CN112210479A - 一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置及发酵方法 - Google Patents

一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置及发酵方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，包括搅拌组件、传动组件和罐体；所述传动组件包括电机和传动杆；所述搅拌组件包括螺旋输料头、搅拌叶和刮板，所述搅拌叶的一端与所述传动杆的侧部固定连接，所述刮板的一侧固定连接有连接杆，所述连接杆的一端与所述传动杆的侧部固定连接，所述刮板的另一侧与所述罐体的内壁相贴合；及发酵方法，包括如下步骤：S1、上料，再向罐内加入水；S2、脱胶；S3、发酵，使用电加热器持续加热。本发明可有效的实现对处理后的竹笋、嫩竹叶或嫩竹枝干进行发酵，可以在运行过程中对发酵装置进行清理，可以节省人工成本，降低对环境和工人的危害。

Description

一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置及发酵方法
技术领域
本发明涉及聚乳酸纤维制备技术领域，特别涉及一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，同时，本发明还涉及一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵方法。
背景技术
聚乳酸纤维是以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成.聚乳酸纤维是一种原料可种植、易种植，废弃物在自然界中可自然降解的合成纤维。它在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。其织物面料手感、悬垂性好,抗紫外线,具有较低的可燃性和优良的加工性能,适用于各种时装、休闲装、体育用品和卫生用品等，具有广阔的应用前景。
竹笋、嫩竹叶或嫩竹枝干中均含有淀粉，且在竹子加工过程中一般无法利用，可作为聚乳酸纤维生产的原料进行利用，以减少竹类浪费，在采用竹笋、嫩竹叶和嫩竹进行聚乳酸纤维制备过程中，需要使用到发酵装置对竹笋、嫩竹叶或嫩竹枝干进行发酵，制备聚乳酸，现有的发酵装置在使用时，需要对发酵装置内的混合物进行加热产生的废气在引导出发酵装置，未能得到妥善的处理会对工作环境和工人健康造成，并且在使用后发酵装置的内壁上会黏附混合物，不方便清理。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明可以解决目前的发酵过程中产生的气体不能妥善处理，以及发酵装置内部粘附的混合物不便清理的难题。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，包括搅拌组件、传动组件和罐体，所述传动组件安装在所述罐体的顶部中心位置处，所述搅拌组件与所述传动组件固定连接，所述罐体的内顶部中心位置处嵌装有密封轴承，所述罐体的内腔内设置有电加热器；
所述传动组件包括电机和传动杆，所述电机通过电机座安装在所述罐体的顶部中心位置处，所述传动杆固定插接在所述密封轴承的内圈中，且所述传动杆通过密封轴承贯穿于所述罐体的顶部中心，所述传动杆的上端与所述电机的转动轴键连接，所述传动杆的下端位于所述罐体内；
所述搅拌组件包括螺旋输料头、搅拌叶和刮板，所述搅拌叶的一端与所述传动杆的侧部固定连接，所述刮板的一侧固定连接有连接杆，所述连接杆的一端与所述传动杆的侧部固定连接，所述刮板的另一侧与所述罐体的内壁相贴合，所述螺旋输料头的上端与所述传动杆的下端固定连接，所述螺旋输料头的下端位于所述罐体的排料管内。
优选的，所述罐体的上端侧部连通有排气管，所述排气管内安装有泄压组件，所述排气管上开设有通孔，所述排气管通过通孔连通有分解组件。
优选的，所述泄压组件包括套管、活动杆和第一弹簧，所述套管安装在所述排气管内，所述第一弹簧焊接固定在所述套管内，所述活动杆滑动插接在所述套管内，所述活动杆的一端固定连接有连接板，所述连接板与所述第一弹簧的一端固定连接，所述活动杆远离连接板的一侧固定连接有与所述排气管的内壁相贴合的活塞。
