СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОЙ ЛУБЯНОЙ КУЛЬТУРЫ Российский патент 2022 года по МПК D01C1/00 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к сельскохозяйственной промышленности, а именно к доведению волокон растительной лубяной культуры до состояния элементарных отбеленных волокон, и может быть использовано для производства котонина из растительного сырья, предназначенного для производства многокомпонентных тканей, нити, пряжи, износостойкой ткани; нетканых материалов (медицинского, гигиенического и агрономического назначения); композитных материалов; ваты медицинской и технической и других котониносодержащих материалов.

Уровень техники

[0002] Современные технологии обработки растительной лубяной культуры, в том числе технической конопли, включают в себя систему приемов, которые направлены на повышение урожайности, качества выращиваемой культуры. Рассматривая систему обработки сырья растительной лубяной культуры, можно выделить такие основные этапы, как: выращивание, уборочные и послеуборочные работы, декортикацию, химический или биологический способы обработки волокна, котонизацию.

[0003] Необходимо отметить, что существуют несколько направлений применения растительной лубяной культуры, а значит и несколько способов ее выращивания. Например, для получения волокна используют подход выращивания сырья, называемый «зеленцовым» посевом, а для получения волокна и семян используют двустороннее выращивание. Двустороннее выращивание имеет ряд своих особенностей, отличных от «зеленцового» направления.

[0004] В патенте SU1748721A1 (опубл. 23.07.1992; МПК: A01D 91/04) описано изобретение, относящееся к сельскохозяйственному производству, которое может быть использовано в коноплесеющих хозяйствах при уборке конопли вылежкой ее в тресту на поле. Технический результат заключается в обеспечении сохранения качества волокнистой части тресты конопли при вынужденно удлиненных сроках уборки. В способе применяется уборка посевов лубяных культур, включающая срезание стеблей с расстилом их в ленты на поле и вылежки в тресту, стерилизацию ее раствором, уничтожающим пектиноразлагающие микроорганизмы, подъем тресты из лент. При этом с целью сохранения качества волокнистой части тресты конопли при вынужденно удлиненных сроках уборки, непосредственно после установления готовности тресты конопли последнюю стерилизуют путем нанесения на поверхность лент тресты мочевины в дозе 300-400 кг/га. Недостатком и отличием данного способа является вылеживание в тресту лубяных культур в течение длительного периода времени, до 60 дней. В настоящем способе предусмотрен этап уборки соломы растительной лубяной культуры, скошенной до наступления процесса созревания основной массы семян, высушенной до 5-18% влажности и убранной в течение 1-14 дней сразу после кошения, что уменьшает содержание лигнина и пектина в стеблях лубяной культуры, облегчает отделение костры от волокна, и, соответственно, увеличивает выход волокна. Другим недостатком данного способа является стерилизация путем нанесения на поверхность лент тресты мочевины. В настоящем способе не предусмотрен этап стерилизации мочевиной сырья растительной лубяной культуры, поскольку солома не является ферментированной.

[0005] В патенте ЕР3658704А1 (опубл. 03.06.2020; МПК: D01B 1/14, D01B 1/38, D01B 1/40, D01B 9/00) описано изобретение, которое относится к устройству для первичной обработки лубяных культур и может быть использовано для получения однотипных волокон соломы и костры льна или конопли. Технический результат линии по переработке лубяных культур заключается в получении волокна льна или конопли с низким содержанием костры. Линия по переработке лубяных культур состоит из последовательно установленных намоточной машины, делительно-трепальной машины, разрывной машины, машины для трепания сырых волокон без прессования, трепания и системы транспортировки волоконных отходов, при этом последняя снабжена измельчающим устройством. Делительно-трепальная машина позволяет формировать слой сырья с определенной и оптимальной плотностью для обработки, кардочесать и отделять костру от волокна. Машина для трепания сырых волокон без прессования обеспечивает интенсивное отделение костры от волокон, значительно облегчает дальнейшее отделение костры в буксирном смесителе. Дробильное устройство повышает надежность системы транспортировки древесноволокнистых отходов. Главным отличием и недостатком аналога является то, что здесь предусмотрен только этап декортикации и не раскрывается дальнейшая обработка волокна растительной лубяной культуры. В настоящем способе описывают все этапы обработки волокна и уборки соломы растительной лубяной культуры для получения котонина.

