3.Технологические факторы пиролиза и их влияние на выход и качество древесного угля.

Пиролиз называется процесс нагрева древесины до температуры 480 ˚С без доступа воздуха, при пиролизе одновременно идут многие реакции, но не все вместе а каждая в соответствие со своей энергией активации.

Сущ. Десятки факторов влияющих на выход и состава продуктов пиролиза, 10 основных, 4 сырьевых(порода древесины, влажность, наличие гнили, зольность), 2 физических(давление в аппарате, конечная температура) и 4 технологических(скорость подъема температуры, способ обогрева, виды применяемых теплоносителей, хим добавки) .

ур. Аренеуса

Измеряется в град./мин , различают быстрый и медленный пиролиз

1.Скорость подъема температуры.

При медленном пиролизе образующиеся структуры не могут выйти из зоны высоких температур и постоянно переходят в структуру ДУ с выделением воды и газов. При быстром пиролизе образуется большое количество низкомолекулярных радикалов которые способствуют образованию низкомолекулярных веществ способных выйти из зоны низких температур, выход жидких продуктов повышен.

Механизм пиролиза имеет радикальный характер.

При быстром пиролизе образуется больше жидких продуктов пиролиза, а при медленном больше продуктов глубокого разложения.

2.Способ обогрева

3.Вид применяемого теплоносителя

Теоретически теплоноситель может быть газовым, жид. и тв., г-ж, т-т, ж-т.

Лучше всего теплообмен идет с твердым теплоносителем на практическом применении газовый. В газовом теплоносителе большое значение имеет влагосодержание, чем оно выше тем быстрее идет передача тепла.

4.Применение химических добавок

Все добавки делятся на 2 типа:

1.Дегидратирующие(1-ого типа)

2.Деполимеризующие(2-ого типа)

Добавки 1-ого типа способствуют процессу формирования структуры ДУ, т.е. ускоряют процесс углеобразования. Получается повышенный выход ДУ за счет снижения выхода органических жидких продуктов пиролиза.

Добавки 2-ого типа ускоряют процесс разрыва макромолекул и способствуют ускоренному образованию органических жидких продуктов пиролиза за счет снижения выхода ДУ.

Обработку химическими добавками есть смысл проводить, только для дисперсного сырья (опилки, стружка, щепа).

Эта технология нашла применение в развитых странах. Поскольку в РФ идеология пиролиза построена на использовании крупного сырья, то этот фактор можно считать не действующим.

4.Физические факторы пиролиза и их влияние на выход и качество древесного угля.

К ним относятся давление в аппарате и конечная температура пиролиза.

Давление в аппарате.

Теоретически это очень сильный фактор: при остаточной плотности 10 мм.рт.ст образуется 40% смолы, а угля не образуется вообще; при плотности 10 атм. образуется 40% угля, а смолы не образуется вообще.

Остаточное давление:

Практически этот фактор «не играет роль» так как практически во всех аппаратах для пиролиза поддерживается давление на уровне чуть выше атмосферного, для профилактики пожаров и взрывов.

Конечная температура пиролиза:

Это главный фактор от которого зависит состав и выход продуктов пиролиза.

yield - выход продукта

Т - выход твердого остатка.

Г - выход газа в пиролизе.

Ж - выход жидких продуктов пиролиза без воды.

В - выход реакционной воды.

Из графика видно, выход жидких продуктов имеет максимум при 600 выход газов резко увеличивается после температуры 600 , а выход твердого остатка непрерывно уменьшается с увеличением температуры пиролиза.

Состав газа в пиролизе, теплотворная способность в газах измеряется в , жидкости и твердых . При низких температурах пиролиза в газе содержится в основном СО₂ и небольшое количество СО.

5.Сырьевые факторы пиролиз и их влияние на выход и качество древесного угля.

