The Properties of Birch Bark Affecting the Separation of Birch Bark from Bast
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-1-197-209Keywords:
bark, separation, birch bark, bast, grinding, humidityAbstract
The article considers the problem of using birch bark in the Russian Federation, where significant reserves of this raw material are used mainly as solid fuel. The methods of studying the grinding and separation of birch bark, as well as the extraction of biologically active substance – betulin – from birch bark are presented. The literature review has revealed: the importance of separating the bark into bast and birch bark; the dependence of the separability of bast and birch bark on the moisture content of birch bark, the degree of grinding, etc.; the need to study the properties of birch bark. The dependencies of the density of birch bark and bast on moisture content, of the yield of birch bark on the degree of grinding, as well as the kinetic curves of water absorption at different temperatures have been obtained. It has been established that when the moisture content of the grinded bark is more than 35 %, the gravitational separation of birch bark from bast occurs in an aquatic medium. These dependencies will make it possible to optimize the bark moistening process. Based on the study of the properties of bark, birch bark and bast, it is recommended to carry out separation in 2 stages: mechanical and hydrostatic separation. An analysis of the results of the study of the properties of birch bark affecting the separation of birch bark from bast has shown the feasibility of grinding the bark in a hammer grinder with a rotor speed of 1500 rpm with a material moisture content of 42–52 % for 45–90 s with further classification of the grinded particles into 3 fractions: large with particle sizes of more than 2 mm with a predominant content of birch bark; fine with particles of less than 1 mm with a predominance of bast in the composition; medium with particle sizes of 1–2 mm with more than 30 % birch bark. Birch bark from the medium fraction should be separated by gravitational sedimentation in water for 3–10 min. The identified optimal operating parameters for separating birch bark from bast make it possible to obtain final products, in particular betulin, of higher quality.
Downloads
References
Артемов В.А., Ершова А.С., Бурындин В.Г., Власов Н.Г. Исследование влияния содержания луба коры древесины березы на физико-механические свойства пластиков без связующих // Системы. Методы. Технологии. 2024. № 1. С. 171–177. Artyomov V.A., Ershova A.S., Buryndin V.G., Vlasov N.G. Investigation of the Effect of Birch Bark Bast Content on the Physical and Mechanical Properties of Plastics without Resins. Sistemy. Metody. Tekhnologii = Systems. Methods. Technologies. 2024, no. 1, pp. 171–177. (In Russ.). https://doi.org/10.18324/2077-5415-2024-1-171-177
Бадогина А.И., Третьяков С.И., Кутакова Н.А., Коптелова Е.Н. Исследование кинетических закономерностей процесса СВЧ-экстракции луба в сравнении с березовой корой // Изв. вузов. Лесн. журн. 2017. № 3. С. 164–175. Badogina A.I., Tret’yakov S.I., Kutakova N.A., Koptelova E.N. The Comparison of Kinetics of Microwave-Assisted Extraction of Bast and Birch Bark. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2017, no. 3, pp. 164–175. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2017.3.164
Барталев С.А., Стыценко Ф.В. Спутниковая оценка гибели древостоев от пожаров по данным о сезонном распределении пройденной огнем площади // Лесоведение. 2021. № 2. С. 115–122. Bartalev S.A., Stytsenko F.V. An Assessment of the Forest Stands Destruction by Fires Based on the Remote Sensing Data on a Seasonal Distribution of Burnt Areas. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2021, no. 2, pp. 115–122. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0024114821020029
Гаврилюк Е.А., Королева Н.В., Карпухина Д.А., Сочилова Е.Н., Ершов Д.В. Геопространственное моделирование биометрических и структурных характеристик лесов Брянской области на основе спутниковых и выборочных лесотаксационных данных // Лесоведение. 2021. № 6. С. 609–626. Gavrilyuk E.A., Koroleva N.V., Karpukhina D.A., Sochilova E.N., Ershov D.V. Geospatial Modeling of Biometric and Structural Forest Attributes in the Bryansk Oblast Based on Satellite Imagery and Selective Inventory Data. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2021, no. 6, pp. 609–626. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S002411482106005X
Житков А.В., Мазарский С.М. Хранение и подготовка древесного сырья в целлюлозно-бумажном производстве. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 224 с. Zhitkov A.V., Mazarskij S.M. Storage and Preparation of Wood Raw Materials in Pulp and Paper Production. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1980. 224 p. (In Russ.).
