專利名稱：：用甘蔗渣制炭的方法
技術領域：
：本發明涉及用甘蔗渣制炭的方法，本發明尤其是涉及以廢棄的甘蔗渣為原料來制造燒烤食品使用的炭的方法。目前國內主要以伐木產生的原木為原料，經炭化后制成機制炭。由于原木的來源是以犧牲木材為代價，而國家已經限制砍伐森林，故用原木作為機制炭的原料顯然是不行的。另一方面，就全國范圍來說目前基本上都用甘蔗來制糖，這就存在著制糖后甘蔗渣的處理問題。僅以全國主要的產糖區湛江為例，每年生產一百萬噸糖，故相應地有三百萬噸的甘蔗渣。對這些甘蔗渣的處理目前所采用的有兩種方式，一種是進行焚燒，但眾所周知這對環境所造成的污染將是非常嚴重的，同時又浪費了能源；另一種是大量堆積，但這會使甘蔗渣發霉和發酵，對生態環境造成不良后果。針對上述在制炭和制糖行業中無法協調的弊端，本發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制造炭，這不僅解決了制炭行業中原料來源不足的問題，而且又使制糖行業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、木質素的分子中都含有碳、氫和氧。在甘蔗渣中的碳水化合物實際上就是甘蔗中殘留的糖分。在高溫加熱的條件下，有機化合物中所含的氫、氧、氮等元素的組成被分解，而碳原子不斷環化、芳構化，結果使氫、氧、氮等原子不斷減少，碳不斷富集。在上述高溫加熱的過程中，由于分子和原子間化學鍵的重新組合，發生化學能的變化，故也會產生熱效應。本發明的發明人在上述反應機理的基礎上，結合目前工業生產的諸多因素，發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為2－10％；b)將干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的細目；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合或僅僅采用加熱干燥的步驟。一般來說，糖廠作為廢料的甘蔗渣內含有約50％(重量)的水分和約4％(重量)的糖分。利用當地日照時間長等優勢，將新鮮的甘蔗渣進行堆曬，其目的是使其中約20－30％(重量)的水分自然揮發。在堆曬的過程中，甘蔗渣的糖分會自然發酵，部分轉化成酒精。在加熱干燥的過程中，一般采用制炭行業中常用的用鋼板制成的直徑約為0．3米，長度約為30米的循環式管道，在進口處用螺旋式推進器推入經堆曬或未經堆曬的甘蔗渣。同時可以在管道外用甘蔗渣作為燃料為管道加熱。在出口處用引風機(其功率約為11千瓦／小時，轉速約為850－1100轉／分鐘)使甘蔗渣在管道內牽引運行，最后引出管道。在整個加熱干燥過程中控制溫度為180－300℃，干燥時間為5－20分鐘。甘蔗渣在加熱干燥的同時其內部的酒精轉化成熱能，也能起到加溫烘干的作用。此外，在管道的出口處加設通風管，將從管道內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會產生爆裂的現象。而若該含水量低于2％(重量)，一方面這在工藝生產上不可能做到，另一方面水分含量過低會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／分鐘的高速切割粉碎機將干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的細目，較好為0．5－3mm的細目，為進一步成形作準備。若該細目小于0．1mm，則在下一步的成形過程中阻力太大，無法加工。而若該細目大于8mm，則會使最終產品炭的炭化發熱量下降。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，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使干燥后的甘蔗渣的粒子變粗，故在一般的情況下優選采用先干燥后粉碎的步驟。在成形步驟中，用螺旋型擠壓推進器將粉碎后的甘蔗渣擠入套筒內，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心或空心的形狀，較好為空心。若擠壓成實心的形狀，一般不會影響成品炭的發熱量，但由于是實心的，故成品炭在燒烤過程中有時會發生燃燒得不夠充分、火焰突然熄滅的現象。擠壓成中空的形狀則可以使最終產品炭在燒烤過程中其中心有空氣通過，從而燃燒得更充分和完全。應用戶的要求它例如可被擠壓成長420mm，外徑40－50mm，內徑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炭化爐內，進行烘烤炭化。炭化時使用的燃料可為曬干后的甘蔗渣。爐內溫度控制在400－800℃，較好為600－700℃。視送入炭化爐內的甘蔗渣的量以及甘蔗渣的含水量，炭化時間可為24－48小時。