专利名称：：用甘蔗渣制炭的方法
技术领域：
：本发明涉及用甘蔗渣制炭的方法，本发明尤其是涉及以废弃的甘蔗渣为原料来制造烧烤食品使用的炭的方法。目前国内主要以伐木产生的原木为原料，经炭化后制成机制炭。由于原木的来源是以牺牲木材为代价，而国家已经限制砍伐森林，故用原木作为机制炭的原料显然是不行的。另一方面，就全国范围来说目前基本上都用甘蔗来制糖，这就存在着制糖后甘蔗渣的处理问题。仅以全国主要的产糖区湛江为例，每年生产一百万吨糖，故相应地有三百万吨的甘蔗渣。对这些甘蔗渣的处理目前所采用的有两种方式，一种是进行焚烧，但众所周知这对环境所造成的污染将是非常严重的，同时又浪费了能源；另一种是大量堆积，但这会使甘蔗渣发霉和发酵，对生态环境造成不良后果。针对上述在制炭和制糖行业中无法协调的弊端，本发明提供了一种用甘蔗渣制炭的方法，它利用以废弃的甘蔗渣为原料来制造炭，这不仅解决了制炭行业中原料来源不足的问题，而且又使制糖行业中废弃的甘蔗渣得到充分的利用。大家知道，甘蔗渣的主要成分有纤维素、半纤维素、木质素、碳水化合物、灰分和水分。其中纤维素的分子式为C6H10O5。在纤维素、半纤维素、木质素的分子中都含有碳、氢和氧。在甘蔗渣中的碳水化合物实际上就是甘蔗中残留的糖分。在高温加热的条件下，有机化合物中所含的氢、氧、氮等元素的组成被分解，而碳原子不断环化、芳构化，结果使氢、氧、氮等原子不断减少，碳不断富集。在上述高温加热的过程中，由于分子和原子间化学键的重新组合，发生化学能的变化，故也会产生热效应。本发明的发明人在上述反应机理的基础上，结合目前工业生产的诸多因素，发明了一种以甘蔗渣作为原料制炭的方法，它包括以下步骤a)干燥甘蔗渣，使其的含水量以甘蔗渣的总重量计为2－10％；b)将干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的细目；c)将粉碎后的甘蔗渣成形；和d)在400－800℃的温度下将成形后的甘蔗渣炭化成产品炭，其中步骤a)和b)的次序可以互换。在干燥步骤中，可以采用堆晒和加热干燥相结合或仅仅采用加热干燥的步骤。一般来说，糖厂作为废料的甘蔗渣内含有约50％(重量)的水分和约4％(重量)的糖分。利用当地日照时间长等优势，将新鲜的甘蔗渣进行堆晒，其目的是使其中约20－30％(重量)的水分自然挥发。在堆晒的过程中，甘蔗渣的糖分会自然发酵，部分转化成酒精。在加热干燥的过程中，一般采用制炭行业中常用的用钢板制成的直径约为0．3米，长度约为30米的循环式管道，在进口处用螺旋式推进器推入经堆晒或未经堆晒的甘蔗渣。同时可以在管道外用甘蔗渣作为燃料为管道加热。在出口处用引风机(其功率约为11千瓦／小时，转速约为850－1100转／分钟)使甘蔗渣在管道内牵引运行，最后引出管道。在整个加热干燥过程中控制温度为180－300℃，干燥时间为5－20分钟。甘蔗渣在加热干燥的同时其内部的酒精转化成热能，也能起到加温烘干的作用。此外，在管道的出口处加设通风管，将从管道内引出的蒸气排放出去。这样干燥后的甘蔗渣的含水量以甘蔗渣的总重量计为2－10％，较好为4－8％。若该含水量高于10％(重量)，则由于水分含量高，致使最终成品炭在烧烤时会产生爆裂的现象。而若该含水量低于2％(重量)，一方面这在工艺生产上不可能做到，另一方面水分含量过低会使成品炭本身易于氧化而引起自燃。在粉碎步骤中，使用约4000转／分钟的高速切割粉碎机将干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的细目，较好为0．