CN108676599A - 一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，涉及机制木炭制备技术领域；包括以下步骤：(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于酸液中在45‑55℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于8‑10％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性；(2)将酸液处理后的金针菇菌渣和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶混合均匀进行反应；(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭；将金针菇菌渣变废为宝，不仅实现了对资源的重复再利用，而且制备的机制木炭产品收率高、固定碳含量高、发热量高。
Description
技术领域：
本发明涉及机制木炭制备技术领域，具体涉及一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法。
背景技术：
机制木炭(machine-made charcoal)，又名机制炭，薪棒、人造炭、再生炭、无烟清洁炭，棒炭原料来源广泛，稻壳、花生壳、棉壳、玉米芯、玉米杆、高粱杆等皆可用作原料生产棒炭，以锯末、刨花、竹屑为最佳。由于机制木炭无烟以及无味和无毒，已经被广泛用于家庭取暖，烧烤食品；在工业领域，可作为工业原料，深加工成活性炭等。因机制木炭密度大，热值高，无烟、无味、无污染、不爆炸、易燃，是国际上公认的绿色环保产品。
制备机制木炭的方法是以木屑(锯末)等为原料，经烘干炉烘干成干湿度适当的标准原材料，冷却后进入成型机(制棒机)，再经高温，高压塑化后制成薪棒(半成品)，然后再经炭化炉炭化而成。
食用菌由于其含有高蛋白、低脂肪、低能量、富含矿质元素和维生素，已成为人们日常饮食中不可缺少的一部分。进入80年代后，我国的食用菌发展极为迅速，已成为食用菌超级大国。随着食用菌的发展，食用菌的菌渣即栽培食用菌后的废料也越来越多，我国每年产生的菌渣有数百万吨，由于大多数栽培人员对菌渣的营养价值不太了解，食用菌的菌渣往往被随地丢弃或燃烧，菌渣中尚含有大量的菌丝体，仍含有丰富的营养物质，霉菌和害虫极易在其中繁衍增殖，一方面造成了资源的极大浪费，另一方面由于霉菌和害虫的生长，势必会增加空气中霉菌孢子和害虫的数量，造成空气污染。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，将金针菇菌渣变废为宝，不仅实现了对资源的重复再利用，而且制备的机制木炭产品收率高、固定碳含量高、发热量高。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，包括以下步骤：
(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于酸液中在45-55℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于8-10％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性，两次超声波频率均为40KHz，搅拌转速均为100r/min；
(2)将上述处理后的金针菇菌渣和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶混合均匀在32-34℃下进行反应；
(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭。
优选的，步骤(1)所述酸液选自盐酸、硫酸、硝酸或者亚硫酸中的一种，所述酸液的质量浓度为10-16％。
优选的，步骤(2)所述蛋白酶选自丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶中的至少一种，淀粉酶选用γ-淀粉酶。
优选的，步骤(3)所述炭化处理的具体方法为：将反应产物送入炭化炉后，首先以3℃/min的速率升温到150-200℃，保温30min，再以5℃/min的速率升温到300-400℃，保温60min，最后以8℃/min的速率升温到800-900℃，保温3h，取出后立即放入12％浓度的常温醋酸溶液中骤冷，冷却后离心，取沉淀物清洗，制得机制木炭。
优选的，所述金针菇菌渣由以下重量份的原料组成：小麦秸秆100-120份、棉籽壳20-30份、板栗壳10-20份、竹屑6-8份、活性炭3-4份、磷酸二氢钾1-2份、尿素0.8-0.9份、亚硝酸钠0.4-0.5份。
优选的，所述金针菇菌渣经过发酵处理，具体方法为：
(1)将小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合，粉碎，过100目筛，放入预处理液中静置预处理4h，处理后清洗、干燥；
所述预处理液由以下重量份的原料组成：去离子水80-100份、次氯酸钠6-8份、碘化钾3-5份、丙三醇20-30份、四氯化碳15-25份；
(2)将干燥后的小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合粉末和竹屑混合均匀，加入混合物总重0.05-0.06％的乳酸菌无氧发酵18天；
(3)将发酵后的产物加入活性炭、磷酸二氢钾、尿素和亚硝酸钠混合均匀，制得金针菇菌渣。
本发明提供了一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，其有益效果为：
(1)利用金针菇菌渣制备机制木炭，实现了资源重复再利用，将菌渣变废为宝，避免了丢弃后资源的浪费和污染环境，制备时先将金针菇菌渣依次用酸液和碱液处理，不仅能够除去菌渣中的金属化合物和微量元素以及残留的农药，而且能使菌渣内部结构致密，使得最终的机制木炭含碳量高，密度大；蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶的处理能够将菌渣中的高分子链降解成单分子链，使得最终的机制木炭粉状性能好，不易产生大的结块；
