 нм до 5 мкм.

Сравнительные размеры различных объектов

Микроорганизмы:		Макромолекулы
	чуть больше10 нм	Микрочастицы	от 120 нм до 10 мкм
Бактерии	0,3-1,0 мкм (300-1000 нм)	Тонкие взвеси	от 10 до 100 мкм
		Грубые взвеси	от 100 мкм до 1 мм
Мицелий грибов и эритроциты

Поверхностные свойства частиц используются в процессе флотаци и . В основу данного метода положена способность клеток удерживаться пузырьками воздуха. Данным способом можно удалить частицы с размером от 1 до 200 мкм.

Рассмотрим особенности использования выше приведенных методов разделения суспензий в различных производствах.

▲ Отстаивание и осаждение

Наиболее часто используют в процессе очистки сточных вод – отстаивание активного ила, для отделения животных и растительных клеток, мицелиальных грибов и пивных дрожжей и др. взвешенных частиц.

Клетки микроорганизмов и взвешенные или коллоидные частицы не обязательно должны быть крупными: они могут концентрироваться на хлопьях, агломератах.

Процесс отстаивания часто комбинируется с предварительной коагуляцией или флокуляцией. В обоих случаях к суспензии добавляют реагент – коагулянты или флокулянты.

Прикрепленные к длинным молекулам коагулятов или флокулятов несколько клеток или частиц создают основу агломерата, который в результате имеет больший вес и меньшую подвижность, что приводит к осаждению осадка.

Недостатки метода : большая продолжительность процесса (от нескольких часов до суток), не очень хорошее разделение.

▲ Центрифугирование и сепарирование

Для преодоления выше названных трудностей осаждения на клетки воздействуют центробежной силой. Центрифуги и сепараторы, создающие эту силу, называют осадительными.

▲ Фильтрование

Фильтрование обеспечивает разделение суспензий, пыли и туманов с помощью пористой (фильтровальной) перегородки, способной пропускать жидкость или газ и задерживать взвешенные в них твердые частицы. Фильтрование осуществляется под действием разности давлений жидкости по обе стороны от фильтрующей перегородки. Жидкость проходит через поры перегородки, а твердые частицы задерживаются на ней, образуя слой осадка. Фильтрование применяется для более тонкого, чем при осаждении, разделения суспензий и пыли.

От правильного выбора фильтровальной перегородки во многом зависят производительность фильтра, чистота получаемого фильтрата.

В качестве пористых перегородок используются:

Зернистые материалы: песок, уголь, асбест и др.;

Ткани: шерстяные (в основном грубошерстные), хлопчатобумажные (бязь, фланель), минеральные (асбестовая ткань), металлотканые (металлические сетки);

Жесткие пористые перегородки (в основном керамические);

В последнее время в промышленную практику вошли также синтетические материалы :

Полиамидные (нейлон, капрон, анид и др.);

Полиакрилонитриловые (орлан, нитрон, дралон и др.);

Поливинилхлоридные (саран, ровин и др.); полиэтиленовые и полипропиленовые;

Полиэфирные (терилен, дакрон, лавсан, териталь и др.);

Фторлоновые (тефлон, фторлон);

Металлические, покрытые пластиком.

При разделении суспензий в зависимости от вида фильтровальной перегородки и свойств суспензии фильтрование может быть

С образованием осадка на поверхности перегородки,

С закупориванием пор фильтрующей перегородки и

С промежуточным видом фильтрования (закупоривание пор и отложение осадка на поверхности).

По целевому назначению процесс фильтрования может быть очистным или продуктовым .

Очистное фильтрование применяют для разделения суспензий, очистки растворов от включений. В этом случае целевым продуктом является фильтрат. В пищевой промышленности очистное фильтрование используют при осветлении соков, вина, виноматериалов, молока, пива и других продуктов.

Цель продуктового фильтрования – выделение из суспензии диспергированных в них продуктов в виде осадка. Примером фильтрования такого вида может быть разделение дрожжевых суспензий, в которых целевым продуктом является осадок (дрожжи).

Процесс фильтрования в промышленных условиях проводится на фильтрах периодического и непрерывного действия .

Фильтры периодического действия позволяют проводить фильтрование в любом режиме.

Непрерывно действующие фильтры работают только при постоянной разности давления, обеспечивая непрерывное удаление осадка, что является их существенным преимуществом.

По способу создания разности давления (движущей силы) различают фильтры, работающие под давлением , и фильтры, работающие под вакуумом .

Фильтрование может обеспечить почти полную очистку жидкости от взвешенных частиц и в этом имеет преимущество перед осаждением .

С целью повышения скорости фильтрования при разделении суспензий с небольшой концентрацией твердой фазы либо содержащих слизистые вещества фильтрование проводят в присутствии вспомогательных веществ , препятствующих закупориванию пор перегородки. Слой вещества наносят на нее перед фильтрованием суспензии.

В качестве вспомогательных веществ используются тонкодисперсные угли, асбест, перлит, кизельгур и др.

Основные величины, характеризующие процесс фильтрования, – скорость и продолжительность фильтрования , зависящие от перепада давления на фильтре, вязкости фильтрата и гидравлического сопротивления при фильтровании.

Фильтрация широко распространена во всех отраслях пищевой промышленности. Так, в пивоварении фильтрация используется для отделения дробленого солода от сусла и для осветления пива. В виноделии, в соковом, консервном, ликероводочном производствах отфильтровываются части тканей плодов, ягод. Очень широко применяется фильтрация в свеклосахарном, крахмалопаточном и других производствах.

