CN102475353A - 一种烟梗纤维物质及其制备方法和用途 - Google Patents

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本发明提供了一种烟梗纤维物质及其制备方法和用途,该烟梗纤维物质是以烟梗为主要原料经生物脱胶和提取得到,主要由单根烟梗纤维和烟梗纤维束(含有2~20根单根烟梗纤维)构成,纤维平均长度为3~30mm。生产步骤包括配料、生物脱胶、解纤、提取纤维等工序。本方法纤维破坏程度小,纤维疏解度高,长纤比例高;对机械设备强度要求低,耗能耗水少,无污染排放。制备的纤维可广泛用于烟草薄片加工、造纸、无土栽培基质配制等。

Description

一种烟梗纤维物质及其制备方法和用途
技术领域
[0001] 本发明涉及烟梗废料的利用和烟梗解纤技术领域,具体地说涉及一种烟梗纤维物质及其生物解纤方法和用途。
技术背景
[0002] 烟梗是烟叶的粗硬叶脉,约占叶重的20〜30%。随着我国烟草打叶复烤工艺全面推广,烟梗废料大量产生,我国烟草加工中每年产生的烟梗废料达数十万吨,目前,烟梗废料一部分用于烟草薄片生产,而大部分由于不能有效利用,造成库存积压,或是采用焚烧、 卫生填埋等方法销毁,造成资源浪费。
[0003] 目前,利用烟梗废料生产烟草薄片工艺中,主要采用机械解纤和打浆法制备纤维原料,在机械解纤和打浆过程中,对烟梗纤维结构造成极大破坏作用,尤其易使纤维断裂, 短纤维比例高,造成薄片产品结构致密、填充性和燃烧性差,降焦效果不理想。
[0004] 另一方面,在利用烟草废料制浆造纸工艺中,目前主要有两种方式,一是直接采用机械法解纤和制浆,在机械解纤和打浆过程中,由于对烟梗纤维结构造成极大破坏作用,尤其易使纤维断裂,短纤维比例高,造成纸张或纸板产品结构致密、弹性差,比重大,残余果胶质易造成产品使用过程中霉变,耐久性差。二是采用传统化学解纤和制浆法,能耗大、污染严重,纤维易造成破坏。
[0005] 专利申请(申请号92100453. 2)公开了一种利用碱法解纤和制浆的烟秆纤维制备方法。
[0006] 专利申请(申请号00129336. 2)公开了一种由含纤维素原料制浆造纸的工艺,是在废纸回收浆中较大比例的加入废弃烟梗、叶,加工黄板纸。
[0007] 专利申请(申请号20091003980. 9)公开了一种机械法解纤和制浆工艺,将烟梗与水按照比例置于专用烟梗解纤设备的罐体中机械解纤,得到粗细长短均勻、悬浮纤维液;所得纤维液与薄片胶混合成烟梗加纤胶料,用于薄片加工。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种烟梗纤维物质及其生物解纤方法;本发明的另一目的在于提供上述烟梗纤维物质的用途。
[0009] 本发明实现上述目的所采取的技术方案是:一种烟梗纤维物质,它是以烟梗为主要原料经生物脱胶和提取得到,该烟梗纤维物质主要由单根烟梗纤维和烟梗纤维束(含有 2〜20根单根烟梗纤维)构成,纤维平均长度为3〜30mm。所述单根烟梗纤维含量占总纤维物质的2〜90% (按重量计)。所述烟梗纤维物质在自然状态下(常温,环境相对湿度 50〜65% )的容重小于0. 2g/cm3。所述烟梗纤维物质按如下步骤生产:
[0010] (1)配料:将烟梗、水、微生物菌剂和/或酶制剂按适当比例混合均勻;
[0011] (2)生物脱胶:采用固态或液态发酵工艺对步骤(1)烟梗物料进行发酵脱胶;
[0012] (3)解纤:对步骤(¾发酵后的烟梗物料进行打浆解纤,使纤维疏解开;
