一种植物纤维猫砂

1.本发明属于宠物清洁用品领域，涉及一种植物纤维猫砂，具体涉及一种秸秆植物纤维猫砂。


背景技术：

2.猫砂是家养猫用来掩埋粪便和尿液的物体，一般与猫砂盆配合使用，将适量的猫砂倒于猫砂盆中，受过训练的猫会主动在其中排便或排尿。
3.根据原料种类的不同，目前猫砂产品主要分为膨润土猫砂、硅胶猫砂、木屑猫砂、纸屑猫砂、豆腐猫砂以及植物纤维猫砂。膨润土猫砂是由膨润土粉与添加剂混合再进行造粒而得到的，因其成本较低、工艺简单而占据了大多数市场份额，其优点是吸水性强、结团性好，但其除臭性能不佳、使用过程粉尘偏大并且使用之后无法冲马桶处理，这些缺点给饲主使用带来了不便。
4.硅胶猫砂通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡、水洗、捞胶等一系列后处理过程制得，生产工艺成熟，产品外表美观干净，但其成本较高且使用后同样无法冲马桶处理，给饲主使用带来了不便。
5.木屑猫砂以回收松木、制浆或小麦副产品作为原料，辅以少量天然粘结剂造粒制成，具有比较好的结团和除臭功能，使用后可直接丢弃到马桶中冲掉，但这种猫砂本身具有所用木材本身的味道，不易被某些猫种接受，并且其价格亦较高。
6.纸屑猫砂主要以废旧的新闻纸、报纸等作为原料，经过粉碎、复配、包衣和干燥等步骤制成，具有重量轻、无粉尘，除臭性较好而且使用后可以倒入马桶冲掉，但其结团性能稍差，有些纸屑猫砂在吸水后会变成一团糊状。
7.豆腐猫砂是近年来逐渐兴起的一种环保猫砂，以干燥后的大豆纤维或豌豆纤维作为主要原料，与淀粉、水、香精和胶类物质复配，再经过造粒、微波干燥、冷却包装制成，它的吸水性、结团性较好且使用后可冲马桶，但其除臭能力一般，且采用大豆渣或豌豆渣作为原料，原料需要及时烘干，导致豆腐猫砂原料成本偏高。此外，豆渣制作成猫砂后丧失了作为粮食的食品化利用价值，长期来看需要非粮廉价原料作为替代品。
8.针对上述问题，市场上迫切需要一种以非粮物质作为原料制成的结团性好、除臭性佳、吸附尿素能力强、粉尘小、使用后可冲马桶处理的猫砂产品。因此，以农作物秸秆作为主要原料的植物纤维猫砂逐渐受到研究人员关注。但是，秸秆原料本身存在组分的不均一性，现有的方法要么采用全株秸秆作为原料，添加其他高吸水性原料，如cn112715387a和cn103348923a公开的方法；要么采用亲水改性或其他改性方法，导致工艺路线过长，如cn112889676a、cn111492986a和cn112825771a公开的方法。
9.目前，植物纤维猫砂生产工艺中能耗最高、磨损最大的步骤为造粒，这是因为秸秆本身的交联性能较差，需要采用较高的挤压力。但是，在挤压的过程中会带来较大的磨损，一方面造成模盘更换频率较高从而导致生产成本增加，另一方面导致物料在挤压的过程中温度升高，一旦原料水分分布不均匀，失火的风险将急剧升高。
10.因此，有必要选用合适的胶粘剂从而增强秸秆的交联性能，此外，也应该选取合适的润滑剂从而降低模盘在工作过程中的磨损。胶黏剂的选用一方面应该考虑成本，即选择价格低廉的胶粘剂，另一方面应考虑绿色化学的原则，尽量选取可生物降解的原料，例如淀粉类胶黏剂或木质素类胶黏剂。润滑剂的选取应考虑对吸水性和颜色的影响，既不能影响产品的吸水性，又不能使产品颜色变深，因此既不能选择植物油，也不能选择矿物基础油，应尽可能选择遇水分散性较好的润滑剂例如甘油、聚乙二醇等。此外，秸秆本身不易结团，并且吸潮后容易发霉，这要求产品中应含有抗菌剂和促进结团的物质。
11.因此，如何提供一种植物纤维猫砂的制备工艺，使其可以解决植物纤维猫砂原料多孔性较差、对造粒设备带来较大磨损、抗菌性能一般的问题，成为目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

12.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种植物纤维猫砂，本发明提供的植物纤维猫砂解决了植物纤维猫砂原料多孔性较差、对造粒设备带来较大磨损、抗菌性能一般的问题。
13.为达此目的，本发明采用以下技术方案：第一方面，本发明提供一种植物纤维猫砂，所述植物纤维猫砂的制备原料包括秸秆短纤维。
14.在本发明中，利用秸秆短纤维本身的多孔特性，增强了猫砂的吸水性能和吸附性能，避免了除臭剂或香精香料的加入。
