CN110178738A - 一种咖啡渣猫砂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种咖啡渣猫砂的制备方法，属于猫砂制备方法技术领域。猫砂的制备方法包括：咖啡渣的预处理、咖啡渣的除油碳化、咖啡渣的活化多孔处理、咖啡渣浸渍抗菌剂、其他原材料准备、豆腐渣和豆粕的处理、材料混合和挤出成型、猫砂后处理。采用上述方法制备的咖啡渣猫砂具有较好的吸水性和抗菌性，除臭效果好。猫砂的吸水率大于8.5g/g，使用10天以后的猫砂其细菌总数小于20cfu/ml，连续使用10天的猫砂没有明显特殊的腥臭味。
Description
技术领域
本发明属于猫砂制备方法技术领域，尤其涉及一种含有咖啡渣的抗菌猫砂及其制备方法。
背景技术
猫砂是用来掩盖粪便和尿液的物体，应具有较好的吸水性、吸附异味和除臭性。猫砂按照其化学属性及原料可以划分为有机猫砂和无机猫砂，有机猫砂包括木屑猫砂、纸屑猫砂、竹砂、草砂和粮食砂，无机猫砂包括膨润土猫砂、水晶猫砂和沸石猫砂。传统的猫砂其吸水性多是通过高吸水树脂与副产品复合制备，高吸水树脂的价格高、生物降解慢并且环境危害较大。为了提高猫砂的除臭性，多是选择在猫砂中添加香精成分，香精在空气中扩散不利于身体健康。
咖啡是世界三大饮品之一，随着人们生活习惯的改变，咖啡的用量呈每年递增的趋势。每生产1千克的咖啡将产生0.9千克的咖啡渣，咖啡渣产量比较大。处理咖啡渣常用的方法就是燃烧和填埋，造成了资源和能源的浪费。咖啡渣具有咖啡的天然香味，可以掩盖臭味，并且天然、无毒，安全性更高。
发明内容
本发明的目的是提供一种咖啡渣猫砂的制备方法，制备的猫砂具有吸水、除臭、抑菌效果好，安全性更高的优点。
为实现上述目的，本发明提供了一种咖啡渣猫砂的制备方法，包括以下步骤：
S1、咖啡渣的预处理，将咖啡渣在蒸馏水中进行清洗，去除咖啡渣表面的灰分和杂质，并将水洗后的咖啡渣放置在烘干箱中进行烘干，烘干后的咖啡渣含水量为35-40％；
S2、咖啡渣的碳化，将经过预处理的咖啡渣放入浓度为1.0％的氢氧化钠溶液中浸泡2-3小时，然后将咖啡渣放入真空加热炉中进行加热碳化，真空度为0.02-0.08MPa；
S3、咖啡渣的活化，将经过碳化后的咖啡渣放入含有氧化性气体的加热炉中进行活化，活化温度为550-600℃，保温时间为1-2小时；
S4、浸渍抗菌剂，将硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液在60-80℃温度下进行混合反应形成抗菌剂，然后将活化后的咖啡渣放入抗菌剂中浸渍，浸泡时间为0.5-1小时；然后超声、烘干。
S5、原料准备，原料包括质量百分比为30-40％豆腐渣、20-30％豆粕、5-10％高岭土、15-25％活化后的咖啡渣；按照成分配比称取各个原料；
S6、豆腐渣与豆粕的处理，将豆腐渣与豆粕进行混合，并在豆腐渣与豆粕的混合物中加入浓度为0.5％的氢氧化钠溶液和粘结剂并搅拌混合均匀，在50-60℃的温度下保温反应3-4小时；
S7、混合、成型，将步骤S5中称取的高龄土和活化后的咖啡渣与经过步骤S6处理的豆腐渣与豆粕混合物进行搅拌混合，并由挤出造粒机挤出成型；
S8、后处理，将经过步骤S7成型的产品放入富含二氧化碳的干燥箱中进行烘干，得到猫砂产品。
优选的，所述咖啡渣的粒径为80-100目。
优选的，所述步骤S1中，咖啡渣的烘干温度为70-80℃，烘干时间为10-12小时。
优选的，所述步骤S2中加热碳化过程包括，首先以10-15℃/min的升温速率将温度升高到150-200℃，保温20-30分钟；然后以5-10℃/min的升温速率将温度升高到400-450℃，保温30-40分钟。
优选的，所述步骤S3中氧化性气体为水蒸气、氧气、二氧化碳中的一种或几种混合物。
优选的，所述步骤S4中，硫酸铜与氢氧化钠的质量浓度比为1-3∶1，抗菌剂与活化后咖啡渣的质量比为1∶3-5。
优选的，所述步骤S4中超声时间为0.5-1小时，烘干温度为100-150℃，烘干时间为2-4小时。
