專利名稱：提取草本植物中天然纖維的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及植物纖維的提取方法，尤其是一種以傳統(tǒng)農業(yè)廢棄物為主的草本植物中天然纖維的提取方法。
背景技術：
稻草(straw)、麥稈(haulm)、秸稈(alpine rush)系傳統(tǒng)農業(yè)在收獲稻谷、小麥等后的稿桿，常被廢棄于田土中，不好處理，以往是在田野焚燒，對環(huán)境造成污染，目前環(huán)保政策已禁止焚燒稿桿，它的出路成為亟待解決的問題。龍須草(grass)是在丘陵地區(qū)的山坡上廣泛生長的含纖維量很高的野生植物，尚未被充分利用。上述草本植物中含有豐富的天然纖維可資利用，例如，麥稈(haulm)—直是造紙的重要原料。本發(fā)明作出以前，苑瑞華主編的《沼氣生態(tài)農業(yè)技術》(中國農業(yè)出版社2001年 10月第一版2006年12月北京第12次印刷)，使農業(yè)廢棄物的有機物厭氧發(fā)酵產生沼氣為農業(yè)居民提供能源，沼氣發(fā)酵殘余物——沼渣、沼液等為農業(yè)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)綜合利用；張璐(2008年碩士學位論文)《稻秸稈和桑皮提取非織造纖維材料的方法研究》提出稻秸稈與 NaOH質量配比1 :0. 6，稻秸稈與溶液的固液比(g:ml)為1:30，溫度90°C，攪拌(轉速720r/ min)，經120min提取其天然纖維；郭夏麗(河南恒泰生物工程股份有限公司)《農田秸稈快速處理及配套技術研究》，通過配伍，將具有不同降解功能的微生物混合，開發(fā)出具有快速腐熟功能的秸稈降解復合菌劑，加速秸稈降解，作為農作物生長發(fā)育的肥料。他們共同的缺點是沒有充分利用稻草、麥秸、龍須草中寶貴的天然纖維材料，在提取其天然纖維時，還大量
消耗堿(NaOH 配比 1 0. 6，固液比 g :ml-----1 30)，耗能高(90°C，攪拌 720r/min, 120min),
與低碳經濟發(fā)展相矛盾。

發(fā)明內容
本發(fā)明依據草本植物中的纖維素線狀分子平行排列成結晶，結晶體外層包裹著木質素(最難以生物降解的物質)的特點，提出一種草本植物纖維素提取方法。發(fā)明的技術方案是
一種提取草本植物中天然纖維的方法，將草本植物晾曬至干，切碎，錘擊除髓成粗絲， 置于發(fā)酵池中，接種厭氧微生物發(fā)酵，使其有機成分部分轉化為以甲烷(CH4)為主的可燃氣體和溶于發(fā)酵液中的小分子物質，剩余的纖維素及木質素則以“渣”的狀態(tài)存在于發(fā)酵液中，取出這種“渣”，清洗濾干，經錘式除髓機破碎為細絲，得到天然纖維材料。所述草本植物是稻草、麥草、龍須草之一。在上述方法中發(fā)酵溫度20°C 30°C，PH值控制在7. 0 7. 5，發(fā)酵時間7 12天。本發(fā)明的有益效果
用本方法可提取出原料中80%以上的植物纖維，還同時產出可燃氣體——沼氣(甲烷CH460-50%, C0220-30%及少量H2d2S、C0等氣體)，而且不污染環(huán)境，耗能極低，較傳統(tǒng)造紙業(yè)化學制漿提取天然纖維的工藝高耗能、高污染狀況是一個極大的進步。


圖1是發(fā)酵池的結構示意圖； 圖2是發(fā)酵池底座示意圖3是發(fā)酵池俯視中的上、下部示意圖； 圖4-1、4-2是插板、插板濾網示意圖； 圖5是發(fā)酵池出“渣” 口網兜示意圖； 圖6是清水池示意圖。
具體實施例方式建厭氧發(fā)酵池，如圖1至圖6所示1一發(fā)酵池進料口，2—發(fā)酵池出“渣”口(取粗纖維料)，3—可燃氣出口，4一發(fā)酵池底座進料口位置，5—發(fā)酵池底座出料口位置，6—插板，7—插板濾網(100目/cm2)，8—網兜(100目/cm2)，9一發(fā)酵池俯視圖中的下半部方形底座，10—發(fā)酵池俯視圖中的上半部圓柱形體的圓環(huán)，11一發(fā)酵池的集氣罩，12—發(fā)酵池上部圓柱體，13—發(fā)酵池下部方形柱體，14一發(fā)酵池和清水(田塘清水)池的地面基座，15—清水(田塘清水)池，供清洗料“渣”和補充發(fā)酵池用水，16—浙”渣”處。 發(fā)酵池總容積5m3，清水池總容積5m3。實施例一以稻草為原料 1.備料