15.在本发明中，所述秸秆短纤维的制备原料包括秸秆的薄壁组织；所述秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆中的任意一种或至少两种的组合；所述植物纤维猫砂的制备原料按质量百分含量计包括秸秆短纤维60-80%，例如可以是60%、62%、64%、66%、68%、70%、72%、74%、76%、78%、80%等。
16.优选地，所述秸秆短纤维的制备方法包括以下步骤：将秸秆进行预处理，粉碎，得到所述秸秆短纤维。
17.优选地，所述预处理包括秸秆长短纤维分级。
18.优选地，所述秸秆为玉米秸秆，所述预处理包括皮穰叶分离。
19.优选地，所述预处理后得到的物料长度为1-2 cm，例如可以是1 cm、1.2 cm、1.4 cm、1.6 cm、1.8 cm、2 cm等。
20.优选地，所述粉碎后得到的物料粒径为0.8-1.5 mm，例如可以是0.8 cm、1 cm、1.2 cm、1.4 cm、1.5 cm等。
21.在本发明中，所述植物纤维猫砂的制备原料还包括复合润滑抑菌凝胶；所述复合润滑抑菌凝胶的ph为6.5-7.5（例如可以是6.5、6.7、6.9、7.1、7.3、7.5等）；所述植物纤维猫砂的制备原料按质量百分含量计包括复合润滑抑菌凝胶10-15%（例如可以是10%、11%、12%、13%、14%、15%等）。
22.在本发明中，所述复合润滑抑菌凝胶的制备原料包括质量比为(0.1-0.3):(0.5-1):(1-2):(70-140)的抑菌剂、增稠剂、碱和溶剂；其中，“0.1-0.3”可以是0.1、0.12、0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24、0.26、0.28、0.3等；“0.5-1”可以是0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等；“1-2”可以是1、1.2、1.4、1.6、1.8、2等；“70-140”可以是70、80、90、100、110、120、130、140等。
23.在本发明中，复合润滑抑菌凝胶的溶剂均为亲水相，有利于保持猫砂产品的吸水性。
24.在本发明中，所述抑菌剂包括葡萄糖酸氯己定；所述增稠剂包括卡波姆、羧甲基纤维素或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合；所述碱包括三乙醇胺和/或三乙胺；所述溶剂包括质量比为(30-50):(10-30):(30-60)的乙醇、甘油和水；其中，“30-50”可以是30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50等；“10-30”可以是10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30等；“30-60”可以是30、65、40、45、50、55、60等。
25.在本发明中，所述复合润滑抑菌凝胶的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：抑菌剂
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0.1-0.3%增稠剂
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0.5-1%碱
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1-2%乙醇
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30-50%甘油
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10-30%水
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30-60%。
26.在本发明中，所述复合润滑抑菌凝胶的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：葡萄糖酸氯己定
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0.1-0.3%卡波姆
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0.5-1%三乙醇胺
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1-2%乙醇
