Целлюлозно-бумажная промышленность. Производство бумаги, картона, целлюлозы. Изделия из бумаги. Картонажи. Фотобумага

Представлен экономико-математический анализ ценовой динамики на целлюлозу российских и мировых производителей. Подробно рассмотрена методология и представлен процесс построения прогноза на основе исследования трендов, сезонных и циклических составляющих динамики цен. Апробированная схема анализа временных рядов может быть использована при обработке ценовых данных на разные виды лесобумажной продукции.

Представлены результаты исследования процесса делигнификации активированной древесины, приведены научно обоснованные технические и технологические решения, направленные на эффективную переработку активированной древесины и получение целлюлозы высокого качества, предложены способы переработки древесных частиц и аппаратурного оформления процесса их делигнификации.

Представлены результаты исследования процесса гидролитической деструкции лигноцеллюлозного материала, активированного паровзрывной обработкой, разработаны методы и технология получения микрокристаллической целлюлозы на базе созданных методов расчета.

Представлены результаты исследования процесса паровзрывной обработки лигноцеллюлозных материалов, приведена классификация древесных отходов и характеристика лигноцеллюлозных материалов в целом. Рассмотрены методы химического и паровзрывного разделения древесины на компоненты и возможность использования этих методов для переработки лигноцеллюлозных материалов в ценные продукты. Представлено аппаратурное оформление процессов паровзрывной обработки лигноцеллюлозных материалов.

Журнал является комплексным печатным органом высших учебных заведений лесотехнического профиля. Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности.

Журнал является комплексным печатным органом высших учебных заведений лесотехнического профиля. Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности.

Приведены основы теории промывки и отбелки целлюлозы; даны описание и технические характеристики современного оборудования для промывки и отбелки целлюлозы;рассмотрены вопросы составления технологических схем промывки, отбелки целлюлозы различного назначения; представлены примеры расчетов материальных балансов различных узлов технологической схемы производства целлюлозы, а также расчет и подбор оборудования

В пособии приведены основы теории промывки и отбелки целлюлозы; даны описание и технические характеристики современного оборудования для промывки и отбелки целлюлозы; рассмотрены вопросы составления технологических схем промывки, отбелки целлюлозы различного назначения; представлены примеры расчетов материальных балансов различных узлов технологической схемы производства целлюлозы, а также расчет и подбор оборудования.

Представлен материал, охватывающий вопросы модификации молекулярной, аморфно-кристаллической и надмолекулярной структур природных целлюлоз химическими и электрофизическими и радиационно-химическими методами и исследования их физико-химических свойств с точки зрения последующей химической переработки.

Журнал является комплексным печатным органом высших учебных заведений лесотехнического профиля. Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности.

В монографии с позиций современных представлений рассмотрен широкий круг вопросов, касающихся теории и практики применения ферментов в производстве целлюлозных волокнистых полуфабрикатов и бумаги.

Представлены материалы докладов по фундаментальным и прикладным исследованиям в области механики целлюлознобумажных материалов по следующим направлениям: физические основы и методы оценки механического поведения целлюлознобумажных материалов; новые технологические решения для повышения уровня механических свойств технической целлюлозы, бумаги и картона; перспективы развития ресурсосберегающих способов получения целлюлозно-бумажных материалов из рециркулируемого сырья; цифровизация и инноватика в технологии ЦБП, растительных нанокомпозитов и биополимеров.

Представлены материалы докладов по фундаментальным и прикладным исследованиям по следующим направлениям: биоконверсия растительного сырья, создание высокоэффективных биокатализаторов для использования в химико-лесном комплексе, фундаментальные и прикладные основы ферментативных методов анализа в химико-лесном комплексе, ферментные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности, современные методы очистки сточных вод, лесная биотехнология

В статье приведен анализ нестабильности процессов отбора отработанных сульфитных щелоков после варки на стадии промывки целлюлозы в варочных котлах периодического действия объемом 320 м3. Изучена кинетика промывки сульфитной целлюлозы методом вытеснения в варочных котлах. Показана теоретическая возможность определения констант промывки целлюлозы при высокой температуре и давлении. Для стабилизации и повышения эффективности высокотемпературной промывки целлюлозы необходимо использовать гидрораспределители для промывной жидкости, повышенную температуру вытесняющей жидкости и избыточное давление в котле, превышающее давление при конечной сдувке при варке целлюлозы. На основании кинетики промывки сульфитной целлюлозы сделан вывод о двух периодах промывки: первый протекает во внешнедиффузионной области, второй – во внутридиффузионной области. Для повышения эффективности высокотемпературной промывки целлюлозы в варочных промышленных котлах объемом 320 м3 предложено устанавливать гидрораспределители для промывной жидкости, осуществлять медленную регулируемую закачку промывной жидкости в котел с повышенной температурой. При производстве сульфитной целлюлозы средней жесткости гидравлическое давление в варочном котле необходимо под-держивать в пределах (4,5…6,0)105 Па во время отбора крепкого щелока из котла. Для мягких сульфитных целлюлоз гидравлическое давление в котле снижают до (2,5…3,0)105 Па. Изучение кинетики промывки проведено в варочных котлах, оборудованных гидрораспределителями с регулируемой закачкой промывной жидкости и гидравлическом давлении не более 3,0105 Па. Щелок в варочных котлах отбирали при повышенной температуре и гидравлическом давлении, что позволило значительно повысить эффективность промывки. Так, концентрация сухих веществ, идущих на выпарку, повысилась на 1…3 %, что позволило снизить энергозатраты на 0,13 Гкал при выработке жидких лигносульфонатов, в два раза уменьшились выбросы диоксида серы в атмосферу, значительно улучшились промстоки от варочно-промывочного цеха по биохимическому и химическому потреблению кислорода.

Журнал является комплексным печатным органом высших учебных заведений лесотехнического профиля. Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности.

Журнал является комплексным печатным органом высших учебных заведений лесотехнического профиля. Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности.

В Российской Федерации на большинстве бумажных фабрик наблюдается значительный перерасход энергии, по разным оценкам – до 40 %, обусловленный низким уровнем технического, научного и кадрового обеспечения. При этом осуществляется выпуск продукции с неконкурентоспособными потребительскими свойствами. Таким образом, оптимизация конструкций и применяемых технологий, включая температурные режимы сушки, является актуальной задачей. Сушильная часть бумагоделательной машины – ее самая энергоемкая часть, при этом оказывает значительное влияние на показатели механической прочности и другие свойства бумаги, в том числе структурно-размерные. На сушку бумажного полотна затрачивается 72–77 % от общего количества расходуемой машиной энергии. Цель работы – анализ влияния температуры сушки на прочностные и структурно-размерные свойства бумаги, с возможностью применения полученных закономерностей на действующих предприятиях отрасли, а также для дальнейших научных исследований. Приведены результаты изучения влияния вида целлюлозы, степени помола, массы 1 м2 и температуры сушки на прочностные и структурно-размерные свойства лабораторных образцов бумаги. В ходе исследования изготовлены и испытаны лабораторные отливки массой от 60 до 120 г/м2 из сульфатной беленой хвойной и лиственной целлюлозы, размолотой до степени помола от 20 до 50 °ШР. Температуру сушки материала варьировали от 80 до 140 °С. В результате анализа полученных образцов бумаги выявлено значительное влияние температуры сушки на прочностные и структурно-размерные свойства бумаги. Увеличение температуры сушки с 80 до 140 °С оказывает наибольшее влияние на структурно-размерные свойства бумаги, изготовленной из массы большей степени помола, и на прочностные свойства бумаги, изготовленной из массы меньшей степени помола, при использовании в качестве сырья как хвойной, так и лиственной сульфатной беленой целлюлозы.

Рассмотрены технологии быстрого пиролиза растительной биомассы и газификации жидких топлив. Описана обобщенная математическая модель переработки лигноцеллюлозных отходов лесопромышленного комплекса. Приведены результаты исследования термохимической переработки различных видов растительной биомассы с последующей газификацией жидкой части, а также промышленной реализации разработанных технологий.

