专利名称：提取草本植物中天然纤维的方法
技术领域：
本发明涉及植物纤维的提取方法，尤其是一种以传统农业废弃物为主的草本植物中天然纤维的提取方法。
背景技术：
稻草(straw)、麦秆(haulm)、秸秆(alpine rush)系传统农业在收获稻谷、小麦等后的稿杆，常被废弃于田土中，不好处理，以往是在田野焚烧，对环境造成污染，目前环保政策已禁止焚烧稿杆，它的出路成为亟待解决的问题。龙须草(grass)是在丘陵地区的山坡上广泛生长的含纤维量很高的野生植物，尚未被充分利用。上述草本植物中含有丰富的天然纤维可资利用，例如，麦秆(haulm)—直是造纸的重要原料。本发明作出以前，苑瑞华主编的《沼气生态农业技术》(中国农业出版社2001年 10月第一版2006年12月北京第12次印刷)，使农业废弃物的有机物厌氧发酵产生沼气为农业居民提供能源，沼气发酵残余物——沼渣、沼液等为农业种植业、养殖业综合利用；张璐(2008年硕士学位论文)《稻秸秆和桑皮提取非织造纤维材料的方法研究》提出稻秸秆与 NaOH质量配比1 :0. 6，稻秸秆与溶液的固液比(g:ml)为1:30，温度90°C，搅拌(转速720r/ min)，经120min提取其天然纤维；郭夏丽(河南恒泰生物工程股份有限公司)《农田秸秆快速处理及配套技术研究》，通过配伍，将具有不同降解功能的微生物混合，开发出具有快速腐熟功能的秸秆降解复合菌剂，加速秸秆降解，作为农作物生长发育的肥料。他们共同的缺点是没有充分利用稻草、麦秸、龙须草中宝贵的天然纤维材料，在提取其天然纤维时，还大量
消耗碱(NaOH 配比 1 0. 6，固液比 g :ml-----1 30)，耗能高(90°C，搅拌 720r/min, 120min),
与低碳经济发展相矛盾。
发明内容
本发明依据草本植物中的纤维素线状分子平行排列成结晶，结晶体外层包裹着木质素(最难以生物降解的物质)的特点，提出一种草本植物纤维素提取方法。发明的技术方案是
一种提取草本植物中天然纤维的方法，将草本植物晾晒至干，切碎，锤击除髓成粗丝， 置于发酵池中，接种厌氧微生物发酵，使其有机成分部分转化为以甲烷(CH4)为主的可燃气体和溶于发酵液中的小分子物质，剩余的纤维素及木质素则以“渣”的状态存在于发酵液中，取出这种“渣”，清洗滤干，经锤式除髓机破碎为细丝，得到天然纤维材料。所述草本植物是稻草、麦草、龙须草之一。在上述方法中发酵温度20°C 30°C，PH值控制在7. 0 7. 5，发酵时间7 12天。本发明的有益效果
用本方法可提取出原料中80%以上的植物纤维，还同时产出可燃气体——沼气(甲烷CH460-50%, C0220-30%及少量H2d2S、C0等气体)，而且不污染环境，耗能极低，较传统造纸业化学制浆提取天然纤维的工艺高耗能、高污染状况是一个极大的进步。
图1是发酵池的结构示意图； 图2是发酵池底座示意图3是发酵池俯视中的上、下部示意图； 图4-1、4-2是插板、插板滤网示意图； 图5是发酵池出“渣” 口网兜示意图； 图6是清水池示意图。
具体实施例方式建厌氧发酵池，如图1至图6所示1一发酵池进料口，2—发酵池出“渣”口(取粗纤维料)，3—可燃气出口，4一发酵池底座进料口位置，5—发酵池底座出料口位置，6—插板，7—插板滤网(100目/cm2)，8—网兜(100目/cm2)，9一发酵池俯视图中的下半部方形底座，10—发酵池俯视图中的上半部圆柱形体的圆环，11一发酵池的集气罩，12—发酵池上部圆柱体，13—发酵池下部方形柱体，14一发酵池和清水(田塘清水)池的地面基座，15—清水(田塘清水)池，供清洗料“渣”和补充发酵池用水，16—浙”渣”处。 发酵池总容积5m3，清水池总容积5m3。实施例一以稻草为原料 1.备料