优选的，所述分解组件包括进气管、抽风机和水箱，所述进气管一端通过通孔与所述排气管连通，所述进气管的另一端与所述抽风机的进气端连通，所述抽风机的出气端通过导气管与所述水箱连通，所述水箱的顶部安装有紫外线灯，所述紫外线灯的发光部位于所述水箱内，所述水箱的内壁上喷涂有光触媒层。
优选的，所述排气管的一端远离所述罐体的一端螺纹安装有开关件，所述开关件与所述抽风机电性连接。
优选的，所述开关件包括连接管和触碰开关，所述连接管的一端内壁上开设有内螺纹，所述连接管通过内螺纹与所述排气管螺纹连接，所述连接管的内壁上开设有导向槽，所述导向槽内滑动安装有导向块，所述导向块的侧部固定连接有固定板，所述固定板的一侧固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧的另一端与所述连接管的一端内壁固定连接，所述触碰开关安装在所述固定板上，所述触碰开关与所述抽风机电性连接。
本发明另提供了一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵方法，包括如下步骤：
S1、上料，将打碎的竹笋、嫩竹叶和嫩竹加入到罐体内，再向罐内加入水，使竹笋的质量与加入水的比值设置为1:5-1:10；
S2、脱胶，向罐体加入生物酶，关闭罐体的进料管和出料管的阀门，对罐体内的混合物进行加热，使用搅拌组件对罐体内的混合物进行搅拌，去除竹笋中的木质素、半纤维素、果胶；
S3、发酵，使用电加热器持续加热，保持罐体内的温度，使混合物静置3-5h，即可完成竹笋的发酵流程，制得乳酸。
优选的，所述S2中加热温度为170-200℃。
优选的，所述S2中加热时间为15-20min，所述S2中电机的转动速度设置为90-120r/min。
优选的，所述S3中加热温度为60-80℃。
(三)有益效果
1.本发明通过传动杆带动搅拌叶转动，可以对罐体内的混合物进行搅拌，可以有效的提高脱胶效率，并且可以使混合物充分混合，在带动搅拌叶旋转的同时，可以带动刮板转动，使刮板沿罐体的内壁贴合移动，将罐体内壁上粘附的混合物刮下，避免混合物粘附在罐体内壁上，并且在下料时，通过螺旋输料头的使用，可以将罐体底部的混合物向外输送，可以防止混合物堵塞罐体的下料管；
2.本发明在罐体内的压力过高时，罐体内的气体从排气管向外排，气体推动活塞移动，使通孔与排气管连通，使气体进入到分解组件，可以降低罐体内的压力的同时，将气体导入到分解组件，在罐体内的气压降低后，通过第一弹簧的反作用力的作用下，使活动杆反向移动，使活塞隔绝通孔与排气管之间的气流通道，使罐体密封，可以自动进行泄压操作，无需人工操作，节省人工成本；
3.本发明在气体由抽风机送入到水箱内，通过紫外线灯和光触媒层的使用，可以对进入到水箱内的气体进行分解，消毒和灭菌，经由水箱上的出气管排出，可以有效的制备过程中产生的气体进行清理，降低对环境和工人的危害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的罐体剖视示意图；
图3是本发明的排气管剖视示意图；
图4是本发明的连接管俯视示意图；
图5是本发明的发酵方法的流程框图。
图中：100、搅拌组件；110、螺旋输料头；120、搅拌叶；130、刮板；140、连接杆；200、传动组件；210、电机；220、传动杆；300、罐体；301、电加热器；302、排气管；303、通孔；400、泄压组件；410、套管；420、活动杆；430、第一弹簧；440、连接板；450、活塞；500、分解组件；510、进气管；520、抽风机；530、水箱；540、导气管；550、紫外线灯；560、光触媒层；600、开关件；610、连接管；620、触碰开关；630、导向槽；640、导向块；650、固定板；660、第二弹簧。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1至图5所示，一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，包括搅拌组件100、传动组件200和罐体300，所述传动组件200安装在所述罐体300的顶部中心位置处，所述搅拌组件100与所述传动组件200固定连接，所述罐体300的内顶部中心位置处嵌装有密封轴承，所述罐体300的内腔内设置有电加热器301，电加热器301可以对罐体300内的混合物进行加热；