Установлена целесообразность применения в меловальной пасте разработанной бинарной системы синтетических соединений, состоящей из карбамидоформальдегидного олигомера (2 мас. ч. к массе меловальной пасты) и латекса (16 мас. ч.). Она заменяет традиционно применяемый комплекс природных соединений: модифицированный крахмал (3 мас. ч.), Na-КМЦ – натрий-карбоксиметилцеллюлозу (2 мас. ч.) и казеиновый клей (1 мас. ч) в присутствии латекса (16…32 мас. ч.). Свойства полученных образцов меловальных паст соответствовали установленным нормам, о чем свидетельствовали вязкость по ВЗ-4 (13…17 с), содержание сухих веществ (50…54 %) и рН (9,0…10,5). Предложенный карбамидоформальдегидный олигомер совмещается с присутствующими компонентами и в отличие от природных соединений не повышает уровень вязкости меловальной пасты, обладает высокой когезионной силой, участвуя в «связывании» частиц пигментов между собой, имеет необходимую адгезионную способность для обеспечения прочной связи нанесенного меловального слоя с поверхностью бумаги и картона, не препятствует равномерному распределению частиц пигментов на поверхности основы и придает меловальной пасте стабильную устойчивость. Эти эффекты можно объяснить дополнительным присутствием в карбамидоформальдегидном олигомере положительно заряженных азотсодержащих групп – аминных и амидных. Последние способствуют усилению когезионных и адгезионных взаимодействий в меловальных пастах и сформированных из них меловальных покрытиях. Рассмотрение среза мелованной бумаги (картона) показало, что одна часть связующего вещества непосредственно примыкает к основе (бумаге (картону)), проникая в ее поры и капилляры, другая – окружает частицы пигментов, третья – занимает (полностью или частично) промежутки между частицами. На примере модельных образцов легкомелованной газетной бумаги и полиграфического картона показано повышение стойкости поверхности к выщипыванию и разрывной длины на 6,0…8,5 и 15…20 % соответственно, что позволяет рассматривать карбамидоформальдегидный олигомер как альтернативный заменитель природных соединений. При этом белизна (85…87 %) и гладкость (250…265 с) соответствуют установленным требованиям. Изменение рецептуры меловальной пасты является оправданным с экономической точки зрения, поскольку материальные затраты на производство мелованной бумажнокартонной продукции уменьшаются на 1…2 %. Для цитирования: Черная Н.В., Богданович Н.И., Карпова С.В., Мисюров О.А. Применение карбамидоформальдегидного олигомера для улучшения качества бумажно-картонной продукции // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 6. С. 182–193.
The applicability of the developed binary system of synthetic compounds in coating paste, consisting of urea-formaldehyde oligomer (2 pts. wt. to the coating paste weight) and latex (16 pts. wt.), is found. It replaces the generally used complex of natural compounds, such as modified starch (3 pts. wt.), Na-CMC (2 pts. wt.), and casein glue (1 pts. wt.), in the presence of latex (16–32 pts. wt.). The properties of the coating paste samples met the standards, as evidenced by the viscosity according to the viscometer VZ-4 (13–17 s), the content of dry substances (50–54 %) and pH (9.0–10.5). The proposed urea-formaldehyde oligomer is combined with the present components and, as compared to natural compounds, does not increase the viscosity of the coating paste, has a high cohesive force, participating in the binding of pigment particles with one another, has the necessary adhesive capacity for ensuring a stable bond of the applied coating layer with the surface of paper and cardboard, does not prevent the uniform distribution of pigment particles on the base surface, and gives stability to the coating paste. These phenomena can be explained by the supplementary presence of positively charged nitrogen-containing groups (amine and amide) in the ureaformaldehyde oligomer. The latter contribute to the enhancement of cohesive and adhesive interactions in coating pastes and coatings composed of them. Assessment of a section of the coated paper (cardboard) showed that one part of the binder adjoins the base (paper, cardboard) penetrating into its pores and capillaries, the other surrounds the pigment particles, and the third occupies (completely or partially) the spaces between the particles. An increase in the surface resistance to plucking and breaking length by 6.0–8.5 and 15–20 %, respectively, is shown on the samples of light-coated newsprint and polygraphic cardboard. This allows considering the urea-formaldehyde oligomer as an alternative to natural compounds. Herewith, whiteness (85–87 %) and smoothness (250–265 s) meet the requirements. Changing the formulation of the coating paste is economically justified, since material costs for the production of coated paper and cardboard products are reduced by 1–2 %. For citation: Chornaya N.V., Bogdanovich N.I., Karpova S.V., Misyurov O.A. Application of Urea-Formaldehyde Oligomer for Quality Improvment of Paper and Cardboard Products. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 6, pp. 182–193. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-6-182-193.

Журнал является комплексным печатным органом высших учебных заведений лесотехнического профиля. Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности.

Значительная часть технологической щепы для целлюлозно-бумажного производства, а также производства древесных плит производится в древесно-подготовительных цехах деревоперерабатывающих предприятий. Одной из основных операций технологического процесса является окорка балансов, которая выполняется в окорочных барабанах. Длина баланса, поступающего в окорочный барабан, обычно не превышает 1,2 м. Это обоснованно позволяет пренебречь его возможным поперечным изгибом во время обработки ввиду его большой жесткости. Однако в последнее время в практике зарубежных древесно-подготовительных участков стала практиковаться окорка длинномерных лесоматериалов. Это позволяет существенно повысить производительность древесноподготовительных линий, уменьшить энергоемкость и снизить потери древесины на стадии окорки. При окорке длинномеров сбег и деформации изгиба оказывают существенное влияние на качество окорки. В развитие ранее выполненных исследований нами рассматривается окорка хлыстов и длинномеров в барабане, который значительно короче хлыстов. В этой связи появляется актуальная проблема исследования качества окорки длинномеров в укороченных барабанах. Цель работы – применение численного моделирования для оценки влияния изгиба длинномеров с учетом их сбега. В качестве инструмента исследования использован комплекс программ конечно-элементного анализа ANSYS. По результатам моделирования обоснована адекватность предлагаемой методики моделирования, применение которой позволило подтвердить ранее сформулированную гипотезу о том, что не только соударение, но и возникающие при изгибе деформации и напряжения могут вызвать разрушение материала, ослаблять силы сцепления коры с древесиной и силы сцепления слоев коры между собой.

Журнал является комплексным печатным органом высших учебных заведений лесотехнического профиля. Публикует научные статьи по всем отраслям лесного дела, сообщения о внедрении законченных исследований в производство, о передовом опыте в лесном хозяйстве и лесной промышленности.

В учебном пособии описан широкий комплекс вопросов развития научной и технической мысли, связанной с процессом ручного производства, распространения и изучения бумаги с водяными знаками (филигранями). Обобщены результаты анализа российской и иностранной фундаментальной и важнейшей прикладной литературы XVIII–XX вв. по истории бумаги, филиграней и ручного бумажного производства в Европе и Америке. Характеристика всех направлений 250-летнего развития науки об истории бумаги ручного производства и методах ее идентификации в историческом исследовании приводит к выводу, что процесс первоначального накопления знаний закончен. Кризис современного филиграноведения связан с недостаточной продуктивностью и точностью его методов. Для преодоления кризиса введено базовое понятие вида бумаги как физического объекта с набором поддающихся инструментальному изучению и разумных по информационному объему показателей, обоснованы практические методы снятия и математической обработки этих показателей. Системный подход к истории производства, торговли и потребления бумаги реализован в графиках вероятностного хронологического распределения бытования ее видов для разных эпох и регионов. На их основе выводятся коэффициенты к новой формуле датировки любой бумаги и филиграней с заданными степенями вероятности. Система количественного анализа бумаги любого числа видов, в сущности, преодолевает кризис филиграноведения путем превращения его в точную науку. Широчайшие практические возможности современного филиграноведения демонстрируются на примере комплексного дипломатического анализа дела о смерти царевича Дмитрия Углицкого. Книга снабжена алфавитным и тематическим указателями всех филиграноведческих трудов, имеющих справочное значение.

Качество продукции является ключевым индикатором положительно- го результата работы целлюлозно-бумажных производств. Влажность – один из основных показателей качества бумаги. Рассматривая профиль влажности по ширине бумажного полотна, можно судить о возможных недостатках технологического оборудования, своевременное устранение которых улучшит потребительские свойства бумаги и повысит экономическую эффективность производства. Цель исследования – оценка соответствия результатов измерений влажности требованиям технологического регламента при установившемся и переходном режимах работы бумагоделательной машины, а также однородности профиля влажности в поперечном направлении. Для оценки качества работы автоматизированной системы управления влажностью бумажного полотна обработаны данные со сканирующего устройства при высоком и низком разрешении с помощью статистических методов. Определено, что при установившемся режиме работы бумагоделательной машины влажность соответствует требованиям регламента с доверительной вероятностью 0,95; при переходном режиме работы – превышает верхнюю границу на 6 %. Выявлено, что автоматизированная система управления влажностью устраняет данное нарушение за 340 с. В качестве критерия оценки однородности профиля влажности по ширине бумажного полотна использован коэффициент вариации. Подтверждена гипотеза о наличии линии тренда в профиле влажности по ширине бумажного полотна, и с помощью методов регрессионного анализа получено уравнение линии тренда. При устраненном технологическом факторе, систематически влияющем на однородность, проведено моделирование профиля влажности. Доказано, что устранение недостатка уменьшит коэффициент вариации, а значит улучшит однородность профиля на 41,2 % при установившемся режиме работы бумагоделательной машины. При переходном режиме работы профиль влажности улучшается незначительно. Предложенный алгоритм исследования профиля влажности бумаги, его моделирование после корректирующих воздействий на объект управления могут быть использованы в системах регулирования качества бумаги в поперечном направлении. Для цитирования: Коряковская Н.В., Бедердинова О.И. Контроль и регулирование влажности бумажного полотна // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С. 188–204. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-188-204