[0006] В патенте CN110552071А (опубл. 10.12.2019; МПК: D01C 1/00) описано изобретение, относящееся к области способов дегуммирования, в частности, к способу дегуммирования волокон конопли. Технический результат заключается в химико-биологическом энзимном дегуммировании, что позволяет снизить количество химических реагентов, выброс загрязняющих веществ, уменьшить повреждение волокон конопли и улучшить прочность конопляных волокон. Способ дегуммирования волокна конопли, который включает стадии процесса щелочного и ферментативного дегуммирования, где в качестве ферментов выступают пектиназа, гемицеллюлаза и лигниназа, количество пектиназы составляет 0,05-0,2% мае, количество гемицеллюлазы составляет 0,05-0,2% мае, количество лигниназы 0,1-0,3% мае, температура обработки составляет 50-60°С, а время обработки составляет 2,5-3,5 часа. Недостатком и отличием данного способа является применение последовательно химического и биологического дегуммирования волокон конопли для удаления пектина и лигнина, содержащихся в волокнах. Недостатком и отличием данного способа является промывка и отбеливание как после химического, так и после биологического дегуммирования. В настоящем способе применяют только химическое дегуммирование волокон растительной лубяной культуры, поскольку этого этапа достаточно для удаления пектина и лигнина из неферментированной соломы растительной лубяной культуры 5-18%-ой влажности. К тому же в настоящем способе достаточно один раз провести отбеливание волокна после промывки химически дегуммированных волокон. Главным отличием и недостатком аналога является то, что здесь предусмотрен только этап дегуммирования и не раскрывается дальнейшая обработка волокна растительной лубяной культуры. В настоящем способе описывают все этапы уборки соломы и обработки волокна растительной лубяной культуры для получения котонина.

[0007] В патенте CN113026119А (опубл. 25.06.2021; МПК: D01C 1/02, D10B 2201/01) описано изобретение, относящееся к области обработки текстиля и, в частности, относится к высокоэффективному экологически безопасному способу дегуммирования волокон конопли. Технический результат заключается в способе дегуммирования в условиях слабой кислоты, что лучше защищает компоненты целлюлозы в конопле, улучшает качество волокна и сокращает период дегуммирования. Способ дегуммирования волокна конопли, который включает стадии: 1) проведение предварительной щелочной обработки конопли и промывку водой; 2) в условиях слабой кислоты добавление безводного сульфата железа в качестве катализатора перекиси водорода; 3) проведение глубокого дегуммирования и отбеливания волокна конопли щелочно-кислородным однокомпонентным методом, промывка и сушка. Недостатком и отличием данного способа является проведение предварительной щелочной обработки конопляного волокна. В настоящем способе применяют один этап дегуммирования, который заключается в щелочной обработке волокна растительной лубяной культуры, поскольку одного этапа дегуммирования достаточно для удаления пектина и лигнина из неферментированной соломы растительной лубяной культуры 5-18%-ой влажности, так как при уборке соломы до наступления процесса созревания основной массы семян между волокном и содержащимися в нем лигнином и пектином более слабые связи по сравнению с растительной лубяной культурой, скошенной после созревания основной массы семян. Главным отличием и недостатком аналога является то, что здесь предусмотрен только этап дегуммирования и не раскрывается дальнейшая обработка волокна растительной лубяной культуры. В настоящем способе описывают все этапы уборки соломы и обработки волокна растительной лубяной культуры для получения котонина.

[0008] Наиболее близким аналогом является патент US4617383 (опубл. 14.10.1986; МПК: C13L 1/00, D21C 3/00, D01С 1/04), в котором описано изобретение, относящееся к способу дегуммирования и отбеливания лубяного волокна, прошедшего этап декортикации, для удаления из него материала, содержащего пектин и красящих смол, и, в частности, к способу дегуммирования очищенного растительного лубяного волокна такого, как рами, лен или конопля для удаления пектинсодержащего материала и других смол, содержащихся в лубяных волокнах. Техническим результатом является повышение эффективности химического процесса дегуммирования лубяного волокна за существенно короткий период времени. Способ заключается в желательной первоначальной промывке растительного лубяного волокна после декортикации моющим раствором, содержащим поверхностно-активный агент, для проникновения в растительное лубяное волокно и удаления из него водорастворимого материала и других остатков. Затем промытые лубяные волокна ополаскивают. Промытые растительные лубяные волокна обрабатывают водным кислотным раствором грибковой пектиназы в течение периода времени от 10 до 30 минут для удаления пектина из растительных волокон. Раствор для кислотной обработки поддерживается при повышенной температуре в диапазоне от 60°С до 70°С и имеет рН примерно от 2,0 до 3,5. После этого растительные лубяные волокна, с удаленным из них пектином, извлекают из раствора для обработки кислотой и добавляют к нему достаточное количество NaOH для повышения рН раствора для обработки примерно до 11,0. Растительное лубяное волокно, с удаленным из него пектином, затем дополнительно обрабатывают в основном растворе в течение периода времени от примерно 15 до 60 минут для удаления красящей камеди, приставшей к волокну из растительного луба. Растительное лубяное волокно, с удаленными как пектином, так и красящей камедью, затем промывается для удаления из него обрабатывающего раствора. Недостатком и отличием данного способа является обработка грибковой пектиназой для удаления пектина из растительных волокон. В настоящем способе этап обработки грибковой пектиназой отсутствует.