所述传动组件200包括电机210和传动杆220，所述电机210通过电机座安装在所述罐体300的顶部中心位置处，所述传动杆220固定插接在所述密封轴承的内圈中，且所述传动杆220通过密封轴承贯穿于所述罐体300的顶部中心，所述传动杆220的上端与所述电机210的转动轴键连接，所述传动杆220的下端位于所述罐体300内，具体使用时，打开电机210时，电机210的转动轴转动到带动传动杆220转动，传动杆220可以带动搅拌组件100转动，可以对罐体300内的混合物进行搅拌；
所述搅拌组件100包括螺旋输料头110、搅拌叶120和刮板130，所述搅拌叶120的一端与所述传动杆220的侧部固定连接，所述刮板130的一侧固定连接有连接杆140，所述连接杆140的一端与所述传动杆220的侧部固定连接，所述刮板130的另一侧与所述罐体300说明 书的内壁相贴合，所述螺旋输料头110的上端与所述传动杆220的下端固定连接，所述螺旋输料头110的下端位于所述罐体300的排料管内，具体使用时，通过传动杆220带动搅拌叶120转动，可以对罐体300内的混合物进行搅拌，可以有效的提高脱胶效率，并且可以使混合物充分混合，在带动搅拌叶120旋转的同时，可以带动刮板130转动，使刮板130沿罐体300的内壁贴合移动，将罐体300内壁上粘附的混合物刮下，避免混合物粘附在罐体300内壁上，并且在下料时，通过螺旋输料头110的使用，可以将罐体300底部的混合物向外输送，可以防止混合物堵塞罐体300的下料管。
具体地，所述罐体300的上端侧部连通有排气管302，所述排气管302内安装有泄压组件400，所述排气管302上开设有通孔303，所述排气管302通过通孔连通有分解组件500。
具体地，所述泄压组件400包括套管410、活动杆420和第一弹簧430，所述套管410安装在所述排气管302内，所述第一弹簧430焊接固定在所述套管410内，所述活动杆420滑动插接在所述套管410内，所述活动杆420的一端固定连接有连接板440，所述连接板440与所述第一弹簧430的一端固定连接，所述活动杆420远离连接板440的一侧固定连接有与所述排气管302的内壁相贴合的活塞450，具体使用时，在罐体300内的压力过高时，罐体300内的气体从排气管302向外排，气体推动活塞450移动，使通孔303与排气管302连通，使气体进入到分解组件500，可以降低罐体300内的压力的同时，将气体导入到分解组件500，在罐体300内的气压降低后，通过第一弹簧430的反作用力的作用下，使活动杆420反向移动，使活塞450隔绝通孔303与排气管302之间的气流通道，使罐体300密封，可以自动进行泄压操作，无需人工操作。
具体地，所述分解组件500包括进气管510、抽风机520和水箱530，所述进气管510一端通过通孔303与所述排气管302连通，所述进气管510的另一端与所述抽风机520的进气端连通，所述抽风机520的出气端通过导气管540与所述水箱530连通，所述水箱530的顶部安装有紫外线灯550，所述紫外线灯550的发光部位于所述水箱530内，所述水箱530的内壁上喷涂有光触媒层560，具体使用时，在气体由抽风机520送入到水箱530内，通过紫外线灯550和光触媒层560的使用，可以对进入到水箱530内的气体进行分解，消毒和灭菌，经由水箱530上的出气管排出，可以有效的制备过程中产生的气体进行清理，降低对环境和工人的危害。
具体地，所述排气管302的一端远离所述罐体300的一端螺纹安装有开关件600，所述开关件600与所述抽风机520电性连接。
具体地，所述开关件600包括连接管610和触碰开关620，所述连接管610的一端内壁上开设有内螺纹，所述连接管610通过内螺纹与所述排气管302螺纹连接，所述连接管610的内壁上开设有导向槽630，所述导向槽630内滑动安装有导向块640，所述导向块640的侧部固定连接有固定板650，所述固定板650的一侧固定连接有第二弹簧660，所述第二弹簧660的另一端与所述连接管610的一端内壁固定连接，所述触碰开关620安装在所述固定板650上，所述触碰开关620与所述抽风机520电性连接，具体使用时，在活塞450被气体推动时，活动杆420移动，使连接板440压在触碰开关620上，使抽风机520打开，将制备过程中产生的气体抽入到水箱530内，在罐体300内气压降低后，第一弹簧430带动活动杆420复位，第二弹簧660带动触碰开关620复位，当罐体300内气压再次升高时，活动杆420移动仍可按压触碰开关620，使抽风机520打开，可以自动进行泄压操作，无需工人管理。