Современная выпарная станция – это энергосберегающее производство упаренного щелока с высоким содержанием сухих веществ для обеспечения минимальных выбросов SO2 из содорегенерационного котла. Такие станции оснащены аппаратами типа падающей пленки (Falling Film) и состоят из 5–7 ступеней. Необходимость совершенствования и создания новых концентраторов черного щелока обусловлена повышенным вниманием к вопросам охраны окружающей среды и желанием получать щелок с более высокой теплотворной способностью. Физические свойства черного щелока зависят от его состава и оказывают существенное влияние на подбор выпарных аппаратов и проектирование выпарных вакуумных установок. К основным свойствам, учитываемым в процессах выпарки и сжигания, относятся: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, теплота сгорания и температура кипения. Важнейшими для процесса выпаривания щелока являются такие его характеристики, как вязкость, влияющая на способность к перекачиванию и конструктивные особенности, и плотность, с помощью которой контролируют содержание сухих веществ и процесс выпарки на основных стадиях регенерации щелока. Исследование выполнено в целях определения математической зависимости плотности черного щелока от содержания сухих веществ для хвойной целлюлозы высокого выхода. В задачи исследования входило: проанализировать влияние температуры и концентрации сухих веществ на плотность черного щелока от варки хвойной целлюлозы высокого выхода по технологическому потоку производства; разработать математическую модель зависимости плотности черного щелока сульфатной хвойной целлюлозы высокого выхода от концентрации и температуры; провести сравнительную апробацию результатов математической и корреляционной зависимости TAPPI. Получены математическая зависимость плотности черного щелока от температуры и содержания сухих веществ, необходимая для оперативных технологических расчетов отделов регенерации химикатов в сульфатном производстве волокнистых полуфабрикатов для картона, а также на основании проведенных исследований, регрессионного анализа и математической обработки результатов – уравнение математической зависимости, позволяющее с наибольшей точностью вычислить плотность черного щелока от сульфатной варки хвойной целлюлозы высокого выхода: ρ = 0,974 + 0,0071x – 0,0002t – 0,000007xt – 0,00000045t2 – 0,0000045x2. Проведена сравнительная апробация результатов разработанной математической зависимости и корреляционной зависимости (опубликованной в TAPPI) плотности черного щелока от содержания сухих веществ, обнаружен высокий уровень сопоставимости предложенных математических уравнений. Для цитирования: Севастьянова Ю.В., Топтунов Е.А., Щербак Н.В., Солнцев П.В. определение математической зависимости плотности черного щелока от содержания сухих веществ (хвойная ЦВВ) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 192–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-192-200
A modern evaporator station is an energy-saving production of evaporated liquor with high dry matter content for ensuring the minimum SO2 emissions from the soda recovery boiler. Such stations are equipped with Falling Film devices and consist of 5–7 stages. The necessity to improve and create new black liquor concentrators is driven by the increased attention to environmental issues and the wish to produce liquor with a higher calorific value. The physical properties of black liquor depend on its composition and have a significant impact on the selection and design of evaporators. The main properties considered in the evaporation and combustion processes are density, viscosity, surface tension, heating value and boiling temperature. One of the most important characteristics of the liquor evaporation is its viscosity, since it determines the ability of the liquor to pump and affects the design features. Another equally important characteristic is density. With its help, the dry matter content and evaporation process in the main stages of the liquor regeneration are regulated. The study was carried out to determine the mathematical dependence of the black liquor density on the dry matter content for high yield softwood pulp. The study objectives were the following: analyze the effect of the dry matter temperature and concentration on the density of black liquor obtained from cooking high yield softwood pulp according to the technological flow of production; develop a mathematical model of dependence of the black liquor density of high yield sulphate softwood pulp on the concentration and temperature; conduct the TAPPI comparative testing of the results of mathematical and correlation dependences. A mathematical dependence of the black liquor density on the temperature and dry matter content required for immediate technological calculations of chemical regeneration departments in sulphate production of semi-finished products for cardboard was obtained. The following equation of mathematical dependence based on the conducted research, regression analysis, and mathematical processing of the results was obtained: ρ = 0.974 + 0.0071x – 0.0002t – 0.000007xt – 0.00000045t2 – 0.0000045x2 (where ρ – density, g/cm3; x – dry matter content, %; t – temperature, °C). It allows calculating with the highest accuracy the density of black liquor obtained from cooking high yield softwood sulphate pulp. Comparative testing of the results of the developed mathematical dependence and correlation dependence (published by TAPPI) of black liquor density on the dry matter content was carried out. A high level of comparability of the proposed mathematical equations was found. For citation: Sevastyanova Yu.V., Toptunov Е.А., Shcherbak N.V., Solntsev P.V. Determination of the Mathematical Dependence of the Black Liquor Density on the Dry Matter Content (High Yield Softwood Pulp). Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 1, pp. 192–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-192-200

Представлены результаты разработки технологического режима получения бисульфитной лиственной целлюлозы высокого выхода на магниевом основании для производства различных видов тарного картона. Надежная и эффективная технология регенерации химикатов и тепла, реализуемая при бисульфитном способе варки, дает возможность применять его в условиях самостоятельного сульфитного производства. Исследовано влияние продолжительности стоянки на конечной температуре на выход целлюлозы и число каппа: стоянка на конечной температуре 160 °С более 40 мин приводит к нарушению избирательности варочного процесса; стоянка до 70 мин сопровождается снижением выхода целлюлозы на 6 % при постоянном значении числа каппа полуфабриката. В процессе варки использован гидромодуль 5, расход SO2 – 15,0 %, рН варочного раствора – 4,3…4,5, продолжительность пропитки при 120 °С – 35 мин, варки при температуре 160 °С – 40 мин. Режим позволяет получить полуфабрикат высокого выхода 60…65 % c числом каппа 58…60 ед. без стадии горячего размола. В соответствии со стандартами Российской Федерации оценены характеристики механической прочности образцов, полученных в ходе эксперимента. Сопротивления продавливанию и плоскостному сжатию, разрывная длина и разрушающее усилие сопоставимы с показателями промышленного образца лиственной нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы при выходе полуфабриката 75…78 %. Показано, что присутствие коры в технологической щепе в количестве 7,5 % сопровождается снижением выхода бисульфитной лиственной полуцеллюлозы на 4,5 % и механической прочности – на 7,8 %. Для цитирования: Королева Т.А., Миловидова Л.А., Дряхлицын А .A. Получение лиственной целлюлозы высокого выхода бисульфитным способом // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 161–169. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-161-169 Финансирование: Работа выполнена в Инновационно-технологическом центре «Современные технологии переработки биоресурсов Севера» Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова, г. Архангельск
The article presents the results of the development of a technological mode for obtaining bisulfite hardwood pulp of high yield on a magnesium base for the production of various types of containerboard. The reliable and effective chemical and heat recovery technology implemented in the bisulfite method allows to use it in independent sulfite process. The effect of the duration of stay at the final temperature on the pulp yield and kappa number was studied when developing the technological mode of cooking. It was found that the increase in the duration of stay at the final temperature of 160 °C more than 40 min leads to violations of the selectivity of the cooking process. Increasing the duration of stay at the final temperature up to 70 min is accompanied by a decrease in pulp yield by 6 % at a constant value of the kappa number of the semi-finished product. Technological cooking mode: hydromodule 5, SO2 consumption 15.0 %, cooking solution pH 4.3–4.5, impregnation time at 120 °C – 35 min, cooking duration at 160 °C – 40 min. The mode allows to get a semi-finished product with a high yield of 60–65 % with a kappa number of 58–60 units without a hot grinding stage. An assessment of the mechanical strength characteristics of the laboratory samples of bisulfite pulp was carried out in accordance with the standards of the Russian Federation. The obtained values of bursting strength, resistance to flat compression, breaking strength, and breaking stress were comparable with the values of the industrial sample of hardwood neutral sulfite semi-chemical pulp with a semi-finished product yield of 75–78 %. It is shown that the presence of bark in the technological chips in the amount of 7.5 % is accompanied by a decrease in the yield of bisulfite hardwood pulp by 4.5 % and mechanical strength by 7.8 %. For citation: Koroleva T.A., Milovidova L.A., Dryakhlitsyn A.A. Production of High-Yield Hardwood Pulp by Bisulfite Cooking. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 161–169. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-161-169 Funding: The research was carried out at the Innovative facilities Engineering and Innovation Center “Advanced Northern Bioresources Processing Technologies” of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Arkhangelsk, Russia.