然后封爐保溫24小時，即得到產品炭。該產品炭的灰含量為5－7％(重量)，其炭化發熱量為6500－7000cal／g。最后將已炭化好的產品炭冷卻，包裝，裝入不易破碎的包裝箱內，等待出廠。下面將已有技術中用原木制成的機制炭和用本發明方法制成的炭的性能進行比較<tablesid="table1"num="001"><table>灰含量*(重量％)發熱量**(cal／g)已有技術中的機制炭56000本發明方法制成的炭5－76500－7000</table></tables>*炭的灰含量是將炭燃燒后剩余的殘渣的重量除以燃燒前炭的重量獲得的**炭的發熱量采用日本島津公司生產的熱量計測定由上表可見，采用本發明的方法用甘蔗渣確實制得了炭，其灰含量可以與已有技術的機制炭相比擬，而炭化發熱量比已有技術的機制炭更好。與已有技術相比，本發明的效果無疑是明顯的。首先，已有技術中以原木為原料生產機制炭是以九噸原木制成一噸機制炭，而本發明制成一噸同類產品的機制炭只需耗用六噸甘蔗渣。也就是說，本發明的產率大為提高了。其次，本發明所用的原料，即甘蔗渣都是糖廠榨糖后所廢棄的。對于這些廢棄物，糖廠原來是采用焚燒進行銷毀。而通過本發明的方法則可以將它們變廢為寶，減少焚燒對空氣產生的污染。同時由于采用本發明，可以為國家節省大量的原木，減少因砍伐森林所造成的對生態環境的破壞。再者，本發明的方法操作簡便，投資少，見效快，就地取材，制炭周期短。同時在本發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行燃燒加熱，節約了能源提高了效率。另外，機制炭主要用于食物燒烤，用本發明的方法生產的產品無煙無害，且燒烤時能發出陣陣淡淡的甘蔗清香味，增進食欲，有利健康。下面，結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但應明白的是本發明并不局限于這些實施例。實施例1將1噸經堆曬后的甘蔗渣先進行加熱干燥，干燥時的溫度控制在250℃，管道采用直徑0．3米、長30米的圓形螺旋管道。在出口處用970轉／分鐘的引風機牽引。干燥10分鐘后將甘蔗渣引出，此時甘蔗渣的含水量為7％(重量)。而后用轉速約4000轉／分鐘的高速切割粉碎機將其粉碎成1mm的細目。再使用螺旋型擠壓推進器把細目擠入套筒，擠壓成長為420mm、外徑48mm、內徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時的溫度為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炭化爐內，在600℃的溫度下進行炭化，炭化28小時后封爐保溫24小時，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)，炭化發熱量可達6800cal／g。實施例2重復實施例1的過程，所不同的是原料甘蔗渣未經堆曬，加熱干燥時的溫度為300℃，干燥時間為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)，炭化發熱量為6740cal／g。實施例3將1噸經堆曬后的甘蔗渣先進行加熱干燥，干燥時的溫度控制在180℃，管道采用直徑0．3米、長30米的圓形螺旋管道。在出口處用1100轉／分鐘的引風機牽引。干燥20分鐘后將甘蔗渣引出，此時甘蔗渣的含水量為8％(重量)。而后用轉速約4000轉／分鐘的高速切割粉碎機將其粉碎成2．5mm的細目。再使用螺旋型擠壓推進器把細目擠入套筒，擠壓成長為420mm、外徑48mm、內徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時的溫度為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炭化爐內，在400℃的溫度下進行炭化，炭化40小時后封爐保溫24小時，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)，炭化發熱量可達6722cal／g。實施例4將1噸經堆曬后的甘蔗渣先進行加熱干燥，干燥時的溫度控制在210℃，管道采用直徑0．3米、長30米的圓形螺旋管道。在出口處用1020轉／分鐘的引風機牽引。干燥18分鐘后將甘蔗渣引出，此時甘蔗渣的含水量為7％(重量)。而后用轉速約4000轉／分鐘的高速切割粉碎機將其粉碎成4mm的細目。再使用螺旋型擠壓推進器把細目擠入套筒，擠壓成長為420mm、外徑48mm，內徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時的溫度為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炭化爐內，在500℃的溫度下進行炭化，炭化48小時后封爐保溫24小時，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)，炭化發熱量可達6790cal／g。