一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)乳酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)林廢棄物利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)乳酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)乳酸發(fā)酵所用的主要原料是玉米、大米、甘薯等淀粉質(zhì)原料，不僅成本高，而且大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)會(huì)消耗大量糧食，加劇糧食與飼料資源的緊張狀況。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的大量農(nóng)業(yè)廢棄物，具有量大、分散、種類多和利用度低的特點(diǎn)，隨著農(nóng)業(yè)廢棄物處理問(wèn)題和資源危機(jī)的加劇，秸桿等農(nóng)林廢棄物在可再生資源領(lǐng)域的巨大發(fā)展?jié)摿θ找嫱癸@，采用低廉易得、量大廣布的秸桿等農(nóng)林廢棄物來(lái)生產(chǎn)乳酸，不僅能大大拓展其生產(chǎn)原料的來(lái)源、降低成本，而且對(duì)緩解糧食危機(jī)和減少環(huán)境污染將有積極意義。
[0003]纖維素轉(zhuǎn)化乳酸的重要環(huán)節(jié)包括原料預(yù)處理、纖維原料水解和乳酸發(fā)酵，而預(yù)處理和水解不僅是發(fā)酵的重要前提，而制約著乳酸高效生產(chǎn)的主要問(wèn)題便是原料利用率低、酶用量大。而目前，制約著農(nóng)林廢棄物資源化利用的一個(gè)重要環(huán)節(jié)恰恰就在于前端預(yù)處理過(guò)程中能否將用于發(fā)酵的成分最大程度的有效利用，而以秸桿為主的農(nóng)林廢棄物在普通處理中很難做到高效的分解和利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種促進(jìn)乳酸發(fā)酵、提高利用率的利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)乳酸的方法。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)乳酸的方法，包括從農(nóng)林廢棄物分解分離纖維素的步驟和以分離出的纖維素為原料生產(chǎn)乳酸的步驟，其特征在于，所述農(nóng)林廢棄物分解分離纖維素的步驟通過(guò)農(nóng)林廢棄物撬裝模塊式成份分解分離設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，其具體過(guò)程為:
[0007]I)物料初級(jí)破碎過(guò)程，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單切割的物料徑向進(jìn)入粉碎室通過(guò)粉碎機(jī)構(gòu)粉碎，該粉碎過(guò)程由刀片組與豎直筒體內(nèi)壁上的突脊共同完成，然后物料下沉到達(dá)粉碎室底部的斜面進(jìn)入錘打室，完成物料的進(jìn)一步破碎，物料不斷通過(guò)錘打、擠壓，破碎變小，然后涌向出口處擋板、篩網(wǎng)，直至小于篩孔尺寸便排出錘打室，進(jìn)入超聲波室，超聲震蕩使物料微細(xì)結(jié)構(gòu)松動(dòng)，同時(shí)還通過(guò)螺桿傳送使物料送達(dá)出料口，然后旋入物料加熱膨化撕裂裝置內(nèi)；
[0008]2)物料加熱膨化撕裂過(guò)程，經(jīng)過(guò)初級(jí)破碎的物料通過(guò)變距螺桿擠壓、摩擦作用和高溫伴熱帶加熱，系統(tǒng)內(nèi)溫度不斷上升，壓力不斷升高，物料體積不斷壓縮，在隨螺桿旋出泄料口的瞬間，由于壓力驟減，物料瞬間膨脹，其微細(xì)結(jié)構(gòu)撕裂，在加壓過(guò)程中，當(dāng)壓力超過(guò)預(yù)設(shè)值，安全防爆閥打開，蒸汽噴出，保障運(yùn)行安全。
[0009]3)物料微波破碎過(guò)程，經(jīng)過(guò)加熱擠壓撕裂的物料，旋入微波管道，微波加快分子運(yùn)動(dòng)對(duì)物料微結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞，物料纖維的微分子結(jié)構(gòu)被破壞，然后物料旋入物料分離裝置；
[0010]4)物料成份分解分離過(guò)程，經(jīng)過(guò)微波破碎的物料在水的作用下，使物料中已分解的半纖維素溶于水而與木質(zhì)素和纖維素分離，根據(jù)需要添加纖維素酶則纖維素在生物酶的作用下分解為利于乳酸發(fā)酵的短鏈糖類而溶出，實(shí)現(xiàn)與木質(zhì)素的分離，纖維素和溶于水的半纖維素從出液口流入液體收集裝置。
[0011]所述農(nóng)林廢棄物撬裝模塊式成份分解分離設(shè)備包括控制面板和通過(guò)管道連接在一起的物料初級(jí)破碎裝置、物料加熱膨化撕裂裝置、物料微波破碎裝置和物料分解分離裝置，