优选的，所述粘结剂为乙二醛、戊二醛中的一种或两种的混合物。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的咖啡渣经过热解碳化，能够有效的去除咖啡渣中含有的油脂，避免油脂在活化过程中对碳化咖啡渣的空隙造成堵塞，提高了咖啡渣的孔隙率。
(2)对咖啡渣进行高温活化处理，在咖啡渣内部形成丰富的孔隙结构，使其具有较好的吸附效果。在咖啡渣的表面和内部孔隙中负载有铜离子，铜离子具有较好的抑菌效果，能够提高猫砂的抑菌性。
(3)采用乙二醛或戊二醛在碱性条件下处理豆腐渣和豆粕，是豆腐渣和豆粕中的粗蛋白水解，并与醛分子交联，在表面形成一层吸水树脂，提高猫砂的吸水性。
(4)咖啡渣具有自然的咖啡香味，有一定的抑臭效果。咖啡渣为食品级材料，安全性更高。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例
以下将结合实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
一种咖啡渣猫砂的制备方法，包括以下步骤：
S1、咖啡渣的预处理，将咖啡渣研磨成80-100目的颗粒，将咖啡渣在蒸馏水中进行清洗，去除咖啡渣表面的灰分和杂质，并将水洗后的咖啡渣放置在烘干箱中进行烘干，烘干后的咖啡渣含水量为35-40％。咖啡渣的烘干温度为70-80℃，烘干时间为10-12小时。
S2、咖啡渣的碳化，将经过预处理的咖啡渣放入浓度为1.0％的氢氧化钠溶液中浸泡2-3小时，然后将咖啡渣放入真空加热炉中进行加热碳化，真空度为0.02-0.08MPa。首先以10-15℃/min的升温速率将温度升高到150-200℃，保温20-30分钟，在此阶段充分的蒸发掉咖啡渣中残余的水分。然后以5-10℃/min的升温速率将温度升高到400-450℃，保温30-40分钟，在此阶段进行有机成分的挥发，去除咖啡渣中含有的油脂。有机物的非碳成分在热解过程中被去除，并通过热缩聚反应重新排列。咖啡渣内的纤维素、半纤维素和木质素进行热解和碳化，经过热解碳化过程后咖啡渣只剩固定的碳和灰分。热解碳化完成后，得到的碳化咖啡渣自然冷却到室温。
S3、咖啡渣的活化，将经过碳化后的咖啡渣放入含有氧化性气体的加热炉中进行活化，活化温度为550-600℃，保温时间为1-2小时。氧化性气体为水蒸气、氧气、二氧化碳中的一种或几种混合物。氧化性气体与C发生氧化还原反应，侵蚀碳化后的咖啡渣的表面，同时除去焦油类物质及未炭化物，使咖啡渣的微细孔隙结构变的发达。通过气化反应，使咖啡渣内部原来闭塞的孔开放、原有孔隙扩大及孔壁烧失。
S4、浸渍抗菌剂，将硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液在60-80℃温度下进行混合反应形成抗菌剂，硫酸铜与氢氧化钠的质量浓度比为1-3∶1。然后将活化后的咖啡渣放入抗菌剂中浸渍，浸泡时间为0.5-1小时并超声处理0.5-1小时。然后在100-150℃下烘干2-4小时。抗菌剂与活化后咖啡渣的质量比为1∶3-5。咖啡渣浸渍抗菌剂以后，抗菌剂中的铜离子可以负载在咖啡渣的表面和内部的孔隙中。铜离子可以和病菌体内蛋白质中的有机基团结合，破坏蛋白质的结构，从而杀死病毒，抑制其繁殖，使活化后的咖啡渣具有较好的抑菌作用。
S5、原料准备，原料包括质量百分比为30-40％豆腐渣、20-30％豆粕、5-10％高岭土、15-25％活化后的咖啡渣；按照成分配比称取各个原料。
S6、豆腐渣与豆粕的处理，将豆腐渣与豆粕进行混合，并在豆腐渣与豆粕的混合物中加入浓度为0.5％的氢氧化钠溶液和粘结剂并搅拌混合均匀，在50-60℃的温度下保温反应3-4小时。粘结剂为乙二醛、戊二醛中的一种或两种的混合物。豆腐渣和豆粕中含有一些粗蛋白，这些粗蛋白不易溶于水，但是在碱性和加热条件下可以发生一定程度的水解，形成可溶于水的多肽大分子。在碱性条件下，醛分子可以将两个多肽大分子交联起来，从而在豆粕或豆腐渣表面形成一层高吸水树脂结构，使其具有较好的吸水性。
