CN106320058A - 一种中药渣制备模塑制品的方法及模塑产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及模塑成型和制浆造纸领域，特别涉及一种中药渣制备模塑制品的方法及模塑产品。该制备方法为将上述中药渣进行切碎处理，加水调配浓度，得到料液；将料液进行磨浆、打浆疏解，得到中药渣浆料；将中药渣浆料成型，干燥，经热压整形，得到模塑制品。本发明提供的方法实现了中药渣的资源化利用，既为造纸行业和模塑行业提供原材料，又减轻了中药渣填埋、焚烧造成的环境负担，还可以替代纸浆，减轻纸浆的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及模塑成型和制浆造纸领域，特别涉及一种中药渣制备模塑制品的方法及模塑产品。
背景技术
随着中医药行业的发展，医院、中医药企业、保健品企业每年会产生大量的中药渣。粗略统计，我国每年中药渣的产生量高达3000多万吨。目前，大多数企业的中药渣采用填埋、焚烧甚至用于饲料及沤肥等方式处理。填埋焚烧等给环境带来潜在危害，也浪费了药渣资源。可用于饲料添加剂的药渣范围较小，用量也很少；而药渣沤肥则周期较长，处理能力较小。
对于中药渣的资源化利用，还有很多有意义的研究工作，比如用于食用菌栽培基质等；发酵法制取生物乙醇及沼气；用于废水处理、制备活性炭等。由于中药渣来源广泛、种类繁多，产生量大，但这些处理方式对药渣的需求量低，对药渣种类有一定限制，且成本不占优势，因此很难规模化消耗大量药渣资源。
我国是制浆造纸大国，每年纸和纸板产量多达一亿吨，而我国的制浆造纸原料严重依赖进口，据统计，2013年我国的造纸用纸浆进口量达1685万吨，废纸进口量达2924万吨。中药渣作为我国特有的植物纤维废弃物，是一种可以利用的造纸原材料，成分主要为纤维素、半纤维素、木质素。但由于中药渣是草本植物经过水或者有机溶剂萃取后的残渣，与传统的造纸原料相比有很多缺点，比如纤维长度太短、杂细胞太多、色素太多等。因此，中药渣并不是理想的造纸原料。
纸浆模塑制品以纸浆为原料，添加部分化学药品，在模塑机上由特殊的模具塑造出一定形状的纸制品，其可用于餐盒、餐具、包装衬垫以及工业缓冲包装材料，由于其良好的缓冲保护性能和环保特性，发展十分迅速。但如何将中药药渣制备成性能合格的模塑制品少有研究。
目前，灵芝、甘草、北芪、当归、益母草、巴戟天、丹参、西洋参等中药制备过程中会产生大量的药渣。研发一种如何将这些中药药渣进行废弃资源循环利用的方法成为了科技发展的必然趋势。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种中药渣制备模塑制品的方法及模塑产品。该方法实现了中药渣的资源化利用，既为造纸行业和模塑行业提供原材料，又减轻了中药渣填埋、焚烧造成的环境负担，还可以替代纸浆，减轻纸浆的消耗。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种中药渣制备模塑制品的方法，其步骤包括：
药渣原料处理：将中药渣进行切碎处理，加水调配浓度，得到料液；
磨浆、打浆：将所述料液进行磨浆、疏解、打浆，得到中药渣浆料；
成型：将所述中药渣浆料成型，干燥，经热压整形，得到模塑制品。
本发明利用一种纯机械制浆的方法，将中药渣制备成一定浓度的浆料，利用模塑成型工艺，制备出用途广泛的模塑制品。本方法实现了中药渣的合理利用，既减轻了环境的负担，又可代替部分废纸；本方法利用纯机械制浆和模塑成型工艺可以实现工业化，有良好的经济效益和生态效益，对相关企业的可持续发展有重要意义。
在本发明中，中药渣为一种或者多种中药材经过水提取或者有机溶剂提取后产生的药渣。
在本发明提供的实施例中，中药材为灵芝、甘草、北芪、当归、益母草、巴戟天、丹参、西洋参、香菇、银耳、金针菇、罗汉果、冬虫夏草、枸杞、何首乌中的一种或几种。
作为优选，切碎处理是利用切片机或者粉碎机处理成厚度在1.5cm以内的小块药渣。
作为优选，料液中药渣的质量百分浓度为15％～20％。
在本发明提供的实施例中，磨浆是在高浓度盘磨机中进行，盘磨间距设置为0.5～1.0mm。
作为优选，疏解为：将磨浆产生的浆料质量百分浓度调配至1.5％～2.5％，加入疏解机进行疏解，疏解机转速为15000r/min。
作为优选，打浆是在PFI磨浆机中进行，转速为500r/min。中药渣浆料的打浆度为40°SR～60°SR。
