专利名称：咖啡碳粉的制造方法
技术领域：
本发明一种咖啡碳 粉的制造方法，尤指一种将咖啡渣制作成微细咖啡碳粉的方法。
背景技术：
按，随着地球暖化日益严重造成气候异常现象不断产生，使得人们加紧研发各项节能及可回收再利用的技术，以缓和地球暖化的发生。例如废纸的回收再利用，及各项电器设备中的贵金属回收，甚至人们吃的食物所剩下来做堆肥等等都是利用都气的废弃物，人们运用各种方法来做为资源回收再利用，资源的再利用不但可以节能，还能减少废弃物量， 进而降低地球暖化的速度。努力开发各项新物资的回收再利用，有助于降低垃圾处理量和物资再利用价值， 例如增加活性碳的制造量，不但可以降低活性碳的购买成本，还可以降低大自然中的各项有害物质对人类以及环境的伤害，进而降低医疗费用支出，又达到环保的要求。在环境污染情况严重下活性碳的使用量日益增加，以先进国家为例，日本每人平均约需用0.5公斤的活性碳，美国则为0.4公斤，相较于其他未开发国家或开发中国家， 每人每年的消耗量仅在0. 03公斤，要高出十倍以上，所以活性碳的使用量增加是必然的趋势。在活性碳使用量日益增加的情况下，寻找制作活性碳材料的同时可以减少能源耗损，又可将废弃物再做资源回收利用是可行的。而活性碳制造的材料可从木材、椰子壳、以及石化提炼得制。但树木的砍伐森林需消耗大量人力及绿色资源，用椰子壳制作时将其杂质分离需用大量人力。利用咖啡渣制作咖啡碳是将废弃物的资源回收再利用的好方法，发现由咖啡渣制作比起用木材等更可减少能源的耗损，因为咖啡豆冲泡成咖啡时大部分的咖啡豆都有进行长时间的烘培动作，而此烘培步骤会造成咖啡豆的碳化。咖啡渣取得时都是成粉末状，不像其他的原材料需再进行粉碎制程，所以无论是在进行干燥处理，或者碳化处理都可得到较均勻的效果。发明人有鉴于前述先前技术的问题，乃依其从事各种咖啡豆产品的制造经验和技术累积，针对上述缺失悉心研究各种解决的方法，在经过不断的研究、实验与改良后，终于开发设计出本发明的一种全新奈米咖啡碳粉的制造方法的发明，以期能屏除先前技术所产生的缺失。
发明内容
本发明的目的，系提供一种微细咖啡碳粉的制造方法，以令将咖啡渣制作成微细状咖啡碳粉。根据上述的目的，本发明的咖啡碳粉的制造方法，其包括:A、提供咖啡废弃物(咖啡渣)为材料做预碳化处理；B、去除此材料的油脂；C、将此材料高温碳化为咖啡碳；D、研磨咖啡碳为微细粉末，使其成为微细状咖啡碳粉；E、进行咖啡碳活化处理；F、将咖啡碳粉运用于民生工业的吸附滤材代替传统的活性碳使用，符合绿色环保节能的诉求；G、将奈米咖啡碳粉制备成砂线运用于纺织工业，可达到传统竹碳或椰碳纤维的功能，同样符合环保节能；H:运用上胶方法及PU膜等加工过程中加入咖啡碳粉，使其附着于纺织品上，得到咖啡碳粉的功能。而且，该咖啡碳粉的功能性其一、抗菌；其二、除臭；其三、保温；其四、吸湿排汗；其五、抗紫外线。 为使审查员能对本发明的目的、形状、构造装置特征及其功效，做更进一步的认识与了解，兹举实施例配合图示，详细说明如下
图1 本发明方法的流程图。图2 加入本发明的PU膜保温能力测试实验数据图。图3 微细化研磨后的咖啡碳粉显微照片。图4 咖啡碳粉附着在纱线上的显微照片。
