專(zhuān)利名稱(chēng)：：用甘蔗渣制炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用甘蔗渣制炭的方法，本發(fā)明尤其是涉及以廢棄的甘蔗渣為原料來(lái)制造燒烤食品使用的炭的方法。目前國(guó)內(nèi)主要以伐木產(chǎn)生的原木為原料，經(jīng)炭化后制成機(jī)制炭。由于原木的來(lái)源是以犧牲木材為代價(jià)，而國(guó)家已經(jīng)限制砍伐森林，故用原木作為機(jī)制炭的原料顯然是不行的。另一方面，就全國(guó)范圍來(lái)說(shuō)目前基本上都用甘蔗來(lái)制糖，這就存在著制糖后甘蔗渣的處理問(wèn)題。僅以全國(guó)主要的產(chǎn)糖區(qū)湛江為例，每年生產(chǎn)一百萬(wàn)噸糖，故相應(yīng)地有三百萬(wàn)噸的甘蔗渣。對(duì)這些甘蔗渣的處理目前所采用的有兩種方式，一種是進(jìn)行焚燒，但眾所周知這對(duì)環(huán)境所造成的污染將是非常嚴(yán)重的，同時(shí)又浪費(fèi)了能源；另一種是大量堆積，但這會(huì)使甘蔗渣發(fā)霉和發(fā)酵，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不良后果。針對(duì)上述在制炭和制糖行業(yè)中無(wú)法協(xié)調(diào)的弊端，本發(fā)明提供了一種用甘蔗渣制炭的方法，它利用以廢棄的甘蔗渣為原料來(lái)制造炭，這不僅解決了制炭行業(yè)中原料來(lái)源不足的問(wèn)題，而且又使制糖行業(yè)中廢棄的甘蔗渣得到充分的利用。大家知道，甘蔗渣的主要成分有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、碳水化合物、灰分和水分。其中纖維素的分子式為C6H10O5。在纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的分子中都含有碳、氫和氧。在甘蔗渣中的碳水化合物實(shí)際上就是甘蔗中殘留的糖分。在高溫加熱的條件下，有機(jī)化合物中所含的氫、氧、氮等元素的組成被分解，而碳原子不斷環(huán)化、芳構(gòu)化，結(jié)果使氫、氧、氮等原子不斷減少，碳不斷富集。在上述高溫加熱的過(guò)程中，由于分子和原子間化學(xué)鍵的重新組合，發(fā)生化學(xué)能的變化，故也會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。本發(fā)明的發(fā)明人在上述反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前工業(yè)生產(chǎn)的諸多因素，發(fā)明了一種以甘蔗渣作為原料制炭的方法，它包括以下步驟a)干燥甘蔗渣，使其的含水量以甘蔗渣的總重量計(jì)為2－10％；b)將干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的細(xì)目；c)將粉碎后的甘蔗渣成形；和d)在400－800℃的溫度下將成形后的甘蔗渣炭化成產(chǎn)品炭，其中步驟a)和b)的次序可以互換。在干燥步驟中，可以采用堆曬和加熱干燥相結(jié)合或僅僅采用加熱干燥的步驟。一般來(lái)說(shuō)，糖廠(chǎng)作為廢料的甘蔗渣內(nèi)含有約50％(重量)的水分和約4％(重量)的糖分。利用當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，將新鮮的甘蔗渣進(jìn)行堆曬，其目的是使其中約20－30％(重量)的水分自然揮發(fā)。在堆曬的過(guò)程中，甘蔗渣的糖分會(huì)自然發(fā)酵，部分轉(zhuǎn)化成酒精。在加熱干燥的過(guò)程中，一般采用制炭行業(yè)中常用的用鋼板制成的直徑約為0．3米，長(zhǎng)度約為30米的循環(huán)式管道，在進(jìn)口處用螺旋式推進(jìn)器推入經(jīng)堆曬或未經(jīng)堆曬的甘蔗渣。同時(shí)可以在管道外用甘蔗渣作為燃料為管道加熱。