本发明另提供了一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵方法，包括如下步骤：
S1、上料，将打碎的竹笋、嫩竹叶和嫩竹加入到罐体内，再向罐内加入水，使竹笋的质量与加入水的比值设置为1:5-1:10；
S2、脱胶，向罐体加入生物酶，关闭罐体的进料管和出料管的阀门，对罐体内的混合物进行加热，使用搅拌组件对罐体内的混合物进行搅拌，去除竹笋中的木质素、半纤维素、果胶，其中加热温度为170-200℃，加热时间为15-20min，所述S2中电机的转动速度设置为90-120r/min；
S3、发酵，使用电加热器持续加热，保持罐体内的温度，使混合物静置3-5h，即可完成竹笋的发酵流程，制得乳酸，其中加热温度为60-80℃。
综上所述：通过传动杆220带动搅拌叶120转动，可以对罐体300内的混合物进行搅拌，可以有效的提高脱胶效率，并且可以使混合物充分混合，在带动搅拌叶120旋转的同时，可以带动刮板130转动，使刮板130沿罐体300的内壁贴合移动，将罐体300内壁上粘附的混合物刮下，避免混合物粘附在罐体300内壁上，并且在下料时，通过螺旋输料头110的使用，可以将罐体300底部的混合物向外输送，可以防止混合物堵塞罐体300的下料管；在罐体300内的压力过高时，罐体300内的气体从排气管302向外排，气体推动活塞450移动，使通孔303与排气管302连通，使气体进入到分解组件500，可以降低罐体300内的压力的同时，将气体导入到分解组件500，在罐体300内的气压降低后，通过第一弹簧430的反作用力的作用下，使活动杆420反向移动，使活塞450隔绝通孔303与排气管302之间的气流通道，使罐体300密封，在活塞450被气体推动时，活动杆420移动，使连接板440压在触碰开关620上，使抽风机520打开，将制备过程中产生的气体抽入到水箱530内，在罐体300内气压降低后，第一弹簧430带动活动杆420复位，第二弹簧660带动触碰开关620复位，当罐体300内气压再次升高时，活动杆420移动仍可按压触碰开关620，使抽风机520打开，可以自动进行泄压操作，无需工人管理；在气体由抽风机520送入到水箱530内，通过紫外线灯550和光触媒层560的使用，可以对进入到水箱530内的气体进行分解，消毒和灭菌，经由水箱530上的出气管排出，可以有效的制备过程中产生的气体进行清理，降低对环境和工人的危害。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，包括搅拌组件(100)、传动组件(200)和罐体(300)，其特征在于：所述传动组件(200)安装在所述罐体(300)的顶部中心位置处，所述搅拌组件(100)与所述传动组件(200)固定连接，所述罐体(300)的内顶部中心位置处嵌装有密封轴承，所述罐体(300)的内腔内设置有电加热器(301)；
所述传动组件(200)包括电机(210)和传动杆(220)，所述电机(210)通过电机座安装在所述罐体(300)的顶部中心位置处，所述传动杆(220)固定插接在所述密封轴承的内圈中，且所述传动杆(220)通过密封轴承贯穿于所述罐体(300)的顶部中心，所述传动杆(220)的上端与所述电机(210)的转动轴键连接，所述传动杆(220)的下端位于所述罐体(300)内；
所述搅拌组件(100)包括螺旋输料头(110)、搅拌叶(120)和刮板(130)，所述搅拌叶(120)的一端与所述传动杆(220)的侧部固定连接，所述刮板(130)的一侧固定连接有连接杆(140)，所述连接杆(140)的一端与所述传动杆(220)的侧部固定连接，所述刮板(130)的另一侧与所述罐体(300)的内壁相贴合，所述螺旋输料头(110)的上端与所述传动杆(220)的下端固定连接，所述螺旋输料头(110)的下端位于所述罐体(300)的排料管内。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，其特征在于：所述罐体(300)的上端侧部连通有排气管(302)，所述排气管(302)内安装有泄压组件(400)，所述排气管(302)上开设有通孔(303)，所述排气管(302)通过通孔连通有分解组件(500)。