▲ Мембранные процессы – разделения жидких смесей на полупроницаемых перегородках. Внешне они похожи на обычную фильтрацию, так как движущей силой процесса является разность давлений. В действительности с помощью полунепроницаемых мембран разделяются истинные растворы (гомогенные системы), в то время как фильтрованием можно лишь разделить суспензию, т.е. отделить твердую фазу от жидкой.

Считая мембранные методы фильтрованием на молекулярном уровне (по порядку увеличения размера и молекулярной массы задерживаемых частиц), можно условно мембранные методы разделить следующим образом:

К мембранным методам очистки относят диализ, электродиализ,

К баромембранным методам – обратный осмос, ультрафильтрация, микрофильтрация и тонкая фильтрация.

Баромембранные методы.

Классифицируются по размерам пор используемых мембран и размерам задерживаемых частиц.

Прямой осмос – это диффузия молекул растворителя в раствор через полупроницаемую мембрану, когда мембрана не пропускает растворенное вещество. Осмотическое давление раствора (р 0) зависит от молярной концентрации растворенного вещества и степени его диссоциации. Если р 0 >р Г (давление гидравлическое), то идет прямой осмос. Если р 0 = р Г, диффузия воды через мембрану прекращается. Если р Г >р 0 , молекулы растворенного вещества и воды будут проходить через мембрану в растворитель. Этот механизм лежит в основе обратного осмоса и ультрафильтрации.

Следовательно, обратный осмос и ультрафильтрация – это перенос молекул через мембрану под давлением выше осмотического, при котором растворитель (вода) проходит через мембрану, а растворенное вещество в зависимости от его молекулярной массы и величины пор мембраны частично или полностью задерживается. Скорость ультрафильтрации тем выше, чем больше разница между рабочим давлением р Г и осмотическим.

Обратный осмос и ультрафильтрация – широко распространены в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и ферментной промышленности.

Преимущества ультрафильтрации – отсутствие тепловой инактивации ферментов и небольшие энергозатраты, позволяет провести концентрирование раствора без фазового превращения при комнатной температуре и одновременном освобождении от балластных веществ (низкомолекулярных).

Обратный осмос и ультрафильтрация имеют один механизм, но отличаются по ряду параметров.

Различия между обратным осмосом и ультрафильтрацией – при обратном осмосе разделение низкомолекулярных веществ происходит при рабочем давлении до 0,7-14 МПа, т.к. р 0 в этих растворах велико. Используются мембраны с очень маленькими порами (от 1∙10 -4 до 2∙10 -3 мкм).

При ультрафильтрации происходит разделение высоко- и низкомолекулярных веществ, цель процесса – получение концентрированного раствора высокомолекулярных соединений (например, ферментов). При этом рабочее давление низкое (от 0,07 до 0,7 МПа), т.к. р 0 в этих растворах небольшое. Используются мембраны с порами большими (от 3∙10 -3 до 150∙10 -3 мкм).

Названные различия достаточно условные.

Для математического описания процесса мембранного разделения служит модель движения вязкого потока через поры (уравнение Пуазейля) и модель диффузионного массопереноса (закон Фика). Принято считать, что если размер пор мембран меньше 3∙10 -3 , то процесс подчиняется закону Фика (обратный осмос), при размере пор мембран больше 3∙10 -3 (ультрафильтрация), процесс подчиняется уравнению Пуазейля.

Мембраны.

Мембраны в ультрафильтрационных установках являются главным элементом, которые должны отвечать определенным требованиям, иначе процесс очистки и концентрирования может не пройти. Мембраны должны быть высокопроницаемыми и селективными, устойчивыми к действию разделяемых растворов, механически прочными. Они должны обладать низкой адсорбцией к разделяемым веществам и невысокой стоимостью. По этим показателям считаются лучшими полимерные мембраны.

При ультрафильтрации используют мембраны из целлофана, каучука, полиэтилена, полистирола, целлюлозы и ее производных (особенно ацетатцеллюлозы), полифенола, полиакриловой кислоты, металлокерамики, пористого стекла и др.

Применение обратного осмоса и ультрафильтрации .

Изобретение относится к области получения газообразного, жидкого и/или твердого топлива и может быть использовано при утилизации отходов растительного происхождения на основе лигнина, крахмала, целлюлозы, полиозы, гуминовых соединений или их производных. Переработку растительного сырья, выбранного из сырья на основе лигнина, гуминовых кислот, целлюлозы, крахмала, полиозы или их производных, с получением газообразных, жидких и твердых топливных смесей осуществляют посредством сухой перегонки с одновременным воздействием ионизирующего излучения и температуры. Облучение сырья проводят электронным или иным ионизирующим излучением в процессе сухой перегонки при высокой температуре без доступа воздуха. Отгонку летучих целевых продуктов ведут в токе газов, преимущественно газообразных алканов, водорода или водяного пара при умеренном или пониженном давлении. Для повышения выхода конверсии и регулировки соотношения жидкой, газообразной и твердой фракций процесс переработки ведут циклически в замкнутом контуре, возвращая часть газов и паров в голову процесса. Дополнительными управляющими факторами в зависимости от состава исходного сырья могут служить применение углеводородных присадок, предварительное озонирование или подщелачивание исходной массы, ее частичная биохимическая деградация, применение катализаторов. Техническим результатом является повышения степени утилизации сырья и выхода ценных фракций топливных углеводородов. 9 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области получения газообразного, жидкого и/или твердого топлива и может быть использовано при утилизации растительного сырья и производственных отходов растительного происхождения на основе лигнина, крахмала, целлюлозы, полиозы, гуминовых соединений и их производных.

