СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАТОНКОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ВОЛОКНА ИЗ ВИННОЙ БАРДЫ Российский патент 2022 года по МПК B01J19/12 B01J19/18 D06M10/00 D06M10/06 D06M10/08 D06M11/74 D06M13/513 

Область техники

Изобретение относится к области переработки винной барды, в частности к технологии извлечения злакового волокна и проведения функциональной модификации для получения ультратонкого функционального волокна.

Уровень техники

Винная барда представляет собой твердый побочный продукт винодельческой и алкогольной промышленности, который богат клетчаткой, аминокислотами, крахмалом, различными ферментами и витаминами, барда производится в большом количестве, отличается сложным составом и недостаточной стабильностью при хранении. Винная барда в зависимости от источника ее происхождения в общем подразделяется на пивную дробину, водочный отстой, отстой рисового вина и спиртовой отстой.

Вслед за индустриализацией винодельческой и алкогольной промышленности производство винной барды увеличивается с каждым днем. С повышением осведомленности общества в области защиты окружающей среды, развитием науки и технологий, предприятия больше не могут просто утилизировать винный отстой в качестве отходов, а проблема эффективного использования барды стала сложным вопросом, который пытаются решать предприятия и соответствующие научные сообщества.

Для помощи предприятиям в решении проблемы переработки винного отстоя, исследователи разработали ряд технологических методов производства промышленных или сельскохозяйственных продуктов с использованием винного отстоя в качестве вторичного ресурса, которые широко используются в таких технических областях, как производство продуктов питания, кормов и удобрений.

Например, патент на изобретение с номером заявки 201711210006.1 раскрывает способ изготовления питательной среды с использованием винной барды в качестве основного сырья, который прост и удобен в использовании. Патент на изобретение с номером заявки 201910627735.X раскрывает способ приготовления ароматизированного спиртового вина с использованием винной барды. Посредством предварительной обработки, ферментативного расщепления, ферментации и составления нужных пропорций винная барда полностью используется, становясь активным ингредиентом, а загрязнение окружающей среды значительно уменьшается. Патент на изобретение с номером заявки 201910627741.5 раскрывает способ извлечения пищевых волокон из винного отстоя, который реализует извлечение пищевых волокон из винного отстоя с помощью дефибрирования и ферментативного расщепления, что дополнительно увеличивает добавленную стоимость и ценность использования винного отстоя. Кроме того, использование винной барды для производства кормов для животных или удобрений также является важным способом ее применения. Например, патент на изобретение с номером заявки 201510792499.9 раскрывает способ приготовления кормов для крупного рогатого скота и овец путем закрытой ферментации с использованием таких компонентов, как винный отстой, ферменты кормовых соединений и кормовые пребиотики, что значительно снижает себестоимость производства кормов.

В патенте на изобретение под номером заявки 201810608098.7 используется аналогичный способ с использованием винного отстоя кукурузы, отрубей, свиной костной муки, порошка китайской водки Дацюй, дрожжей, смешанных штаммов, кормовых комплексных ферментов и кормовых пребиотиков в качестве сырья, полученный таким способом корм имеет низкую стоимость, высокое содержание белка и легко усваивается домашним скотом.

Патент на изобретение с номером заявки 201711360873.3 раскрывает способ производства органических удобрений с использованием винного отстоя, соломы, суперфосфата в качестве основного сырьевого материала. Органическое удобрение получают в процессе правильного составления ингредиентов - далее применяется профазная аэробная ферментация - поздняя анаэробная ферментация - сушка и грануляция. Этот патент прошел сертификацию Национального центра развития экологически чистых продуктов питания, получаемое удобрение подходит для удобрения различных сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, поливной рис, хлопок и овощи.

В целях дальнейшего повышения добавленной стоимости и практической ценности использования винной барды, в дополнение указанным выше областям, научные исследователи также успешно применяют винный отстой в таких отраслях, как производство строительных материалов и бумаги. Например, патент на изобретение с номером заявки 201510656869.6 раскрывает способ модификации сырьевых материалов на основе почвы с использованием винной барды. Модифицированные сырьевые материалы на основе почвы получают после смешивания в определенных пропорциях винного отстоя, грунта и неорганических вяжущих материалов, таким образом полностью используется растительное волокно винного отстоя, улучшаются механические свойства кладочного блока на основе почвы. Патент на изобретение с номером заявки 201710116815.X и патент на изобретение с номером заявки 201910179866.6 раскрывают способ получения целлюлозной пульпы из винного отстоя, производимого в спиртовой промышленности, и ее использования для изготовления бумаги, что не только эффективно решает проблему использования винного отстоя, но также значительно расширяет возможности целлюлозно-бумажной промышленности, снижает затраты на производство бумаги и характеризуется значительными экономическими, социальными и экологическими преимуществами.

