林產(chǎn)化學(xué)工藝學(xué)

第一篇天然樹脂生產(chǎn)工藝學(xué)樹木提取物:用水或有機(jī)溶劑從樹木的各個(gè)部分提取出來的產(chǎn)品，或用水蒸氣蒸餾樹木各個(gè)部分得到，特點(diǎn):提取過程中不引起木材結(jié)構(gòu)或組成上的改變。原料可以進(jìn)行綜合利用。提取物分類:天然樹脂、栲膠、精油、其他林特產(chǎn)品。天然樹脂生產(chǎn)工藝學(xué):是研究天然樹脂產(chǎn)品的基本化學(xué)性質(zhì)、加工理論和生產(chǎn)技術(shù)的科學(xué)。同時(shí)，為了更進(jìn)一步擴(kuò)大其用途和改善品質(zhì)，闡述和討論了產(chǎn)品再加工的途徑和生產(chǎn)工藝。松香的改性產(chǎn)品主要有氫化松香、聚合松香、歧化松香馬來松香。松香衍生物產(chǎn)品包括松香酯、松香鹽、松香臘、松香胺等。第一章生產(chǎn)松香、松節(jié)油的原料從化學(xué)組成看，松脂主要是固體樹脂酸溶解在萜烯類中所形成的溶液。松節(jié)油:揮發(fā)性的萜烯類物質(zhì)，松香:非揮發(fā)類的樹脂酸，脂松香和脂松節(jié)油:從生活的松樹上采集松脂，松脂通過水蒸氣蒸餾的得到的松香和松節(jié)油。木松香和木松節(jié)油（浸提松香和浸提松節(jié)油）：用有機(jī)溶劑浸提松根明子，浸提液再加工提取的松香和松節(jié)油。浮游松香和浮游脂肪酸:在硫酸鹽法松木制漿生產(chǎn)中，木材的樹脂酸和脂肪酸溶于堿液中，堿液濃縮得到硫酸鹽皂，硫酸鹽皂經(jīng)酸化后得到粗浮油,在進(jìn)行減壓分餾后得到的松香和脂肪酸。硫酸鹽松節(jié)油:從松木蒸煮過程排汽中回收得到的松節(jié)油。第一節(jié)、松脂采集采脂:在松樹樹干上有規(guī)律的開割傷口，引起松脂大量分泌和收集松脂的作業(yè)稱為米脂。松脂的形成條件:1、充足的光照條件2、 一定濃度的二氧化碳3、 土壤中吸收充足的水分和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)米脂是一個(gè)籠統(tǒng)的叫法。松脂采割是指在松樹樹干上定期有規(guī)律地開割割口,并收集從割口流出來的松脂的操作?；瘜W(xué)采脂:化學(xué)采脂使用化學(xué)藥品刺激松樹，使之多分泌松脂，延長(zhǎng)流脂時(shí)間，提高松脂產(chǎn)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。第二章松脂化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)、松脂的組成與性質(zhì)松脂的組成:固體樹脂酸,液體萜烯類。從化學(xué)角度看松脂組成：1、酸部分,2、中性油部分第二節(jié)、松節(jié)油的組成與性質(zhì)我國(guó)生產(chǎn)的松節(jié)油，絕大部分是脂松節(jié)油。1、脂松節(jié)油的組成由松脂加工生產(chǎn)分離的松節(jié)油叫脂松節(jié)油。松節(jié)油以單萜烯為主要成分的混合液體商品名稱為優(yōu)級(jí)松節(jié)油（簡(jiǎn)稱優(yōu)油），亦即通常所稱的松節(jié)油；以倍半萜長(zhǎng)葉烯和石竹烯為主要組成的混合液體商品名稱為重松節(jié)油（簡(jiǎn)稱重油）。2、 松節(jié)油的物理性質(zhì)松節(jié)油是透明無(wú)色、具有芳香氣味的液體，是一種優(yōu)良溶劑，能與乙醚、乙醇、苯、二硫化碳、四氯化碳和汽油等互溶，不溶于水,易揮發(fā)，屬二級(jí)易燃液體。它的物理性質(zhì)如相對(duì)密度、折射率（折光指數(shù)）、比旋值、沸點(diǎn)、黏度等，與油的組成有關(guān)。3、 松節(jié)油的化學(xué)性質(zhì)異構(gòu)反應(yīng)，氧化反應(yīng)，加成、水合反應(yīng)，熱解反應(yīng)，酯化反應(yīng)，氫化反應(yīng),脫氫反應(yīng)，環(huán)氧化反應(yīng)，聚合反應(yīng)。