Известен способ переработки посредством сухой перегонки, состоящий в разложении исходного растительного сырья при высокой температуре без доступа воздуха с образованием твердых, жидких и газообразных продуктов и конденсацией летучих продуктов вне зоны теплового воздействия (прототип) (1) [Роговин З.А., Шорыгина Н.Н. Химия целлюлозы и ее спутников. - М: Гос. научно-техн. изд-во химической литературы, 1953, с.226-227, 608-610].

Однако данным известным способом получают смесь воды, углекислого газа и углерода с низким содержанием компонентов, пригодных к использованию в качестве топлива (водород, детонационно-стойкие жидкие, твердые или газообразные углеводороды). В известном способе сухой перегонки исходное растительное сырье подвергают воздействию высокой температуры, при котором происходит разложение не только самого сырья, но и образующихся продуктов. В результате среди конечных продуктов преобладают компоненты, которые не могут использоваться в качестве топлива (вода, смолы, углекислый газ). Общий выход извлекаемых топливных компонентов не превышает 50 мас.%, из которых не более трети являются жидкими.

Целью предлагаемого технического решения является повышение полноты утилизации растительного сырья, а также повышение качества получаемых продуктов переработки.

Поставленная цель достигается тем, что переработку растительного сырья осуществляют посредством сухой перегонки при совместном воздействии ионизирующего излучения и температуры, а летучие продукты принудительно удаляют из зоны воздействия в токе газа или пара.

Способ переработки растительного сырья путем воздействия ионизирующим излучением и температурой с образованием продуктов радиолиза известен (2) [Ершов Б.Г. «Радиационно-химическая деструкция целлюлозы и других полисахаридов. // Успехи химии. 1998, Т.67, №4, с.353-375].

Однако данным известным способом можно получить уменьшение степени полимеризации облучаемых макромолекул при сохранении их химической природы, а также небольшое количество летучих хозяйственно ценных углеводородов, причем только в смеси с неутилизируемыми продуктами радиолиза.

В известном способе, основанном на применении ионизирующего излучения, исходное растительное сырье вводят в зону радиационного воздействия и выдерживают в ней в течение отрезка времени, достаточного для образования продуктов радиолиза, которые, оставаясь в этой зоне, участвуют в регенерации исходных молекул или вступают в новые реакции взаимодействия с образованием новых продуктов, в том числе и преимущественно нежелательных. Только после завершения периода воздействия ионизирующего излучения реакционную массу выводят из реактора и выделяют из нее продукты радиолиза, сложная смесь которых требует проведения сложной процедуры их разделения. При этом наиболее ценная фракция топливных углеводородов и водорода составляет лишь незначительную долю среди продуктов радиолиза (≤5 мас%).

В предлагаемом техническом решении сухую перегонку осуществляют в процессе воздействия ионизирующим излучением. Причем для повышения относительного выхода газообразных, жидких и твердых продуктов разложения сырья рекомендуется часть отогнанных продуктов отделять и смешивать с исходным сырьем, поступающим в зону воздействия.

В конкретном исполнении воздействие - нагрев и облучение - осуществляют непосредственно электронным пучком с энергией 0.4-10 МэВ при мощности дозы выше 0,5 кГр/с.

Кроме того, воздействие и отгонку летучих продуктов осуществляют в токе водорода или газообразных алканов. Эти газы могут представлять собой отделяемую часть продуктов разложения, возвращаемых в голову процесса для смешения с исходным сырьем.

Впервые установлено, что наилучшие качество целевых продуктов переработки растительного сырья ароматической природы посредством сухой перегонки под действием ионизирующего излучения и тепла можно получить, если сырье предварительно или в процессе воздействия смешивать с жидкими алканами и/или жидкими компонентами нефти (углеводородами, извлекаемыми из нефти по отдельности или в виде жидкой смеси).

В свою очередь, при переработке растительного сырья, в котором преобладают полисахариды и иные насыщенные углеводороды, наилучшее качество целевых продуктов достигается, если сырье предварительно или в процессе воздействия смешивать с непредельными соединениями.

Для получения высококалорийных и низкомолекулярных целевых продуктов рекомендуется перед подачей в зону воздействия производить озонирование исходного растительного сырья.

Целесообразным приемом, регулирующим молекулярно-массовое распределение в целевом продукте, является подщелачивание исходного растительного сырья.

Для повышения относительного выхода газообразных и жидких целевых продуктов рекомендуется в процессе переработки действие излучения и температуры чередовать с биохимической обработкой перерабатываемого материала.

В конкретном исполнении селективность воздействия и отгонку летучих продуктов регулируют за счет присутствия в зоне воздействия гомогенных или гетерогенных катализаторов.

Авторами настоящего технического решения установлено, что как степень утилизации сырья, так и выход ценных фракций топливных углеводородов и водорода можно значительно повысить, а технологию их получения можно значительно упростить, если в процессе сухой перегонки воздействие температуры сочетать с воздействием ионизирующего излучения и принудительно удалять продукты разложения в токе газа или пара.

Впервые установлено, что новое комбинированное воздействие обеспечивает возможность снижения температуры переработки, селективность разложения исходных компонентов и целенаправленность процесса радиолиза растительного сырья. Хозяйственно ценная фракция топливных компонентов, образующаяся в зоне воздействия, ингибирует процесс разложения сырья и за ее уровнем в зоне воздействия необходимо следить и не позволять, чтобы ее содержание превышало допустимый предел.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие заявляемое техническое решение.