稻草，在稻谷收获之后，晾晒至干(含水份低于10%)，青色稻草必须经晾晒后转变为淡褐色(或淡黄褐色);将晾晒至干并去掉青色的原料切至2cm长碎节，经锤式除髓机破碎成粗丝状待用。2.启动厌氧发酵。预先在发酵池出“渣”口 2放入网兜8，并插入插板6，从进料口 1放入100目/ cm2筛过滤后的老沼气池的沼液(或带适量水的塘田活性污泥浆)，沼液、活性污泥都富含厌氧菌。同时加入4倍于老沼气池沼液体积的已备发酵原料并混合均勻，使发酵池中进料总体积为4 m3。保持投料浓度在8% (夏季6 冬季10%)，用适量草木灰或石灰水将池内液体的PH值调至7. 0 7. 5，每天搅动两次，封闭10 12天，待产生可燃气体至高峰期后，进行下一步操作。3.出“渣”。先取出“渣” 口插板6，然后搅拌，搅拌后又插入插板6，并慢慢提起网兜8，取出 “S”(即粗纤维)，如此反复搅拌，取“渣”至发酵池中91%的渣被取出为止。将“渣”在清水池15清洗后放置于浙“渣”处16浙干(实得含水分10%干纤维75公斤)，待下步骤再处理。 再将插板6插入网兜8，并将网兜8重新置于发酵池出“渣” 口 2。4.再进料、发酵。再从发酵池进料口 1推入稻草240公斤，每天搅拌2次，在气温25°C情况下，封闭发酵池7天，待产生可燃气体呈现高峰期。气温高于25°C时，可缩短发酵时间，气温低于25 °C时，应延长发酵时间。5.再除“渣”。重复本实施例第3步骤操作。得含水分10%干纤维72公斤。6.粗纤维再处理。将上述操作所得干纤维(含水分10%)，经锤式除髓机破碎成细丝状物，即所得的天然纤维。第2步骤操作时，得可燃气5m3，第4步骤操作得可燃气4 m3，两步骤共得天然纤维 (含水分8%) 138公斤。7.接5步骤操作后，继续进行类似1、4、5、6各步骤操作，不断提取稻草中的天然纤维。实施例二以麦秆为原料
1.将收获小麦后的麦秸秆晾晒至干(含水分10%以下)，其中青麦秸秆必须在晾晒后转变为灰白色。2.将晾晒至干的麦秸秆切至2cm长的碎节，用澄清的新鲜饱和石灰水浸渍(料 石灰水=1:5重量份)24小时后，取出晾晒至干(含水分10%以下)，经锤式除髓机破碎成粗线条状备料。3.用麦秸秆备料进行实施例一 1 7的各步骤相同操作。其中2 3步骤得干纤维98公斤，可燃气4m3，4步骤加麦秸秆备料256公斤，过程得可燃气5m3，5步骤得干纤维102公斤。本实施例两次共得天然纤维198公斤，可燃气9m3 (各次纤维含水分同实施例一)。实施例三以龙须草为原料
1.将收割的龙须草晾晒至干(含水分9%)，其中青色龙须草应晾晒至转变为灰白色。2.将晾晒至干的龙须草切至2cm长的碎节，经锤式除髓机破碎成粗丝状物，作为龙须草发酵备料。3.用龙须草备料进行实施例一 1 7的各步骤相同操作。其中2 3步骤得干纤维120公斤，可燃气5 m3,4步骤加龙须草备料260公斤，过程得可燃气5. 8m3，5步骤得干纤维130公斤。本实施例两次共得天然纤维245公斤，可燃气10. Sm3 (各次纤维含水分同实施例一)。
权利要求
1.一种提取草本植物中天然纤维的方法，将草本植物晾晒至干，切碎，锤击除髓成粗丝，置于发酵池中，接种厌氧微生物发酵，使其有机成分部分转化为以甲烷(CH4)为主的可燃气体和溶于发酵液中的小分子物质，剩余的纤维素及木质素则以“渣”的状态存在于发酵液中，取出这种“渣”，清洗滤干，经锤式除髓机破碎为细丝，得到天然纤维材料。
2.根据权利要求1所述的提取草本植物中天然纤维的方法，其特征在于所述草本植物是稻草、麦草、龙须草之一。
3.根据权利要求1所述的提取草本植物中天然纤维的方法，其特征在于在该方法中， 发酵温度为20°C 30°C，PH值控制在7. 0 7. 5，发酵时间7 12天。
全文摘要
本发明公开了一种在厌氧条件下提取稻草、麦秸秆、龙须草中天然纤维的方法，将稻草、麦秸秆、龙须草晾晒至干，切碎，除髓锤击成粗丝。进入厌氧发酵池发酵，从厌氧发酵池取出粗纤维并清洗沥干，经锤式除髓机破碎成细丝状物——天然纤维产品。全过程投资省、能耗低。无污染、易操作，同时得到天然纤维和可燃气体(沼气)两种绿色产品，是一种低碳生产技术。
文档编号D21C5/00GK102261008SQ201110195948
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者王升全 申请人:王升全