Сущность изобретения

Целью данного изобретения является предложение технологии получения ультратонкого функционального волокна из винной барды, которая предлагает реализацию нового эффективного способа переработки винного отстоя и включает в себя применение следующего технологического решения:

Технология получения ультратонкого функционального волокна из винной барды включает в себя следующие стадии, особенность которых в следующем:

а. Высокоскоростное резание и дробление осадка винной барды;

a1. Винная барда транспортируется в резервуар временного хранения, а затем под действием первого пьезоэлектрического подающего устройства подается в дробильную установку для резки и дробления. При этом в зависимости от весового соотношения барды и воды, которое составляет 1:3 - 1:5, в дробильную установку добавляется вода;

a2. Барда измельчается в дробильной установке, а затем из разгрузочного отверстия поступает в высокочастотное мелкое сито;

b. Отделение и экстракция волокон из винного отстоя;

b1. Под действием высокочастотного мелкого сита компоненты волокна задерживаются на сите, в то время как крахмал, белок и другие компоненты, содержащиеся в барде, перетекают в резервуар для переработки материала, который находится под ситом;

b2. Над высокочастотным мелким ситом расположены два канала с промывочной водой, расположенные в центре и на конце высокочастотного мелкого сита, и предназначенные для промывки отделенных волокон;

c. Предварительное разложение волокон;

c1. Компоненты волокна, отделенные высокочастотным мелким ситом, подаются в первый резервуар временного хранения волокна;

c2. Волокна из первого резервуара временного хранения под действием второго пьезоэлектрического подающего устройства поступают в реакционную камеру предварительного разложения волокон, которая представляет собой раздельную конструкцию, включающую неподвижный корпус реакционной камеры и съемное сито раздельного типа. Жидкость для предварительного разложения волокон добавляется внутрь неподвижного корпуса реакционной камеры, волокна из первого резервуара для временного хранения помещаются в съемное сито раздельного типа, которое находится внутри неподвижного корпуса реакционной камеры, далее волокна погружают в жидкость предварительного разложения волокон;

Жидкость для предварительного разложения волокна состоит из: 1-5 частей перекиси водорода, 0,5 -3 части персульфата калия, 0,2- 2 части катализатора и 90-97,3 частей воды, при этом части указаны по весу; катализатор представляет собой односоставное или многосоставное вещество: хлорид кобальта, аммиак кобальта, хлорид железа и сульфат железа.

Отношение массы волокна к жидкости для предварительного разложения волокна составляет от 1:3 до 1:5, температура реакции во время предварительного разложения волокна составляет 30-85 °C, гидроксид натрия используется для регулирования значения pH жидкости для разложения во время реакции, и составляет 6-10, время реакции 0,5 - 4 часа;

с3. После завершения реакции съемное сито раздельного типа поднимается с неподвижного корпуса реакционной камеры за крюк на циркуляционном цепном конвейере. В процессе транспортировки используются сила тяжести и барьерная функция съемного сита раздельного типа для отделения волокна и жидкости для предварительного разложения.

d. Функциональная модификация волокна

d1. После разложения волокна поступают во второй резервуар для временного хранения волокон, а затем под действием третьего пьезоэлектрического подающего устройства подаются на конвейерную ленту. Над конвейерной лентой вдоль направления транспортировки материала установлены два устройства для промывания водой и два канала спринклерной установки для распыления функциональной модифицирующей добавки. Устройство для промывания водой и система распыления функциональной модифицирующей добавки используются для промывания материала и обеспечения полного смачивания волокон функциональной модифицирующей добавкой;

d2. После распыления функциональной модифицирующей добавки волокна продолжают перемещаться по конвейерной ленте в фотокаталитический микроволновый синергетический реактор, под комплексным воздействием источника света с фиксированной длиной волны и источника микроволн производится функциональная модификация для получения ультратонкого функционального волокна.

Предпочтительно, чтобы выпускное отверстие дробильной установки снабжалось промывочной водой для обеспечения плавного потока материала после дробления; на нижнем конце дробильной установки был установлен клапан для контроля потока, а также для контроля времени резки и измельчения барды.

Предпочтительно, чтобы под высокочастотным мелким ситом имелся резервуар для сбора и переработки материала, откуда материал проходит через фильтр или фильтрпрессование, полученный кек используется при этом в качестве удобрения или сырья для питательной среды, а фильтрат возвращается на этап высокоскоростной резки и измельчения барды для повторного использования.

Предпочтительно, чтобы реакционная камера предварительного разложения волокон также была оборудована перемешивающим устройством подъемного типа и крышкой реакционной камеры. Перемешивающее устройство подъемного типа при этом включает в себя лопасть для перемешивания, электродвигатель, вертикальный фиксированный стержень и устройство регулировки подъема. Устройство регулировки подъема крепится на вертикальном фиксирующем стержне и может перемещаться вверх и вниз относительно вертикального фиксирующего стержня. Устройство регулировки подъема соединено с электродвигателем при помощи горизонтальной распорной штанги. Электродвигатель соединен с лопастью для перемешивания при помощи трансмиссии, лопасть для перемешивания расположена вертикально.

Во время реакции предварительного разложения открывается крышка реакционной камеры, в корпус камеры добавляется жидкость для предварительного разложения. Волокна загружаются в съемное сито раздельного типа, затем погружаются в жидкость для предварительного разложения; далее лопасть для перемешивания опускается до подходящей высоты, закрывается крышка реакционной камеры, волокно проходит этап предварительного разложения.

Предпочтительно, чтобы съемное сито раздельного типа имело рамную конструкцию, квадратной или цилиндрической формы, а корпус сита с четырех сторон был окружен поверхностью сита, нижняя часть съемного сита представляет собой подвижное ситовое полотно, один конец которого при помощи шарнирной петли прикреплен к нижней части поверхности сита, а открывание и закрывание подвижного ситового полотна регулируется механическим переключателем, в верхней части съемного сита раздельного типа должно быть подъемное кольцо, предназначенное для подъема оборудования.

