intraportal.ru

Гречичные культуры

16 апреля 2010 21:37

Гречиха посевная (род Fagopyrum) - ценная медоносная (сбор меда составляет 70-80 кг/га) и крупяная культура, привлекающая внимание ученых разных направлений, занимающихся как проблемами селекции новых сортов, так и расширением ассортимента продуктов, получаемых при переработке этого растения.
Результаты научных исследований по гречихе обсуждаются каждые четыре года на International Symposium on Buckwheat. Первый такой симпозиум состоялся в 1981 г. в Югославии, последний, десятый, был в августе 2007 г. в Китае. Конференции по растительным ресурсам, на которых можно найти сведения о гречихе, проходят и в России, например, по темам: «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья», «Химия и технология растительных веществ».
Мировое производство гречихи сосредоточено в данный момент более чем в 20 странах, но основными ее производителями являются Китай, Венгрия и Россия. В нашей стране гречиху возделывают около 60 регионов, среди которых по посевным площадям несомненным лидером остается Алтайский край (Приморский край в этом списке занимает 20 место). Ввоз и вывоз Россией гречихи (неочищенного зерна) и гречки (крупы) заметно изменяется по годам в зависимости от валового сбора зерна. Основные же объемы гречихи и гречки ввозятся в страну из Китая. При выращивании и очистке зерна гречихи, как и других злаковых культур, образуются многотонные отходы в виде соломы, плодовых оболочек (шелуха, лузга, полова) и мучки (или отруби). Доля соломы в общей надземной массе растения зависит от сорта и составляет 42-62%. В большинстве хозяйств страны она остается на полях и обычно сжигается. Незначительную ее часть использовали в 60-х годах прошлого столетия в гидролизной промышленности для получения картона. Очистка зерна от плодовых оболочек производится на предприятиях, выпускающих крупу , в результате чего образуется около 67% крупы ядрицы, 7% продела, 6% мучки и 20% 1 лузги (объем лузги вместе с остатками мучки зависит от сортовых особенностей и технологии переработки). Лузгу до сих пор выбрасывают, засоряя окружающую среду, целая ее часть в настоящее время используется крупозаводами как топливо, позволяя экономить на покупке постоянно растущих в деньгах нефтепродуктов. В отдельных регионах лузгу применяют в качестве наполнителя для подушек, упаковки фруктов и хрупких товаров, кормовой добавки, а также для изготовления мебели. Таким образом, в процессе производства крупы гречки каждый год образуются большие объемы отходов, которые до сих пор не находят эффективного использования. Лучшим вариантом решения проблемы нам представляется вовлечение в переработку плодородных оболочек (лузги), которая концентрируется на крупозаводах (химический состав соломы и шелухи гречихи отличается от состава аналогичных отходов ) риса прежде всего высоким содержанием органических компонентов, среди которых обнаружены соединения группы флавоноидов (в том числе рутин и кверцетин), липиды, полисахариды, аминокислоты, относящиеся к ценным биологически активным веществам.
Неорганические компоненты входят в состав золы, содержание которой при сжигании гузки составляет в среднем 2%, а соломы в зависимости от сорта. Концентрация до перестройки крупозаводы просто не знали, как можно использовать гречишную лузгу. Ее продавали в Японию (в том числе из Украины), где из нее делали мебельные плиты, но потом вывоз лузги был запрещен по неизвестным причинам. В этот момент производственники и обратились к представителям науки с просьбой разъяснить, на что же годится гречишная лузга. Данной проблемой занялись ученые в разных регионах страны. Выяснилось, что измельченную лузгу можно добавлять в порох для предотвращения слёживания, кроме того, из нее делают прессованные плиты, поглощающие радиационные лучи и многое другое. Конечно же, для каждого региона подбирается своя технологическая схема. Беда в том, что у крупозаводов не хватает денег на внедрение научных разработок, поэтому такое ценное сырье как лузга продолжает сотнями тонн выбрасываться в овраги. В ней кремнезема не превышает 0,3%.(а в золе рисовых отходов - до 90%). В составе золы обнаружены такие элементы как калий, натрий, медь, серебро, кальций, магний, цинк, алюминий, марганец, железо, никель, хром, фосфор. Их концентрация зависит от сорта гречихи и источника (плодовые оболочки или солома), но во всех случаях содержание калия является преобладающим. Таким образом, химический состав лузги и соломы гречихи говорит о том, что использовать такое сырье только в качестве топлива рационально, и на базе возделывания гречихи можно организовать специализированные многоотраслевые хозяйства, производящие кроме меда и гречневой крупы целый ряд полезных и нужных продуктов.