Комплексная переработка торфа является важной хозяйственной проблемой. Методом электрохимического синтеза авторами получены хелатные соединения железа с гуминовыми кислотами, которые рекомендуется использовать в качестве кормовой добавки. В связи с образованием вторичного ресурса (целлолигнина) возникает проблема создания технологии его переработки на экономически эффективные продукты. Целлолигнин содержит большое количество целлюлозы, что делает его привлекательным сырьем для биотехнологической переработки микроорганизмами. Однако в целлолигнине содержится лигнин, препятствующий ферментативному гидролизу целлюлозы до простых сахаров, что обусловливает необходимость поиска способов его предварительной обработки. Целлолигнин может использоваться в качестве питательного субстрата для культивирования мицелиальных грибов рода Trichoderma, так как для них характерно проявление ксиланазной и целлюлазной активности, которая способствует ферментативному гидролизу целлолигнина. Цель работы – определение ферментативной активности при культивировании штамма мицелиального гриба Trichoderma reesei M18 на питательных средах из целлолигнина торфа. Для повышения ферментативной активности мицелиального гриба в питательную среду, содержащую целлолигнин торфа в твердой фазе, вводили мультиэнзимный комплекс, включающий целлюлазные и ксиланазные ферменты и редуцирующие вещества. Также в экспериментах целлолигнин обрабатывали бисульфитном натрия, после чего лигнин растворялся и клетчатка становилась более доступной для ассимилирования грибом. Установлена целесообразность культивирования мицелиального гриба Trichoderma reesei M18 на питательных средах из целлолигнина торфа, предварительно обработанного бисульфитом натрия. Показано, что внесение в питательную среду на основе целлолигнина, обработанного бисульфитом натрия, мультиэнзимных комплексов, содержащих целлюлазы и ксиланазы, способствует повышению ферментативной активности Trichoderma reesei M18, что увеличивает синтез белка и, соответственно, биомассы. Предварительная обработка целлолигнина торфа бисульфитом натрия рекомендуется для биоконверсии мицелиальным грибом Trichoderma reesei M18 с получением из биомассы адсорбента микотоксинов. Биомасса мицелиальных грибов Trichoderma reesei M18, выращенная на целлолигнине торфа, использована для получения адсорбентов микотоксинов, которые успешно испытаны in vivo.

Древесина тропических растений, в том числе бамбука, обладает большим потенциалом из-за быстрого роста, простоты выращивания, низкой стоимости и характеристик, ценных для целлюлозно-бумажной промышленности. Рассмотрены структурно-морфологические свойства небеленой целлюлозы, полученной сульфатным способом из древесины бамбука Bambusa blumeana, местом произрастания которого является Республика Вьетнам. Сульфатная варка проведена на автоклавной системе CAS 420. Бамбуковая целлюлоза имела выход 41,7 %, число каппа – 17,3. Структурно-морфологические свойства волокна измерены на автоматическом анализаторе волокна L&W Fiber Tester, после размола на мельнице Йокро до 60 °ШР. Цифровые микрофотографии получены на микроскопе ImagerM2m Carl Zeiss. Выполнено сравнение динамики структурно-размерных свойств целлюлозы из бамбука и производственной хвойной и лиственной небеленой целлюлозы. Установлено, что при общем, аналогичном лиственной и хвойной целлюлозе, характере изменения свойств при размоле: уменьшении средней длины волокна (с 1,90 до 1,21 мм), числа изломов на волокно (с 0,78 до 0,72), средней длины сегмента (с 1,17 до 0,86 мм), увеличении средней ширины (с 17,8 до 20,6 мкм), фактора формы (с 81,7 до 85,6), содержания мелочи (с 1,8 до 7,0 %) – изменение структурно-размерных характеристик волокна у целлюлозы из бамбука происходит в наибольшей степени. Пониженная ширина волокон при их высокой длине обеспечивает наибольший коэффициент вытянутости волокон (от 106,6 у неразмолотой до 58,8 при 60 °ШР) по сравнению с хвойной (81,3…60,6) и особенно лиственной (44,4…36,0) целлюлозой. Это приводит к уменьшению фактора формы и более легкому повреждению волокон в условиях гидромеханического воздействия при размоле, что выражается в изменении числа изломов на волокне. Максимальные изменения в структуре, размерах, форме волокна и содержании мелочи происходят уже в первые 10 мин размола, отсюда следует вывод о низкой прочности бамбуковых волокон и их легкой повреждаемости. Можно предположить, что использование небеленой целлюлозы из бамбука в композиции бурых видов бумаги не приведет к повышению их прочности.

В работе использовано число Масона в качестве критерия подобия для анализа общих закономерностей в электрореологическом эффекте в дисперсиях полисахаридов.

Методами рентгеноструктурного анализа и растровой электронной микроскопии доказана эффективность предварительной обработки суровых хлопчатобумажных тканей кипящей водой с охлаждением непосредственно в растворе гидроксида натрия для повышения скорости полиморфного перехода целлюлозы и равномерности морфологических изменений волокон по объему текстильных материалов.

Поддержание здоровья и работоспособности населения – одна из основных задач здравоохранения. Проживание в неблагоприятных климатических условиях Севера и работа в условиях действия опасных производственных факторов развитой на территории Архангельской области целлюлозно-бумажной промышленности может приводить к существенному снижению адаптационных возможностей организма. Важнейшую роль в обеспечении адекватного ответа на действие раздражителей и запуске процесса адаптации играют нейроэндокринная, сердечно-сосудистая системы и система крови, которые отражают качественные и количественные изменения в организме, являясь при этом надежными маркерами гомеостаза. Целью исследования было изучить адаптационный потенциал рабочих целлюлозно-бумажного производства, показывающий уровень функционирования системы кровообращения, и оценить их эндокринный профиль в зависимости от выявленных функциональных возможностей организма. Материалы и методы. В исследовании принимали участие рабочие производственных цехов Соломбальского целлюлознобумажного комбината (г. Архангельск) – 50 мужчин в возрасте 22–60 лет, с индексом массы тела 19–25, не состоявшие на учете у врача-эндокринолога. В сыворотке крови методом радиоиммунного анализа определялись уровни тироксинсвязывающего глобулина, эстрадиола, методом иммуноферментного анализа – концентрации общего кортизола, тиреотропина, тироксина, трийодтиронина, прогестерона, тестостерона, инсулина, С-пептида, соматотропина. Результаты. Исследование показало, что 2/3 обследованных работников целлюлозно-бумажного комбината находились в состоянии напряжения механизмов адаптации, состояние двух человек соответствовало физиологической норме, которая характеризуется хорошей и удовлетворительной адаптацией. Для обследуемых со снижением адаптационных возможностей до состояния неудовлетворительной адаптации было характерно повышение уровня кортизола, тироксинсвязывающего глобулина, эстрадиола, С-пептида, инсулина на фоне уменьшения соотношения половых гормонов (тестостерон/эстрадиол), уровней тестостерона и прогестерона. Авторы рекомендуют при проведении периодических медицинских осмотров рабочих целлюлозно-бумажного производства осуществлять оценку структуры здоровья коллективов с анализом эндокринного профиля и контролировать изменения, происходящие с течением времени.

Методами рентгеноструктурного анализа и растровой микроскопии доказано, что для эффективного протекания процесса мерсеризации суровых хлопчатобумажных материалов достаточно создавать условия, при которых обеспечивается полный контакт поверхности волокон с раствором гидроксида натрия. Наличие даже небольшого количества воздуха в межволоконных пространствах резко снижает качество обработки.