Пример 1. В качестве растительного сырья используют лигнин, выделяемый из древесины на Сегежском целлюлозно-бумажном комбинате. Сырье в токе метана пропускают через нагреваемый полый реактор, помещенный под пучок линейного электронного ускорителя У-003, где он подвергается воздействию потока электронов с мощностью дозы 5 кГр/с и энергией Е=8 МэВ. На выходе из реактора смесь летучих продуктов охлаждают до 20°С. Конденсированные продукты отделяют от газа в инерционном газо-жидкостном сепараторе. Образующийся конденсат - смесь жидких углеводородов и воды - разделяют на делительной воронке и сливают в емкости-хранилища. Оставшуюся газовую смесь направляют в газовый мембранный сепаратор, где извлекают водород и газообразные углеводороды. Твердые продукты, накапливающиеся на дне реакторе, выводят и ссыпают в хранилище. При необходимости из них удаляют водорастворимые нецелевые примеси. В составе продуктов присутствуют 11 мас.% газообразных, 48 мас.% жидких и 41 мас.% твердых. Из них топливные компоненты составляют соответственно 7, 38 и 39 мас.%. Выход целевых топливных продуктов в расчете на 1 кВт·ч поглощенной энергии составил 1,2 кг. Таким образом, при полной конверсии сырья получено 84 мас.% целевых продуктов.

Результаты приведены в таблице 1 и 2, где Е - энергия потока электронов; Р - мощность поглощенной дозы; V - массовая скорость подачи сырья в реактор, G - тип газа, Н - наличие нагревателя («+» - воздействие излучения сочетается с дополнительным нагревом; «-» - нагрев осуществляется только за счет излучения), Т - максимальная температура в зоне воздействия, Д - абсолютное давление.

Пример 2. По методике примера 1 подвергли переработке препарат гуминовую кислоту (фирмы Chemapol). В качестве источника ионизирующего излучения использован γ-изотоп 60 Со. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.

Пример 3. По методике примера 1 подвергли переработке хлопковую целлюлозу. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.

Пример 4. По методике примера 1 подвергли переработке древесный опил (лиственный). Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.

Пример 5. По методике примера 1 подвергли переработке измельченную сосновую кору. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.

Пример 6. По методике примера 1 подвергли переработке рубленую ржаную солому. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.

Пример 7. Лигнин обработали по методике примера 1, но исходное сырье предварительно смешали с 14 мас.% додекана. При этом сырьевую смесь облучали и нагревали только ускоренными электронами без использования дополнительного источника тепла. Из таблицы 2 видно, что добавка жидкого алкана к сырью позволяет увеличить выход жидкого топлива относительно твердого, а также общий выход целевого продукта. Додекан и его ближайшие гомологи являются также характерными жидкими компонентами нефти.

Пример 8. По методике примера 1 переработали лигнин, предварительно подвергнутый озонированию (0.3 моль О 3 на моль сырья). Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют влиянии озона на перераспределение относительных выходов жидкого и твердого топлива и повышение общего выхода целевой конверсии.

Пример 9. Лигнин обработали по методике примера 1, но исходное сырье предварительно было подщелочено алкоголятом натрия, а нагрев осуществляли только за счет электронного пучка. Эффект предварительного подщелачивания, как видно из таблицы 2, также состоит в повышении относительного выхода жидкого топлива, хотя общий выход целевых продуктов практически не изменяется.

Пример 10. По методике примера 3 подвергали переработке целлюлозу, которую предварительно смешали с антраценом. Нагрев образца происходил только вследствие поглощения электронного пучка. Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют о влиянии антрацена на общий выход целевой конверсии при существенном росте выхода жидкой топливной фракции.

Пример 11. Коммерческий препарат полиозы обработали по методике примера 1, но после нагрева и облучения следовала анаэробная биохимическая обработка сырья в метан-тэнке. В результате образовались только жидкие и газообразные продукты, причем суммарное содержание топливных компонентов достигло 90% от массы сырья. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 12 По методике примера 1 подвергали переработке полиозу, на которую предварительно напылили комплексную соль никеля. Нагрев образца происходил как с помощью нагревателя, так и электронного пучка. Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют, что добавка оказала каталитическое действие, резко повысив выход жидкого топлива и общий выход целевых веществ.

Пример 13. По методике примера 3 подвергли переработке хлопковую целлюлозу, но при пониженном давлении - 102 мм.рт.ст. Из таблицы 2 видно, что понижение давления способствовало росту относительного выхода жидких топливных продуктов.

Пример 14. По методике примера 5 подвергли переработке сосновую кору, но при пониженном давлении - 78 мм.рт.ст. Данные, представленные в таблице 2, свидетельствуют о большем выходе жидкого целевого продукта при пониженном давлении.

Пример 15. По методике примера 1 подвергли переработке лигнин, но сырье предварительно смешали с 16 мас.% жидкой фракции, полученной при прямой перегонке (конец кипения 340°С) девонской нефти. Таблица 2 свидетельствует, что добавка жидких компонентов нефти (как и в примере 7) к исходному сырью, позволяет увеличить выход жидкого топлива относительно твердого, а также общий выход целевого продукта.

