Переработка древесной зелени

Понятие древесной зелени

Под термином «древесная зелень» понимается листья, хвоя, листья и неодревесневшие побеги. Древесная зелень хвойных пород (ГОСТ 21769-76) представляет собой покрытые хвоей ветки диаметром не более 8мм, взятые со свежезаготовленных деревьев и имеющие следующие соотношения фракций, %:

Содержание хвои и неодревесневших побегов не менее 60

Содержание коры   не более 30

Содержание минеральных примесей  не более 0,2

Содержание органических примесей (листьев, мха, лишайников)

не более 10.

В связи с этим представляет интерес механический состав древесной зелени, т.е. соотношение в ней хвои, коры и древесины. Ф. Т. Солодкий в своей работе показал, что в зеленой массе дерева хвоя, кора и древесные побеги находятся в соотношении 8:3:2. Это соотношение колеблется в зависимости от породы и возраста деревьев (последнее для лиственных пород- несущественно), а также от диаметра побега. В таблице 1 приведено изменение механического состава древесной зелени в зависимости от породы дерева. В таблице 2 показаны различия в соотношении с учетом диаметра побега.

Таблица 1.

Порода

Механический состав древесной зелени, % общей массы

Хвоя кора древесина
Ель 64,90 16,30 18,80
Пихта 68,70 15,60 15,70
Сосна 80,99 10,64 8,35

Таблица 2.

Диаметр побегов, мм

Механический состав древесной зелени, % общей массы

Ель

Пихта

Сосна

хвоя кора древ. хвоя кора древ. хвоя кора древ.
2 77,6 11,6 10,8 80,9 12,1 7,0 85,7 7,6 6,7
4 73,7 12,9 13,4 77,1 13,7 9,2 82,3 11,1 6,6
6 65,5 13,6 20,9 75,4 14,3 10,3 78,3 13,4 7,8
8 63,1 15,3 21,6 67,3 13,5 16,2 76,8 15,2 10,0
10 61,1 15,9 22,8 64,2 15,8 20,0 69,6 14,9 15,5
средн., до 8 70,0 13,35 16,7 75,8 13,4 10,7 80,8 12,3 7,8
средн., до10 68,2 13,9 17,9 73,4 13,9 12,5 78,5 12,8 9,32

В. И. Ягодин, проводя вначале измельчение древесной зелени хвойных пород на частицы 2-8мм, а затем подвергая ее пневмосортировке, достиг снижения содержания древесных частиц в сырье на 7-10%. Т.о. при тщательной пневмосортировке содержание хвои в древесной зелени можно повысить до 90% и более.

Химический состав древесной зелени

Азотсодержащие соединения.

Растения осуществляют первичный синтез и являются основным источником белкового питания человека. Белковые молекулы в растительных тканях постоянно обновляются (в молодых растениях - весь азот за 72 часа).

Состав азотных соединений зависит от породы и возраста дерева (и самой хвои), времени года и др. В течение вегетационного периода динамика азота имеет два максимума: весенний (апрель-май)- начало роста хвои и распускание почек, и осенний (наблюдается в хвое и молодых побегах). Падение содержания азота связано с прекращением роста и замедлением дифференциации клеток.

Биологическая ценность белка определяется содержанием входящих в него аминокислот и соотношением отдельных фракций. По результатам фракционирования сосны и ели, нерастворимые азотистые соединения составляют 30%, растворимые включают альбумины (31%), глютелины (42,5%), проламины (9,5%). По сравнению с хвоей, содержание протеина в древесной зелени ниже на 25%.

Растения синтезируют все аминокислоты в достаточном своему организму количестве. Для оценки биологической ценности белка производят определение аминокислотного состава (белок неполноценный, если не содержит всех незаменимых АК). Для этого гидролизуют белок 6 н. соляной кислотой, затем анализируют прибором ААА-881 (ионообменная хроматография). В альбумине содержится максимум незаменимых АК- 42% общего количества, в глутелине- 36,5%. Самой некачественной (в отношении питательной ценности) можно считать проламины- нет метионина, мало содержание лизина.

Липиды.

Содержание и фракционный состав колеблется в зависимости от видового состава, возраста хвои, сезона года и почвенно-климатических условий. Основная масса нейтральных липидов состоит из углеводородов (терпены, пигменты, витамины, др.)