Липкие включения, присутствующие на целлюлозном волокне, подчас создают серьезные препятствия, называемые «смоляными затруднениями». В настоящее время не существует универсального и действенного метода для их устранения. Предлагаемый способ обработки целлюлозы синергетическими смесями поверхностно-активных веществ (ПАВ) и ферментов позволит сочетать в себе как традиционные, так и прогрессивные технологии обессмоливания. Для оценки качества работы таких композиций в работе проанализировано влияние самих смесей и их индивидуальных компонентов на состояние смолы в сульфатной небеленой лиственной целлюлозе. Выбор объекта исследования обусловлен тем, что проблемы со смолой особо остро проявляются именно при производстве данного волокнистого полуфабриката. Общая смолистость целлюлозы была определена экстракционно-гравиметрическим методом. Состояние смолы (коагулированная, капсулированная или диспергированная) оценивалось методом микроскопии. Установлено, что обессмоливающее действие неионогенных ПАВ взаимно активируется при их совместном присутствии. Однако при действии смеси неионогенного ПАВ и фермента липазы наблюдается небольшое снижение общей смолистости. Установлено, что независимо от природы веществ все реагенты проявили хорошие диспергирующие свойства. Показано снижение содержания коагулированной смолы средних размеров при одновременном росте количества диспергированной смолы и при практически полном отсутствии крупных смоляных агломератов, что наиболее важно для обессмоливания. Тенденция изменения состояния смолы при действии синергетической смеси неионогенных ПАВ, вероятно, обусловлена диффузионно-солюбилизационным механизмом обессмоливания. Анализ обессмоливающего действия выбранных реагентов и их смесей показал, что имеющиеся исследования по проблеме снижения смолистости целлюлозы смесями ферментов и ПАВ не дают исчерпывающей оценки и необходимо детальное исследование многофакторного процесса обессмоливания. Для цитирования: Смит Р.А., Демьянцева Е.Ю., Андранович О.С. Анализ состояния смолы при обессмоливании сульфатной лиственной целлюлозы // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 168–178. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.168 *Статья опубликована в рамках реализации программы развития научных журналов в 2019 г.
Sticky inclusions in fiber often create a serious obstruction called as «pitch troubles». At the present time there is no universal and effective method for their elimination. The proposed approach of cellulose treatment with synergistic mixtures of surfactants and enzymes will allow combining both traditional and progressive deresination technologies. The influence of the mixtures of deresination agents and their individual components on the resin forms in the sulphate non-bleached short fiber (leaf) pulp was analyzed to assess the functional efficiency of these compositions. The target of research choice is due to the fact that pitch troubles particularly occur in the manufacturing of sulphate short fiber pulp. The total resin content of the cellulose was determined by the extraction-gravimetric method. The resin forms (coagulated, encapsulated or dispersed) were evaluated by microscopy. It has been established that the deresination action of nonionic surfactantsis mutually activated in the joint presents. However, a small reduction of total resin content is observed under the deresination action of a mixture of nonionic surfactant and lipase. At the same time, all reagents showed good dispersing properties regardless of their nature. A decrease in the coagulated resin content of medium size with a simultaneous increase in the dispersed resin amount and with the almost complete absence of large resin agglomerates was shown to be most important for deresination. The trend of resin forms under the effect of synergistic mixture of nonionic surfactants is probably due to the diffusion-solubilization mechanism of the deresination action. Analysis of the deresination action of selected reagents and their mixtures has shown that the existing studies on problem of reducing cellulose pitch content with mixtures of surfactants and enzymesdoes do not give an overarching assessment, so a detailed study of the multifactor deresination process is needed. For citation: Smith R.A., Demyantseva E.Yu., Andranovich O.S. Analysis of resin forms in the process of sulphate hardwood cellulose deresination. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp.168–178. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.168 *The article was published in the framework of implementation the development program of scientific journals in 2019

Биомасса дерева является не только сырьем, но и источником энергии, поэтому рациональное использование лесных ресурсов – одна из задач, стоящих перед производителями. Повышение спроса на «зеленые» технологии приводит к поиску новых путей глубокой переработки древесины и волокнистых полуфабрикатов на ее основе. В связи с этим актуальны исследования в области получения порошковых микроструктурированных целлюлоз из волокнистых полуфабрикатов, содержащих существенное количество лигнина, – химико-термомеханической массы из древесины ели и осины. Для получения порошковых целлюлоз были использованы модифицированные методики, в основе которых классические схемы гидролиза целлюлозы. Установлено, что наиболее мелкодисперсный образец с высоким содержанием порошковой целлюлозы получен при обработке соляной кислотой беленой химико-термомеханической массы из осины.

Приведены современные представления о структуре целлюлозы и нитратов целлюлозы, рассмотрены основные химические, физические, физико-химические и энергетические свойства последних, также теоретические основы процессов получения НЦ. Обсуждены преимущества и недостатки основных методов получения НЦ, особенности процесса нитрования целлюлозы смесями азотной, серной кислот и воды, факторы, влияющие на него.

В настоящее время одним из направлений развития целлюлозно-бумажной промышленности является био-рефайнинг, основанный на комплексной и глубокой переработке древесного сырья с получением продуктов, имеющих высокую добавленную стоимость, при сокращении количества отходов. В число актуальных задач био-рефайнинга входит усовершенствование технологии выделения вторичных продуктов (сульфатного мыла) из отработанных щелоков с увеличением выхода, качества получаемого продукта и снижением загрязнения окружающей среды. Сложность и энергоемкость процесса извлечения сульфатного мыла из отработанных щелоков обуславливается многими факторами, в т. ч. породой, используемой для варки древесины, составом экстрактивных веществ, способом подготовки древесины к делигнификации. Сульфатное мыло, выделяемое в основном отстаиванием из черного щелока, представ- ляет собой многокомпонентную эмульсию, в составе которой преобладают смоляные и жирные кислоты, а также содержится небольшое количество неомыляемых веществ и примесь лигнина. Низкая степень извлечения связана и с отсутствием систематизированных данных о взаимном влиянии компонентов сульфатного мыла. Установлены закономерности межмолекулярного взаимодействия индивидуальных компонентов вторичного продукта – сульфатного мыла. Методами кондуктометрии и тензиометрии определены критические концентрации мицеллообразования и депрессия поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных олеата натрия, абиетата натрия и их смесей вариативного состава. С использованием псевдофазной модели Рубина–Розена проведен детальный анализ смешанных мицелл и адсорбционных слоев. Объяснены механизмы взаимодействия компонентов в смесях. В смешанных растворах обнаружено превалирование влияния более поверхностно-активного олеата натрия на состав мицелл и адсорбционных слоев. Однако максимальный синергетический эффект мицеллообразования в смесях наблюдается при преимущественном содержании абиетата натрия. Анализ экспериментальных данных и результат моделирования сульфатного мыла позволили объяснить сложность его извлечения из щелоков после варки древесины с присутствием лиственных пород в количестве более 30 %: причина – сниженное содержание смоляных кислот в черном щелоке. Для цитирования: Якубова О.С., Демьянцева Е.Ю., Смит Р.А., Дубовый В.К. Анализ мицеллообразования и адсорбционных слоев бинарных смесей компонентов сульфатного мыла // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 196–205. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-196-205
Currently, the main trend of the pulp and paper industry development is bio-refining. It is based on integrated and deep processing of wood raw materials to obtain products with higher value added and reduced amount of waste. One of the high priority tasks of bio-refining is improvement of technology of by-product (sulphate soap) extraction from spent liquor with an increase in the yield and quality of the resulting product and a decrease in the level of environmental pollution. The complexity and energy intensity of sulphate soap extraction from spent liquor depends on many factors, including the species used for wood cooking, composition of extractives, the method of wood preparation for delignification, etc. Sulphate soap is a multicomponent emulsion with a predominant content of resin and fatty acids, small amount of unsaponifiable substances and an admixture of lignin, which is mainly extracted from waste liquior by settling. The low degree of its extraction is associated with the absence of systematical data on the mutual influence of the sulphate soap components. In this work, the patterns of intermolecular interaction of the individual components of the by-product (sulphate soap) are found. For this purposes the critical concentration of micelle formation (CCM) and surface tension depression of surface-active sodium oleate and sodium abietate and their mixtures of varying compositions were determined by the methods of tensiometry and conductometry. A detailed analysis of its mixed micelles and adsorption layers was carried out using the Rubin–Rosen pseudophase model. The interaction mechanisms of components in mixtures are explained. The impact on the composition of micelles and adsorption layers of the more surface-active sodium oleate was detected in mixed solutions. A maximum synergistic effect of micelle formation was observed in mixtures with a predominant content of sodium abietate. Analysis of experimental data and the result of sulphate soap modeling allow substantiating the complexity of its extraction from waste liquor after wood cooking with the presence of hardwood over 30 %, which is explained by the reduced content of resin acids in black liquor. For citation: Yakubova O.S., Demiantseva E.Yu., Smit R.A., Dubovy V.K. Analysis of Micelle Formation and Adsorption Layers of Binary Mixtures of Sulphate Soap Components. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 196–205. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-6-196-205

Размол волокнистых материалов является одним из ключевых процессов обработки растительных волокон в целях придания им бумагообразующих свойств. При размоле растительных волокон в водной среде происходит как чисто механический (укорачивание и продольное расщепление волокон на фибриллы), так и коллоидно-химический (набухание и гидратация волокон) процессы. Цель работы – изучение влияния преимущественного укорачивающего или фибриллирующего размола, смоделированного в лабораторных условиях, на прочностные и деформационные характеристики волокнистых полуфабрикатов. Преимущественное укорочение волокон наблюдается при размоле массы низкой концентрации, в ходе которого на каждое волокно, попадающее между ножами размалывающего аппарата, приходится большее удельное давление. Для получения сильно фибриллированных волокон, напротив, следует подвергать размолу массу высокой концентрации, в процессе которого каждому волокну будет соответствовать меньшее удельное давление и большее взаимное трение волокон, способствующее их расчесыванию и расщеплению. В связи с этим моделирование укорачивающего или фибриллирующего размола при разной концентрации массы проведено в лабораторных условиях с использованием трех видов раз-малывающего оборудования – лабораторного ролла, мельниц Йокро и PFI. Объектами исследования служили образцы хвойной небеленой целлюлозы высокого и нормального выхода. Продемонстрирована возможность моделирования преимущественного укорачивания или фибриллирования волокон при лабораторном размоле, что позволяет целенаправленно изменять бумагообразующие свойства волокон и получать бумажный лист с заданными потребительскими свойствами.