Во всех случаях реализации заявляемого способа без процедуры отгонки, без сочетания облучения и нагрева и при задержке летучих продуктов в зоне воздействия получали следующие негативные результаты:

2-3-кратный рост смолообразования;

Снижение выхода целевой конверсии, как минимум в 1,5-2 раза, сопровождающееся повышением выхода токсичных и неутилизируемых соединений;

Образование продуктов, обладающих остаточной радиоактивностью, при Е≥10 МэВ.

Глубокую деструкцию летучих топливных соединений до СО 2 и Н 2 О при E≤0.4 МэВ.

Таким образом, способ согласно заявляемому техническому решению обеспечивает целенаправленное превращение растительного сырья в хозяйственно ценные газообразные, жидкие и твердые топливные соединения. Это особенно ценно при утилизации крупнотоннажных отходов переработки древесины (лигнин, опил, кора и др.).

В настоящее время промышленная утилизация растительных отходов включает следующие основные направления:

Помещение в отвалы, где растительная масса претерпевает длительное биохимическое разложение под действием естественных внешних факторов (бактерии, воздух, влага, свет и т.п.);

Фракционное выделение полезных компонентов или их смесей, например целлюлозы из древесины, сорбентов медицинского назначения из лигнина и т.п.;

Частичное использование растительных остатков в качестве бытового топлива или кормовых добавок для животных;

Химическая и биохимическа переработка, например для получения спирта, фурфурола и др. ценных соединений.

Для утилизации избыточных растительных материалов указанными известными способами требуются чрезвычайно большие площади хранения, сложные технологические схемы переработки, многоступенчатая очистка отходов. Такая инфраструктура требует больших капитальных затрат, длительного времени на строительство и запуск и реализуется только при наличии в регионе крупного потребителя выпускаемой продукции. Если же все эти факторы отсутствуют, то основная часть растительных отходов накапливается в отвалах вокруг перерабатывающих предприятий, оказывая негативное воздействие на окружающую среду и затрудняя освоение новых территорий.

Заявляемый способ позволяет с помощью компактных установок максимально утилизировать избыточные растительные массы на месте их производства, предотвращая массированное загрязнение окружающей среды.

Заявляемый способ обеспечивает получение следующих результатов:

Выход утилизируемых топливных продуктов превышает 75% и может достигать 95% от массы перерабатываемого растительного сырья; жидкий целевой продукт имеет надежное бытовое и промышленное применение в качестве компонента моторного, реактивного или дизельного топлива;

Побочными продуктами являются, прежде всего, вода и, в меньшей степени, окислы углерода. Выход последних многократно меньше их выхода при самопроизвольном гниении растительной массы в отвалах;

Способ характеризуется экологической чистотой, поскольку не использует и не ориентирован на использование токсичных реагентов, и его реализация не связана с появлением вредных воздействий на окружающую среду и производственный персонал;

Способ обеспечивает низкую энергоемкость и материалоемкость переработки растительного сырья за счет полноты поглощения энергии в обрабатываемой смеси, низких давлений, возможности производить нагрев изнутри вещества посредством поглощения энергии электронного излучения.

Таблица 1 Состав и выходы продуктов переработки растительного сырья, мас.%
Пример	№1	№2	№3	№4	№5	№6
Условия:
Е, МэВ	8.0 (е -)	1.25 (γ)	5.0 (е -)	3.0 (е -)	5.0 (е -)	0.5 (γ)
Р, кГр/с	5.0	0.2	8.2	7.4	8.2	0.3
V, кг/кВтч	1.43	1.51	1.35	1.60	1.45	1.56
T, °С	420	440	419	440	425	400
Н	+	+	+	+	+	+
G	СН 4	С 3 Н 8 -С 4 Н 10	Н 2	Н 2 О	ПНГ*	ПГ*
Д, мм.рт.ст.	764	750	771	784	753	749
сырье	лигнин	гуминовая кислота	целлюлоза	древесные опилки	сосновая кора	ржаная солома
Топливо: газообразное	7	5	8	9	6	10
жидкое	38	42	32	41	36	40
твердое	39	30	35	37	36	31
Отходы: газообразные	4	6	8	6	11	8
жидкие	10	12	17	6	0	8
твердые	2	5	0	1	11	3
Всего: газ	11	11	16	15	17	18
жидкость	48	54	49	47	36	48
твердое	41	35	35	38	47	34
Общий выход топлива	84	77	78	87	78	81
*В таблицах 1 и 2 попутный нефтяной газ обозначен как ПНГ, а природный газ, как ПГ. Основу обеих смесей составляют газообразные алканы.