ПРОДУКТЫ ИЗ ОТХОДОВ ГРЕЧИХИ
Сделанный анализ литературы и собственные исследования позволяют предложить следующие варианты по комплексной переработке отходов гречихи.
Существует принципиальная технологическая  схема последовательного выделения из отходов производства гречихи множество продуктов, которые могут быть использованы самостоятельно или служить вторичным сырьем при получении разных композиционных материалов.
Минеральные компоненты. Рассмотрим вначале варианты применения золы плодовых оболочек и соломы, которая образуется в значительных количествах в данный момент на многих крупозаводах, использующих эти части растения в качестве топлива для котельных .

Производство удобрений. Зола отходов гречихи является настоящей кладовой макро- (К+, Мд+2, Са+2) и микроэлементов (В+3, Ва+2, Со+3) и может быть использована для производства микроудобрений. Для множества растений уже изучены процессы поглощения микроэлементов, и к концу XX века сложилось понимание их важности для нормального роста и развития растений. Достоверно установлено, что увеличение урожая от применения микроэлементов может доходить до 25-30%. Известно, например, что зола древесины вносится в почву из расчета примерно 600 кг/га. Зола шелухи и соломы гречихи может стать заменой древесине , причем дозу можно заметно снизить (до 200 кг/га и ниже) за счет высокого содержания К20 (22-43%). Кроме этого, золу гречихи перспективно использовала Земнухова Людмила Алексеевна - заведующая лабораторией Института химии Дальневосточного отделения РАН, доктор химических наук, заведующая кафедрой экотехнологий Института химии и прикладной экологии Дальневосточного государственного университета, профессор.
Шкорина Екатерина Дмитриевна - кандидат химических наук (Институт химии Дальневосточного отделения РАН).
Образовать для создания новых видов удобрений на торфогуминовой основе. Необходимо также обратить внимание ученых, занимающихся иммунофармакологией микроэлементов , на наличие в отходах гречихи соединений бора, обладающих сильной ингибирующей активностью в отношении карциномы Эрлиха, В16-меланомы, лейкозных клеток и аденокарциномы легких. Высокое содержание солей калия в золе и растворах золы плодовых оболочек и соломы гречихи показывает, что возможно извлечение соединений К+ из растворов методом электродиализа. Стоимость чистых калийсодержащих реактивов, необходимых, например, для изготовления лекарственных препаратов, достаточно высока. Так, по данным каталога фирмы «Мекка К2С03», цена 1 кг Potassium carbonate К2С03, колеблется в диапазоне 14,20-49,00 евро в зависимости от качества вещества, а 250 г бифторида калия, содержащего KHF2 99,99%, стоит 368 евро. Однако для составления технико-экономического обоснования такого производства требуются дополнительные исследования по оптимизации процесса электродиализа растворов золы шелухи и соломы гречихи. Остаток золы шелухи или соломы гречихи, не растворившейся в водных растворах в процессе выделения солей калия, представляет собой кристаллический мелкодисперсный продукт светло-бежевого цвета, содержащий смесь соединений магния, кальция, кремния. Предварительное исследование морфологии частиц показало, что их размер находится в диапазоне 1-10 мкм. Такой материал может представлять интерес в качестве наполнителя для пластмасс или бумаги. Липиды широко применяются в медицине и фармакологии. О возросших потребностях в липидных препаратах говорит появление ряда зарубежных фирм, которые стали выпускать разные вещества этого класса, в том числе гликолипид –моногалактазилдиглицирид. В отходах же гречихи найдены нейтральные липиды, фосфолипиды, жирные кислоты (пальмитиновая и семейство С18 кислот). Главным по количеству веществом в мучке и плодовых оболочках является гликолипид МГДГ, который относится к числу важных биологически активных веществ. Стоимость реактива «Galactosyl diglyceride» с содержанием основного вещества примерно на 95%, получаемого из непросеянной пшеничной муки, составляет: 1 мг- $12,10; 5 мг- $39,30 и 10 мг - $65,00. Выход МГДГ из мучки гречихи, согласно полученным данным, составляет в среднем 1,1 мас. %, что указывает на перспективность использования отходов гречихи в качестве сырья соединений данного класса.
