logo logo

Глицерин из отходов виноделия

Глицерин используется в фармацевтическом, косметической, пищевой, в том числе, табачной промышленности, а также в сельском хозяйстве. В связи с этим, промышленное производство глицерина налажено в большинстве стран мира. За данными 1983 г., годовое производство глицерина в США составляло около 125 тыс. т, в Японии – 72 тыс. т. Ныне объемы его производства существенно возросли.
Не смотря на хорошо развитую химическую промышленность, в России пока еще не налажено производство глицерина. Основной причиной такого состояния считают отсутствие исходного сырья для его химического синтеза. Итак, нужно наладить его собственное производство, или закупать за границей. Однако стоимость сырья немалая: 1000-1200у.е. за 1т. В то же время цена на 96%-й естественный глицерин колеблется в границах 1560-1773у.е., 99,5%-й – 1600-1750у.е. за 1т.
Сейчас потребности  промышленности в глицерине удовлетворяются за счет импорта из Украины, Польши, Голландии, Израиля и др. Современная цена этого импортного глицерина, в зависимости от степени ее очищения составляет 2,2-2,5 у.е. за 1 кг.
В зависимости от сырья и действующих технологий получают естественный, или синтетический глицерин. До 1948г. получали исключительно естественный глицерин путем гидролиза натуральных животных и растительных жиров. Жирные кислоты, которые при этом получались, шли на производство мыла. При этом на 1 т добытого глицерина расходуется до 10-12т жиров. С появлением высокоэффективных моющих средств, которые получают на основе нефтехимического сырья, спрос на мыло уменьшился, и это привело к сокращению его выпуска. Соответственно упали объемы производства глицерина, хотя потребность в нем, как уже отмечалось, постоянно возрастает. Так, затраты глицерина на производство парфюмерных, косметических и фармацевтических средств в последние годы возросли на 10-15%. Глицерин стал незаменимым компонентом при изготовлении маргарина и других продуктов пищевой промышленности. Однако более всего глицерина расходуется на производство взрывных веществ, пластических масс, полиуретановых пенопластов и стеклопластиков, антифризов, полиграфических красок, эмульгаторов и т.п..
Весьма важно, что большинство производных глицерина хорошо разрушаются микроорганизмами, превращаясь на нетоксичные или малотоксичные продукты. Такая особенность упомянутых пластмассовых изделий очень важна при вторичной переработке последних и охране окружающей среды. Возрастание потребности в глицерине стало толчком для разработки новых технологий получения синтетического глицерина. Так, формой «Шелли» (США) был разработан хлорный метод получения синтетического глицерина и налажен многотоннажный его выпуск. Серьезным недостатком метода является образование в процессе реакции окисления и синтеза глицерина хлорорганических соединений типа 2-хлорметилоксирану, ряда галогенгидринов и т.п., которые владеют высокой токсичностью и мутагенностью для живых организмов.
В связи с вышеотмеченным, появились другие (не хлорные) способы синтеза глицерина, в частности, его химический синтез на основе пропилен оксида. По этой причине в начале 1970-х лет доля естественного глицерина в мировом выпуске продукта снизилась до 58%. Из этого количества 54% приходилось на глицерин жиров и 4% – из мелясы. В США добывали 37 % жирового глицерина и 7% – мелясного. В странах Западной Европы до 74% продукта вырабатывается на основе животных и растительных жиров, в Японии – до 54%.
Учитывая, подорожание пропилена, возрастание объемов производства жирных спиртов, вредность химических предприятий для здоровья населения и окружающей среды, а также лучшие свойства естественного глицерина, по сравнению с синтетическим, в последние годы возрос выпуск естественного глицерина. Потребление естественного глицерина в мире ныне достигает 75 % от общего количества.
Известно, что синтетический глицерин содержит примеси соединений хлора и других вредных веществ, которые мешают его применению в пищевой, фармацевтической и парфюмерной отраслях промышленности или требует затрат на дополнительное очищение. В связи с этим, в мире наблюдается постепенное закрытие заводов синтетического глицерина с одновременным наращиванием мощностей производства естественного глицерина. Свертывание объемов выпуска всех трех основных технологий химического синтеза: хлорной, на основе пропилен-оксиднадуксусной кислоты и акролеинпероксида водорода, которые раньше широко использовалось в США (фирмы Доу, Шелл, ФМК), в Нидерландах (Шелл), Германии (Соловей, Доу), Франции (Соловей), Японии (Дансел, Касима), наблюдается повсеместно.
На выпуск естественного глицерина перешли фирмы «Проктер энд Гембл», «Глико», «Грайс», которые являются наибольшими производителями глицерина в мире. Итак, мировые потребности в глицерине покрываются ныне за счет его производства из животных и растительных жиров, мелясы и растительных остатков, и лишь частично – химического синтеза.
Поскольку среди технологий химического синтеза глицерина и его производных хлорные способы экологически наиболее грязные и опасные для здоровья людей, в России следует наладить технологию глицерина естественного.
Учитывая наличие большого количества дешевого непищевого растительного сырья и отходов пищевой промышленности, во многих странах мира применяют метод получения глицерина гидрогенолизом разных углеводов, в том числе, полисахаров.
Оригинальный три стадийный метод производства глицерина разработала фирма «Истмен Кодак» (США). Сырье (целлюлоза, крахмал, моносахариды) поддают гидрогенолизу с целью получения полиолов с 5…6 атомами углерода в молекуле, а именно: ксилита, сорбита, маннита, эритрита и их смеси. Даже последовательно водные растворы полиолов электролизуют в присутствии небольших количеств (50…500 частей на 1 млн.) соединений марганца, желательно Мn(ОАо)2 и солей, которые имеют высокую электропроводность, например, Na2SO4, NaHSO4, MgSO4 и др. Процесс проводят при температуре 50…95°С, рН 1,5…9,0. При этом образуются элементы с двумя-тремя атомами углерода – оксиальдегиды, которые восстанавливаются до глицерина и этиленгликоляпри температуре 150°С и давлении 68,6х105Па в присутствии никеля Ренея. Типичный продукт гидрогенолиза сахарозы – это 10…12 %-ый водный раствор, который содержит 20…40% глицерина, 12… 20% этиленгликоля, 15… 30% пропиленгликоля, 10…20% сорбита, 2…5% ксилита, 3…7% эритрита и 10…15% других веществ. Наибольшим недостатком способа является техническая сложность изъятия глицерина из смеси. С этой целью насыщенный парами глицерина водяной пар направляют на фракционную конденсацию в трехступенчатый концентратор. Призванные упростить и удешевить технологический процесс способы очищения глицерина с помощью ионообменных смол или экстракции углеводными растворителями не обнаружили убедительных преимуществ.
Учитывая недостатки, присущие технологии производства глицерина путем химического синтеза, все больший интерес у специалистов вызывают методы получения естественного глицерина. Кроме уже упомянутых методов на внимание заслуживают такие технологии как ферментативный гидрогенолиз целлюлозы и крахмала, ферментация мелясы и культивирование некоторых штаммов микроводорослей — биосинтетиков глицерина.
Недозрелый виноград и отходы винодельческой промышленности являются замечательным сырьем для производства естественного глицерина. Нужно лишь провести теоретические и экспериментальные исследования и полученные результаты реализовать на практике.

Метки:, ,

Ещё по теме:

bottom