Методом спектрофотометрии

О
кисление растительных масел при термообработке может быть заторможено добавлением антиокислителей, в качестве которых были выбраны витамин Е и смесь витаминов А и Е (1 : 3). Изучено влияние продолжительности термообработки на устойчивость к окислению смеси подсолнечного и рапсового масел (55:45). Обработку проводили 80 мин при 75°С, расход антиокисдантов варьировал в интервале 0,5–2,0%, анализируемыми параметрами были кислотное и перекисное числа (рисунок 1 и 2).

Литература

1. Масла растительные. Метод определения жирно-кислотного состава: ГОСТ 30418–96. Введ. 01.01.1998. – Минск: БелГИСС, 1998. – 7 с.

2. Степычева, Н. В. Купажированные растительные масла с оптимизированным жирно-кислотным составом / Н.В. Степычева, А.А. фудько // Химия растительного сырья, 2001. – №2. – С. 27–33.

УДК 676.014.42

Студ. Ю. Л. Дейнеко

Науч. рук. проф. Н. В. Черная,

асп. Т. О. Щербакова

(кафедра химической переработки древесины, БГТУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ В КОМПОЗИЦИИ БУМАГИ

НА ЕЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

В композиции бумаги широко применяются разнообразные природные наполнители, к числу относятся каолин, мел, гипс [1, 2] и др. Их использование позволяет заменить часть дорогостоящего волокнистого сырья (беленой целлюлозы). Однако для традиционно используемых природных наполнителей характерно присутствие неоднородных и крупнодисперсных частиц, что снижает степень их удержания в структуре бумажного полотна и уменьшает эффект наполнения из-за неравномерного распределения и непрочной фиксации частиц на поверхности волокон. Одной из основных причин этого является протекание процесса наполнения в условиях гомокоагуляции. Решением может стать замена крупнодисперсных природных наполнителей на высокодисперсные синтетические, что позволит, на наш взгляд, сместить процесс наполнения из традиционного режима гомокоагуляции в более эффективный режим гетероадагуляции, сопровождающийся равномерным распределением и прочной фиксацией частиц наполнителя на поверхности волокон, что представляет научный и практический интерес [2, 3].

Целью работы является исследование влияния высокодисперсного сульфата кальция в композиции бумаги на ее показатели качества.

В настоящей работе проведена оценка эффективности использования высокодисперсного сульфата кальция в присутствии сульфата алюминия, а также проклеивающих веществ в композиции бумаги массой одного метра квадратного 80 г из макулатуры марки МС-5Б.

Высокодисперсный синтетический наполнитель (сульфат кальция CaSO₄) получали путем химического взаимодействия двух соединений (гидроксида кальция (Ca(OH)₂) и сульфата натрия (Na₂SO₄)), количество которых соответствовало расходу сульфата кальция 10% от а. с. в. Первый компонент вводили в волокнистую суспензию на стадии роспуска волокнистого сырья (процесс диспергирования), а второй – на стадии размола (процессы внешнего и внутреннего фибриллирования). Степень помола составляла (37±2)°ШР. Размеры получаемых частиц находились в диапазоне 0,62−2,60 мкм, что значительно ниже по сравнению с природным сульфатом кальция (3,0−5,0 мкм).

После получения наполненной волокнистой суспензии в нее вводили сульфат алюминия (глинозема) для ускорения процесса ее обезвоживания и удержания ее компонентов в структуре бумаги. Расход электролита увеличивали от 0 до 1,0% от а. с. в., после чего проклеивали бумажную массу выбранными веществами (расход ТМ и АКД увеличивали от 0 до 0,8% от а. с. в.). Влияние расхода сульфата алюминия на рН бумажной массы и содержание взвешенных веществ в подсеточной воде представлено на рисунке 1.

а	б

в подсеточной воде

Из полученной наполненной и проклеенной бумажной массы изготавливали образцы бумаги. Влияние вида и расхода проклеивающего вещества на показатели качества бумаги представлены на рисунке 2.