第三節(jié)、松香的組成與性質(zhì)松香的組成:樹脂酸含量、脂肪酸含量、中性物質(zhì)含量松香的主要成分1、樹脂酸，它是各種同分異構(gòu)的樹脂酸的熔合物。它們具有同一分子式C20H29COOH。這個(gè)分子式可以認(rèn)為是以羧基代替甲基的二萜類含氧衍生物。2、樹脂酸的結(jié)構(gòu)與分類:樹脂酸是一類化合物的總稱，他們大多具有三環(huán)菲骨架,二個(gè)雙鍵的一元羧基，少量為勞丹烷骨架和個(gè)別具有二元羧基。3、樹脂酸分為三個(gè)主要類型:樅酸型樹脂酸、海松酸性樹脂酸、勞丹型樹脂酸。（一） 松香的物理性質(zhì)松香是一種透明而硬脆的固態(tài)物質(zhì)，折斷面似貝殼且有玻璃光澤，顏色由微黃至褐紅色，松香溶于許多有機(jī)溶劑。結(jié)晶現(xiàn)象就是在厚而透明的松香塊中出現(xiàn)樹脂酸的結(jié)晶體，松香因而變渾濁，肉眼可見。結(jié)晶松香的熔點(diǎn)較高（110°C-135°C）,難以皂化，在一般有機(jī)溶劑中有再結(jié)晶的趨向,給肥皂、造紙、油漆等生產(chǎn)造成困難。松香的結(jié)晶趨勢(shì)是松香在一定有機(jī)溶劑（丙酮）中析出樹脂酸晶體的傾向性。松香易被大氣中的氧所氧化，尤其在較高溫度或呈粉末狀態(tài)時(shí)更易氧化。松香在不結(jié)晶的情況下是玻璃體，無(wú)定形固體，沒有確切的熔點(diǎn)，只有軟化點(diǎn)。（二） 松香的化學(xué)性質(zhì)松香的主要組成是樹脂酸，其化學(xué)性質(zhì)決定于樹脂酸的結(jié)構(gòu)。樹脂酸分子結(jié)構(gòu)中有雙鍵和羧基兩個(gè)反應(yīng)活性中心。利用共軛雙鍵的反應(yīng)（包括異構(gòu)、氧化、氫化、聚合、歧化和加成等）作為松香改性的基礎(chǔ)。異構(gòu)化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、氫化反應(yīng)、歧化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、氨解反應(yīng)、酯化反應(yīng)、成鹽反應(yīng)、松香的熱裂解第三章松香加工松脂加工通常是用水蒸氣蒸餾的方法將松香和松節(jié)油分離，并除去雜質(zhì)和水分。按照加熱熱源不同，分為水蒸氣法和簡(jiǎn)易法。按照加工工藝連續(xù)的情況，水蒸氣法又可分為連續(xù)法和間歇法。第一節(jié)、松脂在工廠中的貯存與運(yùn)輸松脂的貯存方法:在工廠中，一般用貯脂池珠村松脂，國(guó)外亦有用地面上的理事貯罐。貯存量半個(gè)月至兩個(gè)月。松脂的輸送:螺旋輸送機(jī)輸送、壓縮空氣輸送。第二節(jié)、水蒸氣法松脂加工一、水蒸氣法松脂加工工藝流程水蒸氣法是用水蒸氣作為加熱和解吸介質(zhì)松脂加工的方法加工過程氛圍三個(gè)工序。松脂的熔解、熔解脂液的凈制和凈制脂液的蒸餾。先將松脂加熱并加松節(jié)油和水,使之熔解為液體狀態(tài)，濾去大部分雜質(zhì),洗去深色的水溶物，同時(shí)加入脫色劑，除去松脂中的鐵化合物。溶解脂液在經(jīng)熱水洗滌后進(jìn)入凈制工序，進(jìn)一步除去細(xì)小雜質(zhì)和絕大部分水。得到的凈制脂液在間歇蒸餾釜或連續(xù)蒸餾塔中用過熱水蒸氣蒸餾，制得松香和松節(jié)油產(chǎn)品。一、松脂的熔解為了除去雜質(zhì)和水分，必須再加入適量的松節(jié)油和水，并加入草酸,加熱至93-95°C。加熱和加油的目的是使松脂更好的熔解，降低松脂的密度和黏度，加水是為了洗去松脂中的水溶性色素;加入草酸是除去有色的樹脂酸鐵鹽,生成溶于水的鹽類。間歇溶解過程的主要設(shè)備:加料斗一般要求容納1-2h生產(chǎn)的需要量。間歇熔解釜:間歇熔解釜具有加熱、攪拌、洗滌、過濾和壓送作用。