5－3mm的细目，为进一步成形作准备。若该细目小于0．1mm，则在下一步的成形过程中阻力太大，无法加工。而若该细目大于8mm，则会使最终产品炭的炭化发热量下降。在此需要指出的是，干燥步骤和粉碎步骤的次序可以互换，也就是说，可以先干燥后粉碎，也可以先粉碎后干燥。由于先粉碎后干燥往往会使干燥后的甘蔗渣的粒子变粗，故在一般的情况下优选采用先干燥后粉碎的步骤。在成形步骤中，用螺旋型挤压推进器将粉碎后的甘蔗渣挤入套筒内，在150－300℃的温度下使甘蔗渣成形。在此需要指出的是甘蔗渣成形后的形状可为实心或空心的形状，较好为空心。若挤压成实心的形状，一般不会影响成品炭的发热量，但由于是实心的，故成品炭在烧烤过程中有时会发生燃烧得不够充分、火焰突然熄灭的现象。挤压成中空的形状则可以使最终产品炭在烧烤过程中其中心有空气通过，从而燃烧得更充分和完全。应用户的要求它例如可被挤压成长420mm，外径40－50mm，内径16－20mm，每根重量约为0．8－0．9kg的六角形的中空管。将已挤压成形的甘蔗渣放入常规炭化炉内，进行烘烤炭化。炭化时使用的燃料可为晒干后的甘蔗渣。炉内温度控制在400－800℃，较好为600－700℃。视送入炭化炉内的甘蔗渣的量以及甘蔗渣的含水量，炭化时间可为24－48小时。然后封炉保温24小时，即得到产品炭。该产品炭的灰含量为5－7％(重量)，其炭化发热量为6500－7000cal／g。最后将已炭化好的产品炭冷却，包装，装入不易破碎的包装箱内，等待出厂。下面将已有技术中用原木制成的机制炭和用本发明方法制成的炭的性能进行比较<tablesid="table1"num="001"><table>灰含量*(重量％)发热量**(cal／g)已有技术中的机制炭56000本发明方法制成的炭5－76500－7000</table></tables>*炭的灰含量是将炭燃烧后剩余的残渣的重量除以燃烧前炭的重量获得的**炭的发热量采用日本岛津公司生产的热量计测定由上表可见，采用本发明的方法用甘蔗渣确实制得了炭，其灰含量可以与已有技术的机制炭相比拟，而炭化发热量比已有技术的机制炭更好。与已有技术相比，本发明的效果无疑是明显的。首先，已有技术中以原木为原料生产机制炭是以九吨原木制成一吨机制炭，而本发明制成一吨同类产品的机制炭只需耗用六吨甘蔗渣。也就是说，本发明的产率大为提高了。其次，本发明所用的原料，即甘蔗渣都是糖厂榨糖后所废弃的。对于这些废弃物，糖厂原来是采用焚烧进行销毁。而通过本发明的方法则可以将它们变废为宝，减少焚烧对空气产生的污染。同时由于采用本发明，可以为国家节省大量的原木，减少因砍伐森林所造成的对生态环境的破坏。再者，本发明的方法操作简便，投资少，见效快，就地取材，制炭周期短。同时在本发明方法的加热干燥和炭化步骤中，由于甘蔗渣本身就可以作为燃料进行燃烧加热，节约了能源提高了效率。另外，机制炭主要用于食物烧烤，用本发明的方法生产的产品无烟无害，且烧烤时能发出阵阵淡淡的甘蔗清香味，增进食欲，有利健康。下面，结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但应明白的是本发明并不局限于这些实施例。实施例1将1吨经堆晒后的甘蔗渣先进行加热干燥，干燥时的温度控制在250℃，管道采用直径0．3米、长30米的圆形螺旋管道。在出口处用970转／分钟的引风机牵引。干燥10分钟后将甘蔗渣引出，此时甘蔗渣的含水量为7％(重量)。而后用转速约4000转／分钟的高速切割粉碎机将其粉碎成1mm的细目。