Предпочтительно, чтобы указанный выше механический переключатель представлял собой пружинный переключатель, который включает в себя первый соединительный рычаг и второй соединительный рычаг, расположенные вертикально; первый соединительный рычаг соединен с корпусом сита, нижняя часть первого соединительного рычага соединена с верхней частью второго соединительного рычага при помощи пружины, а нижняя часть второго соединительного рычага применяется для поддержки горизонтального положения загнутой части подвижного ситового полотна; открытие и закрытие подвижного ситового полотна контролируется вращением второго соединительного рычага.

Предпочтительно, чтобы циркуляционный цепной конвейер включал в себя тяговую цепь, конвейерную дорожку и подвесную платформу; тяговая цепь приводится в движение электродвигателем, подвесная платформа соединена с тяговой цепью, и установлена на конвейерной дорожке. Подвесная платформа приводится в движение электродвигателем посредством тяговой цепи, которая приводит в движение конвейерную дорожку; на нижней части платформы имеется подвесной крюк.

Конвейерная дорожка имеет волнообразную форму, а съемное сито раздельного типа постепенно перемещается при натяжении тяговой цепи и непрерывно вибрирует вместе с волнообразной конвейерной дорожкой, таким образом под двойным воздействием вибрации и силы тяжести происходит быстрое разделение волокна и жидкости для предварительного разложения.

Техническая эффективность данного изобретения заключается в следующем:

1. Данное изобретение предлагает технологию быстрого получения волокон из винного отстоя, согласно назначению применяются различные типы модифицирующих добавок, производится модификация для получения ультратонкого функционального волокна, которое может быть использовано в таких отраслях как: модификация бетонных растворов, лакокрасочных материалов. Таким образом обеспечивается высокоэффективное применение винной барды, значительное повышение экономичности и практической ценности сопряженной с виноделием продукции.

2. Настоящее изобретение разделяет модификацию волокна на два процесса: предварительное разложение и функциональная модификация. Под действием жидкости для предварительного разложения собственного производства мостиковая кислородная связь в волокне быстро разрушается, количество последующих модифицированных активных точек увеличивается, что значительно повышает эффективность волокна и степень его модификации.

3. В данном изобретении применяется реакционная камера и циркуляционный цепной конвейер, что значительно повышает эффективность предварительного разложения волокон и их модификацию.

4. Использование фотокаталитического микроволнового синергетического реактора в настоящем изобретении оптимизирует процесс функциональной модификации волокна и увеличивает его скорость. В то же время применяется сушка материала, которая имеет практическое значение для уменьшения себестоимости модификации волокна.

Описание фигур

В приложении к настоящему изобретению находятся сопроводительные чертежи и описание практических методов осуществления:

Фиг. 1 - схема технологического процесса настоящего изобретения;

Фиг. 2 - вид сбоку съемного сита раздельного типа, на схеме показано состояние, когда подвижное ситовое полотно нижней части закрыто;

Фиг. 3 - вид сбоку съемного сита раздельного типа, на схеме показано состояние, когда подвижное ситовое полотно нижней части открыто;

Фиг. 4 - схематическое изображение принципа конструкции реакционной камеры для предварительного разложения волокна, на схеме показано состояние реакции, когда крышка реакционной камеры закрыта;

Фиг. 5 - схематическое изображение принципа конструкции реакционной камеры для предварительного разложения волокна, на схеме показано состояние загрузки сырья, когда крышка реакционной камеры открыта;

Фиг. 6 - схематическое изображение принципа конструкции циркуляционного цепного конвейера, вид сверху;

Фиг. 7 - схематическое изображение принципа конструкции фотокаталитического синергетического микроволнового реактора.

Позиции на фигурах: 1-резервуар для временного хранения винного отстоя; 2-первое пьезоэлектрическое подающее устройство; 3-высокоскоростная дробильная установка; 4-высокочастотное мелкое сито; 5-резервуар для сбора и переработки материала под ситом; 6-промывочная вода; 7 - первый резервуар для временного хранения волокна; 8 - второе пьезоэлектрическое подающее устройство; 9 - реакционная камера для предварительного разложения волокна; 10 - неподвижный корпус реакционной камеры; 11 - съемное сито раздельного типа; 12 - подъемное перемешивающее устройство; 13 - циркуляционный цепной конвейер; 14 - резервуар сбора жидкости для предварительного разложения; 15-второй резервуар для временного хранения волокна; 16-третье пьезоэлектрическое подающее устройство; 17-конвейерная лента для материала; 18-устройство для промывания водой; 19- спринклерная установка для распыления функциональной модифицирующей добавки; 20-фотокаталитический микроволновый синергетический реактор; 21- резервуар сбора промывочной воды; 22- резервуар сбора функциональной модифицирующей добавки;

11-1: поверхность реакционное сита; 11-2: шарнирная петля; 11-3: подвижное сито; 11-4: горизонтально изгибаемая часть; 11-5: пружина; 11-6: пружинный переключатель,; 11-61 первый соединительный рычаг; 11-62: второй соединительный рычаг;

12-1: подъемное устройство; 12-2: вертикальный фиксирующий стержень; 12-3: лопасть мешалки; 12-4: двигатель перемешивания; 12-5: горизонтальный опорный стержень;

13-1: конвейерная лента; 13-2: тяговая цепь; 13-3: подвесная платформа; 13-4: конвейерный двигатель; 13-5: крюк.