Левданский В.А., Кузнецов Б.Н., Полежаева Н.И. Влияние активации коры березы перегретым паром на выход и состав экстрактов, содержащих бетулин и дубильные вещества // Химия растит. сырья. 2005. № 2. С. 15–20. Levdanskij V.A., Kuznetsov B.N., Polezhaeva N.I. The Effect of Activation of Birch Bark with Superheated Steam on the Yield and Composition of Extracts Containing Betulin and Tannins. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2005, no. 2, pp. 15–20. (In Russ.).
Павлова О.О. Возможности применения бетулина у больных хроническим гепатитом С // Вят. мед. вестн. 2006. № 2. С. 53. Pavlova O.O. Possibilities of Using Betulin in Patients with Chronic Hepatitis C. Vyatskij meditsinskij vestnik = Medical Newsletter of Vyatka, 2006, no. 2, p. 53.
Патент № 78328. Способ отделения бересты от березовой коры: № 393230: заявл. 12.03.1949: опубл. 01.01.1950 / И.Г. Поварин; заявитель И.Г. Поварин. Povarin I.G. Method for Separating Birch Bark from Birch Bark. Patent USSR, no. 78328, 1950. (In Russ.).
Патент №1428576. Способ переработки березовый коры на бересту и луб: № 1219356: заявл. 20.04.1987: опубл. 30.04.1989 / В.Е. Воскресенский, М.Б. Маркович, Г.Д. Кзак, К.Н. Токарева; заявитель Ленинградск. лесотехн. акад. им. С.М. Кирова. Voskresenskij V.E., Markovich M.B., Kzak G.D., Tokareva K.N. Method of Processing Birch Bark into Birch Bark and Bast. Patent USSR, no. 1428576, 1989. (In Russ.).
Патент № 2288093 C1 РФ, МПК B27L 11/02. Способ получения бересты: № 2004136877/12: заявл. 16.12.2004: опубл. 27.11.2006. Бюл. № 33 / В.В. Балакшин, А.Н. Чистяков; заявитель ООО «Березовый мир». Balakshin V.V., Chistyakov A.N. Method of Obtaining Birch Bark. Patent RF, no. 288093 C1, 2006. (In Russ.).
Патент № 2305550 C1 РФ, МПК А61К 36/13. Способ переработки березовой коры: № 2006137030/15: заявл. 19.10.2006: опубл. 10.09.2007. Бюл. № 25 / Г.В. Сироткин, А.Р. Мифтахов, Ю.А. Кульгашов, Н.Н. Махова, М.В. Толина; заявитель Г.В. Сироткин. Sirotkin G.V., Miftakhov A.R., Kul’gashov Yu.A., Makhova N.N., Tolina M.V. Method of Processing Birch Bark. Patent RF, no. 2305550 C1, 2007. (In Russ.).
Патент № 2618892, МПК A61K 36/185, B01D 11/02, A61K 129/00. Способ комплексной переработки коры березы: № 2016120506: заявл. 25.05.2016: опубл. 11.05.2017. Бюл. № 14 / Б.Н. Кузнецов, И.Г. Судакова, С.А. Кузнецова, Л.И. Гришечко, Г.П. Скворцова, Е.В. Веприкова, В.А. Левданский; заявитель ФИЦ КНЦ СО РАН. Kuznetsov B.N., Sudakova I.G., Kuznetsova S.A., Grishechko L.I., Skvortsova G.P., Veprikova E.V., Levdanskij V.A. Method of Complex Processing of Birch Bark. Patent RF, no. 2618892, 2017. (In Russ.).
