专利名称：一种烟梗纤维物质及其制备方法和用途的制作方法
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。
背景技术：
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，得到粗细长短均勻、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勻；(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( 发酵后的烟梗物料进行打浆解纤，使纤维疏解开；
4
(4)提取纤维对步骤C3)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⑴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. Ocm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( 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°C ；高温阶段时间为6 15天，温度50 70°C ；降温阶段时间为5 10天，温度由50°C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( 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°C ；发酵时间10 MO小时；通气持续通气或间歇通气。所述第( 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。
具体实施例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IOOOkg水，混合均勻， 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°C;之后15天，物料温度维持在50 65°C; 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IOOOkg水，5kg发酵菌齐 ，混合均勻，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°C ；之后15天，物料温度维持在50 65°C ；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IOOOkg水，浸泡对小时，同时逐渐升温至35°C，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. lOg/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IOOOkg水，浸泡 24小时，同时逐渐升温至35°C，然后，加入果胶酶0. 5kg,木聚糖酶0. 3kg，搅拌下酶解M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. llg/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，混合搅拌均勻，即制得植物培养基质。
权利要求
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. Ocm 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(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勻；(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；(3)解纤对步骤( 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C3)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。
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)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。
6.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(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°C ；高温阶段时间为6 15天，温度50 70°C ；降温阶段时间为5 10天，温度由50°C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 观天。所述第( 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°C ；发酵时间10 240小时；通气持续通气或间歇通气。
7.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(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。
8.根据权利要求1 3任意一项所述烟梗纤维物质的用途，其特征在于该烟梗纤维物质作为加工原料或配料用于烟草薄片生产。
9.根据权利要求1 3任意一项所述烟梗纤维物质的用途，其特征在于该烟梗纤维物质作为加工原料或配料用于造纸(包括卷烟工业用纸、纸板、包装箱、纤维板等)工业。
10.根据权利要求1 3任意一项所述烟梗纤维物质的用途，其特征在于该烟梗纤维物质用作植物培养基质。
全文摘要
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。
文档编号A24B3/14GK102475353SQ201010576269
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月28日 优先权日2010年11月28日
发明者朱大恒 申请人:朱大恒