Сущность изобретения

[0009] Задачей настоящего изобретения является разработка способа обработки растительной лубяной культуры, обеспечивающего стабильность процессов переработки сырья, стандартизацию качества получаемой продукции, автоматизацию сырьевой части проекта и возможности быстрого масштабирования.

[0010] Указанная задача достигается благодаря такому техническому результату, как обеспечение стабильности процессов переработки сырья, стандартизации качества получаемой продукции благодаря современным технологиям переработки, автоматизации сырьевой части проекта и возможности быстрого масштабирования благодаря переносу всех этапов переработки из поля в производственную цепочку завода. Указанная задача достигается в том числе, но не ограничиваясь, благодаря:

• использованию в переработке соломы растительной лубяной культуры, скошенной до наступления процесса созревания основной массы семян и высушенной сразу после кошения;

• использованию в качестве обрабатываемого сырья неферментированной соломы растительной лубяной культуры;

• использованию прессования соломы растительной лубяной культуры в круглые тюки;

• наличию в способе обработки растительной лубяной культуры этапа дегуммирования и отбеливания в химической технологии.

[0011] Более полно, технический результат достигается описанным способом обработки растительной лубяной культуры, включающим этапы: декортикации соломы растительной лубяной культуры; химического дегуммирования волокон растительной лубяной культуры; промывки растительных лубяных волокон; отбеливания промытых растительных лубяных волокон; промывки отбеленных растительных лубяных волокон; просушивания промытых растительных лубяных волокон; котонизации просушенных растительных лубяных волокон. При этом в качестве обрабатываемого сырья растительной лубяной культуры используют неферментированную солому.

[0012] При этом декортикацию соломы растительной лубяной культуры используют для разделения соломы на волокна и костру. Химическое дегуммирование волокон растительной лубяной культуры используют для удаления из волокон пектина и лигнина. Промывку химически дегуммированных растительных волокон применяют для удаления химических компонентов, чтобы в дальнейшем они не вступили в реакцию с химическими компонентами, применяемыми для отбеливания. Отбеливание растительных лубяных волокон используют для удаления красящего материала, содержащегося в волокнах. Промывку отбеленных растительных лубяных волокон применяют для удаления химических компонентов; просушивание отбеленных волокон растительных лубяных волокон для удаления растворов, применяемых для промывки. Котонизацию просушенных растительных лубяных волокон применяют для расщепления длинных растительных лубяных волокон на отдельные и комплексные волокна. При этом уборка соломы технической конопли до наступления процесса созревания основной массы семян позволяет облегчить отделение костры и увеличить выход волокна после декортикации, поскольку в стеблях соломы растительной лубяной культуры содержится меньше лигнина и пектина.

[0013] В качестве неферментированной соломы могут использовать техническую коноплю. При этом использование соломы технической конопли может позволить производить уборку с поля до наступления процесса мацерации.

[0014] В качестве обрабатываемого сырья растительной лубяной культуры могут использовать неферментированную солому 5-18%-ой влажности. При этом использование неферментированной соломы может облегчить разделение костры и волокна на этапе декортикации, а также облегчить удаление пектина и лигнина из волокон растительной лубяной культуры. К тому же использование в качестве обрабатываемого сырья соломы 5-18%-ой влажности может позволить не проводить просушивание сырья перед декортикацией.

[0015] После этапа декортикации могут дополнительно производить промывку волокон растительной лубяной культуры водой или водным раствором для удаления остатков мелкой фракции (пыли) и костры.

[0016] Химическое дегуммирование растительных лубяных волокон могут производить с использованием щелочных соединений для удаления пектина и лигнина, содержащихся в растительном лубяном волокне.

[0017] Промывку химически дегуммированных растительных лубяных волокон могут производить водой или водным раствором для удаления химических компонентов после дегуммирования для того, чтобы избежать их реакции с химическими компонентами, применяемыми для отбеливания.

[0018] Промывку растительных лубяных волокон после этапа отбеливания могут производить водой или водным раствором для удаления химических компонентов.

[0019] Просушивание промытых растительных лубяных волокон могут производить последовательно в 2 этапа: первоначально могут отжимать в центрифуге волокно, а затем могут подействовать на волокно горячим воздухом для удаления растворов, применяемых для промывки волокон растительной лубяной культуры.

[0020] Котонизацию растительных лубяных волокон могут производить механическим способом. Механическую котонизацию просушенных растительных лубяных волокон могут производить путем расчесывания и распушивания растительных лубяных волокон на отдельные элементарные и комплексные волокна.