再使用螺旋型挤压推进器把细目挤入套筒，挤压成长为420mm、外径48mm、内径16mm六角形的中间空心的条状物，挤压时的温度为150℃，速度为每35－40秒钟一根，成形后的甘蔗渣的重量为0．85kg／根。最后将挤压成形的条状物放入常规炭化炉内，在600℃的温度下进行炭化，炭化28小时后封炉保温24小时，即出成品。每吨甘蔗渣可出0．167吨成品炭。该成品炭的灰含量为7％(重量)，炭化发热量可达6800cal／g。实施例2重复实施例1的过程，所不同的是原料甘蔗渣未经堆晒，加热干燥时的温度为300℃，干燥时间为15分钟，干燥后的甘蔗渣的含水量为6％(重量)。这样每吨甘蔗渣制得0．166吨成品炭，该成品炭的灰含量为6．8％(重量)，炭化发热量为6740cal／g。实施例3将1吨经堆晒后的甘蔗渣先进行加热干燥，干燥时的温度控制在180℃，管道采用直径0．3米、长30米的圆形螺旋管道。在出口处用1100转／分钟的引风机牵引。干燥20分钟后将甘蔗渣引出，此时甘蔗渣的含水量为8％(重量)。而后用转速约4000转／分钟的高速切割粉碎机将其粉碎成2．5mm的细目。再使用螺旋型挤压推进器把细目挤入套筒，挤压成长为420mm、外径48mm、内径16mm六角形的中间空心的条状物，挤压时的温度为300℃，速度为每35－40秒钟一根，成形后的甘蔗渣的重量为0．9kg／根。最后将挤压成的条状物放入常规炭化炉内，在400℃的温度下进行炭化，炭化40小时后封炉保温24小时，即出成品。每吨甘蔗渣可出0．168吨成品炭。该成品炭的灰含量为6．8％(重量)，炭化发热量可达6722cal／g。实施例4将1吨经堆晒后的甘蔗渣先进行加热干燥，干燥时的温度控制在210℃，管道采用直径0．3米、长30米的圆形螺旋管道。在出口处用1020转／分钟的引风机牵引。干燥18分钟后将甘蔗渣引出，此时甘蔗渣的含水量为7％(重量)。而后用转速约4000转／分钟的高速切割粉碎机将其粉碎成4mm的细目。再使用螺旋型挤压推进器把细目挤入套筒，挤压成长为420mm、外径48mm，内径16mm六角形的中间空心的条状物，挤压时的温度为280℃，速度为每35－40秒钟一根，成形后的甘蔗渣的重量为0．87kg／根。最后将挤压成的条状物放入常规炭化炉内，在500℃的温度下进行炭化，炭化48小时后封炉保温24小时，即出成品。每吨甘蔗渣可出0．165吨成品炭。该成品炭的灰含量为6．5％(重量)，炭化发热量可达6790cal／g。实施例5将1吨经堆晒后的甘蔗渣先进行加热干燥，干燥时的温度控制在280℃，管道采用直径0．3米、长30米的圆形螺旋管道。在出口处用970转／分钟的引风机牵引。干燥5分钟后将甘蔗渣引出，此时甘蔗渣的含水量为10％(重量)。而后用转速约4000转／分钟的高速切割粉碎机将其粉碎成2mm的细目。再使用螺旋型挤压推进器把细目挤入套筒，挤压成长为420mm、直径20mm的六角形的实心条状物，挤压时的温度为250℃，速度为每35－40秒钟一根，成形后的甘蔗渣的重量为0．9kg／根。最后将挤压成形的条状物放入常规炭化炉内，在760℃的温度下进行炭化，炭化30小时后封炉保温24小时，即出成品。每吨甘蔗渣可出0．167吨成品炭。该成品炭的灰含量为7．5％(重量)，炭化发热量可达6802cal／g。实施例6用转速约4000转／分钟的高速切割粉碎机将1吨甘蔗渣粉碎成0．1mm的细目，而后对之进行加热干燥，干燥时的温度控制在290℃，管道采用直径0．3米、长30米的圆形螺旋管道。在出口处用970转／分钟的引风机牵引。干燥18分钟后将甘蔗渣引出，此时甘蔗渣的含水量为2％(重量)。