在出口處用引風(fēng)機(jī)(其功率約為11千瓦／小時(shí)，轉(zhuǎn)速約為850－1100轉(zhuǎn)／分鐘)使甘蔗渣在管道內(nèi)牽引運(yùn)行，最后引出管道。在整個(gè)加熱干燥過(guò)程中控制溫度為180－300℃，干燥時(shí)間為5－20分鐘。甘蔗渣在加熱干燥的同時(shí)其內(nèi)部的酒精轉(zhuǎn)化成熱能，也能起到加溫烘干的作用。此外，在管道的出口處加設(shè)通風(fēng)管，將從管道內(nèi)引出的蒸氣排放出去。這樣干燥后的甘蔗渣的含水量以甘蔗渣的總重量計(jì)為2－10％，較好為4－8％。若該含水量高于10％(重量)，則由于水分含量高，致使最終成品炭在燒烤時(shí)會(huì)產(chǎn)生爆裂的現(xiàn)象。而若該含水量低于2％(重量)，一方面這在工藝生產(chǎn)上不可能做到，另一方面水分含量過(guò)低會(huì)使成品炭本身易于氧化而引起自燃。在粉碎步驟中，使用約4000轉(zhuǎn)／分鐘的高速切割粉碎機(jī)將干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的細(xì)目，較好為0．5－3mm的細(xì)目，為進(jìn)一步成形作準(zhǔn)備。若該細(xì)目小于0．1mm，則在下一步的成形過(guò)程中阻力太大，無(wú)法加工。而若該細(xì)目大于8mm，則會(huì)使最終產(chǎn)品炭的炭化發(fā)熱量下降。在此需要指出的是，干燥步驟和粉碎步驟的次序可以互換，也就是說(shuō)，可以先干燥后粉碎，也可以先粉碎后干燥。由于先粉碎后干燥往往會(huì)使干燥后的甘蔗渣的粒子變粗，故在一般的情況下優(yōu)選采用先干燥后粉碎的步驟。在成形步驟中，用螺旋型擠壓推進(jìn)器將粉碎后的甘蔗渣擠入套筒內(nèi)，在150－300℃的溫度下使甘蔗渣成形。在此需要指出的是甘蔗渣成形后的形狀可為實(shí)心或空心的形狀，較好為空心。若擠壓成實(shí)心的形狀，一般不會(huì)影響成品炭的發(fā)熱量，但由于是實(shí)心的，故成品炭在燒烤過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒得不夠充分、火焰突然熄滅的現(xiàn)象。擠壓成中空的形狀則可以使最終產(chǎn)品炭在燒烤過(guò)程中其中心有空氣通過(guò)，從而燃燒得更充分和完全。應(yīng)用戶(hù)的要求它例如可被擠壓成長(zhǎng)420mm，外徑40－50mm，內(nèi)徑16－20mm，每根重量約為0．8－0．9kg的六角形的中空管。將已擠壓成形的甘蔗渣放入常規(guī)炭化爐內(nèi)，進(jìn)行烘烤炭化。炭化時(shí)使用的燃料可為曬干后的甘蔗渣。爐內(nèi)溫度控制在400－800℃，較好為600－700℃。視送入炭化爐內(nèi)的甘蔗渣的量以及甘蔗渣的含水量，炭化時(shí)間可為24－48小時(shí)。然后封爐保溫24小時(shí)，即得到產(chǎn)品炭。該產(chǎn)品炭的灰含量為5－7％(重量)，其炭化發(fā)熱量為6500－7000cal／g。最后將已炭化好的產(chǎn)品炭冷卻，包裝，裝入不易破碎的包裝箱內(nèi)，等待出廠(chǎng)。下面將已有技術(shù)中用原木制成的機(jī)制炭和用本發(fā)明方法制成的炭的性能進(jìn)行比較<tablesid="table1"num="001"><table>灰含量*(重量％)發(fā)熱量**(cal／g)已有技術(shù)中的機(jī)制炭56000本發(fā)明方法制成的炭5－76500－7000</table></tables>*炭的灰含量是將炭燃燒后剩余的殘?jiān)闹亓砍匀紵疤康闹亓揩@得的**炭的發(fā)熱量采用日本島津公司生產(chǎn)的熱量計(jì)測(cè)定由上表可見(jiàn)，采用本發(fā)明的方法用甘蔗渣確實(shí)制得了炭，其灰含量可以與已有技術(shù)的機(jī)制炭相比擬，而炭化發(fā)熱量比已有技術(shù)的機(jī)制炭更好。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果無(wú)疑是明顯的。