Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Смесь кислот, содержащихся в древесных смолах. Смоловые кислоты – это смеси нескольких родственных карбоновых кислот, в основном абиетиновой кислоты, встречающихся в древесных смолах. Почти все смоловые кислоты имеют одинаковый базовый скелет: три конденсированных кольца с эмпирической формулой C19H29COOH. Смоловые кислоты – это липкие, желтоватые вещества, нерастворимые в воде. Они используются для производства мыла для различных целей, но их применение все чаще заменяется синтетическими кислотами, такими как 2-этилгексановая кислота или нафтеновая кислота, получаемая из нефти.
A mixture of acids found in tree resins
Resin acid refers to mixtures of several related carboxylic acids, primarily abietic acid, found in tree resins. Nearly all resin acids have the same basic skeleton: three fused rings having the empirical formula C19H29COOH. Resin acids are tacky, yellowish gums that are water insoluble. They are used to produce soaps for diverse applications, but their use is being displaced increasingly by synthetic acids such as 2 ethylhexanoic acid or petroleum derived naphthenic acids.
Ботанический анализ
Смоляные кислоты – это защитные вещества и консерванты для древесины, которые производятся паренхимными эпителиальными клетками, окружающими смоляные каналы в деревьях умеренных хвойных лесов. Смоляные кислоты формируются при соединении молекул, содержащих два и три атома углерода, с изопреновыми строительными блоками, образуя структуры монотерпенов (летучих), сесквитерпенов (летучих) и дитерпенов (нелетучих). Сосны содержат многочисленные вертикальные и радиальные смоляные каналы, рассеянные по всей древесине. Накопление смолы в ядре и смоляных каналах приводит к максимальной концентрации в основании старых деревьев. Однако содержание смолы в заболони меньше у основания дерева и увеличивается с высотой. В 2005 году, когда нашествие горного соснового жука (Dendroctonus ponderosae) и грибка голубой пятнистости опустошило леса сосны Лоджполь в северной внутренней части Британской Колумбии, Канада, в зараженных деревьях, до их гибели, были обнаружены уровни смоляных кислот в три-четыре раза превышающие норму. Эти повышенные уровни свидетельствуют о том, что дерево использует смолы для защиты. Смолы токсичны как для жука, так и для грибка, а также могут заключать жука в дитерпеновые остатки выделений. Увеличение производства смолы было предложено в качестве способа замедлить распространение жука в "красной зоне" или в зоне соприкосновения дикой природы и городской среды.
Resin acids are protectants and wood preservatives that are produced by parenchymatous epithelial cells that surround the resin ducts in trees from temperate coniferous forests. The resin acids are formed when two carbon and three carbon molecules couple with isoprene building units to form monoterpenes (volatile), sesquiterpenes (volatile), and diterpenes (nonvolatile) structures. Pines contain numerous vertical and radial resin ducts scattered throughout the entire wood. The accumulation of resin in the heartwood and resin ducts causes a maximum concentration in the base of the older trees. Resin in the sapwood, however, is less at the base of the tree and increases with height. In 2005, as an infestation of the Mountain pine beetle (Dendroctonus ponderosae) and blue stain fungus devastated the Lodgepole Pine forests of northern interior British Columbia, Canada, resin acid levels three to four times greater than normal were detected in infected trees, prior to death. These increased levels show that a tree uses the resins as a defense. Resins are both toxic to the beetle and the fungus and also can entomb the beetle in diterpene remains from secretions. Increasing resin production has been proposed as a way to slow the spread of the beetle in the "Red Zone" or the wildlife urban interface.
Производство в масле таль (побочный продукт химической целлюлозы)
Коммерческое производство химической целлюлозы древесного качества с использованием процесса варки целлюлозы крафт приводит к выделению смоляных кислот. Процесс крафт проводится в сильнощелочных условиях гидроксида натрия, сульфида натрия и гидросульфида натрия, которые нейтрализуют эти смоляные кислоты, превращая их в соответствующие соли натрия – абиетат натрия ((CH3)4C15H17COONa), пимарат натрия ((CH3)3(CH2)C15H23COONa) и так далее. В этой форме соли натрия нерастворимы и, имея плотность меньше, чем отработанный щелок, всплывают на поверхность резервуаров хранения в процессе концентрирования в виде слегка желеобразной пастообразной жидкости, называемой крафт-мылом или смоляным мылом. Крафт-мыло можно повторно нейтрализовать серной кислотой для восстановления кислых форм абиетиновой кислоты, пальмитиновой кислоты и связанных с ними компонентов смоляных кислот. Эта очищенная смесь называется талловым маслом. Другие основные компоненты включают жирные кислоты и несмыляемые стеролы. Смоляные кислоты, благодаря защитным свойствам, которые они обеспечивают деревьям, из которых они происходят, также оказывают токсическое воздействие на очистные сооружения целлюлозно-бумажных комбинатов. Более того, любые остаточные смоляные кислоты, проходящие через очистные сооружения, повышают токсичность сточных вод, сбрасываемых в водоемы.