Как видно из зависимостей на рисунке 2, с увеличением расхода проклеивающего вещества, как ТМ, так и АКД, разрывная длина уменьшается на 10%, однако имеет высокие значения (4000−4500 м). Впитываемость при одностороннем смачивании снижается при использовании ТМ до 80 г/м², а при использовании синтетического проклеивающего вещества на основе димеров алкилкетенов АКД – до 30 г/м² (уже при расходе 0,4% от а. с. в.). Использование в композиции бумаги клея АКД позволяет достичь высокой гидрофобности при его низких расходных нормах.

а	б

а – разрывная длина; б – впитываемость при одностороннем смачивании

Рисунок 2 – Влияние вида и расхода проклеивающего вещества

на показатели качества бумаги
Таким образом, показана практическая целесообразность применения высокодисперсного синтетического сульфата кальция в композиции бумаги. Установлен предпочтительный композиционный состав бумажной массы для получения макулатурных видов бумаги: сульфат кальция – 10% от а. с. в.; электролит (сульфат алюминия) – 0,4% от а. с. в.; клей на основе АКД – 0,4% от а. с. в. Полученные образцы бумаги обладают высокими физико-механическими и гидрофобными свойствами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фляте, Д.М. Технология бумаги / Д.М. Фляте. – М.: Лесная промышленность, 1988. – 440 с.

2. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. / редкол.: П. Осипов (гл. ред.) [и др.]. – Санкт-Петербург: Политехника, 2002–2006. – Т. 2: Производство бумаги и картона. Ч. 2: Основные виды и свойства бумаги, картона, фибры и древесных плит / М. Остреров [и др.]. – 2006. – 499 с.

3. Щербакова, Т. О. Свойства бумаги в зависимости от расхода синтетического наполнителя / Т. О. Щербакова, Н. В. Жолнерович, Н. В. Черная, П. В. Муравейко // Труды БГТУ. – 2013. − №4: Химия, технология орган. в-в и биотехнология. – С. 173–175.

УДК 676.18

Магистрант Е. М. Стрельчик,

студ. Ю. В. Сойко, В. Д. Волоскович

Науч. рук. ст. преп. П. А. Чубис

(кафедра химической переработки древесины, БГТУ)

Термомеханическая (ТММ) и химико-термомеханическая масса (ХТММ) относятся к волокнистым полуфабрикатам высокого выхода (85–92 %). ТММ и ХТММ используются как волокнистый полуфабрикат в композиции широкого ассортимента бумажной и картонной продукции и служит частичной или полной заменой целлюлозы в этих видах продукции при сохранении их высоких показателей качества. Установлено, что по основным свойствам беленая ХТММ (БХТММ) сравнима с беленой целлюлозой, вырабатываемой из аналогичных видов древесины. В связи с уменьшением запасов хвойной древесины и все большей труднодоступностью и удаленностью мест промышленных рубок леса от перерабатывающих его предприятий целлюлозно-бумажной промышленности возрастает интерес к более доступной и дешевой лиственной древесине, такой как древесина березы, осины, ольхи [1].

Установлено, что из лиственных пород береза является наиболее целесообразной для применения при получении БХТММ. Березовая древесина состоит из более длинных волокон, чем другие лиственные породы, она содержит небольшое количество клеток сердцевинных лучей, а волокна имеют относительно тонкие стенки, что обеспечивает легкую ее химическую модификацию, а получаемая масса обладает достаточно высокими показателями механической прочности. Ее запасы в РБ значительно превышают запасы древесины других лиственных пород; береза имеет высокую плотность, следовательно расход древесины в расчете на тонну волокнистого полуфабриката будет на 20‒25% ниже по сравнению с хвойными породами. Кроме того березовые древостои меньше поражены дереворазрушающими грибами [2, 3].

