Получение бетулинового концентрата из технической бересты спиртовой экстракцией - Автореферат

05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесиныРабота выполнена на кафедре химических технологий федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Официальные оппоненты: Карманов Анатолий Петрович доктор химических наук, профессор, Институт биологии Коми НЦ УРО РАН, зав. лабораторией физико-химии лигнина, Сыктывкарский государственный университет, профессор кафедры общей и прикладной экологии, зав. лабораторией «Экохимии растительных веществ» Коровкина Наталья Владимировна кандидат технических наук, Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Защита состоится «14» ноября 2013 года в «10» часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.02 при ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Учитывая, что внешний слой коры - береста - содержит ценные экстрактивные вещества (ЭВ), поэтому ее переработка с получением ценного биологически активного вещества (БАВ) - бетулинаявляется наиболее рациональным направлением утилизации. Бетулин и синтезированные на его основе производные обладают разнообразной биологической активностью, в частности антисептическими, гастро-и гепатопротекторными свойствами, противоопухолевой, АНТИВИЧ-активностью и представляют большой интерес для химико-фармацевтической и пищевой отраслей промышленности. С целью интенсификации процесса получения бетулина предложено активировать бересту в условиях неизобарногопарокрекинга, использовать ударно-акустическое воздействие и суперкритическую экстракцию углекислым газом. Проблемой извлечения бетулина из бересты занимается ряд ученых в России и за рубежом - Кислицын А.Н., Кузнецов Б.Н., Левданский В.А., Рощин В.И. и др. Технология выделения бетулинасовместима с получением БАВ из водорослей Белого моря, не требует коренной реконструкции действующего производства, а лишь модернизации участка подготовки к спиртовой экстракции, изменения параметров процесса и введение дополнительных операций при получении продукта.Обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.Установлено влияние основных параметров на процесс СВЧ-экстрагирования: вида растворителя, степени и характера измельчения сырья, расхода энергии, интенсивности перемешивания и жидкостного модуля процесса. Получена модель для описания процесса СВЧ-экстракции в виде уравнения регрессии, в котором основным параметром является расход энергии, и определены оптимальные значения параметров выделения бетулина-сырца: концентрация этилового спирта 86 %, продолжительность процесса 6-7 мин, жидкостной модуль 1:20, удельный расход энергии 16 КВТ·ч/кг бересты или 67 КВТ·ч/кг бетулина.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В ТРУДАХ

В журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России

Коптелова, Е.Н. Определение состава этанольного экстракта бересты [Текст] / Е.Н. Коптелова, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Лесной журнал. - 2011.- № 6.- С. 107-111.

Коптелова, Е.Н. Исследование кинетики массопереноса в процессе экстрагирования бересты [Текст] / Е.Н. Коптелова, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Лесной журнал.- 2013.- № 4.- С. 119-128.

Коптелова, Е.Н. Интенсификация процесса выделения бетулина из бересты с использованием СВЧ-поля [Текст] / Е.Н. Коптелова, Л.Н. Кузнецова, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Лесной журнал.- 2013.- № 5.- С. 193-201.

В материалах конференций

Коптелова, Е.Н. Комплексная химическая переработка бересты / Е.Н. Коптелова, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Научному прогрессу - творчество молодых: материалы и докл. междунар. молодеж. науч. конф. по естеств.-науч. и техн. дисциплинам (15-16 апреля 2011): в 3 ч. - Йошкар-Ола: МАРГТУ, 2011. -Ч.1. - С. 131-132.

Koptelova E.N., Kutakova N.A., Tretyakov S.I. Isolation of betulin from birch bark with the use of ultrasound // Renewable wood and plant resources: chemistry, technology, pharmacology, medicine: International Conference (June 21-24, 2011). -St-Petersburg, 2011. - P. 100-101.

Коптелова, Е.Н. Сравнение состава бетулина-сырца, выделенного различными способами / Е.Н. Коптелова, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Химия и технология растительных веществ: материалы VIIВСЕРОС. науч. конф. (3-5 октября 2011). - Сыктывкар, 2011. - С. 75.

Коптелова, Е.Н. Актуальные направления переработки бересты / Е.Н. Коптелова, Д.Л. Герасимчук, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Новые технологии рециклинга отходов производства и потребления: материалы докл. междунар. науч.-техн. конф. - Минск: БГТУ, 2011. - С. 157-160.

Катышева, М.В. Извлечение бетулина из технической бересты и изучение его свойств / М.В. Катышева, Е.Н. Коптелова, Н.А. Кутакова // Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка: материалы междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов (10-11 ноября 2011). - СПБ.: СПБГЛТУ, 2011. - С. 363-366.

Коптелова, Е.Н. Выделение бетулина из березовой коры / С.И. Третьяков, Н.А. Кутакова // Наука - Северному региону: сб. материалов науч.-техн. конф. проф.-преподават. состава, научных, инженерно-техн. работников и аспирантов по итогам работ за 2010 год. - Архангельск: САФУ, 2011. - С.140-144.

Коптелова, Е.Н. Определение растворимости бетулина / А.В.Минина, С.И. Третьяков, Н.А. Кутакова // Химия поверхности и нанотехнология: сб. материалов всерос. молодежной конф. (10-11 октября 2012). - Казань, 2012. - С. 118.

Коптелова, Е.Н. Оптимизация параметров экстрагирования бетулина из технической бересты с применением ультразвука / Е.Н. Коптелова, Н.А. Кутакова, С.И. Третьяков // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы V Всерос. конф. с междунар. участием (24-26 апреля 2012). - Барнаул, 2012. - С. 165-167.

Размещено на .ru

Обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Установлено влияние основных параметров на процесс СВЧ-экстрагирования: вида растворителя, степени и характера измельчения сырья, расхода энергии, интенсивности перемешивания и жидкостного модуля процесса.

Разработан новый эффективный способ выделения бетулина из бересты с использованием СВЧ-поля, позволяющий сократить в 10-15 раз продолжительность процесса по сравнению с традиционными методами экстракции.

Получена модель для описания процесса СВЧ-экстракции в виде уравнения регрессии, в котором основным параметром является расход энергии, и определены оптимальные значения параметров выделения бетулина-сырца: концентрация этилового спирта 86 %, продолжительность процесса 6-7 мин, жидкостной модуль 1:20, удельный расход энергии 16 КВТ·ч/кг бересты или 67 КВТ·ч/кг бетулина.

Предложен алгоритм расчета внутридиффузионной кинетики процесса экстрагирования бересты, отличающейся анизотропной капиллярно-пористой структурой.

Экспериментально подтверждена возможность расчета кинетики процесса извлечения ЭВ и бетулинола из бересты при постоянных значениях коэффициента внутренней диффузии, установлены зависимости коэффициентов внутренней диффузии от размеров частиц бересты.

Получен бетулиновый концентрат с содержанием бетулинола 66…90 %, изучены его свойства и даны рекомендации по направлениям использования.

Установлено влияние способа измельчения сырья на выход бетулина-сырца при экстрагировании в СВЧ-поле. При измельчении на дробилке истирающего действия выход составляет 21%, а на дробилке режущего действия- 15 %ота.с.б.