CN101255609A - 伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置 - Google Patents
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Abstract
伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置，它涉及一种大麻脱胶技术，具体涉及闪爆法大麻脱胶技术。首先对苎麻在25℃温度下浸泡15h，然后把用水泡过的苎麻纤维放入到一盛有浓度为18％NaOH溶液的槽中的进行碱处理，接着对苎麻进行高压保持，在高压保持后对大麻纤维进行伴随低温处理的降压闪爆处理；本发明的大麻脱胶技术残胶率低，纤维损伤轻微，不污染环境，降低了脱胶成本，节约了脱胶时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种大麻脱胶技术，特别是涉及一种伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置。
背景技术
大麻脱胶是实现大麻纺纱织布的关键工序，目前纺织上利用来织制服装面料的大麻纤维，必须经过脱胶才能取得。因此，脱胶工序是进行大麻纺纱的关键工序，脱胶的好坏也就直接关系到以后各工序产品的质量与以单纤维形式存在的棉、毛和化学纤维不同，大麻的韧皮纤维存在于植物内部，要想提取纤维。必须把纤维从半纤维素、果胶、木质素等组成的胶类物质中分离出来，并进一步分离成单纤维，才能成为优良的可纺性纤维。
目前大麻纤维一般采用的脱胶技术如下：1、细菌化学联合脱胶技术；2、大麻脱胶酶的发酵技术；3、分段式大麻脱胶技术；4、微生物机械脱胶技术；5、雨露浸解技术；6、温水浸解法汽蒸脱胶技术；7、大麻脱胶机机械法脱胶技术。以上脱胶方法都有不同的缺陷，而共同存在的问题是，残胶率高，纤维损伤严重，污染环境，费工费时。
发明内容
本发明的目的是提供一种伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置，它能够使大麻纤维受到的伤害更小并且获得更高的脱胶率。
具体生产工艺为：首先对苎麻在25℃温度下浸泡15h，然后，把用水泡过的苎麻纤维放入到一盛有浓度为18％NaOH溶液的槽中的进行碱处理，接着对苎麻进行高压保持，在高压保持后对大麻纤维进行伴随低温处理的降压闪爆处理。
上面所述的工艺需要以下装置，有一高压蒸汽缸2被托座1固定在支撑床体19左侧，此高压蒸汽缸2顶部插有一压力变送器3和一热电耦6，一管道4从此高压蒸汽缸2顶端中心位置伸出后连接到一电磁阀5输入口中，此电磁阀5又通过管道4和高压闪爆缸9连通，此高压闪爆缸9顶部插有另一压力变送器7和另一热电耦8，此高压闪爆缸9底部焊接在致冷缸10的底部壁上，并且在中心位置开口，此口通过一管道14和释压阀13连通，此释压阀13又通过管道14和纤维收集笼15连通，支撑床体19的右部安装一致冷液存储缸体16，一高压大流量专用泵12通过管道17分别和此致冷液存储缸体16以及一电磁阀11连通，此电磁阀11又和致冷缸10连通，支撑床体19右侧装一控制箱18，此控制箱18用于控制以上两个压力变送器(3，7)、两个热电耦(6，8)、两个电磁阀(5，11)和一高压大流量专用泵12。
本发明中大麻原麻是多种不同物质的复杂聚合体，经预处理的大麻原麻置于高压容器内；在高温保持阶段，高压热蒸汽进入纤维和胶体的空隙，并渗入到纤维内部，使大麻的胶质软化；闪爆缸9内突然降温，实现对纤维的低温处理过程，纤维和胶体由于化学成分的不同在纤维纵向的收缩程度不同，从而产生了纵向的相对位移，这就实现了纤维和胶体的初步分离；在与低温处理过程同时进行的闪爆过程中纤维和胶体在高温蒸汽的高速冲击下，产生横向分离。本发明的大麻脱胶技术残胶率低，纤维损伤轻微，不污染环境，降低了脱胶成本，节约了脱胶时间。