Таблица 2 Состав и выходы продуктов переработки растительного сырья при дополнительных управляющих факторах, мас.%
Пример	№7	№8	№9	№10	№11	№12	№13	№14	№15
Условия:
Е, МэВ	8.0 (е -)	8.0 (е -)	8.0 (е -)	5.0 (е -)	5.0 (е -)	5.0 (е -)	5.0 (е -)	5.0 (е -)	8.0 (е -)
Р, кГр/с	5.0	5.0	5.0	8.2	0.8	8.2	8.2	8.2	5.0
V, кг/кВтч	1.48	1.48	1.48	1.60	1.45	1.60	1.35	1.45	1.48
T, °С	409	409	409	440	255	440	419	425	409
Н	-	+	-	-	-	+	+	+	-
G	СН 4	СН 4	СН 4	С 3 Н 8 -С 4 Н 10	ПГ	ПГ	Н 2	ПНГ	СН 4
Д, мм.рт.ст.	759	771	749	766	760	758	102	78	763
управляющий фактор	добавка 14% додекана	Обработка сырья озоном	добавка 3% алкоколята натрия	добавка 8% антрацена	обработка в метан-тэнке 20 ч.	катализ солью Ni	пониженное давление	пониженное давление	Добавка 16% нефтяной фракции
сырье	лигнин	лигнин	лигнин	целлюлоза	полиоза	полиоза	целлюлоза	сосновая кора	лигнин
Топливо: газообразное	7	5	3	4	38	12	10	9	8
жидкое	57	62	59	50	52	77	37	46	59
твердое	28	26	20	35	0	6	29	30	25
Отходы: газообразные	2	7	5	1	5	0	8	5	2
жидкие	4	0	0	10	5	0	16	2	4
твердые	2	0	13	0	0	5	0	8	2
Всего: газ	9	12	8	5	43	12	18	14	10
жидкость	61	62	59	60	57	77	53	48	63
твердое	30	26	33	35	0	11	29	38	27
Общий выход топлива	92	93	82	89	90	95	76	85	92

1. Способ переработки растительного сырья, выбранного из сырья на основе лигнина, крахмала, целлюлозы, полиозы, гуминовых соединений или их производных, в газообразные, жидкие и твердые топливные смеси посредством сухой перегонки, отличающийся тем, что на растительное сырье одновременно воздействуют ионизирующим излучением и температурой, а летучие продукты отгоняют из зоны воздействия в токе газа или пара.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев осуществляют непосредственно электронным пучком с энергией 0,4-10 МэВ при мощности дозы выше 0,5 кГр/с.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что часть отогнанных продуктов отделяют и смешивают с исходным сырьем.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что воздействие осуществляют в токе водорода или газообразных алканов при нормальном или пониженном давлении.

1

В современных условиях рыночной экономики в качестве первоочередной стоит проблема полного использования сырьевых ресурсов. Важную роль в решении этой проблемы должны сыграть организация рациональной переработки растительного сырья в экстракты, для использования в производстве продуктов питания.

Основным сырьем для производства экстрактов являются лекарственные растения, дикорастущие или культивируемые плоды и ягоды, содержащие значительное количество биологически активных веществ.

Технология переработки плодово-ягодного и лекарственно-технического сырья в экстракты включает следующие основные стадии.

При переработке плодово-ягодного сырья часть свежих плодов сушат, а другая замораживается и хранится при температуре минус 18 °С. При заморозке свежей ягоды происходит частичная потеря влаги и разрушается клеточная структура, что облегчает сокоотдачу.

При использовании свежего лекарственно-технического сырья после инспекции подвергают сушке до «воздушно-сухого состояния», которое в зависимости от вида сырья колеблется в пределах 12-14 % остаточной влажности, что не отражается на его качестве.

На следующей стадии высушенное и замороженное сырье измельчают. Измельченное плодово-ягодное и растительное сырье экстрагируют при массовом соотношении системы сырье÷экстрагент 1:10-1:15 при температуре 40-50 °С. В качестве растворителей применяют воду, этанол или их растворы в разных концентрациях. Использование таких экстрагентов позволяет варьировать спектр извлекаемых веществ или делить экстрактивные вещества на фракции, а применяя их последовательно, можно достичь практически полного извлечения экстрактивных веществ из растительного сырья. При этом можно получать экстракты не только разной биологической активности, но и совершенно другого типа действия.

Концентрирование экстрактов осуществляется до содержания 55-60 % сухих веществ на вакуум-выпарной установке при 48-50 °С, что обеспечивает сохранность термолабильных веществ растительного происхождения, благодаря этому полученные концентраты обладают химической и микробиологической стабильностью

Образовавшиеся в процессе переработки растительного сырья ингредиенты (шрот, жмых или клетчатка), необходимые для формирования гранул, сушатся и подвергаются дополнительно механическому измельчению до 0,01-0,02 мм для достижения оптимальных размеров частиц в готовом экстракте.

Процесс гранулирования осуществляется по «полумокрому» способу. Откалиброванные гранулы поступают на сушку, которая осуществляется при температуре 50-55 °C до остаточной влажности 5-6 %.

Прессование таблеток (брикетов) из гранул ведется при давлении, равном 50-150 МПа, что обусловлено индивидуальной прессуемостью гранул, полученных из различного плодово-ягодного или растительного сырья.

Готовые продукты фасуются и упаковываются в полимерную тару и отправляются на склад готовой продукции, где хранятся при температуре 20 °С.

Преимуществом данных технологий являются мягкие температур ные режимы и отсутствие других воздействий, оказывающих деструктивное влияние на биологически активные вещества, содержащиеся в сырье растительного происхождения в процессе его переработ ки, что позволяет получать любые композитные биологически активные смеси (жидкие, гранулированные, таблетированные) из различного плодово-ягодного и лекарственно-технического сырья принципиально новых свойств и качеств.

Библиографическая ссылка

Кравченко С.Н., Драпкина Г.С., Постолова М.А. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 8. – С. 68-69;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3385 (дата обращения: 29.04.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

В нынешних рыночных условиях одной из главных проблем является применение сырьевых материалов. Весьма серьезную роль в решении данной проблемы играет организация и формирование эффективной системы именуемая переработка лекарственного растительного сырья в экстракты, которые в дальнейшем применяются для изготовления всевозможных товаров питания.

Главным материалом для изготовления экстрактов считаются растения, специально выращиваемые или собираемые в диких условиях ягоды или плоды, в составе которых находится большой объем различных биологически активных компонентов.

