ПОЛУЧЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОДУКТА ИЗ КОНОПЛЯНОЙ ЛУЗГИ: WCTYHR

Любовь Анатольевна Зайцева; Анастасия Валерьевна Волкова; Ирина Эдуардовна Миневич

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.023

Авторы

Любовь Анатольевна Зайцева ФГБНУ Федеральный научный центр лубяных культур https://orcid.org/0000-0002-8902-7618
Анастасия Валерьевна Волкова ФГБНУ Федеральный научный центр лубяных культур https://orcid.org/0000-0001-9104-1606
Ирина Эдуардовна Миневич ФГБНУ Федеральный научный центр лубяных культур https://orcid.org/0000-0002-8558-4257

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.023

Ключевые слова:

растительная лузга, техническая конопля, целлюлозный продукт, органосольвентный метод, кислотно-щелочной метод, делигнификация, водоудерживающая способность, жироудерживающая способность

Аннотация

В связи с возрождением производства технической конопли в России увеличиваются объемы вторичного сырья, в том числе и лузги, остающейся после обрушивания семян. Цель настоящего исследования – получение целлюлозных продуктов из конопляной лузги, а также исследование физико-химических свойств полученных образцов. Исследуемая лузга содержит 40,8% целлюлозы. Целлюлозные продукты получали в лабораторных условиях пероксидным и кислотно-щелочными способами. При пероксидной обработке в качестве катализатора была использована серная кислота. В результате определения физико-химических, а также функционально-технологических свойств образцов установлено, что целлюлозные продукты характеризуются высоким качеством: в продукте, полученном пероксидным методом, содержание целлюлозы от 68,4% до 79,8%, лигнина от 3,6% до 9,5%, средняя степень полимеризации от 131 до 203, водоудерживающая способность 4,5-7,0 г/г продукта, жироудерживающая способность 3,0-4,0 г/г продукта; в продукте, полученном кислотно-щелочным методом, содержание целлюлозы 84,8%, лигнина 4,3%, средняя степень полимеризации 291, водоудерживающая способность 4,5-5,0 г/г продукта, жироудерживающая способность 3,0-3,5 г/г продукта. Перспективно использование целлюлозных продуктов, полученных описанными методами, в пищевой промышленности в качестве функциональных добавок.

Библиографические ссылки

Disassembly of lignocellulose into cellulose, hemicellulose, and lignin for preparation of porous carbon materials with enhanced performances / S. Chen, Y. Xia, B. Zhang, H. Chen, G. Chen, S. Tang. // Journal of hazardous materials. – 2021. – Vol. 408. – 16 p. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124956.

Soda pulping of torch ginger stem: promising source of nonwood-based cellulose / H.M. Zendrato, Y.S. Devi, N. Masruchin, N.J. Wistara // Korean wood sci. technol. – 2021. – Vol. 49 №4/ – P. 287-298. https://doi.org/10.5658/WOOD.2021.49.4.287.

Проблемы и достижения переработки растительного сырья / М.О. Шевчук [и др.]. // Вестник Полоцкого государственного университета. – 2017. – №11. – С. 95-102.

Арсеньева, Д.Ю. Закономерности процесса пероксидно-ацетатной делигнификации недревесного целлюлозосодержащего сырья в присутствии сернокислотного катализатора / Д.Ю. Арсеньева, Я.В., Е.О. Окулова, А.Ю. Лагунов // Лесной журнал. – 2019. - №3. – С. 143-151. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.143.

Павлов, И.Н. Гидротропная варка мискантуса для получения целлюлозы / И.Н. Павлов, А.А. Кухленко, Ю.В. Севастьянова // Журнал Сибирского Федерального университета. Химия. – 2019. – №12 (4). – С. 483-493. DOI: 10.17516/1998-2836-0144.

Utilization of non-wood biomass for pulp manufacturing in paper industry: case of Ethiopia / A. Halie, G. Gedino, T. Tesfaye, W. Mengie, M. Ayele, A. Abuhay, D. Yilie // Biomass Conversion and Biorefinery. – 2021. – 19 p. DOI:10.1007/s13399-021-01424-x.

Денисова, М.Н. Целлюлоза, полученная гидротопной делигнификацией недревесного сырья / М.Н. Денисова // Материалы XIV молодежной конференции по органической химии (Екатеринбург, 10-14 мая 2011 г.). – Екатеринбург. – 2011. – С. 92-95.

Non-wood fibers as raw material for pulp and paper industry / E. S. Abd El-Sayed et al. // Nordic Pulp & Paper Research Journal. - 2020. - № 35(2). - P. 215-230. DOI:10.1515/npprj-2019-0064.

Конопляные тенденции России и станет ли Урал столицей технической конопли [Электронный ресурс]. – 2022. – URL:https://dzen.ru/media/id/5fb3bf9199d10c6caf2d4ab3/konoplianye-tendencii-rossii-i-stanet-li-ural-stolicei-tehnicheskoi-konopli-62c833e1d060cb152cec9d42.