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30-50%甘油
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10-30%水
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30-60%。
27.在本发明中，所述复合润滑抑菌凝胶的制备方法包括以下步骤：将抑菌剂、增稠剂、碱和溶剂混合，均质，得到所述植物纤维猫砂；所述均质的转速为1000-4000 rpm（例如可以是1000 rpm、1500 rpm、2000 rpm、2500 rpm、3000 rpm、3500 rpm、4000 rpm等），时间为10-60 min（例如可以是10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min等），压力≤100 pa（例如可以是10 pa、20 pa、30 pa、40 pa、50 pa、60 pa、70 pa、80 pa、90 pa、100 pa等）。
28.在本发明中，所述复合润滑抑菌凝胶的制备方法包括以下步骤：（1）将增稠剂和水混合，浸泡，得到增稠剂的水溶液；将杀菌剂和乙醇混合，得到杀菌剂的乙醇溶液；（2）将甘油、剩余的乙醇和步骤（1）得到的杀菌剂的乙醇溶液混合，均质，得到第一混合物；（3）将剩余的水、步骤（1）得到的增稠剂的水溶液和步骤（2）得到的第一混合物，混合，均质，得到第二混合物；
mm（例如可以是1.5 mm、1.7 mm、1.9 mm、2.1 mm、2.3 mm、2.5 mm等）的棒状颗粒。
40.优选地，所述干燥灭菌后得到的物料以干基计含水量≤10%（例如可以是1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%等）。
41.优选地，所述植物纤维猫砂的制备方法包括以下步骤：将植物短纤维、复合润滑抑菌凝胶、钠基膨润土、沸石粉、羧甲基淀粉和水混合，造粒，干燥灭菌，得到所述植物纤维猫砂。
42.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明制备的植物纤维猫砂，采用疏松多孔的秸秆短纤维组织作为主要原料，具有吸水性强、吸附尿素能力强、除臭性佳的特点。
具体实施方式
43.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
44.实施例1本实施例提供一种植物纤维猫砂，所述植物纤维猫砂的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：（i）玉米秸秆短纤维的制备方法包括以下步骤：将玉米秸秆进行长短纤维分级、取短纤维组分进行粉碎，得到所述秸秆短纤维。
45.（ii）复合润滑抑菌凝胶的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：（1）将卡波姆和去离子水混合，浸泡50 h，得到卡波姆的水溶液；将葡萄糖酸氯己定和乙醇混合，得到葡萄糖酸氯己定的乙醇溶液；其中，卡波姆和去离子水的质量比为1:
99；葡萄糖酸氯己定和乙醇的质量比为0.5:99.5；（2）将甘油、剩余的乙醇和步骤（1）得到的葡萄糖酸氯己定的乙醇溶液混合，均质，得到第一混合物；所述均质的转速为2000 rpm，时间为20 min，压力为80 pa；（3）将剩余的去离子水、步骤（1）得到的卡波姆的水溶液和步骤（2）得到的第一混合物，混合，均质，得到第二混合物；所述均质的转速为3100 rpm，时间为15 min，压力为90 pa；（4）将三乙醇胺和步骤（3）得到的第二混合物混合，以70 rpm的转速进行搅拌，调节ph到7，得到复合润滑抑菌凝胶。
46.（iii）植物纤维猫砂的制备方法包括以下步骤：将植物短纤维、复合润滑抑菌凝胶、钠基膨润土、沸石粉、羧甲基淀粉和水混合，造粒，干燥灭菌，得到所述植物纤维猫砂；其中，所述造粒采用的设备为立式环模制粒机；所述造粒后得到直径为2 mm的棒状颗粒；所述干燥灭菌后得到的物料以干基计含水量为8%。
47.实施例2本实施例提供一种植物纤维猫砂，所述植物纤维猫砂的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：（i）小麦秸秆短纤维的制备方法包括以下步骤：将小麦秸秆进行秸秆长短纤维分级、取短纤维组分进行粉碎，得到所述秸秆短纤维。