Для получения количественных данных о работе листового аппарата и корневой системы, а также показателей биологической продуктивности и депонирования углерода растениями лиственницы сибирской в онтогенезе использованы экологические, физиологические, агрохимические и балансовые методы исследования, а также характеристики почвенно-климатических условий мест произрастания и собственные результаты модельных опытов авторов. Табличные данные массы корней, хвои, стволов и сучьев, приведенные на 1 га для древостоев Iа–V классов бонитета Архангельской области, пересчитывали на среднее (по массе) растение по возрастам. Биологическую продуктивность определяли по относительному увеличению сухой массы растения в сравниваемых периодах, чистую продуктивность фотосинтеза – по формуле, приведенной А.А. Ничипоровичем (1955), минеральную продуктивность – по В.М. Лебедеву (1998). Установлен характер реакции растений на истощение почвенных ресурсов с возрастом, затрагивающий физиологические, функциональные и морфологические процессы и биологическую продуктивность растений. В древостоях всех классов бонитета с 25 до 300 лет отмечено снижение чистой и биологической продуктивности фотосинтеза и депонирования углерода в зависимости от бонитета соответственно в 4,1–8,1; 15,7–19,9 и 5,6–10,7 раза, поглощения азота, фосфора и калия – соответственно в 20,4–42,2; 24,3–53,1 и 24,0–50,2 раза. Показатели резко изменялись до возраста 75–80 лет, после чего относительно стабилизировались, оставаясь на низком уровне. При этом отношение корневого потенциала к фотосинтетическому в течение онтогенеза увеличилось в 4,5–5,4 раза. За счет этого усилилось снабжение растения элементами питания для поддержания фотосинтеза, биологическая продуктивность снижалась не так резко, как чистая продуктивность фотосинтеза и минеральная продуктивность. Представленные материалы существенно дополняют знания о биологии древесных растений, способствуют расширению исследований в области экологии и физиологии древесных растений и служат теоретической основой для разработки агротехнических приемов управления продукционным процессом. Предложенный комплексный физиологический анализ таблиц фитомассы древостоев позволяет получать количественные данные о работе листового аппарата и корневой системы древесных растений на уровне организма в онтогенезе, устанавливать характер их взаимосвязи. В древостоях всех бонитетов в ответ на снижение поглощения минеральных элементов активизировалась неспецифическая адаптивная реакция, приводящая к росту активной части корневой системы относительно поверхности хвои для увеличения подачи элементов в надземную часть в целях поддержания фотосинтеза на жизненно необходимом уровне и стабилизации биологической продуктивности.

Работа посвящена проблемам качества текстильной целлюлозы.

В настоящее время при производстве массовых волокнистых полуфабрикатов для бумаги и картона используется лиственная древесина. В России это преимущественно древесина березы и осины в разных соотношениях. Основные структурные элементы лиственной древесины в готовых полуфабрикатах – волокна либриформа сосудов. Анатомически волокна либриформа очень трудно различить между собой, но волокна сосудов имеют характерные диагностические признаки – строение перфорационной пластинки. У древесины осины она простая, у древесины березы – лестничная со многими перегородками. На основе указанных особенностей ранее авторами были разработаны метод компьютерной визуализации и алгоритм программы для распознавания волокон сосудов осины и березы. Данная программа предназначена для статистического анализа породного состава волокон древесины по микрофотографиям. Программа апробирована на образцах сульфатной небеленой целлюлозы, полученной из 100 % древесины осины и березы. Смеси готовили весовым методом с заданным соотношением волокон (шаг 10 %). В результате исследований установлено несовпадение ожидаемого и фактического количества сосудов осины и березы. Для оценки влияния соотношения пород лиственной древесины на свойства полуфабрикатов в лабораторных условиях смоделированы три способа получения полуфабрикатов, которые преимущественно используются при переработке древесины осины и березы: варка с зеленым щелоком, натронно-содовым способом и сульфатная варка. Из этих полуфабрикатов получены лабораторные образцы смешиванием их весовым методом (шаг 20 %) в интервале от 0 до 100 % одной из пород. Размол проводили в мельнице Йокро до 20 °ШР. Выполнен анализ основных показателей физико-механических свойств (разрывная длина, сопротивление раздиранию, собственная прочность волокна) лабораторных отливок из полуцеллюлозы (125 г/м2) и беленой сульфатцеллюлозы (60 г/м2). Обнаружено различие между расчетным и фактическим соотношением количества сосудов в смесях с заданным процентным соотношением. Исследована зависимость соотношения композиционного состава на показатели физико-механических свойств. Показана динамика ухудшения прочностных свойств лабораторных образцов при увеличении в их композиции доли осинового волокна.

Ящики из гофрированного картона являются очень распространенным видом упаковки. Для прогнозирования их поведения в условиях эксплуатации используют не только стандартные, но и дополнительные характеристики гофрированного картона, в первую очередь жесткость при изгибе. Из всех методов измерения жесткости гофрокартона при изгибе наибольшей достоверностью обладает 4-точечный метод, сведений об использовании которого в настоящее время недостаточно. В работе представлена методика измерения жесткости гофрированного картона при 4-точечном режиме изгиба на приборе L&W 4-point Bending Stiffness Tester SE 108. На примере образцов трехслойного гофрокартона различных марок от Т22 до Т25 с профилем гофры С выполнен анализ факторов, влияющих на результаты испытания. Исследовано влияние длины образца в диапазоне от 100 до 200 мм и массы грузов в диапазоне от 70 до 220 г. Показано преимущество принятия за результат среднего геометрического жесткости при изгибе, измеренной в машинном (MD) и поперечном машинному (CD) направлениях. Экспериментально установлено, что увеличение длины образца и прилагаемой нагрузки приводит к снижению жесткости гофрокартона при изгибе. В наибольшей степени влияние длины образца сказывается при низких значениях прилагаемой нагрузки, влияние прилагаемой нагрузки – при малой длине образца. Установлено, что анизотропия жесткости при изгибе гофрокартона низкой марки Т22 (2,7…3,1) выше, чем высокой марки Т25 (2,5…2,7), и она уменьшается с увеличением длины образца. Для корректного и надежного проведения измерения длина испытуемого образца гофрокартона должна составлять не менее 200 мм, поскольку в этом случае влияние других факторов практически нивелируется. Величина прилагаемой нагрузки зависит от марки гофрокартона и должна составлять от 120 до 220 г. Полученные результаты позволят повысить достоверность оценки качества гофрированного картона и обеспечить более надежное прогнозирование свойств гофроящиков.

