PPDM提取农业废弃秸杆纤维方法.pdf

本发明涉及PPDM提取农业废弃秸杆纤维技术，属于提取秸杆纤维技术领域。PPDM提取农业废弃秸杆纤维方法，包含工序：1)检验、2)铡切、3)浸泡清洗、4)蒸煮、5)搓丝、6)压榨、7)搅拌、8)精磨、9)过滤筛、10)榨干。本发明技术创新点：1.采用浸泡清洗、蒸煮处理农药残留。2.本发明研究了以恒定蒸煮温度和蒸煮时间。3.采用地下低压砼蒸煮池，采用网笼装料，分三排摆放。本工艺较碱煮分解纤维工艺可节水70％以上，可消除污水还可为保护环境吸收消化有机生活垃圾。同时利用沼气技术开发、利用新能源，水100％重复利用，节约电能，投资省，安全性高。

权利要求书
1、  PPDM提取农业废弃秸杆纤维方法，其特征在于包含以下加工工序
1)检验：对秸杆进行初步检验，确保其无杂质、污物；
2)铡切：对原料进行铡切，截断纤维组织，使之符合深加工要求；
3)浸泡清洗：对铡切后的原料进行物理机械清洗，去掉土尘杂质、农药残留及其他附着物，植物纤维达到国家农药残留及卫生标准规定；
4)蒸煮：进入蒸煮过程，使之软化达到秸杆木质素与纤维分离提取的目的，过程中恒定蒸煮温度和蒸煮时间；
5)搓丝：通过物理搓磨，将其过长的粗纤维进一步缩短细化，并使之进一步软化达到绒状；
6)压榨：进入压榨过程，将水份榨出去掉糖份和木质素；
7)搅拌：对榨后的材料加水进行搅拌，达到精磨要求；
8)精磨：对材料进行精磨，达到绒状制浆要求；
9)过滤筛：将不符合工艺要求的半成品筛出重新进行精磨，符合要求的半成品送制造厂制作餐具、超市托盘等产品；
10)榨干：对超过自用的产量部分，通过榨干后，制成符合标准的浆板向社会销售或进行储备。

2、  按照权利要求1所述PPDM提取农业废弃秸杆纤维技术，其特征在于
所述2)中，铡切成2-8厘米段，切成4-6厘米时搓丝效果最佳。

3、  按照权利要求1所述PPDM提取农业废弃秸杆纤维技术，其特征在于
所述3)中，浸泡时间为20-50分钟。

4、  按照权利要求1所述PPDM提取农业废弃秸杆纤维技术，其特征在于
所述4)中，采用地下低压砼蒸煮池，采用网笼装料，分三排摆放。

5、  按照权利要求1所述PPDM提取农业废弃秸杆纤维技术，其特征在于
所述4)中，新鲜玉米、大姜、草莓叶蔓等原料的蒸煮温度、时间为70-110℃、60-180分钟，干原料的蒸煮温度、时间为130-150℃、180-240分钟。

6、  按照权利要求1所述PPDM提取农业废弃秸杆纤维技术，其特征在于
所述4)中，蒸煮后浓水的排放点为水中糖含量达到15-40mg/ml时，将废水放入沼气池进行发酵处理。