附图说明
图1是本发明的工艺装置的结构示意图，图2是本发明中控制箱18内部的电路结构示意图。
具体实施方式
一种伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术，其特征是首先对苎麻在25℃温度下浸泡15h，然后，把用水泡过的苎麻纤维放入到一盛有浓度为18％NaOH溶液的槽中的进行碱处理，接着对苎麻进行高压保持，在高压保持后对大麻纤维进行伴随低温处理的降压闪爆处理。
第一步：进行水处理过程，将30kg大麻纤维浸入盛水的水槽中，让水没过纤维，在25℃温度下浸泡15h。然后将水槽中的纤维取出，并用离心机除去多余的水。
第二步：对用水浸泡过的纤维进行碱处理，把大麻纤维放入到一盛有浓度为18％NaOH溶液的槽中，使NaOH溶液没过大麻纤维。在25℃温度下搅拌3小时后，通过过滤的方法将NaOH溶液中的大麻纤维取出，接着将大麻纤维浸入到浓度为5％的醋酸溶液中对附着在纤维表面碱液进行中和。
第三步：进入高压保持阶段，将上一工序处理后的大麻纤维放入闪爆缸9中，关闭容器。如图1～2所示，合上开关QS，电路得电工作，首先可编程序控制器(PLC)18-1初始内部程序进入准备阶段，当按下启动按钮SB1时首先可编程序控制器(PLC)18-1输出端的Y004输出控制信号驱动固态继电器SSR4工作，固态继电器SSR4的输出端导通，交流接触器KM1的线圈得电，其主触点吸合，加热器1得电并开始给蒸汽炉2加热；当炉内压力达到4～5Mpa时，压力变送器3输出控制信号给可编程序控制器(PLC)18-1，可编程序控制器(PLC)18-1输出端的Y000输出控制信号驱动固态继电器SSR1工作，固态继电器SSR1的输出端导通，高温高压蒸汽专用电磁阀5的线圈K1得电，其阀门打开高压蒸汽进入闪爆缸9中，当闪爆缸9内的压力达到2.5～3Mpa时压力变送器7输出控制信号给可编程序控制器(PLC)18-1，可编程序控制器(PLC)18-1输出端的Y000、Y004停止输出信号，则高温高压蒸汽专用电磁阀5关闭，加热器停止加热，保压60s～200s。
第四步：向致冷缸10中通入冰水混合物。可编程序控制器(PLC)18-1输出端的Y001输出控制信号驱动固态继电器SSR2工作，固态继电器SSR2的输出端导通，超低温专用电磁阀11的线圈K2得电，其阀门打开，与此同时可编程序控制器(PLC)18-1输出端的Y003输出控制信号驱动固态继电器SSR5工作，固态继电器SSR5的输出端导通，高压大流量低温专用泵12开始工作，将冰水混合物导入到致冷缸10中，使冰水混合物没过闪爆缸9的三分之二，进行低温处理。
第五步：对大麻纤维进行闪爆处理。0.2～0.3S之后可编程序控制器(PLC)18-1输出端的Y002输出控制信号驱动固态继电器SSR3工作，固态继电器SSR3的输出端导通，大口径高压电磁阀13的线圈K3得电，其阀门打开，实现闪爆。闪爆缸9中的纤维借助压强差进入到收集器15中。
如图2所示，控制箱的电路结构为：启动开关SB1与可编程序控制器(PLC)18-1的输入端X002相连；压力变送器3检测的压力信号经过模数转换电路把模拟量信号转换成可编程序控制器(PLC)18-1可以直接识别的数字信号，此信号输入到可编程序控制器(PLC)18-1的输入端X000；压力变送器7检测的压力信号经过模数转换电路把模拟量信号转换成可编程序控制器(PLC)18-1可以直接识别的数字信号，此信号输入到可编程序控制器(PLC)18-1的输入端X001；24V开关电源的正极与可编程序控制器(PLC)18-1输出端的COM0、COM1相连，其负极与固态继电器(SSR1~SSR5)的控制信号输入端的负极相连；固态继电器(SSR1~SSR5)的控制信号输入端的正极分别与可编程序控制器(PLC)18-1的输出端Y000、Y001、Y002、Y003、Y004相连；固态继电器(SSR1~SSR4)的输出端一端与三相四线制380V电源的一根相线相连，一端与被控制元件(K1~K3、KM1)的火线相连；固态继电器(SSR5)输出电源端与三相四线制380V电源的三根相线相连，输出负载端与高压大流量低温专用泵12的保护热继电器FU2相连；热继电器FU2与高压大流量低温专用泵12相连；由于固态继电器(SSR1~SSR5)所带负载均为感性元件为保护固态继电器(SSR1~SSR5)在其输出端并联一RC吸收回路；加热器1通过交流接触器与三相四线制380V电源的三根相线相连。