(2)炭化处理过程逐步升温，再极速降温，提高炭化度，增强机制木炭的结构稳定性；
(3)金针菇菌渣采用特定配方组成并经发酵处理，不仅能够给金针菇生长过程中提供足够的营养，而且使制备的机制木炭发热量高、无烟、无味、易燃。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，包括以下步骤：
(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于10％质量浓度的盐酸溶液中在45℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于9％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性，两次超声波频率均为40KHz，搅拌转速均为100r/min；
(2)将盐酸溶液和碳酸氢钠溶液处理后的金针菇菌渣和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶混合均匀在33℃下进行反应；
(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭。
实施例2：
一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，包括以下步骤：
(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于16％质量浓度的硫酸溶液中在55℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于8％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性，两次超声波频率均为40KHz，搅拌转速均为100r/min；
(2)将硫酸溶液、碳酸氢钠溶液处理后的金针菇菌渣和丝氨酸蛋白酶、γ-淀粉酶、纤维素酶混合均匀在32℃下进行反应；
(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭。
步骤(3)所述炭化处理的具体方法为：将反应产物送入炭化炉后，首先以3℃/min的速率升温到150℃，保温30min，再以5℃/min的速率升温到300℃，保温60min，最后以8℃/min的速率升温到800℃，保温3h，取出后立即放入12％浓度的常温醋酸溶液中骤冷，冷却后离心，取沉淀物清洗，制得机制木炭。
实施例3：
一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，包括以下步骤：
(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于14％质量浓度的硝酸溶液中在45℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于10％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性，两次超声波频率均为40KHz，搅拌转速均为100r/min；
(2)将硝酸溶液、碳酸氢钠溶液处理后的金针菇菌渣和半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、γ-淀粉酶、纤维素酶混合均匀在34℃下进行反应；
(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭。
步骤(3)所述炭化处理的具体方法为：将反应产物送入炭化炉后，首先以3℃/min的速率升温到200℃，保温30min，再以5℃/min的速率升温到400℃，保温60min，最后以8℃/min的速率升温到900℃，保温3h，取出后立即放入12％浓度的常温醋酸溶液中骤冷，冷却后离心，取沉淀物清洗，制得机制木炭。
实施例4：
一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，包括以下步骤：
(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于14％质量浓度的亚硫酸溶液中在45℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于8％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性，两次超声波频率均为40KHz，搅拌转速均为100r/min；
(2)将亚硫酸溶液、碳酸氢钠溶液处理后的金针菇菌渣和苏氨酸蛋白酶、γ-淀粉酶、纤维素酶混合均匀在32℃下进行反应；
(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭。
步骤(3)所述炭化处理的具体方法为：将反应产物送入炭化炉后，首先以3℃/min的速率升温到200℃，保温30min，再以5℃/min的速率升温到350℃，保温60min，最后以8℃/min的速率升温到870℃，保温3h，取出后立即放入12％浓度的常温醋酸溶液中骤冷，冷却后离心，取沉淀物清洗，制得机制木炭。
所述金针菇菌渣由以下重量份的原料组成：小麦秸秆100份、棉籽壳20份、板栗壳10份、竹屑6份、活性炭3份、磷酸二氢钾1份、尿素0.8份、亚硝酸钠0.4份。
所述金针菇菌渣经过发酵处理，具体方法为：
(1)将小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合，粉碎，过100目筛，放入预处理液中静置预处理4h，处理后清洗、干燥；
所述预处理液由以下重量份的原料组成：去离子水100份、次氯酸钠8份、碘化钾5份、丙三醇30份、四氯化碳25份；
(2)将干燥后的小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合粉末和竹屑混合均匀，加入混合物总重0.05％的乳酸菌无氧发酵18天；
(3)将发酵后的产物加入活性炭、磷酸二氢钾、尿素和亚硝酸钠混合均匀，制得金针菇菌渣。
实施例5：
一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，包括以下步骤：