作为优选，在打浆与成型之间还包括调配灵芝药渣浆料的质量百分浓度为0.5％-2.0％的步骤。
在本发明中，模塑制品为餐盒、餐具、包装衬垫或工业缓冲包装材料。
在本发明提供的实施例中，模塑制品的制备方法为：
将中药渣进行切碎处理，加水调配浓度，得到质量百分浓度为15％～20％的料液；
然后将料液用连续式高浓度盘磨机进行磨浆，得到药渣粗磨浆；
药渣粗磨浆经调配质量百分浓度至1.5％～2.5％、加入疏解机中在15000r/min的转速下进行疏解，疏解完成后再用PFI磨浆机进行打浆处理，得到药渣精磨浆；
药渣精磨浆在模塑成型器上成型，得到湿模塑制品；
湿模塑制品经自然风干或热风干燥后热压整形，得到模塑制品。
在本发明提供的实施例中，磨浆为二段磨浆，第一段盘磨间隙控制为1mm，第二段盘磨间隙控制为0.5mm。
在本发明提供的实施例中，PFI磨的转数控制为500r/min，在此转数操作下得到的药渣浆最为优良。
在成型操作中所用成型器为自制模塑成型器或者工业用成型器。
在本发明中，模塑制品的制备方法具体为：将灵芝、灵芝、甘草、北芪、当归、益母草、巴戟天、丹参、西洋参、中的一种或几种中药材经过水萃取有效活性成分后剩下的中药渣，经切片或粉碎处理后加水调配到15％～20％质量浓度，用连续式高浓度盘磨机进行二段磨浆，第一段盘磨间隙控制为1mm，第二段盘磨间隙控制为0.5mm；将盘磨后的药渣脱除部分水分，测定药渣的含水量，加水调配到0.5％-2.5％之间，用浆料疏解机以转数为15000r/min的转速进行疏解，再进行浓缩，用PFI磨浆机进行打浆处理，PFI磨的转数控制为500r/min，得到可用于模塑成型的中药渣精磨浆；取该中药渣精磨浆，加水调配中药渣浆料的质量百分浓度为0.5％～2.0％，在模塑成型器上成型，得到湿模塑制品；经过自然风干或烘干，再经热压和整形后得到模塑制品。
本发明还提供了由该制备方法制得的模塑制品。
与现有的中药渣资源化利用方法相比，本发明有如下优势：
(1)节水节能：企业产出中药渣后，可直接进行磨浆处理，磨浆过程可充分利用企业清洗萃取设备的废水进行，实现水的循环利用。同时，模塑制品的干燥过程可充分利用企业原有的富裕蒸汽进行，实现热能的充分利用。整个生产过程充分利用现有水资源和能源，减少企业额外水耗和电耗。
(2)本发明可实现工业化生产，企业产生的药渣能够及时处理。
(3)本发明工艺简单、成本低：企业产生的药渣可不作任何处理直接磨浆，成型过程中不添加任何助剂，减少生产消耗，为企业节省成本。
(4)环保、经济：药渣可用作模塑成型，缓解了填埋、焚烧等方式处理中药渣所带来的环境压力，避免污染环境，且生产的模塑制品有广泛的用途，实现了中药渣资源的循环利用，替代了部分纸浆纤维，是一种典型的循环经济的发展模式，具有良好的经济效益和生态效益。
附图说明
图1示中药渣模塑成型工艺流程图；
图2示实施例1中药渣的纤维长度分布图；
图3示实施例2中药渣的纤维长度分布图；
图4示实施例3中药渣的纤维长度分布图；
图5示实施例4中药渣的纤维长度分布图；
图6示自制成型模具；其中6-1示自制模具凹面，6-2示自制模具凸面；
图7示灵芝药渣模塑制品；其中7-1和7-2示实验室模塑产品凹面，7-3和7-4示实验室模塑产品凸面；
图8示混合药渣模塑制品；其中8-1和8-2示实验室混合药渣模塑制品凸面，8-3和8-4示实验室混合药渣模塑产凹面；
图9示中试实验模塑制品；其中9-1示工业模塑产品2凸面，9-2示工业模塑产品2凹面，9-3示工业模塑产品1凹面，9-4示工业模塑产品1凹面。
具体实施方式
本发明公开了一种中药渣制备模塑制品的方法及模塑产品，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供的中药渣制备模塑制品的方法及模塑产品中所用原料或仪器均可由市场购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
该实施例中中药渣模塑成型工艺流程图见图1，模塑制品的具体制备方法如下：
(1)药渣原料处理：取2500g中药渣(主要成分为萃取后的灵芝，含有少量如香菇、银耳等药渣，比例不超过30％)，将大块灵芝切碎，调配成20％质量浓度，以备下一步磨浆。