首先，已有技術(shù)中以原木為原料生產(chǎn)機(jī)制炭是以九噸原木制成一噸機(jī)制炭，而本發(fā)明制成一噸同類(lèi)產(chǎn)品的機(jī)制炭只需耗用六噸甘蔗渣。也就是說(shuō)，本發(fā)明的產(chǎn)率大為提高了。其次，本發(fā)明所用的原料，即甘蔗渣都是糖廠(chǎng)榨糖后所廢棄的。對(duì)于這些廢棄物，糖廠(chǎng)原來(lái)是采用焚燒進(jìn)行銷(xiāo)毀。而通過(guò)本發(fā)明的方法則可以將它們變廢為寶，減少焚燒對(duì)空氣產(chǎn)生的污染。同時(shí)由于采用本發(fā)明，可以為國(guó)家節(jié)省大量的原木，減少因砍伐森林所造成的對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。再者，本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)便，投資少，見(jiàn)效快，就地取材，制炭周期短。同時(shí)在本發(fā)明方法的加熱干燥和炭化步驟中，由于甘蔗渣本身就可以作為燃料進(jìn)行燃燒加熱，節(jié)約了能源提高了效率。另外，機(jī)制炭主要用于食物燒烤，用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品無(wú)煙無(wú)害，且燒烤時(shí)能發(fā)出陣陣淡淡的甘蔗清香味，增進(jìn)食欲，有利健康。下面，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但應(yīng)明白的是本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1將1噸經(jīng)堆曬后的甘蔗渣先進(jìn)行加熱干燥，干燥時(shí)的溫度控制在250℃，管道采用直徑0．3米、長(zhǎng)30米的圓形螺旋管道。在出口處用970轉(zhuǎn)／分鐘的引風(fēng)機(jī)牽引。干燥10分鐘后將甘蔗渣引出，此時(shí)甘蔗渣的含水量為7％(重量)。而后用轉(zhuǎn)速約4000轉(zhuǎn)／分鐘的高速切割粉碎機(jī)將其粉碎成1mm的細(xì)目。再使用螺旋型擠壓推進(jìn)器把細(xì)目擠入套筒，擠壓成長(zhǎng)為420mm、外徑48mm、內(nèi)徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時(shí)的溫度為150℃，速度為每35－40秒鐘一根，成形后的甘蔗渣的重量為0．85kg／根。最后將擠壓成形的條狀物放入常規(guī)炭化爐內(nèi)，在600℃的溫度下進(jìn)行炭化，炭化28小時(shí)后封爐保溫24小時(shí)，即出成品。每噸甘蔗渣可出0．167噸成品炭。該成品炭的灰含量為7％(重量)，炭化發(fā)熱量可達(dá)6800cal／g。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程，所不同的是原料甘蔗渣未經(jīng)堆曬，加熱干燥時(shí)的溫度為300℃，干燥時(shí)間為15分鐘，干燥后的甘蔗渣的含水量為6％(重量)。這樣每噸甘蔗渣制得0．166噸成品炭，該成品炭的灰含量為6．8％(重量)，炭化發(fā)熱量為6740cal／g。實(shí)施例3將1噸經(jīng)堆曬后的甘蔗渣先進(jìn)行加熱干燥，干燥時(shí)的溫度控制在180℃，管道采用直徑0．3米、長(zhǎng)30米的圓形螺旋管道。在出口處用1100轉(zhuǎn)／分鐘的引風(fēng)機(jī)牽引。干燥20分鐘后將甘蔗渣引出，此時(shí)甘蔗渣的含水量為8％(重量)。而后用轉(zhuǎn)速約4000轉(zhuǎn)／分鐘的高速切割粉碎機(jī)將其粉碎成2．5mm的細(xì)目。再使用螺旋型擠壓推進(jìn)器把細(xì)目擠入套筒，擠壓成長(zhǎng)為420mm、外徑48mm、內(nèi)徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時(shí)的溫度為300℃，速度為每35－40秒鐘一根，成形后的甘蔗渣的重量為0．9kg／根。最后將擠壓成的條狀物放入常規(guī)炭化爐內(nèi)，在400℃的溫度下進(jìn)行炭化，炭化40小時(shí)后封爐保溫24小時(shí)，即出成品。