4[0013] (4)提取纤维:对步骤C3)得到的烟梗纤维浆进行过滤,分离出纤维物质,经漂洗、 脱水、干燥,即得烟梗纤维物质产品。
[0014] 所述第⑴步骤中烟梗、水、微生物菌剂和/或酶制剂之间的配比为(按干重计):
[0015] 固态发酵工艺中:100 : 50〜150 : 0〜2. 5
[0016] 液态发酵工艺中:100 : 500〜1500 : 0〜50
[0017] 所述的烟梗是指烟草加工过程中产生的烟梗物料,优选烟草打叶复烤过程中产生的烟梗,烟梗粒度一般为:物料中有80%以上的烟梗长度在0.5〜8. Ocm之间。所述微生物菌剂中至少含有可分解果胶的微生物菌株;所述酶制剂中至少含有果胶酶。
[0018] 所述第(¾步骤中固态发酵工艺包括升温阶段、高温阶段和降温阶段。工艺条件为:
[0019] 物料水分:40〜100% ;
[0020]物料 pH 值:4· 5 〜8. 0 ;
[0021] 升温阶段:时间1〜3天,温度由环境温度升至50°C ;
[0022] 高温阶段:时间为6〜15天,温度50〜70°C ;
[0023] 降温阶段:时间为5〜10天,温度由50°C降至环境温度;
[0024] 通气:持续通气或间歇通气;
[0025] 总体发酵时间为12〜28天。
[0026] 所述第(¾步骤中液态发酵工艺条件为:
[0027]固液比:1 : 3 〜15 ;
[0028]物料 pH 值:2. 0 〜9. 0 ;
[0029] 发酵温度:25〜50°C ;
[0030] 发酵时间:10〜MO小时;
[0031] 通气:持续通气或间歇通气。
[0032] 所述第(¾步骤中烟梗解纤工艺条件为:
[0033] 固液比:1 : 3 〜20 ;
[0034] 转速:100〜2000转/分钟;
[0035]叩解度:8 〜50° SR。
[0036] 采用本发明制备的烟梗纤维物质,具有以下用途:
[0037] 1、用于烟草薄片制造业,作为烟草薄片加工原料或配料;
[0038] 2、用于造纸工业,作为造纸(包括卷烟工业用纸、纸板、包装箱、纤维板等)的加工原料或配料;
[0039] 3、用作卷烟纤维滤嘴的加工原料或配料;
[0040] 4、用作植物无土培养基质和用于可降解生物地膜制造; [0041 ] 5、作为纤维素原料广泛用于各种化工生产。
[0042] 本发明制备的烟梗纤维物质可直接用于上述用途的工艺过程,也可根据工艺需要,对烟梗纤维物质进行预处理(如二次打浆、帚化等),以满足不同工艺参数要求。
[0043] 本发明烟梗纤维物质及其制备方法的优点是:
[0044] 1、本发明采用生物脱胶法制备烟梗纤维物质,与传统机械法、化学法相比,纤维破坏程度小,长纤比例高,平均纤维长度达3〜30mm,比传统方法提高10倍以上;同时,纤维疏解度高,纤维物理性能和可加工性大大提高;
[0045] 2、本发明采用生物脱胶法制备烟梗纤维物质,与传统机械法、化学法相比,机械设备强度要求低,耗能耗水少,无污染排放,生产成本大大降低;
[0046] 3、本发明方法制备的烟梗纤维物质,可广泛用于烟草薄片制造业、造纸业、农业和化工业。用于烟草薄片加工,可显著提高薄片疏松度和填充性,有利于卷烟降焦;
[0047] 4、采用本发明方法可充分利用烟梗废料资源,变废为宝,可产生良好的经济效益、 生态效益和社会效益。
具体实施方式
[0048] 下面将通过实施例对本发明作进一步的描述,这些描述并不是要对本发明内容作进一步的限定。对本发明内容的技术特征所做的等同替换,或相应的改进,仍属于本发明的保护范围之内。