(2)磨浆、打浆：均质处理的浆料用连续式高浓度盘磨机进行二段磨浆，第一段盘磨间隙为1mm，第二段盘磨间隙为0.5mm。将盘磨后的药渣浆料放入甩干机甩干脱除部分水分，用快速水分测量仪测定药渣的含水量，加水调配到2％质量浓度，用浆料疏解机疏解(转数为15000r/min)，再用PFI磨进行打浆处理，PFI磨的转数控制为500r/min，打浆度为40°SR，得到可用于模塑成型的药渣精磨浆。
(3)纤维质量分析：用纤维分析仪分析灵芝药渣浆的纤维质量，纤维长度分布见附图2。灵芝药渣的平均纤维长度超过600μm，且大于400μm的纤维含量超过65％，可以用于制备模塑制品。
(4)模塑成型：加水调整精磨浆的干物质浓度至1.0％左右，在自制的模塑成型器上成型得到湿模塑制品，自然风干得到模塑制品。自制模具图片见附图6，模塑制品照片见附图7。可以看出，模塑制品的形态良好，有一定的应用价值。
实施例2
该实施例中模塑制品的制备方法如下：
(1)药渣原料处理：取2500g刺五加、西洋参、红景天药渣(药材比:7：5:12)，将大块药渣切碎，调配成15％质量浓度，以备下一步磨浆。
(2)磨浆、打浆：均质处理的浆料用连续式高浓度盘磨机进行二段磨浆，第一段盘磨间隙为1mm，第二段盘磨间隙为0.5mm。加水调配到2.5％质量浓度，用浆料疏解机疏解(转数为15000r/min)，再用PFI磨进行打浆处理，PFI磨的转数控制为500r/min，打浆度为60°SR，得到可用于模塑成型的药渣精磨浆。
(3)纤维质量分析：用纤维分析仪分析药渣浆的纤维质量，纤维长度分布见附图3。药渣的平均纤维长度超过490μm，且大于400μm的纤维含量超过44％，可以尝试用于制备模塑制品。
4)模塑成型：加水调整精磨浆的干物质浓度至0.8％左右，在自制的模塑成型器上成型得到湿模塑制品，自然风干得到模塑制品。
实施例3
该实施例中模塑制品的制备方法如下：
(1)药渣原料处理：取2500g益母草、当归、甘草药渣，将大块当归切碎，调配成18％质量浓度，以备下一步磨浆。
(2)磨浆、打浆：均质处理的浆料用连续式高浓度盘磨机进行二段磨浆，第一段盘磨间隙为1mm，第二段盘磨间隙为0.5mm。加水调配到1.5％质量浓度，用浆料疏解机疏解(转数为15000r/min)再用PFI磨进行打浆处理，PFI磨的转数控制为500r/min，打浆度为50°SR，得到可用于模塑成型的药渣精磨浆。
(3)纤维质量分析：用纤维分析仪分析药渣浆的纤维质量，纤维长度分布见附图4。灵芝药渣的平均纤维长度超过480μm，且大于400μm的纤维含量超过43％，可以尝试用于制备模塑制品。
(4)模塑成型：加水调整精磨浆的干物质浓度至2.0％左右，在自制的模塑成型器上成型得到湿模塑制品，自然风干得到模塑制品。自制模具图片与附图6一样，模塑制品照片与附图7相近。可以看出，模塑制品的形态良好，有一定的应用价值。
实施例4
该实施例中模塑制品的制备方法如下：
(1)药渣原料处理：取2500g灵芝药渣(成分为经水萃取后的灵芝)，将大块灵芝切碎，调配成16％质量浓度，以备下一步磨浆。
(2)磨浆、打浆：均质处理的浆料用连续式高浓度盘磨机进行二段磨浆，第一段盘磨间隙为1mm，第二段盘磨间隙为0.5mm。加水调配到2％质量浓度，用浆料疏解机疏解(转数为15000r/min)，用PFI磨进行打浆处理，PFI磨的转数控制为500r/min，打浆度为52°SR，得到可用于模塑成型的药渣精磨浆。
(3)纤维质量分析：用纤维分析仪分析灵芝药渣浆的纤维质量，纤维长度分布见附图3。灵芝药渣的平均纤维长度超过600μm，且大于400μm的纤维含量超过64％，可以用于制备模塑制品。
(4)模塑成型：加水调整精磨浆的干物质浓度至0.5％左右，在自制的模塑成型器上成型得到湿模塑制品，自然风干得到模塑制品。自制模具图片与附图6一样，模塑制品照片与附图7相近。可以看出，模塑制品的形态良好，有一定的应用价值。
实施例5
在主要成分为灵芝药渣的中药渣中掺入部分纤维含量较少的其他药渣，再进行模塑成型。具体步骤如下：
(1)药渣原料处理：取2500g中药渣(主要成分为萃取后的灵芝，含有少量如香菇等中药渣)，同时掺入一部分银耳、枸杞、茯苓等药渣，灵芝药渣与掺入药渣的比例为4:1将大块灵芝切碎，调配成20％质量浓度，以备下一步磨浆。
(2)磨浆、打浆：经均质处理的浆料用连续式高浓度盘磨机进行二段磨浆，第一段盘磨间隙为1mm，第二段盘磨间隙控制为0.5mm。将盘磨后的药渣浆料放入甩干机甩干脱除部分水分，用快速水分测量仪测定药渣的含水量，加水调配到2％质量浓度，用浆料疏解机疏解(转数为15000r/min)，用PFI磨进行打浆处理，PFI磨的转数控制为500r/min，打浆度为43°SR，得到可用于模塑成型的药渣精磨浆。