具体实施例方式制造步骤本发明有关一种咖啡碳粉的制造方法，请参阅图1所示，其方法通过下列步骤进行处理11步骤A，预碳化处理将咖啡馆里冲泡过的咖啡渣经干净的冷水清洗后再进行脱水，脱水完后直接置入一预碳化炉中干燥，进行预碳化，其中，该预碳化炉是圆形钢制桶身将脱水后的咖啡渣直接置入炉内预碳化，设定温度为170 185°C，时间为85-120分钟，其蒸气压力为3-6KG/cm2， 以上条件为优选的经验值，可随着咖啡渣来源的不同而有改变。此一步骤是必须的，如直接碳化处理，咖啡渣的油脂会直接形成焦油而无法制得质纯的咖啡碳。12步骤B，去除预碳化咖啡渣中的油脂将预碳化后的咖啡渣取出，用0. 5g/l的纯碱(Na2CO3)的水溶液浸泡120分钟，以去除咖啡剩余的油脂，浸泡完后再用干净的水清洗。此时咖啡渣的外观变呈黑褐色，有焦油味道，又，如使用0. 5g/l的纯碱(Na2CO3)的水溶液加热至60 70°C可缩短浸泡的时间。
13步骤C，最终预碳化咖啡渣制得咖啡碳将预碳化后的咖啡渣置入一后碳化炉中，其中该后碳化炉的加热机构优选是远红外线热辐射，令该后碳化炉将预碳化的咖啡渣加热至600 650°C温度下干燥，并使原有的有机物大部分碳化，使咖啡渣碳化在缺氧及高温的条件下，将原料热解(Pyrolysis)形成多裂孔性的结构体。此时制得已可称为咖啡碳，但它的结构尚未细致化，尚需进行活化处理。14步骤D，咖啡碳的活化处理在上述步骤碳化完成后温度尚未下降时，用饱和蒸气(优选在850 950°C)导入后碳化炉中，来进行选择性氧化使咖啡碳活化。活化的咖啡碳可得更致密的细小孔洞，让咖啡碳更具有强大的吸附去污效能。
15步骤E，咖啡碳的微细化研磨图3为微细化研磨后的咖啡碳粉显微照片，咖啡碳与活性碳同样具有强大的吸附能力，它可运用于各式的滤材及抗菌防霉的基材。在这些运用必须考虑将咖啡碳微细化至趋奈米程度，咖啡碳的微细化是采用物理性方法，它是将咖啡碳采用湿式球型研磨机。微细化研磨可包含下列三阶段方式制作1、趋微米化研磨将活化后的咖啡碳置入研磨机后，取用粗研磨球粒径为1. 75 2. 5mm,先用溶剂 (可用纯水或异丙醇稀释液)调整咖啡碳粘度小于10万cps，固体成分为80 85% (Wt)， 机器运转至烘干后，即得平均粒径约在20um的趋微米咖啡碳，此趋微米化咖啡碳可运用于过滤基材以及医疗口罩的制造。2、微米化研磨将趋微米化后的咖啡碳置入研磨机后，取用研磨球粒径为0. 7 0. 9mm,先用溶剂 (可用纯水或异丙醇稀释液)调整咖啡碳粘度小于2000cpS，固体成分为70 75% (wt)， 机器运转约至烘干后，即得平均粒径约在2um的微米化咖啡碳，此微米化咖啡碳可运用于纺织工业的纱线制造。3、趋奈米化研磨将微米化后的咖啡碳置入研磨机后，取用研磨球粒径为0. 4 0. 6mm,先用溶剂 (可用纯水或异丙醇稀释液)调整咖啡碳粘度小于lOOcps，固体成分为30 35% (wt)，机器运转约至烘干后，即得平均粒径约在0. Ium的趋奈米化咖啡碳，此趋奈米咖啡碳可运用于纺织工业的纱线制造，也可运用于纺织品的涂布加工等等。功能试验1、抗菌能力测试我们将咖啡碳粉趋奈米化后，将一定比率趋奈米咖啡碳粉添加于高分子聚合物中进行抽纱，咖啡碳粉会附着在纱线上(如图4的显微照片所示)，并制成一聚酯纤维织物，以如下表1的环境测试本织物的抗菌能力表1、加入咖啡碳粉的聚酯纤维织物抗菌测试环境
测试的微生物金黄色葡萄球菌与肺炎杆菌培养温度37±2°C培养周期18-24小时培养介质营养琼脂测试样品加入咖啡碳粉的聚酯纤维织物并且得到如表2的测试结果表2、加入咖啡碳粉的聚酯纤维织物抗菌测试结果
权利要求
