CN102475353A

CN102475353A - 一种烟梗纤维物质及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN102475353A
Application number: CN2010105762696A
Authority: CN
Inventors: 朱大恒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-28
Filing date: 2010-11-28
Publication date: 2012-05-30

Abstract

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

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

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。

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。

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。

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。

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。

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，得到粗细长短均匀、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

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。

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：

(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匀；

(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；

(3)解纤：对步骤(2)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(3)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。

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0.5～8.0cm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。

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℃；

高温阶段：时间为6～15天，温度50～70℃；

降温阶段：时间为5～10天，温度由50℃降至环境温度；

通气：持续通气或间歇通气；

总体发酵时间为12～28天。

所述第(2)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℃；

发酵时间：10～240小时；

通气：持续通气或间歇通气。

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。

采用本发明制备的烟梗纤维物质，具有以下用途：

1、用于烟草薄片制造业，作为烟草薄片加工原料或配料；

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；

3、用作卷烟纤维滤嘴的加工原料或配料；

4、用作植物无土培养基质和用于可降解生物地膜制造；

5、作为纤维素原料广泛用于各种化工生产。

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。

本发明烟梗纤维物质及其制备方法的优点是：

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；

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；

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；

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

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。

实施例一：

选取打叶复烤厂产生的废烟梗1000kg，置于发酵池中，加入1000kg水，混合均匀，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℃；之后15天，物料温度维持在50～65℃；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。

实施例二：

选取打叶复烤厂产生的废烟梗1000kg，置于发酵池中，加入1000kg水，5kg发酵菌剂，混合均匀，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℃；之后15天，物料温度维持在50～65℃；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。

实施例三：

选取打叶复烤厂产生的废烟梗100kg，置于发酵罐(池)中，加入1000kg水，浸泡24小时，同时逐渐升温至35℃，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0.10g/cm³，外观呈灰白色，无气味。

实施例四：

选取打叶复烤厂产生的废烟梗100kg，置于发酵罐(池)中，加入1000kg水，浸泡24小时，同时逐渐升温至35℃，然后，加入果胶酶0.5kg，木聚糖酶0.3kg，搅拌下酶解24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0.11g/cm³，外观呈灰白色，无气味。

实施例五：

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％。

实施例六：

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。

实施例七：

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，混合搅拌均匀，即制得植物培养基质。

Claims

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0.5～8.0cm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：

(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；

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)：