(3)模塑成型：加水调整精磨浆的干物质浓度至1.2％左右，在自制的模塑成型器上成型得到湿模塑制品，自然风干得到模塑制品。不同比例药渣模塑制品照片见附图8。混合药渣模塑制品形态略有变形，若经热压整形仍有广泛用途。
实施例6
该实施例为灵芝药渣的中试实验，具体实施步骤如下：
(1)药渣原料处理：取相当于16.6kg绝干浆的中药渣(主要成分为萃取后的灵芝，含有少量如香菇、银耳等中药渣)，将大块灵芝切碎，调配成20％质量浓度，以备下一步磨浆。
(2)磨浆：经均质处理的浆料用连续式高浓度盘磨机进行二段磨浆，第一段盘磨间隙为1mm，第二段盘磨间隙控制为0.5mm。
(3)模塑成型：中试实验选用两种截然不同的模具进行成型，以保证实验结果的通用性。中试浆池的容积为1.66m3，将药渣浆料倒入浆池，调配浓度到1％，在两种不同模具上成型。
(4)实验结果显示：两种模具下，通过调节真空度、滤水时间、模具间厚度等参数，数均可以得到形态良好的模塑制品，风干产品进一步热压整形处理，可以看出：与自制模塑成型器所得模塑样品相比，该产品表面平滑度明显提高，产品强度显著增强，外观更加漂亮。中试试验模塑制品照片见附图9。
(5)中试实验的的工艺参数主要有：滤水时间为25s，上下模具间厚度为30mm，热压温度为150℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种中药渣制备模塑制品的方法，其步骤包括：
药渣原料处理：将中药渣进行切碎处理，加水调配浓度，得到料液；
磨浆、打浆：将所述料液进行磨浆、疏解、打浆，得到中药渣浆料；
成型：将所述中药渣浆料成型，干燥，经热压整形，得到模塑制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中药渣为中药材经过水提取或者有机溶剂提取后产生的药渣；所述中药材为灵芝、甘草、北芪、当归、益母草、巴戟天、丹参、西洋参、香菇、银耳、金针菇、罗汉果、冬虫夏草、枸杞、何首乌中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述切碎处理是利用切片机或者粉碎机处理成厚度在1.5cm以内的小块药渣。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述料液中中药渣的质量百分浓度为15％～20％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述磨浆是在高浓度盘磨机中进行，盘磨间距设置为0.5～1.0mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述疏解为：将磨浆产生的浆料质量百分浓度调配至1.5％～2.5％，加入疏解机进行疏解，疏解机转速为15000r/min。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述打浆是在PFI磨浆机中进行，转速为500r/min，打浆度为40°SR～60°SR。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在打浆与成型之间还包括加水调配中药渣浆料的质量百分浓度为0.5％～2.0％的步骤。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述模塑制品为餐盒、餐具、包装衬垫或工业缓冲包装材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，其制备方法为：
将中药渣进行切碎处理，加水调配浓度，得到质量百分浓度为15％～20％的料液；然后将所述料液用连续式高浓度盘磨机进行磨浆，得到药渣粗磨浆；
所述药渣粗磨浆经调配质量百分浓度至1.5％～2.5％、加入疏解机中在15000r/min的转速下进行疏解，疏解完成后再用PFI磨浆机进行打浆处理，得到药渣精磨浆；
所述药渣精磨浆在模塑成型器上成型，得到湿模塑制品；
所述湿模塑制品经自然风干或热风干燥后热压整形，得到模塑制品。
11.如权利要求1至10中任一项所述方法制得的模塑制品。
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