1.一种咖啡碳粉的制造方法，包括下列步骤A、预碳化处理将冲泡过的咖啡渣经冷水清洗后再进行脱水，脱水完后直接置入一预碳化炉中干燥，进行预碳化；B、去除预碳化咖啡渣中的油脂将预碳化后的咖啡渣取出，用一定比例的纯碱水溶液浸泡一预定时间，以去除咖啡剩余的油脂，浸泡完后再用干净的水清洗；C、最终预碳化咖啡渣制得咖啡碳将去除油脂后的咖啡渣置入一后碳化炉中，令该后碳化炉将去除油脂后的咖啡渣加热至600 650°C温度下干燥，并使原有的有机物大部分碳化，使咖啡渣碳化在缺氧及高温的条件下，将该咖啡渣热解形成多裂孔性的结构体；D、咖啡碳的活化处理在上述步骤碳化完成后温度尚未下降时，用饱和蒸气850 950°C导入后碳化炉中，来进行选择性氧化使咖啡碳活化；E、咖啡碳的微细化研磨采用湿式球型研磨机将咖啡碳研磨至0.1 20um尺寸。
2.如权利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，该预碳化炉是圆形钢制桶身，将脱水后的咖啡渣直接置入炉内预碳化，设定温度为170 185°C，时间为85-120分钟，蒸气压为 3-6kg/cm2。
3.如权利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，在该去除预碳化咖啡渣中的油脂的步骤中，将预碳化后的咖啡渣取出，用0. 5g/l的纯碱水溶液浸泡120分钟，以去除咖啡剩余的油脂，浸泡完后再用干净的水清洗。
4.如权利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，在该咖啡碳的微细化研磨的步骤中，进一步包括下列处理步骤步骤1，趋微米化研磨将活化后的咖啡碳置入研磨机后，取用粗研磨球的粒径为 1. 75 2. 5mm，先用溶剂调整咖啡碳粘度小于10万cps，固体成分为80 85% (wt)，运转至烘干后，即得平均粒径约在20um的趋微米咖啡碳；步骤2，微米化研磨将趋微米化后的咖啡碳置入研磨机后，取用研磨球的粒径为 0. 7 0. 9mm，先用溶剂调整咖啡碳粘度小于2000cpS，固体成分为70 75% (wt)，运转至烘干后，即得平均粒径约在2um的微米化咖啡碳；步骤3，趋奈米化研磨将微米化后的咖啡碳置入研磨机后，取用研磨球的粒径为 0. 4 0. 6mm，先用溶剂调整咖啡碳粘度小于lOOcps，固体成分为30 35% (wt)，运转至烘干后，即得平均粒径约在0. Ium的趋奈米化咖啡碳。
5.如权利要求4所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，该溶剂为一纯水或异丙醇稀释液。
6.如权利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，该咖啡碳粉运用于纱线抽纱、纱线染色、PU膜与上胶方法的加工过程中，加入咖啡碳粉使其附着于纺织物上，以令该纺织物具有抗菌、除臭、保暖、抗紫外线与吸湿排汗功能。
全文摘要
一种咖啡碳粉的制造方法，该方法步骤包括步骤一提供咖啡废弃物(咖啡渣)为材料做预碳化处理；步骤二去除此材料的油脂；步骤三将此材料高温碳化为咖啡碳；步骤四进行咖啡碳活化处理；步骤五将咖啡碳粉研磨成微细粉末。
文档编号C01B31/02GK102153066SQ20101010944
公开日2011年8月17日 申请日期2010年2月12日 优先权日2010年2月12日
发明者吕仁焕, 李旺兴 申请人:昊纺股份有限公司