而后。再使用螺旋型挤压推进器把甘蔗渣挤入套筒，挤压成长为420mm、外径48mm、内径16mm六角形的中间空心的条状物，挤压时的温度为240℃，速度为每35－40秒钟一根，成形后的甘蔗渣的重量为0．87kg／根。最后将挤压成形的条状物放入常规炭化炉内，在770℃的温度下进行炭化，炭化24小时后封炉保温24小时，即出成品。每吨甘蔗渣可出0．167吨成品炭。该成品炭的灰含量为7％(重量)，炭化发热量可达6850cal／g。实施例7重复实施例1的过程，所不同的是粉碎过程中将甘蔗渣粉碎至8mm的细目。所得成品炭的灰含量为7％(重量)，炭化发热量为6580cal／g。实施例8重复实施例1的过程，所不同的是炭化时的温度为450℃。所得成品炭的灰含量为7．2％(重量)，炭化发热量为6580cal／g。实施例9重复实施例1的过程，所不同的是炭化时的温度为800℃。所得成品炭的灰含量为6．2％(重量)，炭化发热量为6900cal／g。对比例1重复实施例1的过程，所不同的是干燥时的温度为150℃，干燥后甘蔗渣的含水量为13％(重量)，成形后甘蔗渣的重量为0．98kg／根。所得成品炭的炭化发热量为6350cal／g。对比例2重复实施例1的过程，所不同的是在粉碎过程中将甘蔗渣粉碎至10mm的细目，成形甘蔗渣的重量为0．818kg／根。所得成品炭的炭化发热量为6380cal／g。对比例3重复实施例1的过程，所不同的是在炭化时炉内的温度为300℃。所得成品炭的灰含量为7．5％(重量)，炭化发热量为6110cal／g。由上述实施例和对比例可以看出，在干燥的过程中必须使甘蔗渣的含水量降至10％(重量)以下，否则最终成品炭的炭化发热量会下降。其次，在粉碎的过程中必须使甘蔗渣粉碎后的细目小于8mm，否则最终成品炭的炭化发热量也会下降。再者，最终成品炭的炭化发热量与炭化时的温度有关，即炭化温度越高，发热量就越高。当炭化温度小于400℃时，所得成品炭的发热量明显太低。在对本发明作了上述详细描述后，本领域的普通技术人员可在不偏离本发明权利要求书的范围内对本发明作出各种改变和改进，这些改变和改进都将包括在本发明的范围内。权利要求1．一种以甘蔗渣作为原料制炭的方法，它包括以下步骤a)干燥甘蔗渣，使其的含水量以甘蔗渣的总重量计为2－10％；b)将干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的细目；c)将粉碎后的甘蔗渣成形；和d)在400－800℃的温度下将成形后的甘蔗渣炭化成产品炭，其中步骤a)和b)的次序可以互换。2．如权利要求1所述的方法，其中步骤a)的干燥步骤包括堆晒和加热干燥。3．如权利要求1所述的方法，其中步骤a)的干燥步骤为加热干燥。4．如权利要求2或3所述的方法，其中加热干燥时的温度为180－300℃，干燥时间为5－20分钟。5．如权利要求1所述的方法，其中在步骤c)的成形过程中的温度为150－300℃。6．如权利要求1所述的方法，其中在步骤d)中的炭化过程中的炭化时间为24－48小时。7．如权利要求1所述的方法，它还包括在步骤d)后将炭化好的产品炭冷却，包装。全文摘要本发明提供一种用甘蔗渣来制造烧烤用的炭的方法。该方法包括干燥、粉碎、成形和炭化等步骤。这种用甘蔗渣制炭的方法不仅步骤简单,而且由于以废弃的甘蔗渣为原料,节约了能源,提高了效率。文档编号C10B53/02GK1279268SQ9911017公开日2001年1月10日申请日期1999年7月2日优先权日1999年7月2日发明者沈智杰申请人:沈智杰