每噸甘蔗渣可出0．168噸成品炭。該成品炭的灰含量為6．8％(重量)，炭化發(fā)熱量可達(dá)6722cal／g。實(shí)施例4將1噸經(jīng)堆曬后的甘蔗渣先進(jìn)行加熱干燥，干燥時(shí)的溫度控制在210℃，管道采用直徑0．3米、長(zhǎng)30米的圓形螺旋管道。在出口處用1020轉(zhuǎn)／分鐘的引風(fēng)機(jī)牽引。干燥18分鐘后將甘蔗渣引出，此時(shí)甘蔗渣的含水量為7％(重量)。而后用轉(zhuǎn)速約4000轉(zhuǎn)／分鐘的高速切割粉碎機(jī)將其粉碎成4mm的細(xì)目。再使用螺旋型擠壓推進(jìn)器把細(xì)目擠入套筒，擠壓成長(zhǎng)為420mm、外徑48mm，內(nèi)徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時(shí)的溫度為280℃，速度為每35－40秒鐘一根，成形后的甘蔗渣的重量為0．87kg／根。最后將擠壓成的條狀物放入常規(guī)炭化爐內(nèi)，在500℃的溫度下進(jìn)行炭化，炭化48小時(shí)后封爐保溫24小時(shí)，即出成品。每噸甘蔗渣可出0．165噸成品炭。該成品炭的灰含量為6．5％(重量)，炭化發(fā)熱量可達(dá)6790cal／g。實(shí)施例5將1噸經(jīng)堆曬后的甘蔗渣先進(jìn)行加熱干燥，干燥時(shí)的溫度控制在280℃，管道采用直徑0．3米、長(zhǎng)30米的圓形螺旋管道。在出口處用970轉(zhuǎn)／分鐘的引風(fēng)機(jī)牽引。干燥5分鐘后將甘蔗渣引出，此時(shí)甘蔗渣的含水量為10％(重量)。而后用轉(zhuǎn)速約4000轉(zhuǎn)／分鐘的高速切割粉碎機(jī)將其粉碎成2mm的細(xì)目。再使用螺旋型擠壓推進(jìn)器把細(xì)目擠入套筒，擠壓成長(zhǎng)為420mm、直徑20mm的六角形的實(shí)心條狀物，擠壓時(shí)的溫度為250℃，速度為每35－40秒鐘一根，成形后的甘蔗渣的重量為0．9kg／根。最后將擠壓成形的條狀物放入常規(guī)炭化爐內(nèi)，在760℃的溫度下進(jìn)行炭化，炭化30小時(shí)后封爐保溫24小時(shí)，即出成品。每噸甘蔗渣可出0．167噸成品炭。該成品炭的灰含量為7．5％(重量)，炭化發(fā)熱量可達(dá)6802cal／g。實(shí)施例6用轉(zhuǎn)速約4000轉(zhuǎn)／分鐘的高速切割粉碎機(jī)將1噸甘蔗渣粉碎成0．1mm的細(xì)目，而后對(duì)之進(jìn)行加熱干燥，干燥時(shí)的溫度控制在290℃，管道采用直徑0．3米、長(zhǎng)30米的圓形螺旋管道。在出口處用970轉(zhuǎn)／分鐘的引風(fēng)機(jī)牽引。干燥18分鐘后將甘蔗渣引出，此時(shí)甘蔗渣的含水量為2％(重量)。而后。再使用螺旋型擠壓推進(jìn)器把甘蔗渣擠入套筒，擠壓成長(zhǎng)為420mm、外徑48mm、內(nèi)徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時(shí)的溫度為240℃，速度為每35－40秒鐘一根，成形后的甘蔗渣的重量為0．87kg／根。最后將擠壓成形的條狀物放入常規(guī)炭化爐內(nèi)，在770℃的溫度下進(jìn)行炭化，炭化24小時(shí)后封爐保溫24小時(shí)，即出成品。每噸甘蔗渣可出0．167噸成品炭。該成品炭的灰含量為7％(重量)，炭化發(fā)熱量可達(dá)6850cal／g。實(shí)施例7重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程，所不同的是粉碎過(guò)程中將甘蔗渣粉碎至8mm的細(xì)目。所得成品炭的灰含量為7％(重量)，炭化發(fā)熱量為6580cal／g。實(shí)施例8重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程，所不同的是炭化時(shí)的溫度為450℃。所得成品炭的灰含量為7．2％(重量)，炭化發(fā)熱量為6580cal／g。