Конкретный способ реализации:

Как указано на фиг. 1 технология получения ультратонкого функционального волокна из винной барды включает в себя следующие стадии:

а. Высокоскоростную резку и дробление осадка винной барды;

a1. Винная барда не требует сушки, на конвейерной ленте транспортируется в резервуар временного хранения 1, а затем под действием первого пьезоэлектрического подающего устройства 2 подается в высокоскоростную дробильную установку для резки и дробления 3. При этом в зависимости от весового соотношения барды и воды, которое составляет 1:3 - 1:5, в высокоскоростную дробильную установку 3 добавляется вода;

a2. Винная барда измельчается в высокоскоростной дробильной установке 3, а затем под воздействием дробильных режущих головок измельчается до необходимой дисперсности (1-2 мм), далее из разгрузочного отверстия поступает в высокочастотное мелкое сито 4;

Выпускное отверстие высокоскоростной дробильной установки 3 снабжается промывочной водой для обеспечения плавного потока материала после дробления; на нижнем конце дробильной установки имеется клапан для контроля потока, а также для контроля времени резки и измельчения барды.

b. Отделение и экстракция волокон из винного отстоя;

b1. Под действием высокочастотного мелкого сита 4 большая часть компонентов волокна задерживается на сите, в то время как крахмал, белок и другие компоненты, содержащиеся в барде, перетекают в резервуар для переработки материала 5, который находится под ситом;

b2. Над высокочастотным мелким ситом 4 расположены два канала с промывочной водой 6, расположенные в центре и на конце высокочастотного мелкого сита, и предназначенные для промывки отделенных волокон;

Из высокоскоростной дробильной установки 3 материал поступает высокочастотное мелкое сито 4, предназначенное для отделения от волокон винного отстоя прочих компонентов. Под воздействием регулируемой амплитуды колебаний высокочастотного мелкого сита 4, наклона падения материала, частоты колебаний, достигается нужная скорость разделения материала. Из резервуара для сбора и переработки материала 5 материал проходит через фильтр или фильтрпрессование, полученный кек используется при этом в качестве удобрения или сырья для питательной среды, а фильтрат возвращается на этап высокоскоростной резки и измельчения барды для повторного использования и может заменить собой часть потребляемой при дроблении воды.

c. Предварительное разложение волокон винного отстоя;

c1. Компоненты волокна, отделенные высокочастотным мелким ситом 4, подаются в первый резервуар временного хранения волокна 7;

c2. Волокна из первого резервуара временного хранения 7 под действием второго пьезоэлектрического подающего устройства 8 поступают в реакционную камеру предварительного разложения волокон 9, реакционная камера предварительного разложения волокон 9 которая представляет собой раздельную конструкцию, включающую неподвижный корпус реакционной камеры 10 и съемное сито раздельного типа 11. Жидкость для предварительного разложения волокон добавляется внутрь неподвижного корпуса реакционной камеры 10, волокна из первого резервуара для временного хранения 7 помещаются в съемное сито раздельного типа 11, которое находится внутри неподвижного корпуса реакционной камеры 10, далее волокна погружают в жидкость предварительного разложения волокон;

Указанная выше жидкость для предварительного разложения волокна состоит из: 1-5 частей перекиси водорода (30%), 0,5 -3 части персульфата калия, 0,2- 2 части катализатора и 90-97,3 частей воды, при этом части указаны по весу. Из них катализатор представляет собой односоставное или многосоставное вещество: хлорид кобальта, аммиак кобальта, хлорид железа и сульфат железа.

Отношение массы волокна к жидкости для предварительного разложения волокна составляет от 1:3 до 1:5, температура реакции во время предварительного разложения волокна составляет 30-85 °C, гидроксид натрия используется для регулирования значения pH жидкости для разложения во время реакции, и составляет 6-10, время реакции 0,5 - 4 часа;

с3. После завершения реакции съемное сито раздельного типа 11 поднимается с неподвижного корпуса реакционной камеры 10 за крюк 13-5 на циркуляционном цепном конвейере 13. В процессе транспортировки используются сила тяжести и барьерная функция съемного сита раздельного типа для отделения волокна и жидкости для предварительного разложения.

Как показано на фигурах 4-5, реакционная камера предварительного разложения волокон 9 также оборудована перемешивающим устройством подъемного типа 12 и крышкой реакционной камеры. Перемешивающее устройство подъемного типа при этом включает в себя лопасть для перемешивания 12-3, электродвигатель 12-4, вертикальный фиксированный стержень 12-2 и устройство регулировки подъема 12-1. Устройство регулировки подъема 12-1 крепится на вертикальном фиксирующем стержне и может перемещаться вверх и вниз относительно вертикального фиксирующего стержня 12-2. Устройство регулировки подъема соединено с электродвигателем 12-4 при помощи горизонтальной распорной штанги 12-5. Электродвигатель 12-4 соединен с лопастью для перемешивания 12-3 при помощи трансмиссии, лопасть для перемешивания 12-3 расположена вертикально.

Во время реакции предварительного разложения винного отстоя открывается крышка реакционной камеры, в корпус камеры 10 добавляется жидкость для предварительного разложения. Волокна загружаются в съемное сито раздельного типа 11, затем погружаются в жидкость для предварительного разложения; далее лопасть для перемешивания 12-3 оборудования регулировки подъема 12-1 опускается до подходящей высоты, закрывается крышка реакционной камеры, волокно проходит этап предварительного разложения. Над реакционной камерой предварительного разложения 9 имеется нагревательное оборудование.