说明书PPDM提取农业废弃秸杆纤维方法
一、技术领域
本发明涉及PPDM提取农业废弃秸杆纤维技术，属于提取秸杆纤维技术领域。
二、背景技术
目前，随着社会的发展和人类文明的进步，人们追求健康、环保的意识愈来愈强烈，合理利用资源和保护资源也是各国政府的基本国策之一。特别是近几年来，人们对健康、安全食品和食品包装材料的需求愈来愈强烈，西方发达国家早已在餐饮等方面采取了种种的强制性措施，保障健康、安全食品及其包装材料品质、应用的环保标准要求，提出一系列规定。我国政府对环保执法力度越来越严格。随之而来的是我国消费者消费意识的逐步觉醒与充斥市场的塑料及发泡食品包装之间矛盾的凸现、资源与需求矛盾的凸现已突出出来，成亟待解决、必需解决的社会现状。
目前普遍采用碱煮法纤维分离提取技术，需增加碱回收设备和污水处理设备，从而增加了投资和污水处理运行费用，否则就会产生环境污染。
碱煮工艺：原料储备-备料-磨浆-蒸煮-洗涤-脱色、漂白-碱回收-(污水送污水处理厂处理)-烘干-包装-入库。
碱煮生产工艺不能保持植物的天然原色，而且通过漂白脱色产生大量污水，且在植物浆中含有一定的化学品残留物，达不到制作绿色、环保产品所需原料的卫生要求。
蒸球、煮锅，由于属压力容器，危险性大，每年必须年检一次，费用高；又由于受容积压力限制每次煮料量较小，进料、出料次数增加，浪费热源；还由于蒸球需要架设转动空间，上料需电动输送上料，蒸煮时为了受热均匀，需电动长时间转动蒸球，增加了耗电量，增加投资。
三、发明内容
本发明的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，提供一种产品体现绿色、环保、节约型、循环利用资源、保护环境的特点的PPDM(全物理法的英文缩写)提取农业废弃秸杆纤维的方法。
PPDM提取农业废弃秸杆纤维方法，特殊之处在于，包含以下加工工序
原料检验-原料储备-原料铡切-浸泡清洗-蒸煮-搓丝-压榨-搅拌-精磨-过滤筛-送餐具制造厂(多余部分榨干后对外销售)
1)检验：对秸杆进行初步检验，确保其无杂质、污物；
2)铡切：对原料进行铡切，截断纤维组织，使之符合深加工要求；
铡切成2-8厘米段，切成4-6厘米时搓丝效果最佳，即保证了搓丝的延续性，搓丝时纤维又无结团现象；
3)浸泡清洗：对铡切后的原料进行物理机械清洗，去掉土尘杂质、农药残留及其他附着物，植物纤维达到国家农药残留及卫生标准规定，纤维加工成一次性餐具、托盘产品检测，结果证明均高于和完全达到国家一次性可降解通用技术标准和食品包装纸的卫生标准；
合适的浸泡时间对原材料中灰尘的清洗、纤维的润涨以及农药残留的浸出有良好的效果，浸泡时间为20-50分钟；
4)蒸煮：进入蒸煮过程，使之软化达到秸杆木质素与纤维分离提取的目的，过程中恒定蒸煮温度和蒸煮时间；
采用地下低压砼蒸煮池，采用网笼装料，分三排摆放，这样可以准确的控制蒸煮温度，使所有原料受热相对均匀；并且因为每次蒸量大，减少开启次数，因此比蒸球、煮锅可以节约投资、节约能源；因为装料、取料非常方便，可以节约人工；
合适的蒸煮温度、时间对纤维与木质素的脱离至关重要，新鲜玉米、大姜、草莓叶蔓等原料的蒸煮温度、时间为70-110℃、60-180分钟，干原料的蒸煮温度、时间为130-150℃、180-240分钟，既可以使纤维与木质素分离良好，又起到了良好的消毒杀菌作用；
浓水的排放点，随着水的循环利用，水中有机物的浓度越来越高，有机物的浓度与水中糖的含量成正比，即当水中糖含量达到15-40mg/ml左右时，水的粘稠度影响水的重复利用，同时水中有机物开始发酵，产生气泡，届时将废水放入沼气池进行发酵处理；达到废水处理投资省，运行费用低，并且开发了沼气新能源，达到合理地全部利用资源的目标。
5)搓丝：通过物理搓磨，将其长的粗纤维进一步缩短细化，并使之进一步软化达到绒状；
6)压榨：进入压榨过程，将水份榨出去掉糖份和木质素；
7)搅拌：对榨后的材料加水进行搅拌，达到精磨要求；
8)精磨：对材料进行精磨，达到绒状制浆要求；