稻草，在稻谷收獲之后，晾曬至干(含水份低于10%)，青色稻草必須經晾曬后轉變?yōu)榈稚?或淡黃褐色);將晾曬至干并去掉青色的原料切至2cm長碎節(jié)，經錘式除髓機破碎成粗絲狀待用。2.啟動厭氧發(fā)酵。預先在發(fā)酵池出“渣”口 2放入網兜8，并插入插板6，從進料口 1放入100目/ cm2篩過濾后的老沼氣池的沼液(或帶適量水的塘田活性污泥漿)，沼液、活性污泥都富含厭氧菌。同時加入4倍于老沼氣池沼液體積的已備發(fā)酵原料并混合均勻，使發(fā)酵池中進料總體積為4 m3。保持投料濃度在8% (夏季6 冬季10%)，用適量草木灰或石灰水將池內液體的PH值調至7. 0 7. 5，每天攪動兩次，封閉10 12天，待產生可燃氣體至高峰期后，進行下一步操作。3.出“渣”。先取出“渣” 口插板6，然后攪拌，攪拌后又插入插板6，并慢慢提起網兜8，取出 “S”(即粗纖維)，如此反復攪拌，取“渣”至發(fā)酵池中91%的渣被取出為止。將“渣”在清水池15清洗后放置于浙“渣”處16浙干(實得含水分10%干纖維75公斤)，待下步驟再處理。 再將插板6插入網兜8，并將網兜8重新置于發(fā)酵池出“渣” 口 2。4.再進料、發(fā)酵。再從發(fā)酵池進料口 1推入稻草240公斤，每天攪拌2次，在氣溫25°C情況下，封閉發(fā)酵池7天，待產生可燃氣體呈現(xiàn)高峰期。氣溫高于25°C時，可縮短發(fā)酵時間，氣溫低于25 °C時，應延長發(fā)酵時間。5.再除“渣”。重復本實施例第3步驟操作。得含水分10%干纖維72公斤。6.粗纖維再處理。將上述操作所得干纖維(含水分10%)，經錘式除髓機破碎成細絲狀物，即所得的天然纖維。第2步驟操作時，得可燃氣5m3，第4步驟操作得可燃氣4 m3，兩步驟共得天然纖維 (含水分8%) 138公斤。7.接5步驟操作后，繼續(xù)進行類似1、4、5、6各步驟操作，不斷提取稻草中的天然纖維。實施例二以麥稈為原料
1.將收獲小麥后的麥秸稈晾曬至干(含水分10%以下)，其中青麥秸稈必須在晾曬后轉變?yōu)榛野咨?.將晾曬至干的麥秸稈切至2cm長的碎節(jié)，用澄清的新鮮飽和石灰水浸漬(料 石灰水=1:5重量份)24小時后，取出晾曬至干(含水分10%以下)，經錘式除髓機破碎成粗線條狀備料。3.用麥秸稈備料進行實施例一 1 7的各步驟相同操作。其中2 3步驟得干纖維98公斤，可燃氣4m3，4步驟加麥秸稈備料256公斤，過程得可燃氣5m3，5步驟得干纖維102公斤。本實施例兩次共得天然纖維198公斤，可燃氣9m3 (各次纖維含水分同實施例一)。實施例三以龍須草為原料
1.將收割的龍須草晾曬至干(含水分9%)，其中青色龍須草應晾曬至轉變?yōu)榛野咨?.將晾曬至干的龍須草切至2cm長的碎節(jié)，經錘式除髓機破碎成粗絲狀物，作為龍須草發(fā)酵備料。3.用龍須草備料進行實施例一 1 7的各步驟相同操作。其中2 3步驟得干纖維120公斤，可燃氣5 m3,4步驟加龍須草備料260公斤，過程得可燃氣5. 8m3，5步驟得干纖維130公斤。本實施例兩次共得天然纖維245公斤，可燃氣10. Sm3 (各次纖維含水分同實施例一)。
權利要求
1.一種提取草本植物中天然纖維的方法，將草本植物晾曬至干，切碎，錘擊除髓成粗絲，置于發(fā)酵池中，接種厭氧微生物發(fā)酵，使其有機成分部分轉化為以甲烷(CH4)為主的可燃氣體和溶于發(fā)酵液中的小分子物質，剩余的纖維素及木質素則以“渣”的狀態(tài)存在于發(fā)酵液中，取出這種“渣”，清洗濾干，經錘式除髓機破碎為細絲，得到天然纖維材料。
2.根據權利要求1所述的提取草本植物中天然纖維的方法，其特征在于所述草本植物是稻草、麥草、龍須草之一。
3.根據權利要求1所述的提取草本植物中天然纖維的方法，其特征在于在該方法中， 發(fā)酵溫度為20°C 30°C，PH值控制在7. 0 7. 5，發(fā)酵時間7 12天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在厭氧條件下提取稻草、麥秸稈、龍須草中天然纖維的方法，將稻草、麥秸稈、龍須草晾曬至干，切碎，除髓錘擊成粗絲。進入厭氧發(fā)酵池發(fā)酵，從厭氧發(fā)酵池取出粗纖維并清洗瀝干，經錘式除髓機破碎成細絲狀物——天然纖維產品。全過程投資省、能耗低。無污染、易操作，同時得到天然纖維和可燃氣體(沼氣)兩種綠色產品，是一種低碳生產技術。
文檔編號D21C5/00GK102261008SQ201110195948
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權日2011年7月13日
發(fā)明者王升全 申請人:王升全