一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆纤维工业原料加工副组件 |
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| 申请号 | CN202222779783.0 | 申请日 | 2022-10-21 | 公开(公告)号 | CN218742242U | 公开(公告)日 | 2023-03-28 |
| 申请人 | 芜湖普纳耶智能装备制造有限公司; | 发明人 | 毕松梅; 金世伟; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆 纤维 工业原料加工副组件，包括静上堆磨片和动下堆磨片，静上堆磨片上设有偏心进料口，偏心进料口连接进料管，动下堆磨片做旋转运动；静上堆磨片上方设置可调整上下磨片加工间隙的弹性 变形 自适应机构以及上、下锤击运动装置；静上堆磨片底部和动下堆磨片顶部对接形成的间隙组成加工副；加工副从圆心向四周依次分为进料区、第一加工区和第二加工区。加工副实现了在X、Y以及Z三个方向的微位移，从而使静上堆磨片和动下堆磨片组成的加工副能够实现三个维度的复合加工。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆纤维工业原料加工副组件，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆纤维工业原料加工副组件 技术领域[0001] 本实用新型涉及生物基材料炼制领域，具体的说，涉及一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆纤维工业原料加工副组件。 背景技术[0002] 在双碳目标下，传统的石油基材料将要退出市场，可循环、可再生、可持续的绿色生物基新材料将要进入市场，农业副产品中的秸杆等，都是由天然纤维素、半纤维素、木质素等组成的资源，纤维素是由葡萄糖单元共价连接的长链所组成的结构多糖。纤维素大分子的基环是D‑葡萄糖分子通过β‑1，4糖苷键连接而形成的大分子多糖。纤维素是一种失水葡萄糖分子结构，除直接可以作为造纸、饲料、纤维板等工业原料外，还是生物化工工业获取绿色、可循环、可持续大宗工业原料的主要来源。 [0003] 目前，行业中的难点在于单一秸秆所含成份相对较为复杂，一直以来生产依靠发酵过程，秸秆纤维原料中，如果含有其它离子杂质、微生物细菌、有机污染物、无机盐等各类杂质都会抑制秸秆“糖”转化率。特别是秸秆纤维上，包裹的木质素没有被脱去，严重阻碍了酶制剂与秸秆纤维有效接触，结果是发酵效率差、产品得率低、废渣多，而且生产成本高。 [0004] 尽管目前秸秆“糖”的生产成本已下降很多，但限制秸秆纤维“糖”作为生物炼制行业使用原料的主要障碍，还是成本过高。特别在聚乳酸(PLA)可降解高分子材料领域，目前所用的主要工艺，还是依靠生物发酵产物，在成本上影响化学修饰及化学重构，更进一步生产更多精细化工产品。 [0005] 本实用新型一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆纤维工业原料加工副组件的提出，是为了加工秸秆纤维组份中初生壁、次生壁纳米纤丝化纤维素(NFCs)产品，其外观呈非粮秸秆绒毛纤维状，这是分布式糖厂需要的高转化率生产秸秆“糖”的标准化工业原 料。 [0007] 实用新型要解决的技术问题： [0009] 技术方案：为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆纤维工业原料加工副组件，包括静上堆磨片和动下堆磨片，静上堆磨片上设有偏心进料口，偏心进料口连接进料管，动下堆磨片做旋转运动；静上堆磨片上方设置可调整上下磨片加工间隙的弹性变形自适应机构以及上、下锤击运动装置；静上堆磨片 底部和动下堆磨片顶部对接形成的间隙组成加工副；加工副从圆心向四周依次分为进料 区、第一加工区和第二加工区；弹性变形机构主要是位于静上堆磨片上方的振动缓冲台以 及振动缓冲台与静上堆磨片之间的加压弹簧组成的压力可变自适应机构。 [0010] 作为本实用新型更进一步的改进，进料区包括上进料拨叉、下进料拨叉、下匀料挡板以及下运料区，上进料拨叉为静上堆磨片中部的内凹槽面，下进料拨叉为动下堆磨片中部的外凸台面，下匀料挡板对称均布在下进料拨叉周向，下运料区为位于下进料拨叉外部 的内凹槽面。 [0011] 作为本实用新型更进一步的改进，第一加工区包括分别位于静上堆磨片和动下堆磨片上的第一静加工区和第一动加工区，第一静加工区和第一动加工区分别位于上进料拨 叉和下运料区的外侧；第一静加工区和第一动加工区的表面对接形成的间隙为第一加工平 台。 [0012] 作为本实用新型更进一步的改进，第二加工区包括分别位于静上堆磨片和动下堆磨片上的第二静加工区和第二动加工区，第二静加工区和第二动加工区分别位于第一静加 工区和第一动加工区的外侧； [0013] 第二静加工区和第二动加工区的表面对接形成的间隙为第二加工平台，第二动加工区内设有圆周鱼梁坝凹槽。 [0014] 作为本实用新型更进一步的改进，第二动加工区由内至外依次划分为第一刚性加工区、第二刚性加工区和第三刚性加工区，每一个刚性加工区内均设有环向的圆周鱼梁坝 凹槽，圆周鱼梁坝凹槽的外径沿周向均布多个集中离心输送料角锥。 [0016] 有益效果：采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果： [0017] 1.静上堆磨片在受到动下堆磨片剪切摩擦分力作用的同时，通过其自身的弹性以及上下锤击运动，实现了在X、Y以及Z三个方向的微位移，从而使静上堆磨片和动下堆磨片组成的加工副能够实现三个维度的复合加工。 [0018] 2.加工副从圆心向四周依次分为进料区、第一加工区和第二加工区，第二加工区内又包含三个刚性加工区，实现秸秆或植物纤维由内之外依次的梯度加工。 [0019] 3.用静上堆磨片和动下堆磨片组成的加工副对包裹在秸秆或植物纤维上的保护层木质素进行机械加工，脱去呈致密网状结构木质素本身目的，是为了让有葡萄糖结构的 秸秆纤维(化学式：C6H10O5)n裸露，酶制剂与脱木质素保护层的秸秆或植物绒毛纤维充分接触、发酵反应会更彻底，残渣会更少。比传统方法更能提高秸秆或植物绒毛纤维混合糖转化率，混合糖产品得率更高，更加符合工业化大生产的需要。 [0020] 4.脱去了包裹在秸秆或植物纤维外面，呈致密网络状结构的“保护层”木质素，得到秸秆或植物绒毛纤维产品，其外观呈非粮秸秆绒毛纤维状，这是分布式糖厂需要的高转化率生产秸秆“糖”的标准化工业原料。原料标准化生产的目的，是为了迎合工业化无高温灭菌、低耗水和连续发酵，高得率生产秸秆“糖”的需要。克服过去生物发酵制备秸秆“糖”要高耗能、高耗水、不连续、易染菌、成本高、低得率等技术、装备缺陷。 附图说明 [0021] 图1为本实用新型提供的加工副组件安装在设备上的结构示意图； [0022] 图2为本实用新型提供的加工副组件中静上堆磨片的结构示意图； [0023] 图3为本实用新型提供的加工副组件中动下堆磨片的结构示意图； [0024] 图中：1、静上堆磨片；11、偏心进料口；12、上进料拨叉；13、第一静加工区；14、第二静加工区；141、；142、；2、动下堆磨片；22、下进料拨叉；23、第一动加工区；222、下运料区；24、第二动加工区；241、第一刚性加工区；242、第二刚性加工区；243、第三刚性加工区；3、弹性变形自适应机构；31、振动缓冲台；32、加压弹簧；4、可调压电陶瓷振动器；5、进料管；a、第一输料凹槽；b、圆周鱼梁坝凹槽；b1、集中离心输送料角锥。 