9)过滤筛：将不符合工艺要求的半成品筛出重新进行精磨，符合要求的半成品送制造厂制作餐具、超市托盘等产品；
10)榨干：对超过自用的产量部分，通过榨干后，制成符合标准的浆板向社会销售或进行储备。
本发明技术创新点
1、采用浸泡清洗、蒸煮处理农药残留及杀菌消毒。
2.本发明研究了以恒定蒸煮温度和蒸煮时间。执行不脱色，不漂白，不产生化学污水，节约能源，新鲜的农业废弃秸秆采用蒸汽蒸煮比较容易，不需高压容器，也不需长时间蒸煮，通过蒸煮又能保留新鲜农业废弃秸秆的天然原色，在蒸煮过程中还能对新鲜的农业废弃秸秆进行消毒杀菌。因此，完全可以达到环保餐具、超市托盘及其他包装物的环保、完全可降解、无毒、无味、无农药残留的卫生标准。
3、采用地下低压砼蒸煮池，采用网笼装料，分三排摆放，这样可以准确的控制蒸煮温度，使所有原料受热相对均匀；并且因为每次蒸量大，减少开启次数，因此比蒸球、煮锅可以节约投资、节约能源；因为装料、取料非常方便，可以节约人工。
本工艺较碱煮分解纤维工艺可节水70％以上，可消除污水还可为保护环境吸收消化有机生活垃圾。同时利用沼气技术开发、利用新能源，水100％重复利用，节约电能。
四、附图说明
图1：为实施例PPDM提取农业废弃秸杆纤维方法示意图；
五、具体实施方式
以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。
实施例1
本实施例PPDM提取农业废弃秸杆纤维方法参考图1，包含以下加工工序
原料检验-原料储备-原料铡切-浸泡清洗-蒸煮-搓丝-压榨-搅拌-精磨-过滤筛-送餐具制造厂(多余部分榨干后对外销售)
1)检验：对秸杆进行初步检验，确保其无杂质、污物；
2)铡切：对原料进行铡切，截断纤维组织，使之符合深加工要求；
铡切成2-8厘米段，切成4-6厘米时搓丝效果最佳，即保证了搓丝的延续性，搓丝时纤维又无结团现象；
3)浸泡清洗：对铡切后的原料进行物理机械清洗，去掉土尘杂质、农药残留及其他附着物，植物纤维达到国家农药残留及卫生标准规定，纤维加工成一次性餐具、托盘产品检测，结果证明均高于和完全达到国家一次性可降解通用技术标准和食品包装纸的卫生标准；
合适的浸泡时间对原材料中灰尘的清洗、纤维的润涨以及农药残留的浸出有良好的效果，浸泡时间为20-50分钟；
4)蒸煮：进入蒸煮过程，使之软化达到秸杆木质素与纤维分离提取的目的，过程中恒定蒸煮温度和蒸煮时间；
采用地下低压砼蒸煮池，采用网笼装料，分三排摆放，这样可以准确的控制蒸煮温度，使所有原料受热相对均匀；并且因为每次蒸量大，减少开启次数，因此比蒸球、煮锅可以节约投资、节约能源；因为装料、取料非常方便，可以节约人工；
合适的蒸煮温度、时间对纤维与木质素的脱离至关重要，新鲜玉米、大姜、草莓叶蔓等原料的蒸煮温度、时间为70-110℃、60-180分钟，干原料的蒸煮温度、时间为130-150℃、180-240分钟，既可以使纤维与木质素分离良好，又起到了良好的消毒杀菌作用；
浓水的排放点，随着水的循环利用，水中有机物的浓度越来越高，有机物的浓度与水中糖的含量成正比，即当水中糖含量达到15-40mg/ml左右时，水的粘稠度影响水的重复利用，同时水中有机物开始发酵，产生气泡，不利于生产；将浓水汇入沼气池发酵处理。
5)搓丝：通过物理搓磨，将其长的粗纤维进一步缩短和细化，并使之进一步软化达到绒状；
6)压榨：进入压榨过程，将水份榨出去掉糖份和木质素；
7)搅拌：对榨后的材料加水进行搅拌，达到精磨要求；
8)精磨：对材料进行精磨，达到绒状制浆要求；
9)过滤筛：将不符合工艺要求的半成品筛出重新进行精磨，符合要求的半成品送制造厂制作餐具、超市托盘等产品；
10)榨干：对超过自用的产量部分，通过榨干后，制成符合标准的浆板向社会销售或进行储备。
通过采用PPDM提取纤维技术关键工序进行实验、测试，自2005年6月开始连续三个季次对草莓叶蔓，进行75个批次；连续二个季次对大姜秸杆进行109个批次；通过三个季次对新鲜玉米秸杆90个批次；对小麦秸杆130个批次，采用加权平均综合后测试得出以下结论：
试验测试记录