Как показано на фиг. 2-3, съемное сито раздельного типа 11 имеет рамную конструкцию цилиндрической формы, а корпус сита 11 с четырех сторон окружен цилиндрической поверхностью сита 11-1, нижняя часть съемного сита представляет собой подвижное ситовое полотно 11-3, которое слева при помощи шарнирной петли 11-2 прикреплено к нижней части поверхности сита, а открывание и закрывание подвижного ситового полотна регулируется механическим переключателем, в верхней части съемного сита раздельного типа имеется подъемное кольцо, предназначенное для подъема оборудования. Конечно, съемное сито раздельного типа 11 также может иметь квадратную форму конструкции.

Указанный выше механический переключатель представляет собой пружинный переключатель 11-6, пружинный переключатель 11-6 включает в себя первый соединительный рычаг 11-61 и второй соединительный рычаг 11-62, оба рычага 11-61 и 11-62 расположены вертикально; первый соединительный рычаг 11-61 соединен с корпусом сита, нижняя часть первого соединительного рычага соединена с верхней частью второго соединительного рычага при помощи пружины 11-5, а нижняя часть второго соединительного рычага применяется для поддержки горизонтального положения загнутой части 11-4 справа подвижного ситового полотна. Открытие и закрытие подвижного ситового полотна 11-3 контролируется вращением второго соединительного рычага 11-62.

То есть, когда подвижное ситовое полотно необходимо закрыть, горизонтальная изогнутая часть 11-4 на нижнем конце второго соединительного рычага поворачивается к нижней правой стороне подвижного ситового полотна, чтобы поддержать подвижное ситовое полотно и волокно на нем. Когда необходимо извлечь волокно из съемного сита раздельного типа, второй соединительный рычаг 11-62 поворачивается так, чтобы горизонтальная загнутая часть 11-4 больше не находилась под подвижным ситовым полотном 11-3, то есть больше не возникала поддерживающая сила для подвижного ситового полотна. В это время подвижное ситовое полотно вращается вдоль шарнирной петли 11-2 под действием силы тяжести, а волокно падает под действием силы тяжести. При вращении второго соединительного рычага 11-62 пружина 11-5 обеспечивает возвращающее усилие.

Размер ячеек реакционное сита 11-1 реакционного сита составляет 20-200 меш, что подходит для материала различной дисперсности.

В зависимости от объема обработки и цикла реакции можно добавить 1 - n съемное (-ых) сито раздельного типа, чтобы обеспечить непрерывность предварительного разложения волокна и повысить эффективность производства.

Как показано на фиг. 6, циркуляционный цепной конвейер 13 включает в себя тяговую цепь 13-2, конвейерную дорожку 13-1 и подвесную платформу 13; тяговая цепь 13-2 приводится в движение электродвигателем 13-4, подвесная платформа 13 соединена с тяговой цепью 13-2, и установлена на конвейерной дорожке 13-1. Подвесная платформа 13-3 приводится в движение электродвигателем 13-4 посредством тяговой цепи 13-2, которая приводит в движение конвейерную дорожку 13-1; на нижней части платформы 13-3 имеется подвесной крюк 13-5, который соединен с подвесным кольцом.

Конвейерная дорожка 13-1 имеет волнообразную форму, то есть по направлению вытяжения имеются на определенном интервале выступы. Съемное сито раздельного типа 11 постепенно перемещается при натяжении тяговой цепи и непрерывно вибрирует вместе с волнообразной конвейерной дорожкой, таким образом под двойным воздействием вибрации и силы тяжести происходит быстрое разделение волокна и жидкости для предварительного разложения.

Циркуляционный цепной конвейер 13 имеет эллиптическую форму, а плоскость, на которой находится циркуляционный цепной конвейер 13, наклонена под углом 5°-15° по отношению к горизонтали, ближайший торец реакционной камеры предварительного разложения волокна 9 постепенно поднимается вверх к концу второго резервуара для временного хранения волокна 15.

Циркуляционный цепной конвейер 13 используется для транспортировки материала из съемного сита раздельного типа 11 во второй резервуар для временного хранения 15, после разгрузки материала съемное сито раздельного типа 11 возвращается в реакционную камеру 9 для предварительного разрушения волокна.

Резервуар для сбора жидкости предварительного разложения 14 расположен под циркуляционным цепным конвейером 13, отработанная жидкость для предварительного разложения возвращается для повторного использования на предыдущей операции.

В целом, процесс предварительного разложения волокна из винного отстоя выглядит следующим образом:

Перед началом реакции жидкость для предварительного разложения волокон добавляется в неподвижный корпус реакционной камеры 10, волокна загружаются в съемное сито раздельного типа 11, далее погружаются в жидкость для предварительного разложения волокон. Затем перемешивающее устройство подъемного типа 12 опускается на подходящую высоту, крышка камеры закрывается, волокно проходит этап предварительного разложения.

Во время этого процесса мостиковые кислородные связи в волокне разрушаются под действием жидкости для предварительного разложения, что укорачивает длину молекулярной цепи волокна и обеспечивает увеличение количества последующих модифицированных активных точек.