本发明中，伴随低温的闪爆技术是指，对闪爆缸9内大麻纤维进行闪爆处理的同时实施低温处理的技术。最大的特点是闪爆释压过程和低温处理两个过程同时进行。由于冰水混合物在管道17中传输需要一段很短的时间，闪爆器9中的热量通过壁导出也需要一段很短的时间，这两段时间之和为0.2～0.3S。所以为达到闪爆释压过程和低温处理两个过程同步的目的，本发明提前0.2～0.3S向致冷缸10中注入冰水混合物，使闪爆缸9内的高温蒸汽骤然降温，之后迅速打开闪爆缸9的释压阀门13对大麻纤维进行闪爆处理。高速蒸汽流在遇到阻碍时，将会产生剪切作用，对大麻组分和纤维结构产生影响。同时，由于原麻中胶质等非纤维素成分大多包覆在纤维的外面，因此，闪爆过程可以实现原麻中胶质等非纤维素成分和纤维的分离。为实现大麻纤维组分在纤维纵向发生相对移动，本发明在闪爆过程中对大麻纤维实施以低温处理。利用不同物质在温度降低过程中收缩速度和程度的不同实现大麻纤维和胶体以及大麻纤维间的分离。
在高温保持阶段，高压热蒸汽进入纤维和胶体的空隙，并渗入到纤维内部，由于水蒸汽和热的联合作用，使得纤维和胶体的结合发生变化。在高温高压的条件下，高温蒸汽首先作用于非纤维素，使之在伴随低温的闪爆之前发生一定的化学变化，半纤维素降解成可溶性糖，木质素软化并且部分降解，从而减弱它们与纤维素间的连接。另外，在高温、高压下，纤维素分子内氢键和纤维素分子链间的某些有序结构也受到一定程度的破坏，纤维素大分子链的可动性增加，这一阶段是伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术的基础。
本发明闪爆缸9内突然降温过程中，大麻纤维和胶体由于化学成分的不同在纤维纵向的收缩程度不同，从而产生了纵向的相对位移，这就实现了纤维和胶体的初步分离。
本发明闪爆过程中，高压蒸汽迅速释放，已渗入纤维内部和胶体之间的热蒸汽分子以高速气流的方式从较封闭的孔隙中瞬间释放，纤维和胶体在高速蒸汽流的冲击下发生进一步脱离。在这个过程中，相邻的大麻纤维也得到了分离，大麻纤维束变得松散。
与未伴随低温的闪爆处理的大麻纤维相比，伴随低温的闪爆处理大麻脱胶时间大大缩短，残胶率更低，在含水率30％，2.5～3MPa，134℃条件下处理的大麻，其精干麻的综合质量指标为最好。
采用棉纺和毛纺设备工艺相结合的方式试纺纯大麻纱，其纺纱工艺流程为：精干麻、给湿加油、分束剪麻、开松、上油、梳理、并条、二道并条、细纱。经此次工艺路线试纺证明，伴随低温的闪爆处理后的大麻纤维能够比较容易地进行纺纱，纺纱条件也较目前纺纱容易的多，这有可能是改善大麻成纱质量的一个有效途径。
所用器件厂家：压力变送器3、7均由西安汇源仪表阀门有限公司生产的HYPB8000系列，高温高压蒸汽专用电磁阀5由西安汇源仪表阀门有限公司生产的ZCZH-50，超低温专用电磁阀11由西安汇源仪表阀门有限公司生产的，大口径高压电磁阀13可采用西安汇源仪表阀门有限公司生产的ZCLH1-50，固态继电器SSR5采用由北京灵通光电电子厂生产的SSR-3-S380V-40A，固态继电器SSR1～SSR4均采用由北京灵通光电电子厂生产的S616ZK，可编程序控制器PLC18-1由日本三菱公司生产的FX1N-24MR。
Claims (4)