Проведены комплексные эколого-физиологические исследования на уровне организма реакции растений сосны обыкновенной на изменение плодородия почвы в целях получения количественных показателей функционирования листового аппарата, корневой системы и характера их взаимосвязи. Биологическую продуктивность рассчитывали по В.М. и Е.В. Лебедевым, чистую продуктивность фотосинтеза – по А.А. Ничипоровичу, минеральную продуктивность – по В.М. Лебедеву. В условиях микрополевого опыта на серой лесной почве изучена реакция 2–3-летних растений сосны обыкновенной на внесение на фоне Р60К60 по 30, 60, 120 и 240 кг/га азота. Выявлено, что увеличение уровня азотного питания привело к изменению эколого-физиологических показателей работы корневой системы и листового аппарата (отношения корневого потенциала к фотосинтетическому, поглощения азота единицей активной поверхности корней в сутки, чистой продуктивность фотосинтеза, биологической продуктивности растений). Уровень азотного питания практически не влиял на чистую продуктивность фотосинтеза, но способствовал повышению биологической продуктивности в 1,2–1,5 раза. Рост уровня азотного питания привел к изменению соотношения между величинами корневого и фотосинтетического потенциалов в пользу листового аппарата. Между фотосинтетическим потенциалом и приростом сухой массы установлена высокая положительная связь (r = 0,931–0,992), между отношением корневого потенциала к фотосинтетическому и поглощением азота – высокая отрицательная корреляция (r = –(0,843–0,963)). Максимальное значение биологической продуктивности у сосны было отмечено при дозе азота 120 кг/га. Дальнейшее повышение уровня азотного питания привело к уменьшению этого показателя и оказалось токсичным. Реакция сосны на снижение плодородия почвы (вследствие его высокой инерционности) определена в результате ретроспективного комплексного эколого-физиологического анализа табличных данных фитомассы, составленных В.А. Усольцевым, для древостоев, произраставших в европейской и азиатской частях России в возрастной период от 10–20 до 150–300 лет. Естественное снижение плодородия почвы во всех регионах с возрастом древостоев сосны от 25 до 100 лет вызвало уменьшение поглощения азота в 18,5–84,5 раза, чистой продуктивности фотосинтеза – в 3,4–18,0 раз. Корреляция между возрастом растений и поглощением азота и чистой продуктивностью фотосинтеза варьировала от –0,714 до –0,870 и от –0,894 до –0,991 соответственно. Снижение активности работы фотосинтетического аппарата и корневой системы отрицательно сказалось на биологической продуктивности, которая упала от 2,8 до 4,0 раз в зависимости от региона. Связь биологической продуктивности с возрастом была высокая отрицательная (коэффициент корреляции варьировал от –0,572 до –0,783). Связь минеральной продуктивности с биологической продуктивностью и чистой продуктивностью фотосинтеза во всех случаях была высокой положительной: от 0,907 до 0,994 и от 0,757 до 0,932 соответственно. Начиная с 25 лет, растения адаптировались к снижению почвенного плодородия путём увеличения отношения корневого потенциала к фотосинтетическому, которое, в зависимости от региона, в течение онтогенеза выросло от 4,8 до 12,5 раза. Такая неспецифическая реакция подтверждается высокой положительной корреляцией (r = 0,947–0,997) отношения корневого потенциала к фотосинтетическому с возрастом дерева. Для цитирования: Лебедев В.М., Лебедев Е.В. Эколого-физиологические особенности реакции сосны обыкновенной на уровень плодородия почвы как показатель адаптации к условиям среды // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 92–103. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.92.
Comprehensive ecological and physiological studies (on the organism level) of plant response of Scots pine to changes in soil fertility were carried out in order to obtain quantitative parameters of the leaf apparatus and root system functioning and nature of their interrelation. Biological productivity was calculated according to V.M. Lebedev and E.V. Lebedev (2006), net productivity of photosynthesis – according to A.A. Nichiporovich (1955), and mineral productivity – according to V.M. Lebedev (1998). The response of 2–3-year-old scots pine plants was studied for fertilization with 30, 60, 120 and 240 kg/ha of nitrogen against the fertilizer application rate of Р60К60 under the conditions of a microfield experiment on gray forest soil. An increase in the level of nitrogen nutrition led to a change in the ecological and physiological parameters of the root system and leaf apparatus functioning: the ratio between root and photosynthetic potential, nitrogen absorption by the unit of the active surface of roots per day, net productivity of photosynthesis, and biological productivity of plants. The nitrogen status slightly affected the net productivity of photosynthesis, however drove up an increase in biological productivity by 1.2–1.5 times. An increase in the nitrogen status led to a change in the ratio between the values of root and photosynthetic potentials in favor of the leaf apparatus. A high positive correlation (0.931–0.992) between the photosynthetic potential and increase in dry mass; and a high negative correlation (–(0.843–0.963)) between the ratio of root potential to photosynthetic potential and nitrogen uptake were established. The maximum of pine biological productivity was observed at a nitrogen rate of 120 kg/ ha. A further increase of the nitrogen status led to a decrease in biological productivity and was found to be toxic. The response of pine to a decrease in soil fertility (due to its slow response) was determined as a result of a retrospective comprehensive ecological and physiological analysis of tabular phytomass data compiled by V.A. Usol’tsev (2002) for tree stands growing in the European and Asian parts of Russia in the age range from 10–20 to 150–300 years. The natural decrease in soil fertility of pine stands with the age from 25 to 100 years in all the regions caused a decrease in nitrogen uptake by 18.5–84.5 times, and net productivity of photosynthesis by 3.4–18.0 times. The correlation between plant age, nitrogen uptake, and net productivity of photosynthesis ranged from –0.714 to –0.870 and –0.894 to –0.991, respectively. The decrease in the activity of photosynthetic apparatus and root system adversely affected the biological productivity, which fell from 2.8 to 4.0 times depending on the region. The relationship between biological productivity and age was high negative (correlation coefficient ranged from –0.572 to –0.783). The relationship between mineral productivity with biological productivity and net productivity of photosynthesis in all cases was high positive from 0.907 to 0.994 and from 0.757 to 0.932, respectively. Starting from the age of 25, the plants adapted to a decrease in soil fertility by increasing the ratio of root to photosynthetic potential, which grew from 4.8 to 12.5 times during ontogenesis depending on the region. This nonspecific reaction is confirmed by the high positive correlation (from 0.947 to 0.997) of the ratio of root to photosynthetic potential with the tree age. For citation: Lebedev V.M., Lebedev E.V. Ecological and Physiological Features of the Scots Pine Reaction to the Soil Fertility Level as an Indicator of Adaptation to Environmental Conditions. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 92–103. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.6.92

Рассмотрены свойства целлюлозы, полученной из отходов льняного производства (костры) пероксидно-ацетатным методом с использованием в качестве катализатора концентрированной серной кислоты. Лабораторные варки костры с содержанием целлюлозы 38,5 %, лигнина 15,0 % и зольностью 4,1 % проводили при гидромодуле 1:10. Расход катализатора составлял 1,0; 0,5 и 0,25 % от объема варочного раствора. Определены химические и структурно-морфологические свойства образцов по стандартным методикам. Установлено, что пероксидно-ацетатный способ варки целлюлозы из костры льна с использованием серной кислоты в качестве катализатора позволяет в одну ступень получить полуфабрикат с белизной более 79 % и числом микро-Каппа на уровне 3 единиц. Найдено оптимальное количество катализатора в варочном растворе – 0,5 % от объема, которое способствует улучшению качественных показателей льняной целлюлозы – уменьшению содержания лигнина, повышению белизны, снижению зольности и сохранению средней длины волокна. Показано, что снижение рас-хода катализатора до 0,25 % (об.) приводит к получению продукта с повышенным выходом (40 %), пониженными белизной и содержанием α-целлюлозы, что свидетельствует о сохранении углеводного комплекса в процессе варки, уменьшении доли ко-ротковолокнистых фракций и увеличении доли длинноволокнистых фракций за счет меньшего повреждения волокна в технологическом процессе. Для цитирования: Арсеньева Д.Ю., Казаков Я.В., Окулова Е.О. Лагунов А.Ю. Закономерности процесса пероксидно-ацетатной делигнификации недревесного целлюло-зосодержащего сырья в присутствии сернокислотного катализатора // Лесн. журн. 2019. № 3. С. 143–151. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.143
The paper considers the properties of cellulose obtained from flax production wastes (shive) by peroxide-acetate method using concentrated sulfuric acid as a catalyst. Pulping of flax shive with 38.5 % of cellulose, 15 % of lignin, and 4.1 % of ash were carried out under the laboratory conditions with 1:10 hydromodulus. The catalyst consumption was 1.0, 0.5 and 0.25 % of the pulping solution volume. Chemical and structural-morphological properties of obtained samples were determined by standard methods. It has been found that the use of peroxide-acetate method of flax shive pulping using sulfuric catalyst allows to obtain a semi-finished product with more than 79 % of whiteness and Kappa of 3 units in one step. The most optimal ratio of the catalyst in the pulping solution is 0.5 % by the volume to the pulping solution, which contributes to the quality improvement of flax cellulose: lignin content reducing, whiteness increasing, ash content decreasing, and mean fiber length maintaining. It is shown that reduction in catalyst consumption to 0.25 % (vol.) leads to manufacturing a product with an increased yield (40 %), reduced whiteness and α-cellulose content, which indicates the preservation of the carbohydrate complex during pulping, decrease in the short fiber fractions proportion, and increase in the long fiber proportion due to the reduced fiber damage in the process. For citation: Arsenyeva D.Yu., Kazakov Ya.V., Okulova E.O., Lagunov A.Yu. Peroxide-Acetate Delignification Patterns of Non-Wood Raw Material Containing Cellulose in the Presence of Sulfuric Catalyst. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 3, pp. 143–151. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.143