Патент № 2683634 C1 РФ, МПК C07J 53/00, C07J 63/00, B01D 11/04. Способ получения бетулина: № 2018116921: заявл. 07.05.2018: опубл. 29.03.2019 / А.В. Сафина, Д.Ф. Зиатдинова, Н.Ф. Тимербаев, Д.М. Сайфутдинов, Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Г.Р. Арсланова, Д.А. Шайхутдинова, Д.Р. Абдуллина; заявитель ФГБОУ ВО «КНИТУ». Safina A.V., Ziatdinova D.F., Timerbaev N.F., Sajfutdinov D.M., Safin R.R.,
Safin R.G., Arslanova G.R., Shajkhutdinova D.A., Abdullina D.R. Method of Betulin Extraction. Patent RF, no. 2683634 C1, 2019. (In Russ.).
Сафина А.В., Зиатдинова Д.Ф., Назипова Л.Р., Сафин Р.Г., Валеев К.В. Инженерная методика расчета установки извлечения бетулина из бересты березы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 1. С. 195–207. Safina A.V., Ziatdinova D.F., Nazipova L.R., Safin R.G., Valeev K.V. The Engineering Procedure for Calculating the Plant for Betulin Extraction from Birch Bark. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2024, no. 1, pp. 195–207. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-1-195-207
Третьяков С.И., Коптелова Е.Н., Кутакова Н.А., Владимирова Т.М., Богданович Н.И. Бетулин: получение, применение, контроль качества: моногр. Архангельск: САФУ, 2015. 180 с. Tret’yakov S.I., Koptelova E.N., Kutakova N.A., Vladimirova T.M., Bogdanovich N.I. Betulin: Production, Application, Quality Control: Monograph. Arkhangelsk, Northern (Arctic) Federal University Publ., 2015. 180 p. (In Russ.).
Черняева Г.Н., Долгодворова С.Я., Бондаренко С.М. Экстрактивные вещества березы. Красноярск: Ин-т леса и древесины СО РАН, 1986. 123 с. Chernyaeva G.N., Dolgodvorova S.Ya., Bondarenko S.M. Extractive Substances of Birch. Krasnoyarsk, Institute of Forest and Wood (Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences), 1986. 123 p. (In Russ.).
Шегельман И.Р., Кузнецов А.В. Эффективное использование лесных ресурсов. Петрозаводск: ПетрГУ, 2008. 88 c. Shegel’man I.R., Kuznetsov A.V. Efficient Use of Forest Resources. Petrozavodsk, Petrozavodsk State University Publ., 2008. 88 p. (In Russ.).
Шегельман И.Р., Скадорва И.В. Комплексное использование лесных ресурсов. Петрозаводск: ПетрГУ, 2000. 40 с. Shegel’man I.R., Skadorva I.V. Integrated Use of Forest Resources. Petrozavodsk, Petrozavodsk State University Publ., 2000. 40 p. (In Russ.)
Krasutsky P.A. Birch Bark Research and Development. Natural Product Reports, 2006, vol. 23, iss. 6, рр. 919–942. https://doi.org/10.1039/B606816B
Krasutsky P.A., Carlson R.M., NesterenkoV.V., Kolomitsyn I.V., Edwardson C.F. Birch Bark Processing and the Isolation of Natural Products from Birch Bark. Patent US, no. 2002/0043577 A1, 2002.
Réh R., Krišťák L., Sedliačik J., Bekhta P., Božiková M., Kunecová D., Vozárová V., Tudor E.M., Antov P., Savov V. Utilization of Birch Bark as an Eco-Friendly Filler in Urea-Formaldehyde Adhesives for Plywood Manufacturing. Polymers, 2021, vol. 13, no. 4, art. no. 511. https://doi.org/10.3390/polym13040511