1.Порода древесины - от породы древесины зависят два основных показателя качества ДУ - это зольность и прочность. Чем больше плотность исходной древесины тем выше прочность ДУ. Плотность древесных пород в Мире колеблется от 120 (бальса) до 1200 (гвалковое дерево). Для породы коры плотность колеблется от 300 до 1000 .

2.Влажность - это больше экономический фактор чем сырьевой, поскольку пиролиз проходит при температуре выше 400 , то вода содержащаяся в древесине обязана испарится.

3.Наличие гнили. Различают белую и бурую гниль. При поражении белой гнилью разрушается лигнин, остается целлюлоза. При поражении бурой наоборот. В любом случае получается механически слабы ДУ с повышенной зольностью и склонный к самовозгоранию.

4.Зольность древесины зависит от породы и условий произрастания дерева.

6 Растворители для извлечения водорастворимых, жирорастворимых веществ, смеси водорастворимых и жирорастворимых веществ.

1. Водорастворимые (гидрофильные, витамины В, органические кислоты, витамин С, аминокислоты)

2. Липофильные (жироподобные, триглицерины, воск, фосфолипиды)

3. Нерастворимые (лигнин, целлюлоза, глицерин)

7 Движущая сила процесса экстракции биологически активных веществ из биомассы растений

Движущей силой является разность концентраций. ∆=С(1)-С(2)

Раствор.+част.+э.в.=экстракционная суспензия

С(1) Бав

ур. Фика-Энштейна

(10)=1,3 сП, 𝛍(40)=0,66сП, 𝛍(65)=0,43сП, К(g)=1*10в минус 5 степени м²/с

8 Скорость диффузии при экстракции р.с.

При повышении температуры, понижается вязкость, из за нее повышается скорость диффузии

Скорость экстракции во многом определяется процессом диффузии на границе раздела фаз между растворителем и частицей растительного сырья. Поэтому известны различные технические решения, направленные на улучшение межфазного массопереноса и, как следствие, повышающие эффективность массообмена. К ним относятся способы экстрагирования с постоянным или периодическим перемешиванием растительного сырья с помощью различных по конструкции мешалок.

9 Функциональные группы и свойства витамина С.

Витамины - это органические вещества молекулы которых являются активным центром или ферментом.

Витамин С является водорастворимым витамином. Впервые выделен в 1923-1927 гг. Зильва (S.S. Zilva) из лимонного сока.

Это, пожалуй, самый известный из витаминов. Он стимулирует рост, участвует в процессах тканевого дыхания, обмене аминокислот (структурных блоков белка), способствует усвоению углеводов. Аскорбиновая кислота повышает сопротивляемость организма к инфекциям, интоксикациям химическими веществами, перегреванию, охлаждению, кислородному голоданию. Одна из важнейших функций витамина С — синтез и сохранение коллагена — белка, который «цементирует» клетки и тем самым служит основой образования соединительных тканей. Коллаген скрепляет сосуды, костную ткань, кожу, сухожилия, зубы. Витамин С нормализует уровень холестерина в крови, способствует усвоению железа из пищи, требуется для нормального кроветворения, влияет на обмен многих витамине' Важнейшая функция витамина С — антиоксидантная. Он противодействует токсическому действию свободных радикалов — агрессивных элементов, образующихся в организме при многих отрицательных воздействиях и заболеваниях. Аскорбиновая кислота участвует в выработке адреналина — гормона «боеготовности», увеличивающего частоту пульса, кровяное давление, приток крови к мускулам. Этот важнейший водорастворимый витамин в природных условиях встречается в трех формах: в виде аскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой кислоты и аскорбигена. Больше всего (до 70 %) в растениях аскорбигена. Он наиболее устойчив к окислению. В организме человека аскорбиновая кислота не образуется.

10 Структурная формула, свойства и применение хлорофилла.

1)4 пирольных цикла

2)1 порфериновый цикл

3)Соединение магния

4)Растворяется в ацетоне; спирте этиловым; диэтиловый эфир.