植物纤维卫生检验记录
纤维类型：玉米                2005年8月19日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.6  铅  以pb计，mg/L  ≤5  4  砷  以AS计，mg/L  ≤1  0.1
纤维类型：玉米                2006年8月21日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.7  铅  以pb计，mg/L  ≤5  3  砷  以AS计，mg/L  ≤1  0.1
纤维类型：玉米                2007年8月25日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.8  铅  以pb计，mg/L  ≤5  4  砷  以AS计，mg/L  ≤1  0.2
注：90个批次综合取定检验结果
植物纤维卫生检验记录
纤维类型：小麦                2005年7月19日
项目名称单位指标要求检验数值重金属(4％醋酸，60℃2h)以pb计，mg/L≤0.9 0.6铅以pb计，mg/L≤5 4砷以AS计，mg/L≤1 0.2
纤维类型：小麦    2006年  7月  23日
项目名称单位指标要求检验数值重金属(4％醋酸，60℃2h)以pb计，mg/L≤0.9 0.5铅以pb计，mg/L≤5 3砷以AS计，mg/L≤1 0.1
纤维类型：小麦    2007年  7月  20日
项目名称单位指标要求检验数值重金属(4％醋酸，60℃2h)以pb计，mg/L≤0.9 0.7铅以pb计，mg/L≤5 3砷以AS计，mg/L≤1 0.2
注：130个批次综合取定检验结果
植物纤维卫生检验记录
纤维类型：大姜    2005年  12月  15日
项目名称单位指标要求检验数值重金属(4％醋酸，60℃2h)以pb计，mg/L≤0.9 0.3铅以pb计，mg/L≤5 1砷以AS计，mg/L≤1未检出
纤维类型：大姜    2006年  12月  19日
项目名称单位指标要求检验数值重金属(4％醋酸，60℃2h)以pb计，mg/L≤0.9 0.2铅以pb计，mg/L≤5 2砷以AS计，mg/L≤1未检出
注：109个批次综合取定检验结果
植物纤维卫生检验记录
纤维类型：棉秸秆    2005年  12月10日
项目名称单位指标要求检验数值重金属(4％醋酸，60℃2h)以pb计，mg/L≤0.9 0.4铅以pb计，mg/L≤5 1砷以AS计，mg/L≤1未检出
纤维类型：棉秸秆    2006年  12月11日
项目名称单位指标要求检验数值重金属(4％醋酸，60℃2h)以pb计，mg/L≤0.9 0.3
  铅  以pb计，mg/L ≤5  2  砷  以AS计，mg/L ≤1  未检出
纤维类型：棉秸秆              2007年12月11日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.4  铅  以pb计，mg/L  ≤5  1  砷  以AS计，mg/L  ≤1  未检出
注：15个批次综合取定检验结果
植物纤维卫生检验记录
纤维类型：芦苇                2005年8月23日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.6  铅  以pb计，mg/L  ≤5  未检出  砷  以AS计，mg/L  ≤1  未检出
纤维类型：芦苇                2006年8月20日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.5  铅  以pb计，mg/L  ≤5  未检出  砷  以AS计，mg/L  ≤1  未检出
纤维类型：芦苇                2007年8月22日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.4  铅  以pb计，mg/L  ≤5  未检出  砷  以AS计，mg/L  ≤1  未检出
注：15个批次综合取定检验结果
植物纤维卫生检验记录
纤维类型：草莓叶蔓           2005年7月23日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.2  铅  以pb计，mg/L  ≤5  1  砷  以AS计，mg/L  ≤1  0.
纤维类型：草莓叶蔓          2006年7月26日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.1
  60℃2h)  铅  以pb计，mg/L ≤5  1.5  砷  以AS计，mg/L ≤1  0.1
纤维类型：草莓叶蔓                2007年7月29日
  项目名称  单位  指标要求  检验数值  重金属(4％醋酸，  60℃2h)  以pb计，mg/L  ≤0.9  0.1  铅  以pb计，mg/L  ≤5  1  砷  以AS计，mg/L  ≤1  0.2
注：75个批次综合取定检验结果
原料采用对比表
  序  项目  碱煮工艺分解  PPDM提取技术  备注  1  原料  木材、甘蔗渣、  芦苇  各种农作物的秸杆藤蔓，如麦  秸、玉米秸、豆秸、花生秸、  高粱秸、生姜秸、草梅蔓、红  薯蔓等  全物理法提取原料广  泛，节约了资源，并有  利农村环境的改善
本发明通过浸泡清洗、蒸煮工序后达到了基本摒除化学物残留，实现原料干净、卫生、无毒害的目的；通过机械揉搓法，使植物纤维充分细化，充分利用；原料长久广泛，达到了就地取材，节约运费、节约木材资源，同时确保原料的绿色环保，完全可降解的纤维新型材料。
采用PPDM技术，不添加任何化学成分，采用水过滤重复利用，配套利用沼气池处理含糖浓度高的有机肥水。植物纤维生产过程中，不排放任何污水，生产过程中的循环水含糖量和木质素达到一定浓度时，将其汇入下一工艺过程-沼气池，开发利用副产品沼气，并达到污水零排放、零污染，同时可吸收处理周边农村有机生活垃圾和杂草，达到了资源合理地全部利用，清洁了农业环境。
应用效果
1)、利用PPDM提取纤维技术生产绿色植物纤维，完全可降解环保包装材料；
2)、以农业废弃秸杆为生产绿色、环保纤维的原料；
3)、推进农业废弃物的综合利用；
4)、保护环境，减少污染，满足人们身体健康和环境保护的需要。
5)、利用农业废弃物替代木材生产绿色植物纤维浆，并进而生产绿色环保的纸浆餐具等包装产品，符合节约资源、保护环境的要求；
6)、节水、节电、节油、节约木材。
7)、清洁了农业环境，达到农业增值，农民增收，提高农业国际竞争力。