[0021] Перед декортикацией соломы растительной лубяной культуры обрабатываемое сырье могут убирать с поля путем срезания стеблей до наступления процесса созревания основной массы семян растительной лубяной культуры для получения соломы. При этом можно достичь стандартного качества сырья для дальнейшей переработки, таким образом упрощая процесс заготовки сырья в поле, можно достичь ускорения процесса освобождения поля осенью.

[0022] Уборку с поля соломы растительной лубяной культуры могут производить в течение 1-14 дней до наступления процесса ферментации. Это позволяет добиться стабильности механических и химических процессов, используемых для обработки растительной лубяной культуры.

[0023] При уборке могут производить срезание стеблей растительной лубяной культуры на один срез. Это позволяет производить уборку обычной косилкой вместо дорогостоящих специализированных комбайнов. Для последующего разрезания стеблей перед переработкой используются гильотины на входе в конвейер переработки.

[0024] При уборке могут производить рекондиционирование соломы растительной лубяной культуры, при этом солому равномерно распределяют широкими рядами на поле. Это позволяет обеспечить равномерную просушку всей соломы.

[0025] После уборки могут производить упаковку соломы растительной лубяной культуры путем прессования в тюки посредством пресса-подборщика. Это позволяет облегчить транспортировку обрабатываемого сырья для дальнейшей обработки и получения котонизированного материала.

[0026] Спрессовывать солому растительной лубяной культуры могут в круглые тюки. Это позволяет использовать более дешевые пресс-сборщики.

[0027] После прессования солому растительной лубяной культуры могут хранить в спрессованных круглых тюках на открытых площадках растениеводческого хозяйства. Тюки укладывают в блоки, сложенные в форме длиной (до 24 м) пирамиды под укрытием специального мембранного материала, не позволяющего проникать осадкам и влаге снаружи при хорошем проветривании внутри под покровом материала. Хранение около мест выращивания позволяет производить перевозку сырья соломы к месту переработки в любой момент после уборки. Это дает возможность значительно расширить ареал выращивания сырья до 100 км удаления от завода, поскольку круглогодичная доставка сырья на завод собственным заводским транспортом значительно дешевле и выгодней одновременного вывоза всего урожая сырья на завод во время уборки наемным автотранспортом.

[0028] Хранение соломы растительной лубяной культуры могут производить на открытых площадках под укрывным материалом. Это позволяет вместо специализированных амбаров или навесов для хранения применять открытые площадки, что значительно уменьшает затраты на хранение соломы.

[0029] Описанный способ позволяет обеспечивать завод по переработке технической конопли сырьем, выращенным на подряде сторонними организациями. Это становится возможным за счет максимального упрощения процесса выращивания и заготовки соломы (отсутствия необходимости проведения мацерации в поле), простой механизации процесса выращивания (отсутствие необходимости приобретения дорогостоящих специализированных комбайнов), стандартизации качества сырья на момент его передачи в переработку (отсутствие ферментации соломы в поле) и низкозатратной системе хранения.

Описание чертежей

[0030] Объект притязаний по настоящей заявке описан по пунктам и четко заявлен в формуле изобретения. Упомянутые выше задачи, признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых показано:

[0031] На Фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая способ обработки растительной лубяной культуры.

[0032] На Фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая способ уборки обрабатываемого сырья, предшествующий обработке растительной лубяной культуры.

[0033] На Фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая способ уборки и обработки растительной лубяной культуры со всеми дополнительными этапами.

Подробное описание

[0034] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях, хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишнее понимание особенностей настоящего изобретения.

[0035] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.

[0036] На Фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая способ обработки растительной лубяной культуры, который включает этапы декортикации 101 соломы растительной лубяной культуры, химического дегуммирования 102 волокон растительной лубяной культуры, промывки 103 растительных лубяных волокон, отбеливания 104 промытых волокон, повторной промывки 105 отбеленных волокон, просушивания 106 промытых растительных лубяных волокон и котонизации 107 просушенных растительных лубяных волокон, при этом в качестве обрабатываемого сырья растительной лубяной культуры используют неферментированную солому.

[0037] Декортикацию 101 соломы растительной лубяной культуры применяют для механического разделения соломы на волокна и костру без использования мочки. В результате декортикации 101 получают следующие продукты: мелкую фракцию (пыль), костру и волокно. Технологическая линия может работать следующим образом: предварительно сформированную кипу соломы растительной лубяной культуры помещают в делительно-трепательную машину, где происходит интенсивное измельчение, вытяжка, истирание и утончение. Измельченное и частично отделенное от костры сырье поступает в машину для трепания сырья. Затем смесь сырья, частично отделенного от костры, поступает в аппарат, представляющий собой устройство для встряхивания сырья, где происходит окончательное разделение сырья на волокна и костру. Пыль, образующуюся во время перемотки, формирования волоконного слоя, трепания, чесания и разрывания, собирают и удаляют с помощью аспирации на всех этапах процесса. Производительность линии декортикации 101 может достигать до 5 т/час по входящему сырью. В результате может быть получено волокно в количестве 25-30% от массы входящего сырья со следующими характеристиками:

• закостренность - 3-5%;

• средняя длина волокна 10-15 см;

• цвет светло-коричневый.