48.（ii）复合润滑抑菌凝胶的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：（1）将卡波姆和去离子水混合，浸泡55 h，得到卡波姆的水溶液；将葡萄糖酸氯己定和乙醇混合，得到葡萄糖酸氯己定的乙醇溶液；其中，卡波姆和去离子水的质量比为1.1:98.9；葡萄糖酸氯己定和乙醇的质量比为0.6:99.4；（2）将甘油、剩余的乙醇和步骤（1）得到的葡萄糖酸氯己定的乙醇溶液混合，均质，
得到第一混合物；所述均质的转速为2100 rpm，时间为18 min，压力为85 pa；（3）将剩余的去离子水、步骤（1）得到的卡波姆的水溶液和步骤（2）得到的第一混合物，混合，均质，得到第二混合物；所述均质的转速为3200 rpm，时间为11 min，压力为85 pa；（4）将三乙醇胺和步骤（3）得到的第二混合物混合，以75 rpm的转速进行搅拌，调节ph到7，得到复合润滑抑菌凝胶。
49.（iii）植物纤维猫砂的制备方法包括以下步骤：将植物短纤维、复合润滑抑菌凝胶、钠基膨润土、沸石粉、羧甲基淀粉和水混合，造粒，干燥灭菌，得到所述植物纤维猫砂；其中，所述造粒采用的设备为立式环模制粒机；所述造粒后得到直径为2.1 mm的棒状颗粒；所述干燥灭菌后得到的物料以干基计含水量为8.2%。
50.实施例3本实施例提供一种植物纤维猫砂，所述植物纤维猫砂的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：（i）水稻秸秆短纤维的制备方法包括以下步骤：将水稻秸秆进行秸秆长短纤维分级、取短纤维组分进行粉碎，得到所述秸秆短纤维。
51.（ii）复合润滑抑菌凝胶的制备原料按质量百分含量计包括以下组分：（1）将卡波姆和去离子水混合，浸泡60 h，得到卡波姆的水溶液；将葡萄糖酸氯己定和乙醇混合，得到葡萄糖酸氯己定的乙醇溶液；其中，卡波姆和去离子水的质量比为1.2:98.8；葡萄糖酸氯己定和乙醇的质量比为0.7:99.3；（2）将甘油、剩余的乙醇和步骤（1）得到的葡萄糖酸氯己定的乙醇溶液混合，均质，
得到第一混合物；所述均质的转速为1800 rpm，时间为25 min，压力为95 pa；（3）将剩余的去离子水、步骤（1）得到的卡波姆的水溶液和步骤（2）得到的第一混合物，混合，均质，得到第二混合物；所述均质的转速为3000 rpm，时间为14 min，压力为95 pa；（4）将三乙醇胺和步骤（3）得到的第二混合物混合，以80 rpm的转速进行搅拌，调节ph到7，得到复合润滑抑菌凝胶。
52.（iii）植物纤维猫砂的制备方法包括以下步骤：将植物短纤维、复合润滑抑菌凝胶、钠基膨润土、沸石粉、羧甲基淀粉和水混合，造粒，干燥灭菌，得到所述植物纤维猫砂；其中，所述造粒采用的设备为立式环模制粒机；所述造粒后得到直径为2.3 mm的棒状颗粒；所述干燥灭菌后得到的物料以干基计含水量为8.4%。
53.实施例4本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，将复合润滑抑菌凝胶替换为同等质量的大豆油，其他步骤同实施例1。
54.实施例5本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，步骤（3）中，将复合润滑抑菌凝胶替换为同等质量的大豆油和次氯酸钠的混合物，所述大豆油和次氯酸钠的质量比为100:1，其他步骤同实施例1。
55.实施例6本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，将复合润滑抑菌凝胶的制备原料中的甘油替换为同等质量的橄榄油，其他步骤同实施例1。
56.实施例7本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，将复合润滑抑菌凝胶的制备原料中的乙醇替换为同等质量的正丁醇，其他步骤同实施例1。
57.实施例8本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，将复合润滑抑菌凝胶的制备原料中的葡萄糖酸氯己定替换为同等质量的次氯酸钠，其他步骤同实施例1。
58.实施例9本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，制备原料中不含有复合润滑抑菌凝胶，其他制备原料的比例关系同实施例1。