Серков, В.А. История коноплеводства в России / В.А. Серков, А.А. Смирнов // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. – 2018. – Вып.3(175). – С. 132-141. DOI: 25230/2412-608X-2018-3-175-132-141.

Волкова, А.В. Применение лузги семян конопли в разных отраслях промышленности / А.В. Волкова // Инновационные направления научных исследований в земледелии и животноводстве как основа развития сельскохозяйственного производства: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием и Всероссийской школы молодых ученых (Белгород, 24-25 июня 2021 г.). – Белгород, 2021. – С. 533-535.

Левчук, А.А. Модификация свойств лигноцеллюлозных отходов растениеводства / А.А. Левчук, И.Д. Рашид // Научные труды КубГТУ. – 2015. - №5. – С. 1-24.

Попов, Н.А. Организационно-экономические аспекты использования отходов производства масложировой отрасли / Н.А. Попов // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия D. – 2016. – С. 64-67.

Картушина, Ю.Н. Перспективы использования отходов маслоэкстракционного производства (лузги подсолнечника) с целью получения меланинов / Ю.Н. Картушина, Н.В. Грачева, М.А. Данилова // Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения». – 2014. – С. 90-93.

Азотсодержащее органическое удобрение на основе подсолнечной лузги / М.В. Ефанов [и др.]. // Химия растительного сырья. – 2002. – №2. – С.47-51.

Kumar, A. Delignified wood from understanding the hierarchically aligned cellulosic structures to creating novel functional materials: a review / A. Kumar, T. Juske, M. Petric // Adv. Sustainable Syst. –2021. – №5. – 45 p. DOI: 10.1002/adsu.202000251.

Будаева, В.В. Получение лигноцеллюлозных материалов из недревесного сырья и исследование их в качестве субстратов ферментативного гидролиза / В.В. Будаева, Е.А. Скиба, Е.И. Макарова // Ползуновский вестник. – 2013. – №1. – С. 215-219.

Будаева, В.В. Физико-химические свойства целлюлозы из соломы льна-межеумка / В.В. Будаева [и др.]. // Ползуновский вестник. Химия и переработка растительного сырья. – 2013. – №3. – С. 168-172.

Гисматулина, Ю.А. Азотнокислый способ получения целлюлозы (обзор) / Ю.А. Гисматулина, В.В. Будаева // Ползуновский вестник. – 2016. – №4. – Т.1. – С. 174-178.

Пен, Р.З. Катализируемая делигнификация пшеничной соломы перуксусной кислотой // Р.З. Пен, И.Л. Шапиро, М.А. Коркина // Национальная ассоциация ученых (НАУ). – 2021. – №66. – С. 46-50.

Технология получения целлюлозы из недревесного растительного сырья / А.В. Вураско [и др.]. // Химия растительного сырья. – 2010. – №2. – С. 165-168.

Пен, Р.З. Пероксидная целлюлоза из пшеничной соломы / Р.З. Пен, И.Л. Шапиро, Н.В. Каретникова // Химия растительного сырья. – 2022. - №2. – С. 299-305. DOI: 10.14258/jcprm.20220210688.

Горынцева, Н.Н. Изучение каталитической делигнификации древесины березы пероксидом водорода при атмосферном давлении / Н.Н. Горынцева, И.Г. Судакова, Б.Н. Кузнецов // Журнал СФУ. Химия. – 2015. – № 3. – С. 422-429. DOI: DOI: 10.17516/1998-2836-2015-8-3-422-429.

Черкасова, Н.Г. Технология переработки отходов. Изучение химического состава растительных отходов. Методические указания для выполнения лабораторных работ / Н.Г. Черкасова. – Красноярск: Редакционно-издательский центр СибГУ. – 2017. – 21 с.

Методические указания к лабораторному практикуму по курсу «Химия и технология синтеза волокнообразующих полимеров»/сост. Т.Г. Шикова, З.Н. Жукова; ГОУ ВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново. – 2007. – 46 с.

Методы определения функциональных свойств соевых белковых препаратов / Н.В. Гурова [и др.]. // Мясная индустрия. – 2001. – №9. – С. 30-32.

Синицын, А.П. Биоконверсия возобновляемой растительной биомассы на примере биотоплива второго поколения: сырье, предобработка, ферменты, процессы, экономика / А.П. Синицын, О.А. Синицына // Успехи биологической химии. –2021. – Т.61. – С.347-414.

Щербакова, Т.П. Сравнительное изучение образцов порошковой и микрокристаллической целлюлозы различного природного происхождения. Физико-химические характеристики / Т.П. Щербакова, Н.Е. Котельникова, Ю.В. Быховцева // Химия растительного сырья. – 2011. - №3. – С. 33-42.