Декортикацию 101 соломы растительной лубяной культуры может обеспечить, например, оборудование от компании Laroche.

[0038] Химическое дегуммирование 102 волокон растительной лубяной культуры позволяет полностью удалить компоненты, которые склеивают волокна и не позволяют при традиционной механической котонизации достичь таких параметров волокна, как тонкость, длина, прочность, белизна, чистота и впитываемость. Химическое дегуммирование 102 волокон растительной лубяной культуры может происходить в автоклаве, в который помещают кассеты высокой плотности, в которые упаковывают волокна. В автоклав подают химические соединения, которыми могут быть щелочные растворы, активизируемые паром. Химические соединения, активизированные паром, позволяют очистить волокно от лигнина, пектина и остатков костры. Данный этап в обработке растительной лубяной культуры делает волокна менее грубыми и придает исходному волокну гидрофильность и упрощает окрашивание при необходимости.

[0039] Промывка 103 растительных лубяных волокон для удаления химических компонентов после этапа дегуммирования 102 волокон растительной лубяной культуры. Для промывки 103 дегуммированных волокон растительной лубяной культуры могут применять растворы, содержащие поверхностно-активные вещества, водные растворы или воду. Предпочтительно, чтобы поверхностно-активные вещества были неионными и не прикреплялись к волокнам. Для промывки 103 также можно использовать воду как холодную, так и теплую.

[0040] Отбеливание 104 промытых волокон растительной лубяной культуры для удаления красящих компонентов, содержащихся в волокнах. Отбеливание 104 можно производить при использовании перекиси водорода или раствора, содержащего NaOCl, в автоклавах, в которых производят химическое дегуммирование волокон растительной лубяной культуры. К тому же дополнительно могут использовать в качестве катализатора перекиси водорода в условиях слабой кислоты безводный сульфат двухвалентного железа.

[0041] Промывка 105 растительных лубяных волокон для удаления химических компонентов после этапа отбеливания 104 волокон растительной лубяной культуры. Для промывки 105 отбеленных волокон растительной лубяной культуры могут применять растворы, содержащие поверхностно-активные вещества, водные растворы или воду. Предпочтительно, чтобы поверхностно-активные вещества были неионными и не прикреплялись к волокнам. Для промывки также можно использовать воду как холодную, так и теплую.

[0042] Просушивание 106 промытых растительных лубяных волокон производят для удаления растворов, применяемых для промывки 105 отбеленных волокон растительной лубяной культуры. Просушивание 106 волокон может осуществляться в сушильных машинах различных видов таких как одно- и многоярусные ленточные, а также барабанные сушилки, либо могут применять прессование волокон. Предпочтительнее производить просушивание 106 в 2 этапа: отжать волокна в центрифуге, а затем произвести сушку под воздействием горячего воздуха.

[0043] Котонизация 107 просушенных волокон растительной лубяной культуры может представлять собой механическую обработку растительных лубяных волокон или механическую обработку с последующим аэродинамическим фракционированием, причем в качестве стабилизатора могут применять сульфид или сульфит натрия. Также могут применять технологию котонизации, основанную на ферментативной обработке волокон растительной лубяной культуры Предпочтительнее котонизацию производить механическим способом для разделения волокон после дегуммирования и отбеливания на отдельные элементарные и комплексные волокна.

[0044] Применение в качестве обрабатываемого сырья неферментированной соломы растительной лубяной культуры облегчает последующий процесс разделения сырья на волокно и костру, к тому же облегчает химический процесс дегуммирования 102 растительной лубяной культуры для удаления пектина и лигнина. А также использование в качестве обрабатываемого сырья неферментированной соломы позволяет исключить дополнительное химическое воздействие на волокна растительной лубяной культуры, в качестве которого может быть промывка 103, 105 волокна веществами, содержащими поверхностно-активные вещества, либо предварительное дополнительное химическое дегуммирование волокна.