[0049] 实施例一:
[0050] 选取打叶复烤厂产生的废烟梗1000kg,置于发酵池中,加入IOOOkg水,混合均勻, 进行好氧高温固态发酵,物料表面用塑料膜覆盖。发酵池底部设有通风管道,发酵过程中进行适量通风。2天后物料温度由环境温度升至50°C;之后15天,物料温度维持在50〜65°C; 发酵第18天左右,物料进入降温阶段。发酵第25天,烟梗完成脱胶作用,将烟梗送入解纤罐 (池),加入8000kg水,采用低速(100〜300转/分钟)搅拌或打浆1〜10分钟,使纤维充分疏散开,然后过滤出纤维物质,滤液和残渣进一步浓缩加工成液态或固态有机肥;纤维物质经漂洗、脱水、干燥,即得烟梗纤维物质产品。对纤维物质漂洗的废水可循环用于发酵和解纤工序。经测定,所得烟梗纤维物质产品平均纤维长度为20mm,自然状态容重0.07g/ cm3,外观呈浅棕色,无气味。
[0051] 实施例二:
[0052] 选取打叶复烤厂产生的废烟梗1000kg,置于发酵池中,加入IOOOkg水,5kg发酵菌齐ϋ,混合均勻,进行好氧高温固态发酵,物料表面用塑料膜覆盖。发酵池底部设有通风管道, 发酵过程中进行适量通风。2天后物料温度由环境温度升至55°C ;之后15天,物料温度维持在50〜65°C ;发酵第15天左右,物料进入降温阶段。发酵第20天,将烟梗送入解纤罐 (池),加入6000kg水,采用低速(100〜300转/分钟)搅拌或打浆1〜10分钟,使纤维充分疏散开,然后过滤出纤维物质,滤液和残渣进一步浓缩加工成液态或固态有机肥;纤维物质经漂洗、脱水、干燥,即得烟梗纤维物质产品。对纤维物质漂洗的废水可循环用于发酵和解纤工序。经测定,所得烟梗纤维物质产品平均纤维长度为16mm,自然状态容重0.08g/ cm3,外观呈浅棕色,无气味。
[0053] 实施例三:
[0054] 选取打叶复烤厂产生的废烟梗100kg,置于发酵罐(池)中,加入IOOOkg水,浸泡对小时,同时逐渐升温至35°C,然后,利用烟梗中自然菌株(主要为芽孢杆菌)进行液态发酵48小时,发酵过程中持续通气,并逐渐提高搅拌速度。然后,将烟梗送入解纤罐(池),采用低速(300〜1000转/分钟)搅拌或打浆1〜10分钟,使纤维充分疏散开,然后过滤出纤维物质,滤液和残渣另作它用;纤维物质经漂洗、脱水、干燥,即得烟梗纤维物质产品。对纤维物质漂洗的废水可循环用于发酵工序。经测定,所得烟梗纤维物质产品平均纤维长度为8mm,自然状态容重0. lOg/cm3,外观呈灰白色,无气味。
[0055] 实施例四:
[0056] 选取打叶复烤厂产生的废烟梗100kg,置于发酵罐(池)中,加入IOOOkg水,浸泡 24小时,同时逐渐升温至35°C,然后,加入果胶酶0. 5kg,木聚糖酶0. 3kg,搅拌下酶解M小时。然后,将烟梗送入解纤罐(池),采用中低速(500〜1500转/分钟)搅拌或打浆3〜15 分钟,使纤维充分疏散开,然后过滤出纤维物质,滤液和残渣另作它用;纤维物质经漂洗、脱水、干燥,即得烟梗纤维物质产品。对纤维物质漂洗的废水可循环用于酶解工序。经测定, 所得烟梗纤维物质产品平均纤维长度为5mm,自然状态容重0. llg/cm3,外观呈灰白色,无气味。
[0057] 实施例五:
[0058] 将实施例一制备的烟梗纤维物质分散于适量水中,进行二次打浆处理,使叩解度达到30° SR,然后替代常规机械梗浆与叶浆混合配浆,纤维帚化,抄造薄片片基,涂布烟草萃取物,制成造纸法烟草薄片。经测定,所得烟草薄片的填充值比对照提高了 25%。