Древесная зелень- богатый источник жирорастворимых витаминов(витамин Е (токоферол) и витамины группы К), при практическом извлечении следует обоснованно выбирать хвою с учетом возраста хвои и дерева, времени года (содержание варьируется). Максимальная концентрация токоферола в растении наблюдается летом, увеличивается с возрастом деревьев. С помощь хроматографии на бумаге установлено наличие в хвое только α- токоферола (наибольшая биологическая активность). Содержание витамина К в хвое на порядок выше, чем в коре и побегах, концентрация его зимой выше (в листьях достигает максимума перед пожелтением).

Зелень содержит также каротиноиды и хлорофиллы (могут использоваться как лекарственные/кормовые продукты). Пик накопления каротина в хвое приходится на зимний период, причем в коре его значительно меньше, а в древесине нет вообще. Аналогична зависимость от возраста растения и для накопления хлорофилла. Максимум его накопления приходится на фазу полного развития, в июле-августе.

Биологическое значение витаминов.

Провитамин А (группа каротиноидов) отвечает за рост и развитие организма, формирование скелета и нормальное функционирование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек. Оказывает влияние на обмен липидов и процессы их окисления, на метаболизм гликопротеидов и гликозаминогликанов. Он обеспечивает функцию глаз, сумеречное и цветное зрение, повышает сопротивляемость инфекциям, влияет на многие виды обмена, а также функцию половых и щитовидных желез.

Витамин Е способствует усвоению вит. А и Д, поддерживает стабильность клеточной мембраны и внеклеточных структур (антиоксидантные свойства: тормозит перекисное окисление ПНЖК), предотвращает взаимодействие жирных кислот со свободными радикалами. Токоферол влияет на функцию половых и др. эндокринных желез, замедляет старение.

Витамин К (филлохинон, пренилменахинон) обеспечивает свертывание крови, нормализует двигательную функцию ЖКТ, участвует в энергетических процессах.

Эти биологически активные вещества находят применение в медицине, выпускаются фармацевтическими компаниями как в составе поливитаминных препаратов, так и в виде монопрепаратов. На сегодняшний день стремительно развивается рынок биологически активных добавок, также включающих эти вещества.

Эфирные масла древесной зелени.

Содержание эфирного масла в хвое и побегах зависит от влажности воздуха, освещенности кроны, плодородия почвы, вида сырья, периода вегетации растения. Экстрагируемые масла имеют применение в медицинской (ароматерапия) и фармацевтической промышленности, могут использоваться в парфюмерии. В сосновом и кедровом маслах важнейшим компонентом является α-пинен, в масле лиственницы- γ-муролен и β-гумулен, кариофиллен. Эфирные масла хвойных пород широко применяются в виде ингаляций при простудных и других заболеваниях.

Углеводы.

На содержание и динамику влияют климатические и географические условия, порода дерева, возраст хвои и др.факторы. В течение вегетационного периода в однолетней хвое присутствуют моносахариды(глюкоза, фруктоза), дисахариды(сахароза, до 40% всей суммы сахаров хвои), трисахариды(раффиноза). Высокомолекулярные углеводы- конечные продукты фотохимического синтеза зеленых растений (крахмал содержится в виде крахмальных зерен), также присутствуют гемицеллюлоза и целюллоза.

Фенольные соединения.

Широко распространенной группой фенольных соединений в компонентах древесной зелени являются флавоноиды (кемпферол, кварцетин, мирицетин) и их гликозиды. Имеются также лигнинные вещества. В растительной ткани они «склеивают» целюллозные пучки и придают механическую прочность стволам и стеблям.

Минеральные вещества.

Максимум минеральных веществ имеет однолетняя хвоя (до 1,36%). Обнаружено 19 микроэлементов, из которых преобладают цинк, титан, олово, барий, свинец, медь. Эти компоненты важны для жизнедеятельности растения. Содержание неорганических веществ в побегах почти вдвое меньше (неизменно количество кальция- искл.)

Заготовка древесной зелени

На сохранность БАВ влияют влажность воздуха, степень освещенности, наличие ветра, место хранения, вид сырья (отделена зелень от веток или нет). Большинство веществ лучше сохраняются при невысоких температурах и неотделенных от веток зеленых элементах. Также основным качественным показателем является свежесть. Широко применяются хвоеотделители (барабанного типа). Рационально отделять зелень в местах ее переработки, что позволяет механизировать погрузку. Для отделения древесной зелени перспективным является измельчение сучьев, отходов и сортировка измельченной массы в вертикальном потоке на древесную зелень и щепу (для производства ДСП либо как топливо). Развитие механизации позволяет снизить трудозатраты.