(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于14％质量浓度的亚硫酸溶液中在45℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于8％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性，两次超声波频率均为40KHz，搅拌转速均为100r/min；
(2)将亚硫酸溶液、碳酸氢钠溶液处理后的金针菇菌渣和苏氨酸蛋白酶、γ-淀粉酶、纤维素酶混合均匀在32℃下进行反应；
(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭。
步骤(3)所述炭化处理的具体方法为：将反应产物送入炭化炉后，首先以3℃/min的速率升温到200℃，保温30min，再以5℃/min的速率升温到350℃，保温60min，最后以8℃/min的速率升温到870℃，保温3h，取出后立即放入12％浓度的常温醋酸溶液中骤冷，冷却后离心，取沉淀物清洗，制得机制木炭。
所述金针菇菌渣由以下重量份的原料组成：小麦秸秆120份、棉籽壳30份、板栗壳20份、竹屑8份、活性炭4份、磷酸二氢钾2份、尿素0.9份、亚硝酸钠0.5份。
所述金针菇菌渣经过发酵处理，具体方法为：
(1)将小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合，粉碎，过100目筛，放入预处理液中静置预处理4h，处理后清洗、干燥；
所述预处理液由以下重量份的原料组成：去离子水80份、次氯酸钠6份、碘化钾3份、丙三醇20份、四氯化碳15份；
(2)将干燥后的小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合粉末和竹屑混合均匀，加入混合物总重0.06％的乳酸菌无氧发酵18天；
(3)将发酵后的产物加入活性炭、磷酸二氢钾、尿素和亚硝酸钠混合均匀，制得金针菇菌渣。
对比例：
一种利用茄果类蔬菜废弃物生产有机肥和机制木炭的工艺，包括以下步骤：
⑴将茄果类蔬菜废弃物在太阳下晒干或者自然风干至水分含量≤20％，期间机械碾压，使木质素含量≥30％含根和茎的秸秆与木质素含量<30％的叶和根部的泥土进行分离；
⑵制备机制木炭：
①将步骤⑴所得的木质素含量≥30％含根和茎的秸秆进行粉碎，并制成粒度0.1～5mm的秸秆粉；
②将80％的秸秆粉、20％的锯末按重量百分比(kg/kg)混匀，制得机制木炭原料；
③机制木炭原料在气流式烘干机或滚筒式烘干机中于温度为250℃烘干至水分含量≤10％，制得烘干后的机制木炭原料；
④将烘干后的机制木炭原料通过制棒成型机进行半成品成型加工，制棒成型机内的加热初始温度不低于170℃，待正常出棒后，温度逐渐下调到120℃，制得半成品待用；
⑤将半成品码放，待自然冷却至室温后将该半成品装入炭化炉进行炭化，经自然冷却，即得机制木炭；
对以上各实施例和对比例制备的机制木炭进行性能检测，结果如下：
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将栽培金针菇成熟后剩余的菌渣溶于酸液中在45-55℃下进行超声搅拌，超声搅拌处理后用去离子水清洗至溶液成中性，再溶于8-10％浓度的碳酸氢钠溶液中进行超声搅拌，搅拌后再用去离子水清洗至溶液成中性，两次超声波频率均为40KHz，搅拌转速均为100r/min；
(2)将上述处理后的金针菇菌渣和蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶混合均匀在32-34℃下进行反应；
(3)将上述反应后的产物送入炭化炉进行炭化处理，制得机制木炭。
2.根据权利要求1所述的利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，其特征在于，步骤(1)所述酸液选自盐酸、硫酸、硝酸或者亚硫酸中的一种，所述酸液的质量浓度为10-16％。
3.根据权利要求1所述的利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，其特征在于，步骤(2)所述蛋白酶选自丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶中的至少一种，淀粉酶选用γ-淀粉酶。
4.根据权利要求1所述的利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，其特征在于，步骤(3)所述炭化处理的具体方法为：将反应产物送入炭化炉后，首先以3℃/min的速率升温到150-200℃，保温30min，再以5℃/min的速率升温到300-400℃，保温60min，最后以8℃/min的速率升温到800-900℃，保温3h，取出后立即放入12％浓度的常温醋酸溶液中骤冷，冷却后离心，取沉淀物清洗，制得机制木炭。
5.根据权利要求1-4任一项所述的利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，其特征在于，所述金针菇菌渣由以下重量份的原料组成：小麦秸秆100-120份、棉籽壳20-30份、板栗壳10-20份、竹屑6-8份、活性炭3-4份、磷酸二氢钾1-2份、尿素0.8-0.9份、亚硝酸钠0.4-0.5份。
6.根据权利要求5所述的利用金针菇菌渣制备机制木炭的方法，其特征在于，所述金针菇菌渣经过发酵处理，具体方法为：
(1)将小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合，粉碎，过100目筛，放入预处理液中静置预处理4h，处理后清洗、干燥；
所述预处理液由以下重量份的原料组成：去离子水80-100份、次氯酸钠6-8份、碘化钾3-5份、丙三醇20-30份、四氯化碳15-25份；
(2)将干燥后的小麦秸秆、棉籽壳和板栗壳混合粉末和竹屑混合均匀，加入混合物总重0.05-0.06％的乳酸菌无氧发酵18天；
(3)将发酵后的产物加入活性炭、磷酸二氢钾、尿素和亚硝酸钠混合均匀，制得金针菇菌渣。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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