實(shí)施例9重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程，所不同的是炭化時(shí)的溫度為800℃。所得成品炭的灰含量為6．2％(重量)，炭化發(fā)熱量為6900cal／g。對(duì)比例1重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程，所不同的是干燥時(shí)的溫度為150℃，干燥后甘蔗渣的含水量為13％(重量)，成形后甘蔗渣的重量為0．98kg／根。所得成品炭的炭化發(fā)熱量為6350cal／g。對(duì)比例2重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程，所不同的是在粉碎過(guò)程中將甘蔗渣粉碎至10mm的細(xì)目，成形甘蔗渣的重量為0．818kg／根。所得成品炭的炭化發(fā)熱量為6380cal／g。對(duì)比例3重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程，所不同的是在炭化時(shí)爐內(nèi)的溫度為300℃。所得成品炭的灰含量為7．5％(重量)，炭化發(fā)熱量為6110cal／g。由上述實(shí)施例和對(duì)比例可以看出，在干燥的過(guò)程中必須使甘蔗渣的含水量降至10％(重量)以下，否則最終成品炭的炭化發(fā)熱量會(huì)下降。其次，在粉碎的過(guò)程中必須使甘蔗渣粉碎后的細(xì)目小于8mm，否則最終成品炭的炭化發(fā)熱量也會(huì)下降。再者，最終成品炭的炭化發(fā)熱量與炭化時(shí)的溫度有關(guān)，即炭化溫度越高，發(fā)熱量就越高。當(dāng)炭化溫度小于400℃時(shí)，所得成品炭的發(fā)熱量明顯太低。在對(duì)本發(fā)明作了上述詳細(xì)描述后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明作出各種改變和改進(jìn)，這些改變和改進(jìn)都將包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1．一種以甘蔗渣作為原料制炭的方法，它包括以下步驟a)干燥甘蔗渣，使其的含水量以甘蔗渣的總重量計(jì)為2－10％；b)將干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的細(xì)目；c)將粉碎后的甘蔗渣成形；和d)在400－800℃的溫度下將成形后的甘蔗渣炭化成產(chǎn)品炭，其中步驟a)和b)的次序可以互換。2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)的干燥步驟包括堆曬和加熱干燥。3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)的干燥步驟為加熱干燥。4．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中加熱干燥時(shí)的溫度為180－300℃，干燥時(shí)間為5－20分鐘。5．如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟c)的成形過(guò)程中的溫度為150－300℃。6．如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟d)中的炭化過(guò)程中的炭化時(shí)間為24－48小時(shí)。7．如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括在步驟d)后將炭化好的產(chǎn)品炭冷卻，包裝。全文摘要本發(fā)明提供一種用甘蔗渣來(lái)制造燒烤用的炭的方法。該方法包括干燥、粉碎、成形和炭化等步驟。這種用甘蔗渣制炭的方法不僅步驟簡(jiǎn)單,而且由于以廢棄的甘蔗渣為原料,節(jié)約了能源,提高了效率。文檔編號(hào)C10B53/02GK1279268SQ9911017公開(kāi)日2001年1月10日申請(qǐng)日期1999年7月2日優(yōu)先權(quán)日1999年7月2日發(fā)明者沈智杰申請(qǐng)人:沈智杰