Продукты древесной зелени

По общей питательной ценности свежая древесная зелень в ряде случаев превосходит травянистые растения. Преимуществом этого вида корма является значительное содержание витаминов С, Д, Е, К, группы В, каротина, фитонцидов, бактериостатических и антигельминтных веществ неизвестной природы, таннидов, а также относительная дешевизна.

Одним из распространенных способов переработки древесной зелени является получение витаминной муки. В технологии можно выделить две стадии: заготовка кондиционной древесной зелени и переработка ее на витаминную муку (этот процесс включает сушку скоростным методом, размол и затаривание готовой продукции). Получают хвойно-витаминную муку на передвижных и стационарных установках. Технология сушки сильно влияет на качество конечного продукта (содержание каротина).

Хлорофилло-каротиновая паста представляет собой фитонцидный, поливитаминный галеновый препарат, стимулирующий процессы заживления кожи и слизистых оболочек; состоит из натриевых солей жирных и смоляных кислот, неомыляемых веществ, БАВ: производные хлорофилла, каротиноиды, токоферол, стерины, фитонциды и др. Хлорофилл близок по составу к пигменту крови- гемоглобину, увеличивает содержание в крови животных эритроцитов и гемоглобина. Добавление в рацион хлорофилло-каротиновой пасты увеличивает усвоение белка и липидов. Технология производства включает следующие операции: измельчение древесной зелени; экстракция измельченной древесной зелени бензином; отгонку растворителя и эфирных масел из экстракта; омыление смолистых веществ 40%водным раствором едкого натра и разбавление водой до 40-50% влажности. Разлив готовой пасты осуществляется в горячем виде.

Процесс получения концентрата хлорофиллина натрия (наиболее устойчивая форма хлорофилла) был разработан в ГЛТА. Препарат применяется как БАД в косметических препаратах, как лечебное средство в медицине. Стадии технологического процесса: измельчение древесной зелени; экстракция бензином; охлаждение и фильтрация бензинового экстракта древесной зелени (для отделения воскообразных продуктов); омыление экстрактов водным раствором едкого натра; отделение бензинового раствора неомыляемых веществ; разложение водного раствора омыленных смолистых веществ разбавленной серной кислотой; отмывка кислот от хлорофиллина-сырца и промывка его водой. Как показали исследования, проведенные ГЛТА, неомыляемые вещества (побочный продукт) содержат БАВ: витамины Е, К, каротин, фитол, стерины и др., и следовательно, могут быть использованы для создания новых биологически активных препаратов из древесной зелени.

Технология производства натурального хвойного экстракта включает подготовку зелени к экстрагированию, экстрагирование, переработку растворов и разгонку эфирных масел. Полученный экстракт представляет собой жидкость коричнево-черного цвета с характерным запахом хвойного эфирного масла. Применяется как лечебное средство для приготовления хвойных ванн.

Для получения твердого соляно-хвойного экстракта 50%-ный жидкий экстракт смешивают с высушенной и размолотой поваренной солью и уваривают до 125˚С. Затем брикетная паста автоматически дозируется по 50,0.

Хвойный экстракт (водный) может служить питательной средой для микроорганизмов- продуцентов белка, таких как дрожжи или грибы (фитонциды- ингибиторы роста, следует ожидать роста штаммов устойчивых к фитонцидам хвойных), основными источниками питания которых являются моносахариды (глюкоза, до 30% всех моноз) и олигосахариды. В составе древесной зелени имеются микро- и макроэлементы, присутствие которых может оказать стимулирующее влияние на накопление биомассы, а наличие никеля, ванадия, бора, молибдена и др. усиливает питательную ценность водных экстрактов (их содержание даже в ничтожно малых количествах сильно активизирует жизнедеятельность микроорганизмов). Рост микроорганизмов также зависит от температуры культивирования. Например, для выращивания дрожжей наиболее благоприятны условия 36-39˚С.

Водный экстракт по составу близок к натуральному клеточному соку хвои, но концентрация водорастворимых веществ в нем ниже.

Комплексная переработка древесной зелени

Предусматривает полное использование входящих компонентов, в том числе побочных продуктов. Для этого совмещают в производствах экстракцию органическими растворителями и водой.

Комплексная переработка древесной зелени