3.根据权利要求2所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，其特征在于：所述泄压组件(400)包括套管(410)、活动杆(420)和第一弹簧(430)，所述套管(410)安装在所述排气管(302)内，所述第一弹簧(430)焊接固定在所述套管(410)内，所述活动杆(420)滑动插接在所述套管(410)内，所述活动杆(420)的一端固定连接有连接板(440)，所述连接板(440)与所述第一弹簧(430)的一端固定连接，所述活动杆(420)远离连接板(440)的一侧固定连接有与所述排气管(302)的内壁相贴合的活塞(450)。
4.根据权利要求2所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，其特征在于：所述分解组件(500)包括进气管(510)、抽风机(520)和水箱(530)，所述进气管(510)一端通过通孔(303)与所述排气管(302)连通，所述进气管(510)的另一端与所述抽风机(520)的进气端连通，所述抽风机(520)的出气端通过导气管(540)与所述水箱(530)连通，所述水箱(530)的顶部安装有紫外线灯(550)，所述紫外线灯(550)的发光部位于所述水箱(530)内，所述水箱(530)的内壁上喷涂有光触媒层(560)。
5.根据权利要求4所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，其特征在于：所述排气管(302)的一端远离所述罐体(300)的一端螺纹安装有开关件(600)，所述开关件(600)与所述抽风机(520)电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵装置，其特征在于：所述开关件(600)包括连接管(610)和触碰开关(620)，所述连接管(610)的一端内壁上开设有内螺纹，所述连接管(610)通过内螺纹与所述排气管(302)螺纹连接，所述连接管(610)的内壁上开设有导向槽(630)，所述导向槽(630)内滑动安装有导向块(640)，所述导向块(640)的侧部固定连接有固定板(650)，所述固定板(650)的一侧固定连接有第二弹簧(660)，所述第二弹簧(660)的另一端与所述连接管(610)的一端内壁固定连接，所述触碰开关(620)安装在所述固定板(650)上，所述触碰开关(620)与所述抽风机(520)电性连接。
7.一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、上料，将打碎的竹笋、嫩竹叶和嫩竹加入到罐体内，再向罐内加入水，使竹笋的质量与加入水的比值设置为1:5-1:10；
S2、脱胶，向罐体加入生物酶，关闭罐体的进料管和出料管的阀门，对罐体内的混合物进行加热，使用搅拌组件对罐体内的混合物进行搅拌，去除竹笋中的木质素、半纤维素、果胶；
S3、发酵，使用电加热器持续加热，保持罐体内的温度，使混合物静置3-5h，即可完成竹笋的发酵流程制得乳酸。
8.根据权利要求7所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵方法，其特征在于：所述S2中加热温度为170-200℃。
9.根据权利要求7所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵方法，其特征在于：所述S2中加热时间为15-20min，所述S2中电机的转动速度设置为90-120r/min。
10.根据权利要求7所述的一种用于制备可降解聚乳酸纤维的发酵方法，其特征在于：所述S3中加热温度为60-80℃。
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