5)Наличие фетола (изопренойда) С(20)

6)Пентановое кольцо

Общие свойства: 1) не устойчивый к свету, боится кислорода, повышенная температура, чувствительность к кислотам и щелочам.

Роль хлорида – фотосинтеза

6СО2+6Н2О=С6Н12О6+6О2↑

НCl – феофетин; NaОН отщеп. Фетол фефорбид

Хлорофилл находит применение как пищевая добавка (Регистрационный номер в европейском реестре E140), однако при хранении в этанольном растворе, особенно в кислой среде, неустойчив, приобретает грязно-коричнево-зеленый оттенок, и не может использоваться как натуральный краситель. Нерастворимость нативного хлорофилла в воде также ограничивает его применение в качестве натурального пищевого красителя. Но хлорофилл вполне успешно используется в качестве натуральной замены синтетических красителей при изготовлении кондитерских изделий.^{[источник не указан 1137 дней]}

Производное хлорофилла — хлофиллин медный комплекс (тринатриевая соль) получил распространение в качестве пищевого красителя (Регистрационный номер в европейском реестре E141). В отличие от нативного хлорофилла, медный комплекс устойчив в кислой среде, сохраняет изумрудно-зеленый цвет при длительном хранении и растворим в воде и водно-спиртовых растворах. Американская (USP) и Европейская (EP) фармакопеи относят хлорофиллид меди к пищевым красителям, однако вводят лимит на концентрацию свободной и связанной меди (тяжелый металл).

11.Факторы увеличения выхода экстрактивных веществ из растительного сырья.

F(м²) степень и способ измельч. поверхность р/с. От 100 мкр и более (суспензии); от 1до 100 мкр (коллоидный раствор); меньше 1 мкр (истинные растворы)

1. Смена раствор-я;

2. Добавить растворителя чистого из ж.м. 1:5, 1:10. Жидкостной модуль – это соотношение сырья к раствору.

3. Влажность сырья: влага препятствует диффузии в орган. растворителе в р/с

4. Циркуляция растворителя

5. Интефикация

6. Давление

7. Физика – химическое воздействие на э.в.

12.Медицинские препараты из уральского фитосырья.

Фармацевтические препараты, лекарства для сердечно-сосудистой системы, центральной и периферической нервной системы. Анестетики (средства наркоза), анальгетики (обезболивающие средства), Фармацевтические препараты, лекарства для офтальмологии, оториноларингологии и стоматологии, Фармацевтические препараты для обмена веществ, пищеварительной системы, пищевые добавки. Лекарства, фармацевтические препараты для урологии, дерматологии, гинекологии и акушерства, Фармацевтические препараты, лекарства не указанные в другом месте, Парафармацевтические лекарственные средства, Лекарственные травы, целебные растения - препараты и настои, Проектные разработки, консультанты, инжиниринг в промышленной химии, физике и биологии (услуги), Консультанты, проектные разработки, инжиниринг по фармацевтической продукции, Консультанты, проектные разработки, инжиниринг по фармацевтике, Научные фундаментальные и прикладные исследования, Научные фундаментальные и прикладные исследования по фармацевтике.

13.Преимущества и недостатки применения бензина для экстракции фитомассы

Он доступный, относительно не дорогой и низкая температура кипения. Недостатки токсичность, воспламеняющий с парами бензина

14.Основные страны-производители активных углей.

Производство АУ относится к отраслям лидерам, то есть развивается темпами выше средне мировых(5:2). Основные страны производители АУ Китай, США, Япония, Германия, Франция, Нидерланды, Россия.

15.В каких отрослях применяют древесный уголь как восстановитель.

Древесный уголь как восстановитель применяется в металлургии.

16.Основные показатели качества древесного угля по стандарту.