59.实施例10本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，制备原料中不含有钠基膨润土，其他制备原料的比例关系同实施例1。
60.实施例11本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，制备原料中不含有沸石粉，其他制备原料的比例关系同实施例1。
61.实施例12本实施例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，制备原料中不含有羧甲基淀粉，其他制备原料的比例关系同实施例1。
62.对比例1本对比例提供一种市面上常见的原味豆腐猫砂，所述原味豆腐猫砂的品牌为petshy，货号为ms0101。
63.对比例2本对比例提供一种市面上常见的秸秆猫砂，所述秸秆猫砂的品牌为petree。
64.对比例3本对比例提供一种市面上常见的膨润土猫砂，所述秸秆猫砂的品牌为pidan。
65.对比例4本对比例提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，将玉米秸秆短纤维替换为同等质量的玉米秸秆，步骤（i）将玉米秸秆直接进行粉碎；其他步骤同实施例1。
66.对比例5本对比提供一种植物纤维猫砂，与实施例1的区别仅在于，将玉米秸秆短纤维替换为同等质量的玉米秸秆长纤维，步骤（i）将玉米秸秆进行长短纤维分级、取长纤维组分进行粉碎，得到秸秆长纤维；其他步骤同实施例1。
67.实验例性能测试测试对象：实施例1-12和对比例1-5提供的猫砂测试方法：（1）吸水率：参考cn113100085a的方法，将试验筛没入盛水的塑料盆中，30s后取出并倾斜30
°
静置10 min后，用电子秤称量试验筛的重量(m0)，再用电子秤称量猫砂50 g(m1)，将猫砂平铺在试验筛上，缓慢浸入水中，5 min后，取出试验筛，倾斜30
°
静置10 min后，用电子秤称量试验筛和猫砂的重量(m2)，。
68.（2）结团重量：用电子天平称取猫砂50 g，盛放于平底托盘中。用20 ml移液管吸取20 ml、38℃的生理盐水，放入预先固定好的酸式滴定管内，管口距离猫砂上表面3 cm，将酸式滴定管的活塞拧至最大，快速将生理盐水放出，静置20 s后铲出结团猫砂，用天平称其团重。
69.（3）结团强度：将上述结团8 h的猫砂团从1.5 m的高度自由落体跌落至地面观察散团现象。
70.（4）除味性：取一个一次性杯子，将猫砂加至一次性杯子体积的1/3。用移液枪吸取新鲜的人体尿液10 ml，枪头距离猫砂上表面3 cm，快速推入猫砂中，5 s后在将鼻子凑近杯口闻气味，感受气味的强烈程度，并进行打分。若气味非常强烈，则为10分；若感觉无味，则为0分。在8小时后，再次将鼻子凑近杯口闻气味，打分方法同上。
71.（5）颗粒机模盘平均磨损情况：将不同实施例的原料混合均匀，加入到5个立式平模制粒机中。分别测量五个模盘的厚度初始值为h1,连续运行8 h后，再次测量每一个模盘的厚度，记为h2；以h2-h1的数值表示模盘的磨损程度。
72.测试结果如下表1和表2所示：表1
表2由上述表1和表2数据可知，本发明提供的植物纤维猫砂具有优异的吸水率、结团强度、除味能力和减少制粒机模具磨损程度的特定。
73.通过实施例1和实施例4的对比可知，步骤（1）中，将复合润滑抑菌凝胶替换为同等质量的大豆油，会导致植物纤维猫砂的性能较差。
74.通过实施例1和实施例5的对比可知，步骤（1）中，将复合润滑抑菌凝胶替换为其他油和杀菌的组合，会导致植物纤维猫砂的性能较差。
75.通过实施例1和实施例6-8的对比可知，将复合润滑抑菌凝胶的制备原料中的甘油、乙醇和抑菌剂，会影响植物猫砂的性能。
76.通过实施例1和实施例9的对比可知，加入复合润滑抑菌凝胶的配方对于延长模具的使用寿命有积极的意义。
77.通过实施例1和实施例10-12的对比可知，缺少钠基膨润土、沸石粉或羧甲基淀粉中的任意一种，会影响植物纤维猫砂的性能。
78.通过实施例1和对比例1-3的对比可知，本发明提供的植物纤维猫砂的除味性优于对比例1-3提供的猫砂，特别是8 h后的气味强度明显低于对比例1和3。
79.通过实施例1和对比例4-5的对比可知，不进行长短纤维分级以及利用秸秆长纤维制备得到的植物纤维猫砂性能较差。
80.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种植物纤维猫砂，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。