[0012]所述物料初級(jí)破碎裝置包括“L”形筒，其豎直筒體側(cè)壁上設(shè)置有徑向進(jìn)料斗，豎直筒體內(nèi)部設(shè)置有粉碎機(jī)構(gòu)，所述粉碎機(jī)構(gòu)下方設(shè)置有傾斜料板，所述傾斜料板的末端水平筒體內(nèi)設(shè)置有錘打器，所述錘打器處的水平筒壁上設(shè)置有與筒壁垂直的擋板，所述擋板的下端與筒壁之間設(shè)置有物料流出口，該流出口處通過(guò)篩網(wǎng)與內(nèi)壁上設(shè)置有超聲發(fā)生器的超聲波室連通，所述超聲波室內(nèi)設(shè)置有與減速機(jī)連接的送料螺桿A ；
[0013]所述物料加熱膨化撕裂裝置包括由從外到內(nèi)依次設(shè)置的保溫層、高溫伴熱帶和防爆層組成的“一”字形筒，該筒內(nèi)設(shè)置內(nèi)設(shè)有安全防爆閥和送料螺桿B ;
[0014]所述物料微波破碎裝置包括“一”字形微波破碎筒，該筒筒壁外壁設(shè)置有一層微波防漏層，該筒內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)磁控管，該筒內(nèi)還設(shè)置有送料螺桿C;
[0015]所述物料分解分離裝置包括“一”字形筒，該筒筒壁上設(shè)置有加水口和催化劑添加口，該筒內(nèi)設(shè)置有擠壓螺桿，該筒筒壁上還設(shè)置有出液口和出料口。
[0016]所述粉碎機(jī)構(gòu)包括減速機(jī)、轉(zhuǎn)軸、3-5個(gè)刀片組和豎直筒體內(nèi)壁上設(shè)置的突脊，所述刀片組沿轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，每個(gè)刀片組由連接到轉(zhuǎn)軸上的楔形刀片和刀片末端單點(diǎn)固定的偏輪錘片組成，所述多個(gè)刀片組中每個(gè)刀片組的長(zhǎng)度相等，且比突脊內(nèi)面形成的內(nèi)徑長(zhǎng)Imm0
[0017]所述刀片組設(shè)置為三個(gè)，其中刀片的長(zhǎng)度從上到下依次變短，偏輪錘片的長(zhǎng)度從上到下依次變長(zhǎng)。
[0018]所述錘打器包括一個(gè)動(dòng)力軸，所述動(dòng)力軸與破碎機(jī)轉(zhuǎn)軸異面垂直，所述動(dòng)力軸上設(shè)置有一個(gè)偏心錘，所述偏心錘外表面設(shè)置有“凹”字形結(jié)構(gòu)的凸齒，所述水平筒體內(nèi)壁和擋板上設(shè)置有與偏心錘外表面凸齒形狀一致且彼此不咬合的的“凹”字形凸齒。
[0019]所述擠壓螺桿的螺距數(shù)值不相等，各螺距按等差級(jí)數(shù)規(guī)律漸變排列。
[0020]所述物料分離裝置的“一”字形筒底部在擠壓螺桿后段緊密螺距處沿螺桿長(zhǎng)度方向每50cm設(shè)有一段導(dǎo)水槽，所述導(dǎo)水槽的中部從前向后設(shè)置有一個(gè)逐漸變寬變深的水槽，所述水槽的末端設(shè)置一個(gè)出液口。
[0021]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明通過(guò)別通過(guò)對(duì)多元化農(nóng)林廢棄物粉粹、錘打、超聲破碎、筒狀螺旋高溫高壓擠壓撕裂、筒狀螺旋微波熱解工藝，筒狀螺旋生物酶解分離的工藝過(guò)程，在一個(gè)裝置內(nèi)通過(guò)多個(gè)螺旋擠壓輸送過(guò)程，一次性地實(shí)現(xiàn)農(nóng)林有機(jī)質(zhì)組分的分解分離，最終獲得脫離木質(zhì)素的糖溶液，為后續(xù)乳酸的高效發(fā)酵提供條件。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是農(nóng)林廢棄物撬裝模塊式成份分解分離設(shè)備示意圖；
[0023]圖2是“一”字形分離筒底部導(dǎo)水槽分布結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖1和圖2中，1.“L”形筒，2.突脊，3.刀片組，4.進(jìn)料斗，5.錘打器，6.“凹”字形凸齒，7.偏心錘，8.擋板，9.保溫層，10.高溫伴熱帶，11.防爆層，12.篩網(wǎng)，13.送料螺桿A，14.超聲振蕩器，15.送料螺桿B，16.送料螺桿C，17.微波防漏層，18.磁控管，19.導(dǎo)水槽，20.催化劑添加口，21.加水口，22.出液口，23.液體收集器，24.出料口，25.固體收集器，26.水箱，27.控制面板，28.傾斜料板，29.“一”字形分離筒，30.擠壓螺桿。
【具體實(shí)施方式】
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[0025]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0026]一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)乳酸的方法，包括從農(nóng)林廢棄物分解分離纖維素的步驟和以分離分解出的纖維素為原料生產(chǎn)乳酸的步驟，農(nóng)林廢棄物分解分離纖維素的步驟通過(guò)農(nóng)林廢棄物撬裝模塊式成份分解分離設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，其具體過(guò)程為:
[0027]I)物料初級(jí)破碎過(guò)程，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單切割的物料徑向