[0045] Способ обработки растительной лубяной культуры 100, показанный на Фиг. 1, осуществляется следующим образом. Неферментированную солому растительной лубяной культуры декортицируют 101. В результате декортикации 101 получают мелкую фракцию (пыль), костру и волокно. Полученные волокна химически дегуммируют 102 для удаления из них пектина и лигнина. Далее, растительные лубяные волокна, не содержащие пектина и лигнина, промывают 103 для удаления химических компонентов, применяемых при химическом дегуммировании 102. После этого промытые волокна отбеливают 104 для удаления из них красящего материала, содержащегося в волокнах. Отбеленные растительные лубяные волокна повторно промывают 105 для удаления химических компонентов, применяемых при отбеливании 104 волокон. На следующем этапе промытые отбеленные волокна просушивают 106. После просушивания 106 волокна котонизируют 107 для расщепления длинных растительных лубяных волокон на отдельные и комплексные волокна. В результате обработки 100 растительной лубяной культуры получают отдельные комплексные волокна, не содержащие красящего материала, пектина и лигнина, а также химических веществ, применяемых в процессе обработки 100.

[0046] В качестве неферментированной соломы могут использовать техническую коноплю, джут, лен-долгунец, рами, кенаф. Предпочтительнее использовать в качестве неферментированной соломы техническую коноплю.

[0047] В качестве обрабатываемого сырья растительной лубяной культуры могут использовать ферментированную солому (тресту) или неферментированную солому 5-18%-ой влажности. Предпочтительнее использовать неферментированную солому 5-18%-ой влажности, поскольку в таком виде сырье обладает характеристиками высокой степени однородности сырья. При влажности неферментированной соломы меньше 5% во время декортикации происходит ее сильное травмирование, а значит прочность волокна ухудшается. При влажности соломы больше 18% во время этапа декортикации разделение на волокно и костру ухудшается, то есть закостренность волокна увеличивается, что также негативно влияет на качество волокна, поэтому при влажности неферментированной соломы больше 18% необходимо дополнительно просушивать перед этапом декортикации обрабатываемое сырье. Влажность соломы растительной лубяной культуры определяют влагомером, к тому же для выравнивания влажности всего сырья, которое обрабатывают, его помещают в склад цеха за 24 часа до обработки. Таким образом, например, в результате декортикации различных партий волокна неферментированной соломы однородность сырья для дегуммирования больше, чем после декортикации отферментированной в поле тресты при использовании одного и того же оборудования.

[0048] После этапа декортикации 101 могут дополнительно производить промывку волокон растительной лубяной культуры для удаления остатков мелкой фракции (пыли) и костры водой или водным раствором. Могут производить промывку после этапа декортикации также и с дополнительным химическим воздействием, однако в этом случае химические реагенты, используемые при промывке после этапа декортикации, могут вступить в реакцию с реагентами, применяемыми при дегуммировании 102.

[0049] Дегуммирование 102 волокон растительной лубяной культуры может быть следующих видов: химическое, биологическое, химико-биологическое, соответственно, его могут производить с использованием разнообразных химических реагентов, ферментов, проникающих в волокно лубяной культуры. В качестве ферментов могут использовать пектиназу, гемицеллюлазу и лигниназу. Предпочтительно использовать химические реагенты, в качестве которых могут выступать растворы щелочи, содержащие каустическую соду, сульфат натрия, триполифосфат натрия. Предварительно перед химическим дегуммированием 102 волокна, его могут помещать под пресс высокого давления для формирования специальных кип (кейков), данная упаковка материала позволяет равномерно воздействовать на каждый участок волокна во время химического дегуммирования 102 и отбеливания, затем кипы могут помещать в автоклавы, например фирмы Rousselet Robatel®, в которых создают повышенное давление и проводят химическое дегуммирование 102.

[0050] Промывку 103 растительных лубяных волокон производят непосредственно после этапа химического дегуммирования 102 водой или водным раствором для удаления химических компонентов, оставшихся после химического дегуммирования 102 волокна растительной лубяной культуры, чтобы в дальнейшем химические реагенты не вступили в реакцию с реагентами, применяемыми в дальнейшем для отбеливания 104 волокна. Могут производить промывку 103 также и с дополнительным химическим воздействием, однако в этом случае химические реагенты, используемые при промывке 102 могут вступить в реакцию с реагентами, применяемыми при отбеливании 104.

[0051] Промывку 103 химически дегуммированных растительных лубяных волокон могут производить водой, водным раствором, моющими средствами, содержащими поверхностно-активные вещества. Предпочтительно использовать воду горячую или холодную для промывки 103 волокна.

[0052] Отбеливание 104 промытых волокон растительной лубяной культуры для удаления красящих компонентов, содержащихся в волокнах, могут производить в тех же автоклавах, что и химическое дегуммирование 102, например в автоклавах фирмы Rousselet Robatel®. Отбеливание 104 можно производить при использовании перекиси водорода или раствора, содержащего NaOCl. К тому же дополнительно могут использовать в качестве катализатора перекиси водорода в условиях слабой кислоты безводный сульфат двухвалентного железа.