Рост объемов химической переработки целлюлозы для производства санитарно-гигиенических и медицинских изделий, упаковки, а также наполнителей для пищевых продуктов обуславливает появление новых требований к качеству сырья. Особенно остро задача улучшения характеристик целлюлозы встала в связи с эпидемией COVID-19: спрос на одноразовые нетканые материалы, непосредственно контактирующие с кожным покровом человека, увеличился в разы. Технология отбелки сульфатной целлюлозы ECF, использующая диоксид хлора как отбеливающий реагент, доминирует в процессе производства беленой целлюлозы во всем мире. Образующиеся в результате отбелки хлорсодержащие соединения загрязняют не только сточные воды, но и сам продукт. В ближайшее время следует ожидать, что целлюлозу, изготовленную с использованием отбеливателей на основе соединений хлора, могут запретить в производстве санитарно-гигиенических изделий и упаковки для пищевых продуктов. Если продукция предприятий целлюлозно-бумажной промышленности не будет соответствовать международным требованиям, то на рынке целлюлозы возникнет дефицит сырья для указанных видов товаров. Наиболее перспективным направлением модернизации существующих схем отбелки как с точки зрения расходных показателей процесса, так и с точки зрения качества получаемой целлюлозы является использование на первой ступени кислородно-щелочной отбелки. Определение содержания общего и органически связанного хлора в целлюлозных материалах в соответствии с ISO 11480:2017 на усовершенствованной установке показало, что внедрение схем отбелки с использованием кислородно-щелочных средств позволит обеспечить рекомендуемый уровень содержания соединений хлора при сохранении необходимых характеристик целлюлозы для изготовления медицинских и санитарно-гигиенических изделий, упаковки под пищевые продукты. Однако высокое качество готовой продукции, удовлетворяющее требованиям потребителей, возможно только при условии контроля содержания хлора на всех этапах производства целлюлозы, поскольку количественные показатели концентрации данного вещества остаются близкими к верхнему допустимому пределу. Для цитирования: Софронова Е.Д., Липин В.А., Дубовый В.К., Суставова Т.А. Минимизация содержания хлора в беленой сульфатной целлюлозе для санитарно-гигиенических изделий и упаковки пищевых продуктов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 186–195. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-186-195
The increasing consumption of pulp for chemical processing, including production of sanitary tissue products and other medical products, food packaging, as well as fillers for food products leads to new requirements for the quality of raw materials. The task of improving the characteristics of pulp has become particularly acute in connection with the COVID-19 epidemic: the demand for disposable nonwoven materials in direct contact with the human skin has increased several times over. The elemental chlorine free (ECF) sulfate pulp bleaching process, which uses chlorine dioxide as a bleaching agent, dominates bleached pulp production worldwide. The chlorine-containing compounds formed as a result of bleaching pollute not only waste water, but also the product itself. In the near future, it is expected that paper products made with chlorine-based bleaches may be banned for the production of sanitary tissue products and food packaging. If the products of the pulp and paper industry do not meet international consumer requirements, the pulp market for these purposes may face undesirable results. The most promising direction of modernization the existing bleaching schemes, both in terms of the process consumption parameters and the quality of the produced pulp, is the use of oxygen-alkaline bleaching in the first stage. Determination of total and organically bound chlorine content in pulp materials in accordance with ISO 11480:2017 on the advanced plant has shown, that the introduction of bleaching schemes using oxygen-alkaline agents will ensure the recommended content of chlorine compounds while maintaining the necessary characteristics of pulp for the manufacture of medical and sanitary tissue products, food packaging. However, high quality of finished products that meet consumers’ requirements is possible only if the chlorine content is controlled at all stages of pulp production, since the quantitative indicators of this substance content remain close to the upper allowable limit. For citation: sofronova e.D., Lipin v.A., Dubovy v.K., Sustavova t.A. Minimizing the Chlorine Content in bleached sulfate pulp for sanitary tissue products and food packaging. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 186–195. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-3-186-195.

Представлены результаты сравнительной оценки величины и вариации физикомеханических характеристик картона-лайнера с использованием разрушающих и неразрушающих методов измерения. На образцах картона-лайнера с массой 115, 140 и 170 г/м2, отобранных с картоно-делательной машины в виде срезов с тамбура длиной 6 300 мм, выполнены измерения и получены профили механических характеристик – толщины, сопротивления продавливанию, сопротивления сжатию короткого образца, жесткости при изгибе, а также характеристик, измеренных неразрушающими методами – ультразвуковым с применением Lorentzen&Wettre TSO-tester и оптическим с применением PTA-Line Formation Tester. Установлено, что при низкой степени изменчивости толщины (коэффициент вариации 1,6…3,7 %) и индекса жесткости при растяжении в машинном направлении (2,1…2,9 %) картона по ширине картоноделательной машины вариация механических характеристик существенно (в 4–8 раз) выше. Причиной этого является высокая неоднородность структуры, при этом с уменьшением массы 1 м2 картона вариация практически всех характеристик повышается. По результатам анализа профилей характеристик по ширине картоноделательной машины установлено, что вариация сопротивления продавливанию, сжатию и изгибу складывается из вариации индекса формования (по соседним точкам), вариации толщины и жесткости при растяжении (зависимость от положения точки по ширине машины). Сделан вывод, что для снижения вариации механических характеристик, недостаточно управлять только массой 1 м2, влажностью и толщиной, а также контролировать угол между максимальным индексом жесткости при растяжении и жесткостью при растяжении в машинном направлении, необходимо управлять качеством формования, а также намечать мероприятия по снижению флокулирования бумажной массы и струйности при работе напорного ящика. По результатам корреляционного анализа подтверждено существование зависимости между стандартными физико-механическими характеристиками и характеристиками, определяемыми неразрушающими методами. Полученные результаты позволяют сделать предположение о возможности прогнозирования величин сопротивления продавливанию, жесткости при изгибе и сопротивления сжатию короткого образца крафт-лайнера на основании не только измерения толщины и профиля индекса жесткости при растяжении, но и с учетом неоднородности структуры картона, оцениваемой на анализаторе формования. Причем все исходные данные могут быть получены неразрушающими методами, а в перспективе и с применением оn-line технологий измерения. Результаты позволят повысить достоверность оценки качества картона.

Для придания прочности в сухом и влажном состояниях на волокнистые материалы наносятся традиционные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиэтилентерефталат), а также в композицию вводятся формальдегидные смолы. Однако такие волокнистые материалы плохо подвергаются вторичной переработке и не под-лежат экономически эффективной утилизации. В связи с этим поиск полимерных веществ для улучшения свойств волокнистых материалов весьма актуален. Цель наших исследований – разработка способа ферментативной обработки растительных белков, предназначенных для улучшения физико-механических и деформационных характеристик волокнистых материалов. В качестве растительного белка был использован глютен пшеничный, получаемый из возобновляемых источников растительного сырья. В соответствии с поставленной целью разработан биокаталитический способ об-работки глютена, позволяющий получить биополимер с необходимыми реологическими свойствами и технологически пригодный для нанесения на волокнистые материалы. Показано влияние ферментных препаратов протеолитического и ксиланазного действия на физико-механические и деформационные характеристики волокнистых материалов. Применение биомодификации растительного биополимера – глютена, позволяет снижать энергозатраты на производство и получать биоразлагаемые волокнистые материалы. Практическая значимость представленной работы обусловлена заменой формальдегидных смол, используемых для производства нетканых материалов, бумаги, картона, древесноволокнистых плит, на биомодифицированные расти-тельные полимеры. Пропитка волокнистого материала глютеном, обработанным ферментными препаратами, увеличивает прочностные и деформационные характеристики: растяжимость – до 29 %, жесткость – до 96 %, разрушающую нагрузку – до 54 %, влагопрочность – до 54 % по отношению к контрольному образцу картона. Полученные результаты показывают потенциальную возможность применения биокаталической обработки глютена для улучшения физико-механических свойств бумаги и картона.

На основе комплексного анализа данных физико-химических свойств ферментативно-модифицированной хлопковой шелухи и результатов спектрофотометрии выявлено, что ферментативный гидролиз полисахаридов хлопковой шелухи обеспечивает высвобождение красящих веществ ароматической природы, а также фрагментов лигнина с развитой хромофорной системой и диффундирование их в раствор.

Взаимодействие мономерного и полимерного метакрилата гуанидина с активированной целлюлозой хлопковой (АЦХ) в гетерогенной фазе получены образцы модифицированных целлюлозных волокнистых и порошковых материалов.

Установлены состав и константа устойчивости образующихся комплексов, найдены оптимальные условия получения.

В целлюлозно-бумажной промышленности крахмал используется в качестве связующего вещества для повышения прочности картона при его поверхностной проклейке, проклейки в массе и как связующее вещество в составе мелованного покрытия. Для повышения показателей физико-механических свойств картона в технологии нередко применяют биомодификацию крахмала. Целью работы явилось изучение влияния биокаталитической обработки крахмала картофельного на показатели физикомеханических свойств картона на основе макулатуры. В качестве целлюлозного носителя использовали картон лабораторного изготовления, состоящий на 70 % из лиственной полуцеллюлозы и на 30 % из макулатурной массы МС-5Б (ГОСТ 10700–97). В качестве связующего вещества использовали крахмал картофельный, предварительно обработанный ферментами изоамилазой Pseudomonas amyloderamosa или пуллуланазой Bacillus licheniformis (Optimax L-1000). Образцы картона в виде квадрата с длиной стороны 14 см пропитывали крахмальным клейстером, обработанным ферментами в течение 3 ч при температуре 50 °С и постоянном перемешивании в расчете 200 ед. активности фермента на 1 г сухих веществ. Пропитанные целлюлозные носители высушивали конвективно на пластинах из органического стекла при комнатной температуре. Испытание материалов на растяжение проводили согласно ИСО 1924-2–85 на лабораторном испытательном комплексе, включающем разрывную машину ТС 101-0,5б (г. Иваново) и компьютер. В результате проведенных экспериментов было установлено, что предварительная обработка крахмала ферментом изоамилазой приводит к небольшому увеличению прочностных характеристик картона по сравнению с картоном, пропитанным неферментированным крахмалом, тогда как обработка крахмала пуллуланазой снижает практически все исследованные показатели.