二、 松脂連續(xù)熔解工藝三、 熔解脂液的凈制水洗工藝都是在熔解粗濾后進(jìn)行,粗濾將大部分有色物質(zhì)濾去。脂液經(jīng)過渡槽沉去有色的洗滌水，在進(jìn)行水洗。水洗目的：1、進(jìn)一步除去脂液中的色素，提高松香顏色級(jí)別。2、洗去脂液中殘留的無(wú)機(jī)酸,減弱蒸餾對(duì)樹脂酸的異構(gòu)。1、 脂液澄清過程的理論基礎(chǔ)澄清法是利用懸浮液或互不相溶的液體中各種物質(zhì)重量不同而自行分層的原理。重的雜質(zhì),如泥沙等在澄清時(shí)較易下沉，水和樹皮等細(xì)小雜質(zhì)與脂液的密度差不很大，沉降需要較長(zhǎng)時(shí)間。2、 中層脂液的處理和利用在澄清過程中，澄清脂液和水層之間有一層脂液、水和雜質(zhì)相混的褐色混合物,稱為中層脂液或中間層。其量約為原料量的1%-3%。凈制脂液的蒸餾一、間歇式脂液水蒸氣蒸餾1、 間歇式常壓水蒸氣蒸餾2、 脂液減壓水蒸氣蒸餾減壓水蒸氣蒸餾特點(diǎn):a、減少水蒸氣耗量，降低煤耗；b、 可提高產(chǎn)品質(zhì)量；c、 降低松香含油量；d、 減少松香結(jié)晶及結(jié)晶現(xiàn)象。第三節(jié)、松脂的間易加工滴水法:滴水法是把松脂直接裝于蒸餾鍋內(nèi)，用直接火加熱,蒸出松節(jié)油。操作過程:加料、熔解、滴水、停滴、煮煉、放香、過濾、包裝。加工設(shè)備:蒸餾鍋、除沫器、冷凝器、松香冷卻槽、爐灶。第四章硫酸鹽松節(jié)油及木漿浮油的提取和加工粗硫酸鹽松節(jié)油和粗木漿浮油是硫酸鹽松木制漿制造過程中的副產(chǎn)品，但是松香松節(jié)油生產(chǎn)的三大來源之一。粗硫酸鹽松節(jié)油經(jīng)精制后可作為一般松節(jié)油使用。木漿浮油也是工業(yè)用脂肪酸的第二大原料來源。第一節(jié)、粗木酸鹽松節(jié)油的回收和精制一、 粗硫酸鹽松節(jié)油的回收粗硫酸鹽松節(jié)油的主要成分是蒎烯，還有一些單環(huán)萜烯和高沸點(diǎn)萜烯。所含的硫化物是在木片蒸煮過程中硫化鈉與木素中的甲氧基作用而生成的,主要有甲硫醇(CH3SH),二甲硫醚(CH3)2S和二甲二硫醚(CH3SSCH3)等。二、 硫酸鹽松節(jié)油的精制大致可歸納為兩大類:化學(xué)法和精餾法。在生產(chǎn)實(shí)踐中，兩種方法經(jīng)常配合使用。工業(yè)上常采用精餾的方法使粗硫酸鹽松節(jié)油凈化。第二節(jié)、粗木漿浮油的提取與精制一、 粗木漿浮油的提取粗木漿浮油主要是由樹脂酸、脂肪酸和中性物組成。木漿浮油硫酸鹽皂的酸化。間歇法硫酸鹽皂酸化工藝流程課本P73二、 粗木漿浮油的精餾和精制目前絕大部分粗木漿浮油通過化學(xué)處理或通過精餾方法來得到工業(yè)上用途較廣的浮油松香、浮油脂肪酸、浮油瀝青等產(chǎn)品。三、粗木漿浮油的連續(xù)精餾工藝粗木漿浮油的連續(xù)精餾有兩種不同的方法:一種是先從粗木漿浮油中蒸出揮發(fā)物而脫除非揮發(fā)的瀝青，然后將揮發(fā)性組分中的樹脂酸、脂肪酸及輕餾份分離，這種方法叫做解吸一精餾法。另一種方法是先蒸出輕餾份，再蒸去脂肪酸餾份，然后再?gòu)暮袠渲岷蜑r青的釜?dú)堉蟹蛛x出樹脂酸，這種方法稱為精餾一解吸法。第三節(jié)、木漿浮油的組成和應(yīng)用一、 粗木漿浮油是成分復(fù)雜的混合物，主要由樹脂酸、脂肪酸和中性物（不皂化物）組成。二、 甾醇根據(jù)其來源不同可分為三大類:動(dòng)物甾醇、植物甾醇和菌性甾醇。三、 植物甾醇提取工藝植物甾醇的提取方法很多，如溶劑萃取結(jié)晶法、超臨界二氧化碳萃取法、柱分離法、酯化法及絡(luò)合法等。但從生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)成本方面考慮,工業(yè)都采用溶劑萃取結(jié)晶法。生產(chǎn)原料為粗硫酸鹽皂或浮油瀝青。第二篇林產(chǎn)原料的溶劑提取用溶劑浸泡原料（樹皮、樹葉和果實(shí)等），使其中的有用成分溶解而離開原料的分離過程，稱為固-液萃?。ê?jiǎn)稱提取或浸提）。