Физико-химическая и гигиеническая характеристика коптильного дыма

Физико-химические параметры коптильного дыма

Коптильный дым представляет собой сложную многокомпонентную систему парообразных, жидких и твердых веществ, являющихся продуктами термического распада древесины. Состав коптильного дыма зависит от вида и состояния используемой древесины, условий и температуры ее термического разложения, количества воздуха, поступающего в зону пиролиза древесины, скорости отвода дыма из высокотемпературной зоны и ряда других факторов.

Продукты термического распада древесины

При термическом разложении древесины выход продуктов обычно колеблется в значительных пределах в зависимости от температуры и продолжительности процесса ее пиролиза. В среднем для типичных пород древесины получается 30—35% угля, 45—50% жидкого дистиллята и 15—20% газов. При более детальном анализе состава продуктов пиролиза древесины лиственной и хвойной пород установлено, что количество отстойной и растворимой смол в хвойной и лиственной древесине, выделяющихся при их термическом разложении, различно, а выход угля, неконденсируемых газов и воды находится на одном уровне.

Исследование составных частей продуктов пиролиза древесины показало, что уголь в основном представлен нелетучими углеродистыми продуктами разложения древесины, содержащими адсорбированные летучие соединения.

Жидкий дистиллят, обычно называемый жижкой, при отстое разделяется на два слоя: водный (подсмольная вода) и и смоляной (отстойная или осадочная смола). Подсмольная вода состоит из растворимых в воде продуктов термического разложения древесины, таких, как кислоты, спирты, сложные эфиры, альдегиды, кетоны, а также других веществ, концентрация которых значительно ниже перечисленных выше компонентов. В состав подсмольной воды входит растворимая смола, состоящая из веществ углеводного характера и сахаров, а также продуктов конденсации фенолов с альдегидами.

Отстойная смола состоит из продуктов пиролиза древесины, не растворимых в водном дистилляте и концентрирующихся при отстаивании жижки в виде смоляного слоя. Смола представляет собой сложную смесь многих органических соединений, состав и содержание которых зависят от условий пиролиза и породы древесины. При термическом распаде лиственной древесины смола является продуктом ее пиролиза, а при распаде хвойных пород — добавляется и природная смола. Поэтому выход смолы лиственных пород древесины составляет А—6% от водного дистиллята, а для хвойной древесины — 10—12%.

Наиболее важной составной частью древесной смолы являются фенолы, доля которых колеблется от 10 до 20%. В составе смолы также содержится до 20% оксикислот.

Газообразные продукты пиролиза древесины состоят из неконденсирующихся газов и легколетучих соединений, а также веществ с высокой температурой кипения, увлекаемых газами. В процессе термического распада древесины состав газов постоянно меняется. Например, в интервале температур от 150 до 280 °C выделяются в основном СО и С0₂. При дальнейшем повышении температуры содержание окиси и двуокиси углерода заметно снижается, а концентрация водорода и углеводородов типа метана увеличивается. Максимальное количество углеводородов наблюдается при температурах порядка 380—500 °С, а водорода — 700—900 °С, причем доля водорода в этих условиях составляет более 80%. При обычных условиях генерации дыма с температурой термического распада древесины порядка 450—500 °С неконденсирующиеся газы имеют примерно следующий состав: С0₂ — 43—46, СО — 29—33, Н₂— 1,9—2,3, непредельные углеводороды — 2,2—3,7, метановые углеводороды — 17—22%.

Таким образом, выход составных частей продуктов термического разложения древесины зависит от породы, величины и влажности используемой древесины, температуры ее пиролиза и ряда других факторов.