После завершения реакции съемное сито раздельного типа 11 поднимается с неподвижного корпуса реакционной камеры 10 за крюк на циркуляционном цепном конвейере 13. В процессе транспортировки используются сила тяжести и барьерная функция съемного сита раздельного типа для отделения волокна и жидкости для предварительного разложения.

d Функциональная модификация волокна

d1 После разложения волокна поступают во второй резервуар для временного хранения волокон 15, а затем под действием третьего пьезоэлектрического подающего устройства 16 подаются на конвейерную ленту 17. Над конвейерной лентой вдоль направления транспортировки материала установлены два устройства для промывания водой 18 и два канала спринклерной установки для распыления функциональной модифицирующей добавки 19. Устройство для промывания водой и система распыления функциональной модифицирующей добавки используются для промывания материала и обеспечения полного смачивания волокон функциональной модифицирующей добавкой;

d2 После распыления функциональной модифицирующей добавки волокна продолжают перемещаться по конвейерной ленте 17 в фотокаталитический микроволновый синергетический реактор 20, под комплексным воздействием источника света с фиксированной длиной волны и источника микроволн производится функциональная модификация для получения ультратонкого функционального волокна.

Резервуар для сбора промывочной воды 21 под конвейерной лентой и резервуар для сбора функциональной модифицирующей добавки 22 предусмотрены для сбора и повторной реализации промывочной воды и функциональной модифицирующей добавки.

На фиг. 7 демонстрируется следующее: фотокаталитический микроволновый синергетический реактор 20 включает в себя корпус, на верхней части которого имеется источник света с фиксированной длиной волны 20-1 с фиксированной длиной волны, на левой и правой сторонах корпуса расположен микроволновый генератор 20-2.

Конвейерная лента 17 проходит через дно корпуса. Обрабатываемый материал транспортируется посредством конвейерной ленты 17 в фотокаталитический микроволновый синергетический реактор 20, под комплексным воздействием источника света с фиксированной длиной волны 20-1 и источника микроволн 20-2 производится функциональная модификация для получения ультратонкого функционального волокна.

Указанная выше функциональная модификация волокна включает в себя окисление активных гидроксильных групп в структуре волокна (альдегидное группы, кетонные группы и карбоксильные группы), также аминирование, сульфирование и нитрование активных реакционных центров, кроме того, включает реакцию графт-сополимеризации структуры волокон.

Тонкость полученного волокна согласно данному изобретению, составляет 1-2 мм, волокно обладает хорошей диспергируемостью.

Настоящее изобретение дополнительно поясняется следующими конкретными примерами применения:

(1) Винный отстой разрезается, измельчается, промывается и транспортируется на съемное реакционное сито с размером ячеек 100 меш, в неподвижном корпусе реакционной камеры волокно предварительно разлагается, с соотношением массы волокна и жидкости для предварительного разложения 1: 3.

(2) Жидкость для предварительного разложения состоит из 3,0 частей 30% перекиси водорода, 1,0 части персульфата калия, 0,5 частей катализатора хлористого кобальта и 95,5 частей воды. Значение pH жидкости для предварительного разложения доводят до 8 с применением 1 моль /л раствора гидроксида натрия.

(3) Опускают перемешивающее устройство подъемного типа на подходящую высоту, крышку камеры закрывают, начинается процесс перемешивания, включается оборудование нагрева, реакция длится 1 час при температуре 40°C , после чего съемное сито раздельного типа поднимается.

(4) После предварительного разложения волокно дегидратируют, промывают и опрыскивают функциональной модифицирующей добавкой, а затем транспортируют в фотокаталитический микроволновый синергетический реактор 20 для функциональной модификации с целью получения функционального волокна. В качестве источника света для реакции используется ультрафиолетовая лампа с длиной волны 254 нм, мощность микроволнового реактора составляет 600 W.

(5) Функциональная модифицирующая добавка состоит из 20 частей раствора оксида графена с концентрацией 0,5% по массе и 60 частей гидролизированного раствора композитного силанового связующего агента KH-550 / A-151 (силановый аппрет) с концентрацией 2% по массе (соотношение по массе силанового связующего агента КН-550 к А-151 составляет 1: 1), 20 частей ионной жидкости.

(6) Подготовка вяжущего материала в соответствии с соотношением по массе: доменный шлак: известь: ангидрит в пропорциях 80: 5: 15, далее приготовление раствора в соответствии с соотношением цемента и песка 1:3, водоцементное отношение 0,5, в зависимости от массы вяжущего материала в размере 2% добавляется функциональное модифицированное волокно. В таблице 1 указаны параметры сопротивления сжатию после выдержки в течение 3 дней и 28 дней.

Таблица 1

Период выдержки Сопротивление сжатию / МРа Без добавления волокон С добавлением волокон в размере 2% 3 дня 6,5 9,9 28 дней 22,3 32,5

Согласно результатам испытаний, приведенным в Таблице 1, при выдержке в течение 3 и 28 дней сопротивление сжатию образца строительного раствора после добавления 2% функционального модифицированного волокна увеличилась на 52,31% и 45,74% соответственно. Это произошло по причине того, что после добавления функционального модифицированного волокна, волокна равномерно распределились в промежутках между частицами заполнителя, гидратированная продукция ориентирована на рост волокон, таким образом уменьшается количество пор, негативно влияющих на качество строительного раствора, применение функционального модифицированного волокна играет важную связующую роль при составлении строительных смесей.