[0053] Промывку 105 растительных лубяных волокон могут производить непосредственно после отбеливания 104 без дополнительного химического воздействия для удаления химических компонентов, применяемых на этом этапе. Промывку 105 отбеленных растительных лубяных волокон могут производить водой, водным раствором, моющими средствами, содержащими поверхностно-активные вещества. Предпочтительно использовать воду горячую или холодную для промывки 103 волокна.

[0054] Просушивание 106 промытых волокон растительной лубяной культуры производят для удаления растворов, применяемых для промывки 105 отбеленных волокон растительной лубяной культуры. Просушивание 106 волокон может осуществляться в сушильных машинах различных видов таких как одно- и многоярусные ленточные, а также барабанные сушилки, либо могут применять прессование волокон. Предпочтительнее производить просушивание 106 при использовании отжима в центрифуге с последующей сушкой под воздействием потоков горячего воздуха. Центрифуга может обладать следующими характеристиками: скорость вращения центрифуги от 500 до 850 об/мин, при этом производительность может достигать 800 кг/час. Такими характеристиками может обладать центрифуга фирмы Rousselet Robatel®.

[0055] Предпочтительно использовать механическую котонизацию 107 волокон растительной лубяной культуры. Механическую котонизацию 107 просушенных волокон растительной лубяной культуры проводят путем неоднократного расчесывания и распушивания растительных лубяных волокон на отдельные элементарные и комплексные волокна. Конечный продукт котонин имеет следующие характеристики:

• закостренность - 0.5-1%;

• средняя длина волокна - 20-25 мм;

• цвет белый;

• свойства антибактериальные и влагопоглощающие.

[0056] На Фиг. 2 изображена блок-схема, иллюстрирующая способ уборки обрабатываемого сырья 200. Перед декортикацией соломы растительной лубяной культуры обрабатываемое сырье могут убирать 201 с поля путем срезания стеблей до наступления процесса созревания основной массы семян или после выработки семечки растительной лубяной культуры для получения соломы. Предпочтительно обрабатываемое сырье убирать 201 с поля до наступления процесса выработки семечки, на этом этапе в стеблях меньше лигнина и пектина, что увеличивает однородность сырья и выход волокна.

[0057] Уборку 201 с поля соломы растительной лубяной культуры могут производить в любой временной диапазон до наступления процесса ферментации либо после наступления процесса ферментации. Предпочтительно уборку 201 с поля соломы растительной лубяной культуры производить в течение 1-14 дней до наступления ферментации. Это позволяет обеспечить стандартность сырья для дальнейшей переработки.

[0058] Во время уборки 201 срезание стеблей могут производить на один срез либо разрезать растение на короткие сегменты. Предпочтительно производить срезание на один срез, это позволяет производить уборку обычной косилкой вместо дорогостоящих специализированных комбайнов. В этом случае нарезку соломы производят специальной гильотиной на входе в конвейер переработки в заводе.

[0059] Во время уборки 201 могут производить рекондиционирование 202 растительной лубяной культуры перед прессованием соломы в тюки или производить дополнительное просушивание непосредственно перед этапом декортикации. Предпочтительно производить рекондиционирование 202 растительной лубяной культуры перед прессованием соломы для увеличения плотности тюков соломы с помощью устройства рекондиционера, например, фирмы Tubeline. Данное устройство пропускает через себя массу соломы под высоким механическим давлением, что уменьшает уровень влажности соломы и повышает плотность тюка при последующем прессовании в тюки.

[0060] После рекондиционирования 202 могут производить упаковку 203 соломы растительной лубяной культуры путем прессования. При этом прессование может быть в квадратные или круглые тюки. Предпочтительно производить прессование соломы в круглые тюки. Это позволяет организовывать долгосрочное хранение при сохранении стандартного качества сырья на открытых площадках под укрывным материалом. Такие тюки соломы представляют собой круглые кассеты высокой плотности, вес кассеты варьируется в диапазоне 300-350 кг.

[0061] Хранение 204 соломы растительной лубяной культуры могут производить на открытых площадках под укрывным материалом либо в специальных складах. Предпочтительно хранить 204 солому растительной лубяной культуры на открытых площадках под укрывным материалом, это позволяет выращивать сырье на удалении без дополнительной стройки складов.

[0062] Способ уборки растительной лубяной культуры 200, показанный на Фиг. 2, осуществляется следующий образом. Растительную лубяную культуру убирают 201 с поля до наступления процесса созревания основной массы семян. После уборки 201 солому пропускают через рекондиционер 202, после чего упаковывают 203 путем прессования, например, в круглые тюки. Спрессованную солому хранят 204 до ее транспортировки и переработки. Хранить 204 упакованную солому могут, например, на открытых площадках под укрывным материалом.