Полисахариды характеризуются, разыми полезными для человека свойствами, и имеют большое значение в профилактике заболеваний , например, желудочно-кишечного тракта, диабета, желчекаменной болезни, опухолевой патологии, нарушения обмена веществ и других. Поэтому в данный момент существует много пищевых добавок на основе природных углеводов. Биологические свойства полисахаридов, содержащихся в плодовых оболочках и соломе гречихи (их выход изменяется в интервале от 3% до 12%, в зависимости от сорта растения и вида отхода) пока не исследованы. Однако установлено, что полученные таким же способом из рисовой шелухи полисахариды, имеющие близкий углеводам из отходов гречихи состав, оказывают цитотоксическое действие на опухолевые клетки человека линии К562. Полисахариды водной и оксалатной экстракций, отличающиеся от углеводов щелочной экстракции, имеют высокое содержание глюкозы. Пигменты высокодисперсные порошкообразные красящие вещества, которые применяются в процессе изготовления лакокрасочных эмалей, а также для крашения пластмасс, резин, синтетических волокон, бумаги, кожи и пищевых продуктов. Для применения в качестве пищевого красителя наибольшую ценность представляют, безусловно, пигменты растительного происхождения, которые содержатся и в отходах гречихи. В качестве красителей можно использовать или индивидуальные вещества (которые пока мало изучены для гречихи), или сухие экстракты, состав и некоторые свойства которых уже описаны в литературе. Однако для внедрения таких красителей в пищевую отрасль нужны соответствующие исследования по токсичности, светостойкости и т.д. Ингибиторы коррозии.
Установлено, что экстракты шелухи и соломы гречихи проявляют ингибирующую способность в отношении коррозии малоуглеродистой стали Ст З в кислых растворах и растворах, моделирующих морскую среду. Однако возможность использования этих продуктов для производства ингибиторов коррозии требует еще изучения механизма их действия.
Нефтяные сорбенты на основе отходов гречихи.
В настоящее время в мире при ликвидации разливов нефти предлагается использовать около двух сотен сорбентов, которые подразделяются на неорганические, синтетические, природные органические или органоминеральные. Основным критерием конкурентоспособности является сочетание высокой нефтеёмкости и низкой стоимости, что позволяет исключить энергоемкую и дорогостоящую регенерацию. Из известных природных сорбентов органического происхождения лишь два - «Лессорб» и «Лессорб-Экстра» ТУ 9010-002-3515057-99 обладают высокой сорбирующей способностью по нефти. Однако использование деловой древесины в качестве сырья и сложность технологии производства обуславливают их высокую стоимость
1 ($ 7.0 за 1 кг). Полученные данные позволяют рекомендовать дешевый отход - шелуху гречихи - в качестве сырья для производства нефтесорбентов в регионах, где имеются крупозаводы, концентрирующие плодовые оболочки. Беленая целлюлоза
Солома гречихи использовалась ранее как сырье для производства грубых сортов бумаги и картона. Итоги наших исследований (совместно с Уральским государственным лесотехническим университетом) убедительно показывают, что как из соломы, так и из шелухи гречихи образуется волокнистый продукт с высокой белизной, достигнутой без применения хлора, что весьма актуально при создании малоотходных технологий. Получаемая целлюлоза по своим характеристикам близка к параметрам целлюлозы сульфатной беленой из лиственных пород древесины.


К списку проектов




Rambler's Top100