Изобретение относится к способу получения ультратонкого функционального волокна из винной барды, включающему в себя следующие стадии, особенность которых в следующем:

а) высокоскоростное резание и дробление осадка винной барды; a1) винную барду транспортируют в резервуар временного хранения, а затем под действием первого пьезоэлектрического подающего устройства подают в дробильную установку для резки и дробления, при этом в зависимости от весового соотношения барды и воды, которое составляет 1:3-1:5, в дробильную установку добавляется вода; a2) измельченная в дробильной установке барда из разгрузочного отверстия поступает в высокочастотное мелкое сито; b) отделение и экстракция волокон из винного отстоя; b1) посредством высокочастотного мелкого сита компоненты волокна задерживаются на сите, в то время как крахмал, белок и другие компоненты, содержащиеся в барде, перетекают в резервуар для переработки материала, который находится под ситом; b2) над высокочастотным мелким ситом расположены два канала с промывочной водой, расположенные в центре и на конце высокочастотного мелкого сита и предназначенные для промывки отделенных волокон; c) предварительное разложение волокон; c1) компоненты волокна, отделенные высокочастотным мелким ситом, подаются в первый резервуар временного хранения волокна; c2) волокна из первого резервуара временного хранения под действием второго пьезоэлектрического подающего устройства поступают в реакционную камеру предварительного разложения волокон, которая представляет собой раздельную конструкцию, включающую неподвижный корпус реакционной камеры и съемное сито раздельного типа, при этом жидкость для предварительного разложения волокон добавляется внутрь неподвижного корпуса реакционной камеры, волокна из первого резервуара для временного хранения помещаются в съемное сито раздельного типа, которое находится внутри неподвижного корпуса реакционной камеры, далее волокна погружают в жидкость предварительного разложения волокон; жидкость для предварительного разложения волокна состоит из: 1÷5 частей перекиси водорода, 0,5÷3 части персульфата калия, 0,2÷2 части катализатора и 90÷97,3 частей воды, при этом части указаны по весу; катализатор представляет собой односоставное или многосоставное вещество: хлорид кобальта, аммиак кобальта, хлорид железа и сульфат железа, при этом отношение массы волокна к жидкости для предварительного разложения волокна составляет от 1:3 до 1:5, температура реакции во время предварительного разложения волокна составляет 30÷85°C, гидроксид натрия используется для регулирования значения pH жидкости для разложения во время реакции и составляет 6-10, время реакции 0,5÷4 часа; с3) после завершения реакции съемное сито раздельного типа поднимается с неподвижного корпуса реакционной камеры за крюк на циркуляционном цепном конвейере, в процессе транспортировки используются сила тяжести и барьерная функция съемного сита раздельного типа для отделения волокна и жидкости для предварительного разложения; d) функциональная модификация волокна; d1) после разложения волокна поступают во второй резервуар для временного хранения волокон, а затем под действием третьего пьезоэлектрического подающего устройства подаются на конвейерную ленту, над конвейерной лентой вдоль направления транспортировки материала установлены два устройства для промывания водой и два канала спринклерной установки для распыления функциональной модифицирующей добавки, устройство для промывания водой и система распыления функциональной модифицирующей добавки используются для промывания материала и обеспечения полного смачивания волокон функциональной модифицирующей добавкой; d2) после распыления функциональной модифицирующей добавки волокна продолжают перемещаться по конвейерной ленте в фотокаталитический микроволновый синергетический реактор, под комплексным воздействием источника света с фиксированной длиной волны и источника микроволн производится функциональная модификация для получения ультратонкого функционального волокна. Ультратонкие функциональные волокна, полученные после модификации, могут быть использованы в таких отраслях, как: модификация бетонных растворов, лакокрасочных материалов. Таким образом, обеспечивается высокоэффективное применение винной барды, значительное повышение экономичности и практической ценности сопряженной с виноделием продукции. 6 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Способ получения ультратонкого функционального волокна из винной барды, включающий в себя следующие стадии, особенность которых в следующем:

а) высокоскоростное резание и дробление осадка винной барды;

a1) винную барду транспортируют в резервуар временного хранения, а затем под действием первого пьезоэлектрического подающего устройства подают в дробильную установку для резки и дробления, при этом в зависимости от весового соотношения барды и воды, которое составляет 1:3-1:5, в дробильную установку добавляется вода;

a2) измельченная в дробильной установке барда из разгрузочного отверстия поступает в высокочастотное мелкое сито;

b) отделение и экстракция волокон из винного отстоя;

b1) посредством высокочастотного мелкого сита компоненты волокна задерживаются на сите, в то время как крахмал, белок и другие компоненты, содержащиеся в барде, перетекают в резервуар для переработки материала, который находится под ситом;

b2) над высокочастотным мелким ситом расположены два канала с промывочной водой, расположенные в центре и на конце высокочастотного мелкого сита и предназначенные для промывки отделенных волокон;

c) предварительное разложение волокон;

c1) компоненты волокна, отделенные высокочастотным мелким ситом, подаются в первый резервуар временного хранения волокна;

c2) волокна из первого резервуара временного хранения под действием второго пьезоэлектрического подающего устройства поступают в реакционную камеру предварительного разложения волокон, которая представляет собой раздельную конструкцию, включающую неподвижный корпус реакционной камеры и съемное сито раздельного типа, при этом жидкость для предварительного разложения волокон добавляется внутрь неподвижного корпуса реакционной камеры, волокна из первого резервуара для временного хранения помещаются в съемное сито раздельного типа, которое находится внутри неподвижного корпуса реакционной камеры, далее волокна погружают в жидкость предварительного разложения волокон;

