ОДЕРЖАННЯ ЦЕЛЮЛОЗИ ІЗ ПШЕНИЧНОЇ СОЛОМИ У ДВОСТУПЕНЕВІЙ СИСТЕМІ ОЦТОВА КИСЛОТА – ПЕРОКСИД ВОДНЮ – ВОДА – ЕТИЛОВИЙ СПИРТ

Анотація

Актуальність теми дослідження. Залучення вторинної сировини у вигляді відходів сільського господарства та розроблення нових екологічно безпечних способів делігніфікації рослинної сировини для вирішення проблем забруднення навколишнього середовища.

Постановка проблеми. Наявні методи делігніфікації рослинної сировини з використанням окисника – пероксиду водню дають змогу отримати волокнистий напівфабрикат із високим виходом, але з показниками міцності на 15-30 % нижчими в порівнянні з волокнистими напівфабрикатами, одержаним варильними розчинами при рН > 7. Тому необхідно вдосконалювати наявні способи делігніфікації пшеничної соломи пероксидом водню в середовищі оцтової кислоти.

Аналіз останніх досліджень. Було детально розглянуто останні вітчизняні та закордонні публікації, що є у відкритому доступі, щодо окисно-органосольвентних способів делігніфіації рослинної сировини з використанням пероксокислот та спиртів.

Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Дослідження технології окисно-органосольвентної делігніфікації рослинної сировини з використанням спирту у складі варильного розчину та визначення оптимальних значень технологічних параметрів (температури і тривалості) процесу одержання солом’яних волокнистих напівфабрикатів.

Постановка завдання. Дослідження технологічних параметрів одержання солом’яної целюлози в системі оцтова кислота – пероксид водню – вода-етиловий спирт для збільшення фізико-механічних показників і виходу цільового продукту.

Виклад основного матеріалу. Досліджено двоступеневий спосіб одержання солом’яної целюлози із січки пшеничної соломи. На першій стадії делігніфікація проводилася в середовищі оцтова кислота-пероксид водню-вода при витратах пероксиду водню 50 % від маси абсолютно сухої сировини (а.с.с.). На другій стадії варіння до варильного розчину додавали 40 об’ємних % етилового спирту на заміну такої ж кількості відпрацьованого варильного розчину після першої стадії. Визначено вміст основних компонентів у вихідній рослинній сировині. Вивчено вплив умов делігніфікації, а саме температури та тривалості варіння на вихід волокнистого напівфабрикату, вміст у ньому залишкового лігніну, вміст целюлози та показники міцності. Показано, що зростання температури на першій стадії процесу від 50 до 70 °С, на другій стадії від 80 до 100 °С і тривалості обробки рослинної сировини від 60 до 120 хв та від 60 до 180 хв, відповідно до стадій процесу делігніфікації, призводить до зменшення виходу на 7,9-18,9 %, вмісту зали- шкового лігніну на 4,27-9,11 %, при цьому вміст целюлози у волокнистому напівфабрикаті зростає на 10,1-15,8 %.
Досліджено, що показники механічної міцності одержаних волокнистих напівфабрикатів зі збільшенням температури та тривалості обробки вихідної сировини зростають. Розраховано рівняння регресії для кожної стадії варіння, які адекватно описують експериментальні дані й можуть бути використані як математична модель процесу делігніфікації пшеничної соломи пероксидом водню в середовищі оцтової кислоти. Методом багатокритеріальної оптимізації умов делігніфікації визначено оптимальні значення технологічних параметрів процесу варіння пшеничної соломи. Запропонована лігнін-вуглеводна діаграма делігніфікації рослинної сировини. Визначено ряд, в який розташовуються за ефективністю різні способи делігніфікації пшеничної соломи.

Висновки відповідно до статті. Розроблено технологію одержання солом’яних волокнистих напівфабрикатів в системі «оцтова кислота – пероксид водню – вода – етиловий спирт». Розраховано рівняння регресії, що адекватно описують експериментальні дані і можуть бути використані як математична модель дослідженого способу одержання солом’яного волокнистого напівфабрикату. Встановлено оптимальні технологічні параметри, які забезпечують одержання кінцевого продукту з високими показниками якості. Наведено лігнін-вуглеводну діаграму делігніфікації стебел пшеничної соломи різними способами варіння.