Одним из видов химической модификации древесной механической массы является ее обработка отбеливающими реагентами. Основная цель химической обработки отбеливающими реагентами механической массы – повышение белизны полуфабриката путем обесцвечивания хромофорных групп компонентов древесины, в частности экстрактивных веществ и лигнина, исключая распад его на низкомолекулярные фракции и удаление из полуфабриката. При этом должны сохраняться высокий выход и относительно низкая загрязненность сточной воды в процессе получения БХТММ. Обесцвечивание данных компонентов достигается путем модификации хромофорных групп, абсорбирующих свет в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, что приводит к снижению их способности поглощать свет.

Для отбелки механической массы применяются как восстанавливающие, так и окисляющие реагенты. К восстанавливающим реагентам относятся дитионит натрия (Na2S2O4) и цинка (ZnS2O4), бисульфит натрия (NaHSOg), боргидрид натрия (NaBH4) и диоксид серы (S02). К окисляющим реагентам относятся пероксид водорода и натрия (Н2О2, Na202) и перуксусная кислота (СН3СОООН) [4].

Отбеливающий эффект восстанавливающих реагентов заключается в восстановлении сопряженных карбонильных групп:

Исходя из этого на кафедре ХПД были проведены исследования влияния окислительного реагента (пероксидная отбелка) на компонентный состав древесины березы на разных стадиях технологического процесса получения БХТММ. Были взяты следующие образцы, из которых были выделены компоненты древесины (экстрактивные вещества растворимые в органических растворителях, экстрактивные вещества растворимые в холодной воде, экстрактивные вещества растворимые в горячей воде, лигнин и целлюлозу. Определение количества гемицеллюлоз является косвенным):

– исходная измельченная древесина березы (в виде щепы);

– исходная измельченная древесина березы после стадии пропаривания без добавления химических реагентов;

– ХТММ из древесины березы после введения 100% отбеливающего реагента на стадии пропаривания (одностадийная отбелка);

– ХТММ из древесины березы после введения 50% отбеливающего реагента на стадии пропаривания и после введения 50% отбеливающего реагента между ступенями размола.

Полученные результаты отражены на графике (рисунок 1).

Из графика на рисунке 1 видно, что наиболее сильное влияние окислительный реагент оказал на БХТММ в случае его введения в полном объеме на стадии пропаривания древесины. При этом степень белизны массы также была достигнута на наиболее высоком уровне. В связи с тем, что выход компонентов древесины и экстрактивных ве-

ществ сохранился, хромоформные группировки изменились сравнительно в небольшой степени. Можно заключить, что такая обработка окислительным реагентом повысила белизну за счет устранения этих хромофоров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дехгани, Ф. М. Беленая химико-термомеханическая масса (ХТММ) из березовой древесины: дис. к. т. н.:12.03.2004 / Ф. М. Дехгани. – Москва, 2004. – 103 с.

2. Соловьева Т. В. Химические превращения древесины в технологии древесноволокнистых плит / Т. В. Соловьева. – Минск: БГТУ, 2004. – 89 с.

3. Соловьева Т. В. Технология древесной массы из щепы / Т.В. Соловьева, В.Э. Шульга. – Минск: БГТУ, 2008. – 136 с.

4. Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3 т. Т. I. Сырье и производство полуфабрикатов. Ч. 3. Производство полуфабрикатов. – СПб.: Политехника, 2004. – 316 с.

УДК 665.58(07)

Студ. А. А. Квеско

Науч. рук. доц. В. Л. Флейшер

(кафедра химической переработки древесины, БГТУ)

ТЕРПЕНОФЕНОЛЫ. СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

Среди важнейших продуктов растительного происхождения привлекают внимание своим структурным разнообразием два класса – терпеноиды и фенольные соединения. Однако в природе найдено достаточно много соединений, являющиеся продуктами смешанного биогененза, сочетающие в себе структуры обоих классов, так называемых терпенофенолами. Если рассматривать терпенофенолы с химической точки зрения, то эти вещества сочетают в себе как гидрофильные (фенольная часть), так и в липофильные свойства (изопреноидный остаток). Терпенофенолы являются важным и весьма распространенным в природе классом соединений, они широко используются в качестве антиоксидантов в различных отраслях промышленности, как исходные компоненты в синтезе антисептических препаратов, инсектицидов, душистых веществ.