實施例5將1噸經堆曬后的甘蔗渣先進行加熱干燥，干燥時的溫度控制在280℃，管道采用直徑0．3米、長30米的圓形螺旋管道。在出口處用970轉／分鐘的引風機牽引。干燥5分鐘后將甘蔗渣引出，此時甘蔗渣的含水量為10％(重量)。而后用轉速約4000轉／分鐘的高速切割粉碎機將其粉碎成2mm的細目。再使用螺旋型擠壓推進器把細目擠入套筒，擠壓成長為420mm、直徑20mm的六角形的實心條狀物，擠壓時的溫度為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炭化爐內，在760℃的溫度下進行炭化，炭化30小時后封爐保溫24小時，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)，炭化發熱量可達6802cal／g。實施例6用轉速約4000轉／分鐘的高速切割粉碎機將1噸甘蔗渣粉碎成0．1mm的細目，而后對之進行加熱干燥，干燥時的溫度控制在290℃，管道采用直徑0．3米、長30米的圓形螺旋管道。在出口處用970轉／分鐘的引風機牽引。干燥18分鐘后將甘蔗渣引出，此時甘蔗渣的含水量為2％(重量)。而后。再使用螺旋型擠壓推進器把甘蔗渣擠入套筒，擠壓成長為420mm、外徑48mm、內徑16mm六角形的中間空心的條狀物，擠壓時的溫度為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炭化爐內，在770℃的溫度下進行炭化，炭化24小時后封爐保溫24小時，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)，炭化發熱量可達6850cal／g。實施例7重復實施例1的過程，所不同的是粉碎過程中將甘蔗渣粉碎至8mm的細目。所得成品炭的灰含量為7％(重量)，炭化發熱量為6580cal／g。實施例8重復實施例1的過程，所不同的是炭化時的溫度為450℃。所得成品炭的灰含量為7．2％(重量)，炭化發熱量為6580cal／g。實施例9重復實施例1的過程，所不同的是炭化時的溫度為800℃。所得成品炭的灰含量為6．2％(重量)，炭化發熱量為6900cal／g。對比例1重復實施例1的過程，所不同的是干燥時的溫度為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熱量為6350cal／g。對比例2重復實施例1的過程，所不同的是在粉碎過程中將甘蔗渣粉碎至10mm的細目，成形甘蔗渣的重量為0．818kg／根。所得成品炭的炭化發熱量為6380cal／g。對比例3重復實施例1的過程，所不同的是在炭化時爐內的溫度為300℃。所得成品炭的灰含量為7．5％(重量)，炭化發熱量為6110cal／g。由上述實施例和對比例可以看出，在干燥的過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熱量會下降。其次，在粉碎的過程中必須使甘蔗渣粉碎后的細目小于8mm，否則最終成品炭的炭化發熱量也會下降。再者，最終成品炭的炭化發熱量與炭化時的溫度有關，即炭化溫度越高，發熱量就越高。當炭化溫度小于400℃時，所得成品炭的發熱量明顯太低。在對本發明作了上述詳細描述后，本領域的普通技術人員可在不偏離本發明權利要求書的范圍內對本發明作出各種改變和改進，這些改變和改進都將包括在本發明的范圍內。權利要求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為2－10％；b)將干燥后的甘蔗渣粉碎成0．1－8mm的細目；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品炭，其中步驟a)和b)的次序可以互換。2．如權利要求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．如權利要求2或3所述的方法，其中加熱干燥時的溫度為180－300℃，干燥時間為5－20分鐘。5．如權利要求1所述的方法，其中在步驟c)的成形過程中的溫度為150－300℃。6．如權利要求1所述的方法，其中在步驟d)中的炭化過程中的炭化時間為24－48小時。7．如權利要求1所述的方法，它還包括在步驟d)后將炭化好的產品炭冷卻，包裝。全文摘要本發明提供一種用甘蔗渣來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單,而且由于以廢棄的甘蔗渣為原料,節約了能源,提高了效率。文檔編號C10B53/02GK1279268SQ9911017公開日2001年1月10日申請日期1999年7月2日優先權日1999年7月2日發明者沈智杰申請人:沈智杰