1、伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置，其特征在于生产工艺为：首先对苎麻在25℃温度下浸泡15h，然后把用水泡过的苎麻纤维放入到一盛有浓度为18％NaOH溶液的槽中的进行碱处理，接着对苎麻进行高压保持，在高压保持后对大麻纤维进行伴随低温处理的降压闪爆处理；上述对大麻纤维进行伴随低温处理的降压闪爆处理的装置有一高压蒸汽缸(2)被托座(1)固定在支撑床体(19)左侧，此高压蒸汽缸(2)顶部插有一压力变送器(3)和一热电耦(6)，一管道(4)从此高压蒸汽缸(2)顶端中心位置伸出后连接到一电磁阀(5)输入口中，此电磁阀(5)又通过管道(4)和高压闪爆缸(9)连通，此高压闪爆缸(9)顶部插有另一压力变送器(7)和另一热电耦(8)，此高压闪爆缸(9)底部焊接在致冷缸(10)的底部壁上，并且在中心位置开口，此口通过一管道(14)和释压阀(13)连通，此释压阀(13)又通过管道(14)和纤维收集笼(15)连通，支撑床体(19)的右部安装一致冷液存储缸体(16)，一高压大流量专用泵(12)通过管道(17)分别和此致冷液存储缸体(16)以及一电磁阀(11)连通，此电磁阀(11)又和致冷缸(10)连通，支撑床体(19)右侧装一控制箱(18)，此控制箱(18)用于控制以上两个压力变送器(3)，7)、两个热电耦(6，8)、两个电磁阀(5，11)和一高压大流量专用泵(12)。
2、根据权利要求1所述的伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置，其特征在于所述的进行水处理过程，是将30kg大麻纤维浸入盛水的水槽中，让水没过纤维，在25℃温度下浸泡15h，然后将水槽中的纤维取出，并用离心机除去多余的水。
3、根据权利要求1所述的伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置，其特征在于所述的对用水浸泡过的纤维进行碱处理，是把大麻纤维放入到一盛有浓度为18％NaOH溶液的槽中，使NaOH溶液没过大麻纤维，在25℃温度下搅拌3小时后，通过过滤的方法将NaOH溶液中的大麻纤维取出，接着将大麻纤维浸入到浓度为5％的醋酸溶液中对附着在纤维表面碱液进行中和。
4、根据权利要求1所述的伴随低温处理的闪爆法大麻脱胶技术及装置，其特征在于控制箱(18)的电路结构为：启动开关(SB1)与可编程序控制器(PLC18-1)的输入端(X002)相连；压力变送器(3)检测的压力信号经过模数转换电路把模拟量信号转换成可编程序控制器(PLC18-1)可以直接识别的数字信号，此信号输入到可编程序控制器(PLC18-1)的输入端(X000；压力变送器(7)检测的压力信号经过模数转换电路把模拟量信号转换成可编程序控制器(PLC18-1)可以直接识别的数字信号，此信号输入到可编程序控制器(PLC18-1)的输入端(X001)；24V开关电源的正极与可编程序控制器(PLC18-1)输出端的(COM0、COM1)相连，其负极与固态继电器(SSR1~SSR5)的控制信号输入端的负极相连；固态继电器(SSR1~SSR5)的控制信号输入端的正极分别与可编程序控制器(PLC18-1)的输出端(Y000、Y001、Y002、Y003、Y004)相连；固态继电器(SSR1~SSR4)的输出端一端与三相四线制380V电源的一根相线相连，一端与被控制元件(K1~K3、KM1)的火线相连；固态继电器(SSR5)输出电源端与三相四线制380V电源的三根相线相连，输出负载端与高压大流量低温专用泵(12)的保护热继电器(FU2)相连；热继电器(FU2)与高压大流量低温专用泵(12)相连；由于固态继电器(SSR1~SSR5)所带负载均为感性元件为保护固态继电器(SSR1~SSR5)在其输出端并联一RC吸收回路；加热器(1)通过交流接触器与三相四线制380V电源的三根相线相连。
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