S7、混合、成型，将步骤S5中称取的高龄土和活化后的咖啡渣与经过步骤S6处理的豆腐渣与豆粕混合物进行搅拌混合，并由挤出造粒机挤出成型。
S8、后处理，将经过步骤S7成型的产品放入富含二氧化碳的干燥箱中进行烘干，得到猫砂产品。二氧化碳用于中和猫砂中残余的氢氧化钠，使猫砂由碱性变成中性。
采用上述方法制备的猫砂，猫砂的吸水率大于8.5g/g，使用10天以后的猫砂其细菌总数小于20cfu/ml，连续使用10天的猫砂没有明显特殊的腥臭味。
因此，采用本发明所述的咖啡渣猫砂的制备方法生产的咖啡渣猫砂具有较好的吸水性和抗菌性，除臭效果好的优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、咖啡渣的预处理，将咖啡渣在蒸馏水中进行清洗，去除咖啡渣表面的灰分和杂质，并将水洗后的咖啡渣放置在烘干箱中进行烘干，烘干后的咖啡渣含水量为35-40％；
S2、咖啡渣的碳化，将经过预处理的咖啡渣放入浓度为1.0％的氢氧化钠溶液中浸泡2-3小时，然后将咖啡渣放入真空加热炉中进行加热碳化，真空度为0.02-0.08MPa；
S3、咖啡渣的活化，将经过碳化后的咖啡渣放入含有氧化性气体的加热炉中进行活化，活化温度为550-600℃，保温时间为1-2小时；
S4、浸渍抗菌剂，将硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液在60-80℃温度下进行混合反应形成抗菌剂，然后将活化后的咖啡渣放入抗菌剂中浸渍，浸泡时间为0.5-1小时；然后超声、烘干。
S5、原料准备，原料包括质量百分比为30-40％豆腐渣、20-30％豆粕、5-10％高岭土、15-25％活化后的咖啡渣；按照成分配比称取各个原料；
S6、豆腐渣与豆粕的处理，将豆腐渣与豆粕进行混合，并在豆腐渣与豆粕的混合物中加入浓度为0.5％的氢氧化钠溶液和粘结剂并搅拌混合均匀，在50-60℃的温度下保温反应3-4小时；
S7、混合、成型，将步骤S5中称取的高龄土和活化后的咖啡渣与经过步骤S6处理的豆腐渣与豆粕混合物进行搅拌混合，并由挤出造粒机挤出成型；
S8、后处理，将经过步骤S7成型的产品放入富含二氧化碳的干燥箱中进行烘干，得到猫砂产品。
2.根据权利要求1所述的一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于：所述咖啡渣的粒径为80-100目。
3.根据权利要求1所述的一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，咖啡渣的烘干温度为70-80℃，烘干时间为10-12小时。
4.根据权利要求1所述的一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中加热碳化过程包括，首先以10-15℃/min的升温速率将温度升高到150-200℃，保温20-30分钟；然后以5-10℃/min的升温速率将温度升高到400-450℃，保温30-40分钟。
5.根据权利要求1所述的一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中氧化性气体为水蒸气、氧气、二氧化碳中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，硫酸铜与氢氧化钠的质量浓度比为1-3∶1，抗菌剂与活化后咖啡渣的质量比为1∶3-5。
7.根据权利要求1所述的一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中超声时间为0.5-1小时，烘干温度为100-150℃，烘干时间为2-4小时。
8.根据权利要求1所述的一种咖啡渣猫砂的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为乙二醛、戊二醛中的一种或两种的混合物。
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