第一章、提取的基本原理和方法原料的浸提過程（三個(gè)步驟）：1、滲透;2、溶解;3、擴(kuò)散。“相似相溶”的規(guī)律是選擇適當(dāng)溶劑從植物中提取所需要的成分的依據(jù)之一。溶劑的分類:水、親水性的有機(jī)溶劑、親脂性的有機(jī)溶劑。提取方法:工業(yè)生產(chǎn)中，植物成分的常用提取方法有水提取法、有機(jī)溶劑提取法、超臨界流體提取法等。有機(jī)溶劑提取法:凡脂溶性基團(tuán)占優(yōu)勢(shì)的化合物，如萜類、甾體、蒽醍等，用有機(jī)溶劑提取。第二章樹皮果殼等的作用栲膠:是以單寧為主要成分的復(fù)雜的混合物。單寧:單寧又名鞣雜或植物鞣雜，是含于植物體內(nèi)的能將生產(chǎn)皮鞣制成革的多元酚衍生物組成的復(fù)雜的混合物。栲膠的化學(xué)性質(zhì):水解、降解，重排反應(yīng)，氧化反應(yīng)，蛋白質(zhì)反應(yīng)，甲醛反應(yīng)，金反應(yīng),亞硫酸鹽反應(yīng)，陳化變質(zhì)。栲膠原料:富含單寧的植物的皮、根、果、殼、木材、葉等都稱做栲膠原料。一、 浸提工藝要求對(duì)于浸提生產(chǎn)工藝條件應(yīng)該統(tǒng)籌安排，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗。抽出率:當(dāng)原料含單寧＞20%時(shí)，單寧的抽出率應(yīng)N90%;當(dāng)原料含單寧＜20%時(shí)，單寧的抽出率N80%-85%。生產(chǎn)率:在滿足抽出率與質(zhì)量的前提下，達(dá)到高產(chǎn)。二、 蒸發(fā)的工藝要求蒸發(fā)的工藝要求，在保證濃膠質(zhì)量的前提下，盡量提高濃膠濃度，減少蒸汽用量,提高蒸發(fā)強(qiáng)度。三、 濃膠的干燥濃膠濃度為30%-50%,常用噴霧干燥除去其中水分而成粉狀栲膠，以滿足制革工業(yè)的需要。噴霧干燥的優(yōu)點(diǎn)是:干燥時(shí)間短，物料溫度低，適于熱敏性物料的干燥;產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，溶解性能好，生產(chǎn)效率較高。栲膠的用途:1、植物鞣劑,2、木工膠粘劑,3、泥漿稀釋劑,4、氣體脫硫劑。工業(yè)單寧酸的用途:1、錯(cuò)沉淀劑,2、合成纖維的固色劑,3、酒類澄清劑和除鐵劑，4、制沒食子酸（倍酸）。松針提取物:松針提取物有松針膏、松針維生素原濃縮物和松針葉綠素銅鈉。松針膏生產(chǎn)過程:包括備料、萃取、蒸發(fā)和皂化。第四章茶葉的利用茶葉的主要化學(xué)成分:茶葉含有300多種化學(xué)成分，主要有茶多酚類、咖啡因類和茶多糖類化合物。第五章銀杏葉的利用銀杏葉的化學(xué)成分:銀杏葉含有黃酮類、萜內(nèi)酯類、有機(jī)酚酸類、聚異戊烯醇類、生物堿和多糖類等60余個(gè)化合物，其中主要活性物質(zhì)為黃銅類化合物和萜內(nèi)酯類化合物。第三篇植物纖維原料的水解及微生物加工第一章植物纖維原料的水解植物纖維原料的水解歷來是林產(chǎn)化工的重要組成部分，產(chǎn)品包括酒精、酵母、單糖（葡萄糖、木糖）、糠醛、木糖醇、糖飼料等，這些產(chǎn)品對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和提高人民生活水平具有重大作用。微生物加工具有同等的作用，隨著整個(gè)生物技術(shù)的發(fā)展,微生物加工必將得到更多的應(yīng)用。原料對(duì)糠醛得率的影響因素主要有含水率、顆粒度、裝鍋密度、透水和透氣性等。水分過高的原料需干燥，因?yàn)樗诌^高在拌酸時(shí)會(huì)降低原料中的實(shí)際酸濃度，降低酸的催化能力;原料還應(yīng)粉碎至適當(dāng)?shù)牧６?，以保證拌酸時(shí)酸液能充分透入和保證裝鍋后料層的流體力學(xué)性質(zhì);裝鍋密度影響勞動(dòng)率、蒸汽消耗和設(shè)備利用率，它和戊聚糖含量一樣