[0059] 实施例六:
[0060] 将实施例二制备的烟梗纤维物质按30 %的比例替代常规化学纤维浆,制备瓦楞纸板,用于加工烟草片烟包装箱。
[0061] 实施例七:
[0062] 取实施例一制备的烟梗纤维物质0. 5m3,与0. 5m3草炭混合,再配入0. 5m3粒度为 3mm左右的珍珠岩和0. 5m3蛭石,混合搅拌均勻,即制得植物培养基质。

Claims (10)

1. 一种烟梗纤维物质,其特征在于:它是以烟梗为主要原料经生物脱胶和提取得到, 该烟梗纤维物质主要由单根烟梗纤维和烟梗纤维束(含有2〜20根单根烟梗纤维)构成, 纤维平均长度为3〜30mm。
2.根据权利要求1所述的一种烟梗纤维物质,其特征在于:所述烟梗纤维物质在自然状态下(常温,环境相对湿度50〜65% )的容重小于0. 2g/cm3。所述单根烟梗纤维含量占总纤维物质的2〜90% (按重量计)。
3.根据权利要求1所述的一种烟梗纤维物质,其特征在于:所述的烟梗原料主要为烟草打叶复烤过程中产生的烟梗,烟梗粒度为:物料中有80 %以上的烟梗长度在0. 5〜8. Ocm 之间。
4. 一种权利要求1〜3任意一项所述烟梗纤维物质的制备方法,其特征在于:按如下步骤生产:(1)配料:将烟梗、水、微生物菌剂和/或酶制剂按适当比例混合均勻;(2)生物脱胶:采用固态发酵工艺或液态发酵工艺对步骤(1)烟梗物料进行发酵脱胶;(3)解纤:对步骤(¾发酵后的烟梗物料进行打浆解纤,使纤维疏解开;(4)提取纤维:对步骤C3)得到的烟梗纤维浆进行过滤,分离出纤维物质,经漂洗、脱水、干燥,即得烟梗纤维物质产品。
5.根据权利要求4所述的一种烟梗纤维物质的制备方法,其特征在于:所述第(1)步骤中烟梗、水、微生物菌剂和/或酶制剂之间的配比为(按干重计):固态发酵工艺中:100 : 50〜150 : 0〜2. 5 液态发酵工艺中:100 : 500〜1500 : 0〜50所述微生物菌剂中至少含有可分解果胶的微生物菌株;所述酶制剂中至少含有果胶酶。
6.根据权利要求4所述的一种烟梗纤维物质的制备方法,其特征在于:所述第(2)步骤中固态发酵工艺包括升温阶段、高温阶段和降温阶段。工艺条件为:物料水分:40〜100% ; 物料PH值:4. 5〜8.0;升温阶段:时间1〜3天,温度由环境温度升至50°C ;高温阶段:时间为6〜15天,温度50〜70°C ;降温阶段:时间为5〜10天,温度由50°C降至环境温度;通气:持续通气或间歇通气;总体发酵时间为12〜观天。所述第(¾步骤中液态发酵工艺条件为:固液比:1 : 3〜15 ;物料PH值:2. 0〜9.0;发酵温度:25〜50°C ;发酵时间:10〜240小时;通气:持续通气或间歇通气。
7.根据权利要求4所述的一种烟梗纤维物质的制备方法,其特征在于:所述第(3)步骤中烟梗解纤工艺条件为: 固液比:1 : 3〜20 ; 转速:100〜2000转/分钟; 叩解度:8〜50° SR。
8.根据权利要求1〜3任意一项所述烟梗纤维物质的用途,其特征在于:该烟梗纤维物质作为加工原料或配料用于烟草薄片生产。
9.根据权利要求1〜3任意一项所述烟梗纤维物质的用途,其特征在于:该烟梗纤维物质作为加工原料或配料用于造纸(包括卷烟工业用纸、纸板、包装箱、纤维板等)工业。
10.根据权利要求1〜3任意一项所述烟梗纤维物质的用途,其特征在于:该烟梗纤维物质用作植物培养基质。
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