В соответствии с ГОСТ 7657 ДУ выпускается трех марок:

1.марка А (высший 1 сорт) - из твердолиственных пород и березы

2.марка Б (первый и второй сорт) - из мягколиственных пород

3.марка В (из хвойных или из смеси пород) выпускается только по согласованию с потребителем

Основные показатели качества ДУ

-содержание нелетучего углерода

-зольность

-влажность

-кажущаяся плотность

-насыпная плотность

-содержание частиц размером менее

Нелетучий углерод - это та часть угля которая остается твердой после нагрева при 800 ͦС в течении 6мин.Для промышленного угля - это основной показатель качества. Содержание нелетучего углерода в ДУ растет с конечной температурой пиролиза.

Зольность - зависит от породы, возраста и места произрастания исходной древесины. В целом зольность хвойных ниже зольности лиственных. Ценность ДУ как восстановителя в металлургии определяется отношением «нелетучий углерод - зола».Основным элементом золы в ДУ является кальций.

Влажность - в ДУ должно быть не более 6% воды, но допускается до 20% с пересчетом на 6% влажность при оплате.

Кажущаяся плотность - Твердое пористое тело имеет 3 плотности. Истинная, кажущаяся и насыпная. Истинная 1400 , кажущаяся 400 , насыпная 150 . Обычно чем выше плотность тем выше механическая прочность.

Содержание мелочи - в основном зависит от прочности исходной древесины и от самой технологии производства ДУ.

17.Основные страны-производители древесного угля.

Производство ДУ в основном сосредоточенно в развитых странах так как там для производства ДУ широко используются мелкие древесные отходы. Явный лидер по производству ДУ в Мире - Бразилия где его делают примерно 8млн. тонн в год. Америка (США, Мексика, Колумбия, Аргентина), Африка (Конго, Эфиопия, Мадагаскар, Сомали), Азия (Индия, Таиланд, Индонезия, Вьетнам), Европа (Франция, Польша, Россия).

Уровень цен на ДУ в мире зависит от качества страны и сезона и коллеблится в пределах 80-800 долларов за тонну (опт.) средняя 400.

18.Применение жидкого диоксида углерода для экстрагирования растительного сырья.

-фреоны СНF3

-хлодоны ССl2F2

-CО2; 70кг/см², 40˚С

1 эксикатор, 2 испаритель, 3 мисцела, 6 конденсатор холодильник.

Температура кипения 21 ˚С, СО2 хим. энерг. Все это исключ. термоокис. экс.БАВ, и обеспечив высокое качество экст.

4 часа 1:10 ж.м.

Химический состав аб. экст. Биомассы пладов шиповника % (г/100г.а.э) ТГЦ (триглицериды) 62,6 +/- 10 жирные кислоты 5,4 +/- 1,2 воск 1,23+/- 0,3 фосфолипиды 3+/-1

19.Промышленное сырье для получения натурального пищевого красителя.

Натуральные (природные) пищевые красители - это красящие вещества, выделенные физическими способами из растительных и животных источников. Иногда их подвергают химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств. Ряд красителей получают не только их выделением из природного сырья, но и синтетически. Например, бета-каротин, выделенный из моркови, по своему химическому строению соответсвует бета-каротину, полученному микробиологическим или химическим путём (при этом натуральный бета-каротин существенно дороже и поэтому редко используется в пищевой промышленности как краситель). Сырьём для натуральных пищевых красителей могут быть ягоды, цветы, листья, корнеплоды и т.д. в том числе в виде отходов переработки растительного сырья на консервных и винодельческих заводах. Содержание красящих веществ в растительном сырье зависит от климатических условий произрастания и времени сбора, но в любом случае оно относительно невелико (обычно несколько процентов или доли процента). Количество других химических соединений - сахаристых, пектиновых, белковых веществ, органических кислот, минеральных солей и т.д. - может превышать содержание красящих в несколько раз. Эти вещества не представляют опасности для здоровья, а часто даже полезны для человека, но своим присутствием они снижают интенсивность окрашивания готового продукта. При производстве препаратов натуральных пищевых красителей от побочных веществ в той или иной степени избавляются. Современные технологии позволяют получать препараты натуральных пищевых красителей с заданными свойствами и стандартным содержанием основного красящего вещества.