The commercial manufacture of wood pulp grade chemical cellulose using the kraft chemical pulping processes releases resin acids. The Kraft process is conducted under strongly basic conditions of sodium hydroxide, sodium sulfide and sodium hydrosulfide, which neutralizes these resin acids, converting them to their respective sodium salts, sodium abietate, ((CH3)4C15H17COONa) sodium pimarate ((CH3)3(CH2)C15H23COONa) and so on. In this form, the sodium salts are insoluble and, being of lower density than the spent pulping process liquor, float to the surface of storage vessels during the process of concentration, as a somewhat gelatinous pasty fluid called kraft soap, or resin soap. Kraft soap can be reneutralized with sulfuric acid to restore the acidic forms abietic acid, palmitic acid, and related resin acid components. This refined mixture is called tall oil. Other major components include fatty acids and unsaponifiable sterols. Resin acids, because of the same protectant nature they provide in the trees where they originate, also impose toxic implications on the effluent treatment facilities in pulp manufacturing plants. Furthermore, any residual resin acids that pass the treatment facilities add toxicity to the stream discharged to the receiving waters.
Изменение по видам и биогеоклиматической зоне
Химический состав таллового масла варьируется в зависимости от вида деревьев, используемых для производства целлюлозы, и, соответственно, от географического местоположения. Например, в прибрежных районах юго-востока Соединенных Штатов преобладает сосна эллиотта (Pinus elliottii), а во внутренних районах того же региона – сосна лоблолли (Pinus taeda). Сосна эллиотта обычно содержит более высокую концентрацию смоляных кислот, чем сосна лоблолли. В целом, талловое масло, производимое в прибрежных районах юго-востока Соединенных Штатов, содержит более 40% смоляных кислот, а иногда и 50% или более. Фракция жирных кислот обычно ниже, чем смоляных кислот, а содержание немылизуемых веществ составляет 6–8%. Дальше на север, в Вирджинии, где более распространены сосна жестколистная (Pinus rigida) и сосна коротколистная (Pinus echinata), содержание смоляных кислот снижается до 30–35% с соответствующим увеличением содержания жирных кислот. В Канаде, где предприятия перерабатывают сосну лоджполь (Pinus contorta) во внутренних районах Британской Колумбии и Альберты, сосну банкса (Pinus banksiana) от Альберты до Квебека, восточную белую сосну (Pinus strobus) и красную сосну (Pinus resinosa) от Онтарио до Нью-Брансуика, уровни смоляных кислот обычно составляют 25% при содержании немылизуемых веществ 12–25%. Аналогичные вариации можно встретить и в других частях Соединенных Штатов и других странах. Например, в Финляндии, Швеции и России содержание смоляных кислот из сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) может колебаться от 20 до 50%, жирных кислот – от 35 до 70%, а немылизуемых веществ – от 6 до 30%.
The chemical composition of tall oil varies with the species of trees used in pulping, and in turn with geographical location. For example, the coastal areas of the southeastern United States have a high proportion of Slash Pine (Pinus elliottii); inland areas of the same region have a preponderance of Loblolly Pine (Pinus taeda). Slash Pine generally contains a higher concentration of resin acids than Loblolly Pine. In general, the tall oil produced in coastal areas of the southeastern United States contains over 40% resin acids and sometimes as much as 50% or more. The fatty acids fraction is usually lower than the resin acids, and unsaponifiables amount to 6 8%. Farther north in Virginia, where Pitch Pine (Pinus rigida)and Shortleaf Pine (Pinus echinata) are more dominant, the resin acid content decreases to as low as 30 35% with a corresponding increase in the fatty acids present. In Canada, where mills process Lodgepole Pine (Pinus contorta) in interior British Columbia and Alberta, Jack Pine (Pinus banksiana), Alberta to Quebec and Eastern White Pine (Pinus strobus) and Red Pine (Pinus resinosa), Ontario to New Brunswick, resin acid levels of 25% are common with unsaponifiable contents of 12 25%. Similar variations may be found in other parts of the United States and in other countries. For example, in Finland, Sweden and Russia, resin acid values from Scots Pine (Pinus sylvestris) may vary from 20 to 50%, fatty acids from 35 to 70%, and unsaponifiables from 6 to 30%.