Методы получения экстрактов:

Как происходит переработка растительного сырья

Переработка растений, ягодно-плодового и лекарственного материала, состоит из представленных этапов:

1. Во время обработки плодово-ягодных материалов отдельную часть свежих плодов специально сушат, а другую кладут на заморозку и хранят при температурных условиях в -18 градусов. Во время заморозки свежих ягод осуществляется частичный вывод влаги и происходит разрушение клеточной структуры, что в дальнейшем помогает облегчить процесс сокоотдачи.

2. Во время применения свежих лекарственных материалов происходит проверка сырья на качество, а после оно передается на сушку, пока не будет достигнуто воздушно-сухое состояние.

3. На последующем этапе замороженный и высушенный материал тщательно измельчается, а после этого происходит экстракция растительного сырья. Применение подобных экстрагентов дает возможность изменять спектр получаемых элементов или разделять извлеченные материалы на небольшие порции. Используя их поочередно, появляется возможность достигать полноценного эффекта вытяжки экстрактивных элементов из используемого растительного материала. Появляется возможность изготавливать средства с разнообразной биологической эффективностью и с совершенной различным видов воздействия.

4.Созданные в результате концентраты отличаются повышенной микробиологической и химической стабильностью.

5.Полученные по окончанию переработки лекарственного сырья компоненты, как клетчатка или жмых, используются в дальнейшем для создания гранул.

6. Процедура гранулирования выполняется согласно «полумокрого» метода. Полученные в результате гранулы отправляются на сушку.

7. Спрессование таблеток выполняется при давлении в пределах от 50 до 150 МПа. Это обуславливается персональной особенностью гранул, что получаются из всевозможных видов трав.

Растительное сырье - это настоящая кладезь ресурсов, которые человек использует в разных целях. Рассмотрим, какое оно бывает и что полезного дает людям.

Природные ресурсы и сырье растительное

Природные ресурсы являются основой развития народной хозяйственной деятельности. Они могут быть как источники средств:

• производства;
• существования.

По своему происхождению их можно подразделить на следующие группы:

• биологические;
• земельные;
• водные;
• минеральные.

Россия очень богата на лесные ресурсы. Целых 45% территории занимает лес. Это 771,1 миллиона гектаров, или 81,5 миллиарда кубических метров. Кроме того, в стране и много земельных возобновляемых ресурсов, которые насчитывают 1,7 миллиарда гектаров. В то же время сельхозугодия занимают площадь 222 миллиона гектара. В их число входит 132 миллиона гектара пахотных и 90 миллионов гектаров земель, относящихся к пастбищам и сенокосам. Больше всего земледельческих угодий находится в лесостепи, смешанных лесах и южной тайге. Здесь располагается 90% пахотных земель, а распаханность достигает в отдельных регионах 80%.

Но природные ресурсы — это одно, а сырье растительное — это нечто другое. К последнему относят предметы труда, которые добыты и произведены человеческим трудом. К примеру, деревья, растущие в лесу, являются природными ресурсами. А вот срубленные — это древесина, относящаяся к промышленному сырью.

Сырье растительное — это:

• хлопок;
• зерно;
• древесина;
• лекарственные травы.

Остановимся на каждом из этих видов отдельно.

Хлопок

Это волокно, которое получают из коробочек хлопчатника, многолетнего длинного (до двух метров) растения, имеющего большие цветы. 90% его состоит из целлюлозы, 6% занимает вода, а остальные 4% - минеральные, жировые и воскообразные примеси. Хлопок — прочное, теплостойкое, со средней гигроскопичностью и малой деформацией сырье растительное.

В то же время это мягкий, эластичный, с отличной поглощающей способностью, легкоокрашиваемый материал. Среди его недостатков отмечают свойство со временем желтеть, а также легко мяться и садиться.

В России наиболее подходящим регионом для выращивания хлопка является Астраханская область. Здесь на него выделено целых 11 тысяч гектаров пахотных земель.

Лен

Самые распространенные виды растительного сырья — лен обыкновенный и лен бывает одно- и многолетним, имеющим голубые цветы и почти голый стебель.

Россия во всем мире занимает первое место по выращиванию данного растения. Основными районами, где оно произрастает, являются Центральный и Северо-Западный. Лен активно используется в фармацевтической и текстильной промышленности.

К преимуществам ткани из льна можно отнести прочность, воздухопроницаемость, носкость, легкость, поглощающую и охлаждающую способность, стойкость к высоким температурам при стирке и глажке.

Но у него есть и недостатки. Это быстрая способность мяться и плохо гладиться.

Верхняя одежда защищает человеческое тело от радиации солнца.

Зерно

Это еще одно растительное сырье, которое широко распространено в России. Среди культур выделяют:

• ячмень;
• пшеницу;
• рожь;
• кукурузу;
• овес;
• гречиху;
• просо;
• отдельные зернобобовые.

Самой распространенной в России является пшеница, на сбор которой приходится половина общего российского производства. выращивается только на европейской части, а яровая — в южных районах.

Ячмень считается вторым по объему производства. Эта культура произрастает почти везде. Она является самой северной. В России ее больше всего ценят как В мире по выращиванию ячменя наша страна занимает пятое место.

Рожь применяют и как продовольственную, и как кормовую культуру. Ей необходимо меньше тепла по сравнению с пшеницей. Зато по пищевым качествам она уступает последней. Ее выращивают в Поволжском, Центральном, Волговятском и Уральском округах.