жидкость для предварительного разложения волокна состоит из: 1÷5 частей перекиси водорода, 0,5÷3 части персульфата калия, 0,2÷2 части катализатора и 90÷97,3 частей воды, при этом части указаны по весу; катализатор представляет собой односоставное или многосоставное вещество: хлорид кобальта, аммиак кобальта, хлорид железа и сульфат железа,

при этом отношение массы волокна к жидкости для предварительного разложения волокна составляет от 1:3 до 1:5, температура реакции во время предварительного разложения волокна составляет 30÷85°C, гидроксид натрия используется для регулирования значения pH жидкости для разложения во время реакции и составляет 6-10, время реакции 0,5÷4 часа;

с3) после завершения реакции съемное сито раздельного типа поднимается с неподвижного корпуса реакционной камеры за крюк на циркуляционном цепном конвейере, в процессе транспортировки используются сила тяжести и барьерная функция съемного сита раздельного типа для отделения волокна и жидкости для предварительного разложения;

d) функциональная модификация волокна;

d1) после разложения волокна поступают во второй резервуар для временного хранения волокон, а затем под действием третьего пьезоэлектрического подающего устройства подаются на конвейерную ленту, над конвейерной лентой вдоль направления транспортировки материала установлены два устройства для промывания водой и два канала спринклерной установки для распыления функциональной модифицирующей добавки, устройство для промывания водой и система распыления функциональной модифицирующей добавки используются для промывания материала и обеспечения полного смачивания волокон функциональной модифицирующей добавкой;

d2) после распыления функциональной модифицирующей добавки волокна продолжают перемещаться по конвейерной ленте в фотокаталитический микроволновый синергетический реактор, под комплексным воздействием источника света с фиксированной длиной волны и источника микроволн производится функциональная модификация для получения ультратонкого функционального волокна.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выпускное отверстие дробильной установки снабжается промывочной водой для обеспечения плавного потока материала после дробления; на нижний конец дробильной установки установлен клапан для контроля потока, а также для контроля времени резки и измельчения барды.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что под высокочастотным мелким ситом имеется резервуар для сбора и переработки материала, откуда материал проходит через фильтр или фильтр-прессование, полученный кек используется в качестве удобрения или сырья для питательной среды, а фильтрат возвращается на этап высокоскоростной резки и измельчения барды для повторного использования.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реакционная камера предварительного разложения волокон также оборудована перемешивающим устройством подъемного типа и крышкой реакционной камеры, при этом перемешивающее устройство подъемного типа включает в себя лопасть для перемешивания, электродвигатель, вертикальный фиксированный стержень и устройство регулировки подъема, устройство регулировки подъема крепится на вертикальном фиксирующем стержне и может перемещаться вверх и вниз относительно вертикального фиксирующего стержня, устройство регулировки подъема соединено с электродвигателем при помощи горизонтальной распорной штанги, электродвигатель соединен с лопастью для перемешивания при помощи трансмиссии, лопасть для перемешивания расположена вертикально;

во время реакции предварительного разложения открывают крышку реакционной камеры, в корпус камеры добавляют жидкость для предварительного разложения, волокна загружаются в съемное сито раздельного типа, затем погружаются в жидкость для предварительного разложения; далее лопасть для перемешивания опускается до подходящей высоты, закрывается крышка реакционной камеры, волокно проходит этап предварительного разложения.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что съемное сито раздельного типа имеет рамную конструкцию, а корпус сита с четырех сторон окружен поверхностью сита, нижняя часть съемного сита представляет собой подвижное ситовое полотно, один конец которого при помощи шарнирной петли прикреплен к нижней части поверхности сита, а открывание и закрывание подвижного ситового полотна регулируется механическим переключателем, в верхней части съемного сита раздельного типа имеется подъемное кольцо, предназначенное для подъема оборудования.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что механический переключатель представляет собой пружинный переключатель, который включает в себя первый соединительный рычаг и второй соединительный рычаг, расположенные вертикально; первый соединительный рычаг соединен с корпусом сита, нижняя часть первого соединительного рычага соединена с верхней частью второго соединительного рычага при помощи пружины, а нижняя часть второго соединительного рычага применяется для поддержки горизонтального положения загнутой части подвижного ситового полотна; открытие и закрытие подвижного ситового полотна контролируется вращением второго соединительного рычага.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что циркуляционный цепной конвейер включает в себя тяговую цепь, конвейерную дорожку и подвесную платформу; тяговая цепь приводится в движение электродвигателем, подвесная платформа соединена с тяговой цепью и установлена на конвейерной дорожке, подвесная платформа приводится в движение электродвигателем посредством тяговой цепи, которая приводит в движение конвейерную дорожку; на нижней части платформы имеется подвесной крюк,

при этом конвейерная дорожка имеет волнообразную форму, а съемное сито раздельного типа постепенно перемещается при натяжении тяговой цепи и непрерывно вибрирует вместе с волнообразной конвейерной дорожкой, таким образом под двойным воздействием вибрации и силы тяжести происходит быстрое разделение волокна и жидкости для предварительного разложения.