Терпенофенолы не обладают интересными запахами, они представляют собой смеси изомеров и используются для синтеза других терпенофенолов без разделения на отдельные вещества [1].

Синтезы терпенофенолов получили широкое распространение в промышленности благодаря доступности исходного материала, простоте и удобству методов. Для получения терпенофенолов фенолы алкилируют терпенами в присутствии катализаторов кислотного характера. Наиболее селективными катализаторами являются феноляты алюминия по данным источников [2].

Чаще всего одним из компонентов служит камфен, выпускаемый лесохимической промышленностью при переработке скипидара.

Продуктами гидрирования терпенофенолов, которые обладают характерными запахами, являются терпеноциклогексанолы и терпеноциклогексаноны. Они относятся к трициклическим соединениям, представляющие собой кислородосодержащие производные циклогексана и бициклических терпенов. Некоторые из них обладают ценными запахами, напоминающими запах натурального мускуса, кедрового и санталового дерева, свежей зелени и др. Душистые вещества, синтезированные из терпенофенолов и введенные в парфюмерные композиции, успешно заменяют ряд натуральных продуктов, таких, как дорогостоящие мускусы, санталовое и другие эфирные масла [2].

К наиболее важным терпеноциклогексанолам относятся санталидол, кедрол, норинол; к терпеноциклогексанонам – мустерон, вератрон и др. [3]. Рассмотрев некоторые из перечисленных продуктов, можно отметить, что все они имеют схожие запахи, а также схожие способы получения.

Санталидол имеет стойкий древесный запах, напоминающий больше запах санталового дерева [4]. Санталидол хорошо сочетается с запахами компонентов цветочного и фантазийного направления, благодаря чему он применяется в значительных количествах в составлении парфюмерных композиций и отдушек для мыла. Санталидол является основным компонентом искусственного санталового масла, летучесть которого близка к летучести натурального санталового масла. Обладая значительной химической устойчивостью и малой летучестью, данное соединение является хорошим фиксатором и увеличивает стойкость парфюмерных композиций [5].

Кедрол представляет собой вязкую жидкость с t_кип = 132-135^оС, обладающий стойким древесным запахом, напоминающий запах кедра. Применятся кедрол для составления парфюмерных композиций и мыльных отдушек, а также для синтеза мустерона [5].

Мустерон отличается большой химической устойчивостью и малой летучестью, благодаря чему он значительно увеличивает стойкость парфюмерных композиций. При использовании в отдушках он устойчив и не изменяет окраску мыла [5].

Для синтеза сантала-А используют те же исходные соединения и те же усло-вия, что и для синтеза санталидола. Различие этих двух соединений заключатся в структуре и запахе. Сантал-А обладает санталовым запахом только слабее, чем запах у санталидола и имеет своеобразный цветочный оттенок [4].

Взаимодействие фенола и его производных с камфеном, приводит к реакции С-алкилирования, а также в ряде случаев, в зависимости от условий – к О-алкилированию. Основной целью реакции фенола с камфеном является получение орто-изоборнилфенола. Для данной реакции используется катализатор (PhO)₃Al, реакция выдерживается при температуре 160–170⁰С. В зависимости от температуры, соотношения исходных реагентов и вида и количества катализатора, образуются различные изомеры с разным выходом основного продукта. Алкилирование крезолов и гидрохинона камфеном протекает при тех же условиях, что и при алкилировании фенолом. Различие лишь в температуре реакции, которая протекает при 180⁰С и образующихся терпенофенолов. Если рассматривать алкилирование пирокатехина камфеном, то есть особенность в температуре реакции. Выдерживание реакции при температуре 160–170⁰С приводит к продуктам О-алкилирования, что в свою очередь нежелательны при синтезе, а при выдерживании реакции до 200⁰С образуются продукты С-алкилирования, из которых при дальнейшем гидрировании полученных терпенофенолов образуются душистые вещества [6–7].