Овес используют так же, как и рожь. Выращивание и хранение растительного сырья в основном производится в европейской части страны.

Самой урожайной культурой является рис. Он очень любит воду и тепло, поэтому выращивается в низовьях Волги, Кубани и Приморском крае.

Такой же тепло- и водолюбивой является кукуруза. В южных районах ее выращивают на зерно, а в северных — для приготовления силоса.

Гречиха относится к низкоурожайным культурам. Ее выращивают в лесной и лесостепной зонах.

Древесина

Древесина является очень ценным промышленным сырьем, которое используют в разных областях техники, в строительстве, энергетике, на ж/д транспорте и других. За счет того что переработка растительного сырья является легкой, по своим декоративным свойствам ее особенно широко применяют в мебельной промышленности и столярном деле. Кроме того, древесина широко экспортируется за рубеж.

Лекарственные травы

Те растения, которые содержат активные фармакологические вещества, а также оказывают терапевтическое воздействие, называют лекарственными. Всего в мире насчитывается до пятисот тысяч видов растений, только порядка пяти процентов из всех являются лекарственными. Россия может гордиться всем разнообразием видов на своей территории. Каждый год для медицинских целей здесь собирается свыше двухсот лечебных трав.

Помимо этого, имеется большой запас не исследованных еще растений. В этом неоценимую услугу оказывает многовековой опыт народной медицины.

Лекарственное растение — сырье для получения чистых активных веществ в промышленном масштабе. Они получаются в том виде, в котором и используются в качестве исходного сырья для терапевтически полезных веществ.

Лекарственное растительное сырье служит для изготовления и соков. Их производят из растений, из которых невозможно получить вещества в чистом виде, когда в комплексе они дают наиболее действенный результат.

Сырье применяется для сборов целебного чая. Его главное преимущество в том, что он действует комплексно. Такой чай пьют в виде дополнительного средства к основному лечению. Нередко его прием становится еще более действенным, чем медикаментозные препараты даже при хронических заболеваниях.

Добавление лекарственных растений в пищу улучшает ее качество, обогащает витаминами и иными полезными веществами, благодаря чему активизируются физиологические процессы. Кроме того, лекарственные растения неплохо реализуются в коммерческих целях.

Химические соединения, которые получают из лекарственных растений, часто становятся моделью для производства медикаментозных препаратов. Но главным их назначением является прием лекарственных трав. От населения часто можно услышать отклики о действенности народных рецептов, основанных на травах, которые помогли избавиться от самых разных хворей. Но и медицинская промышленность готовит порядка трети препаратов из них. Почти 80% лекарств, применяемых при сердечно-сосудистых и заболеваниях системы ЖКТ, изготовляют именно на основе этого растительного сырья. И даже при таких цифрах потребность в растениях все еще возрастает.

Их изучают многие НИИ, медицинские и фармацевтические учебные и другие учреждения. Известны исследования, проводимые и за рубежом. Российские ученые изучили очень много лекарственных растений. На их работах основаны атласы, карты распространения и справочники. Подробный анализ растительного сырья позволил организовать их сбор. Также это способствовало распространению и применению его во всех регионах страны.

Домашняя зеленая аптека

Желательно дома иметь набор лекарственных трав на разные случаи жизни, чтобы они могли не только защитить организм, но и вылечить его, если возникнут болезни. К примеру, отличной профилактикой расстройств системы ЖКТ является кора дуба. А ромашка аптечная, календула или трава бессмертника улучшит пищеварение. При циститах и воспалениях прекрасным средством является трава фиалки, толокнянки, спорыша и корни солодки. Простуду вылечат шиповник, малиновые листья, трава душицы, мать-и-мачехи, цветки липы и календулы и так далее. От стресса и при бессоннице помогут а также трава пустырника и шишки хмеля.

Хранение

Очень важно правильно хранить травы. Ведь в противном случае какая бы ни была богатая зеленая аптека, растения просто потеряют свои целебные качества и станут бесполезными. Каждый вид должен храниться отдельно. Выбранное для хранения место должно быть темным, сухим, чистым. Пахучие растения держат подальше от непахучих, а ядовитые — от неядовитых. Хорошая емкость для хранения — это стеклянная банка. Но еще лучше их держать в специальных тряпичных мешочках, чтобы они дышали. Каждый мешочек следует подписать, где, помимо названия, нужно указать год сбора.

Длительность определяется сроками годности. Если все условия хранения соблюдаются, то:

• плоды хранятся 3 года;
• корни и кора — 5 лет;
• цветы, листья, почки и травы — 2 года.

Сбор

Лучшая погода для сбора сухая и ясная. Корни лекарственных растений выкапывают осенью, когда верхняя часть увядает, также это можно сделать и ранней весной. А вот время сбора трав и цветов — это период цветения. Семена будут пригодны при их созревании.

Бывают, правда, и исключения из правил. Тогда они описываются в характеристике растений. Основное количество трав сушат в тени с достаточным количеством воздуха. Высушенные травы легко ломаются, но сохраняют свой цвет.

Заключение

В статье мы рассмотрели, какое бывает растительное сырье. Каждый из видов имеет очень важное значение для жизнедеятельности человека. Но на бытовом уровне важнейшую роль играет лекарственное растительное сырье и прием лекарственных трав.

От населения важно понимание не только того, как правильно принимать травы, но как и когда собирать, а также хранить. Лекарственные растения, хранящиеся дома, еще не раз помогут домочадцам при различных проблемах.