[0063] На Фиг. 3 изображена блок-схема, иллюстрирующая способы уборки и обработки растительной лубяной культуры согласно настоящему изобретению с дополнительными элементами. Согласно ему растительную лубяную культуру убирают 201 с поля до наступления созревания основной массы семян в течение 1-14 дней. После уборки 201 рекондиционируют 202 растительную лубяную культуру, в результате получают солому растительной лубяной культуры. После рекондиционирования 202 солому упаковывают 203 путем прессования, например, в круглые тюки. Спрессованную солому хранят 204 до ее транспортировки и обработки. Хранить 204 упакованную солому могут, например, на открытых площадках под укрывным материалом. В результате получают неферментированную солому растительной лубяной культуры. Неферментированную солому растительной лубяной культуры декортицируют 101. После декортикации 101 получают мелкую фракцию (пыль), костру и волокно. Полученные волокна химически дегуммируют 102 для удаления из них пектина и лигнина. Далее, растительные лубяные волокна, не содержащие пектина и лигнина, промывают 103 для удаления химических компонентов, применяемых при химическом дегуммировании 102. После этого промытые волокна отбеливают 104 для удаления из них красящего материала, содержащегося в волокнах. Отбеленные растительные лубяные волокна повторно промывают 105 для удаления химических компонентов, применяемых при отбеливании 104 волокон. На следующем этапе промытые отбеленные волокна просушивают 106. После просушивания 106 волокна котонизируют 107 для расщепления длинных растительных лубяных волокон на отдельные и комплексные волокна. В результате обработки 100 растительной лубяной культуры получают отдельные комплексные волокна, не содержащие красящего материала, пектина и лигнина, а также химических веществ, применяемых в процессе обработки 100.

[0064] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки запрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Изобретение относится к сельскохозяйственной промышленности и может быть использовано для производства котонина из растительного лубяного сырья. Способ обработки растительной лубяной культуры включает этапы декортикации соломы растительной лубяной культуры, химического дегуммирования, промывки, отбеливания, промывки, просушивания промытых растительных лубяных волокон и котонизации просушенных растительных лубяных волокон. В качестве обрабатываемого сырья растительной лубяной культуры используют неферментированную солому. Заявленный способ позволяет облегчить разделение костры и волокна на этапе декортикации, а также упрощает удаление пектина, лигнина из волокон растительной лубяной культуры на этапе химического дегуммирования. 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ обработки растительной лубяной культуры, включающий этапы:

декортикации соломы растительной лубяной культуры;

химического дегуммирования волокон растительной лубяной культуры;

промывки растительных лубяных волокон;

отбеливания промытых растительных лубяных волокон;

промывки отбеленных растительных лубяных волокон;

просушивания промытых растительных лубяных волокон;

котонизации просушенных растительных лубяных волокон,

при этом в качестве обрабатываемого сырья растительной лубяной культуры используют неферментированную солому.

2. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что в качестве неферментированной соломы используют техническую коноплю.

3. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что в качестве обрабатываемого сырья растительной лубяной культуры используют неферментированную солому 5-18%-ной влажности.

4. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что после этапа декортикации дополнительно производят промывку растительных лубяных волокон водой или водным раствором.

5. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что химическое дегуммирование растительных лубяных волокон производят с использованием щелочных соединений.

6. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что промывку химически дегуммированных растительных лубяных волокон производят водой или водным раствором.

7. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что промывку растительных лубяных волокон после этапа отбеливания производят водой или водным раствором.

8. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что просушивание промытых растительных лубяных волокон производят в 2 этапа:

отжимают волокна в центрифуге;

воздействуют горячим воздухом на волокна.

9. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что котонизацию просушенных растительных лубяных волокон производят механическим способом.

10. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 9, отличающийся тем, что механическую котонизацию просушенных растительных лубяных волокон проводят путем расчесывания и распушивания растительных лубяных волокон.

11. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 1, отличающийся тем, что перед декортикацией соломы растительной лубяной культуры обрабатываемое сырье убирают с поля путем срезания стеблей до наступления процесса созревания основной массы семян растительной лубяной культуры.

12. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 11, отличающийся тем, что уборку с поля соломы растительной лубяной культуры производят в течение 1-14 дней до наступления процесса ферментации.

13. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 11, отличающийся тем, что при уборке срезание стеблей производят на один срез.

14. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 11, отличающийся тем, что при уборке производят рекондиционирование растительной лубяной культуры.

15. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 14, отличающийся тем, что после рекондиционирования производят упаковку соломы растительной лубяной культуры путем прессования.

16. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 15, отличающийся тем, что производят прессование соломы в круглые тюки.

17. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 16, отличающийся тем, что производят хранение спрессованных круглых тюков соломы.

18. Способ обработки растительной лубяной культуры по п. 17, отличающийся тем, что хранение соломы растительной лубяной культуры производят на открытых площадках под укрывным материалом.