Таким образом можно сделать вывод о целесообразности и актуальности получения терпенофенолов и отдельных синтетических душистых веществ на их основе, обладающих мускусным запахом.

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Чукичева, И.Ю. Алкилирование фенолов монотерпеновыми углеводородами: автореф. дис. … канд. хим. наук: 02.00.03 / И.Ю. Чукичева; Инс-т Коми научного центра Уральского отд-я Рос. акад. наук, 2003. – 22 с.
   
2. 
   Братус, И.Н. Химия душистых веществ / И.Н. Братус. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 304 с.
   
3. 
   Химия и технология душистых веществ и эфирных масел: сб.трудовVIII / ВНИИСНДВ; научн. ред. Канд. хим. наук С.А. Войткевич, канд. хим. наук Л.А. Хейфиц и др. – Москва, 1968. – С. 125–185.
   
4. 
   Хейфиц, Л.А. Душистые вещества и другие продукты для парфюмерии / Л.А. Хейфиц, В.М. Дашунин. – М.: Справ. изд., 1994. – 254 с.
   
5. 
   Шулов, Л.М. Душистые вещества с мускусным запахом / Л.М. Шулов, Л.А. Хейфиц // Центр-й институт нучно-технической инф-и пищ. пром-тигос-го комитета по пищ. пром-ти при госплане СССР. – 1964. – 22 с.
   
6. 
   Чукичева, И.Ю. Селективное алкилирование фенолов терпеноидами как перспективный путь синтеза новых практически важных соединений / И.Ю. Чукичева, И.В. Федорова, А.В. Кучин // Известия Коми научного центра Уральского отд-я Рос. акад. наук. – 2010. − Вып. 2. – С. 18−23.
   
7. 
   Чукичева, И.Ю. Природные и синтетические терпенофенолы / И.Ю. Чукичева, А.В. Кучин // Рос. хим. журнал. – 2004. – т. XLVIII. − №3. – С. 21−36.
   

Студ. О. С. Цуканова, П. Н. Григорович

Науч. рук. проф. Т. В. Соловьева,

науч. сотр. П. И. Письменский

(кафедра химической переработки древесины, БГТУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО И ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РЕАГЕНТОВ НА СВОЙСТВА ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ

В Республики Беларусь интенсивно развивается производство плит МДФ, отличительной особенностью которого является использование древесины лиственных пород, которая позволяет достичь равномерной плотности ковра при его воздушном формировании из осмоленной древесной волокнистой массы [1, 2].

Однако волокнистые полуфабрикаты из лиственной древесины имеют сравнительно низкие показатели механической прочности [2]. В то же время, современные технологии не позволяют получать высококачественную продукцию при использовании смешанных композиций, состоящих из различных лиственных пород древесины. Это, в первую очередь, связано с существенными отличиями физико-механических свойств, химического состава и различной окраской лиственной древесины. Решением этой проблемы может стать использование отбеливающих реагентов на стадии получения волокнистого полуфабриката, что, в свою очередь, позволит снизить удельный расход энергии, затрачиваемой на размол древесной щепы при получении волокнистой массы [2].

На кафедре химической переработке древесины были проведены исследования по изучению влияния отбеливающих реагентов окислительного и восстановительного характера на свойства древесной волокнистой массы.

При проведении исследований в лабораторных условиях древесную массу получали, моделируя условия производства беленой химико-термомеханической массы (БХТММ). Химико-термогидролитическую обработку щепы осуществляли в автоклаве при гидромодуле 1:10 и температуре 135±3°С, время обработки варьировали в диапазоне от 10 до 50 минут. Размол древесной щепы осуществляли на ножевой дисковой мельнице НДМ при скорости вращения ротора 2000 об/мин и межножевом зазоре 0,4мм. В качестве окислительного отбеливающего реагента использовали перекись водорода с расходом 4,5% к а.с.древесине, а в качестве восстановительного – сульфит натрия с расходом 3% к а.с. древесине.

Результаты исследований свойств полученной древесной массы представлены на рисунках 1–4.