具体实施方式[0025] 为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细描述。 [0026] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新 型的限制。 [0027] 国际上，发达国家都在分别发力，抢占生物高分子材料市场的制高点，这是因为秸秆法与玉米法两种工艺路线不同，采用秸秆工艺：一是可以规避涉及人的粮食安全问题；二是可以大幅度降低工业乳酸原料生产成本。 [0028] 所以积极布局秸秆“糖”源头原料工业，实现双碳目标意义重大，同时也是巩固生物基新材料产业创新技术高地，实现规模化生物炼制工业战略目标，破解秸秆纤维制“糖”工艺技术路线急需解决的产业化关键共性技术及装备制造难题，贡献出企业方案，有着现实意义。 [0029] “脱去”包裹在秸秆或植物纤维外面的“保护层”木质素，来生产秸秆绒毛纤维产品的目的是为了让秸秆或植物纤维中自然形成的木质素保护层，因被加工破“壁”、脱层，从而使秸秆纤维中初生壁、次生壁组份中的微原纤、巨原纤裸露，在后续制糖发酵工艺中，能够让酶制剂直接接触秸秆或植物纤维初生壁、次生壁中的微原纤、巨原纤，并与酶制剂直接发生发酵反应。这样会让秸秆绒毛纤维“单糖”的转化率更彻底以及更高的产品得率。 [0030] 为了“脱去”包裹在秸秆或植物纤维外面的“保护层”木质素，生产秸秆绒毛纤维产品，本实用新型提出了一种乡镇分布式糖场用脱木质素绒毛秸秆纤维工业原料加工副组件，以下对该组件的组成结构以及工作原理作出阐述，具体说明如下： [0031] 一种用于工业化连续生产破“壁”或脱去包裹在秸秆或植物纤维上“木质素”保护层的加工副组件，包括静上堆磨片1和动下堆磨片2，静上堆磨片1上设有偏心进料口11，偏心进料口11连接进料管5，动下堆磨片2做旋转运动；静上堆磨片1上方设置可调整上下磨片加工间隙的弹性变形自适应机构3以及上、下锤击运动装置；静上堆磨片1底部和动下堆磨片2顶部对接形成的间隙组成加工副；加工副从圆心向四周依次分为进料区、第一加工区和第二加工区。弹性变形自适应机构3主要是位于静上堆磨片1上方的振动缓冲台31以及振动 缓冲台31与静上堆磨片1之间的加压弹簧32组成的压力可变自适应机构。 [0032] 本实施例中，静上堆磨片1和动下堆磨片2为圆盘状，为叙述方便，将静上堆磨片1和动下堆磨片2由圆心向四周的方向定义为由内侧至外侧。静上堆磨片1底部和动下堆磨片 2顶部对接形成的间隙组成加工副，静上堆磨片1和动下堆磨片2采用耐磨钢制造。弹性变形自适应机构3使静上堆磨片1能够进行一定的弹性变形，上、下锤击运动装置使静上堆磨片1可沿Z向进行微移动，因此，当动下堆磨片2做旋转运动时，静上堆磨片1在受到动下堆磨片2剪切摩擦分力作用的同时，通过其自身的弹性以及上下锤击运动，实现了在X、Y以及Z三个方向的微位移，从而使静上堆磨片1和动下堆磨片2组成的加工副能够实现三个维度的复合 加工。 [0033] 具体的说，被纯净水握裹的秸秆或植物纤维通过进料管5由偏心进料口11被不断推送至加工副处，在加工副内依次经过进料区、第一加工区和第二加工区，在静上堆磨片1和动下堆磨片2相互配合作用下，使得秸秆或植物纤维连续被挤压、剪切、锤击、搓揉，完成全过程的复合加工，从而脱去了包裹在秸秆或植物纤维外面，呈致密网络状结构的“保护 层”木质素，得到秸秆或植物绒毛纤维产品，即得到了合格秸秆或植物纤维源头原料，去生产生物化工大宗工业原料，最终满足下游可降解塑料产品的需要。 [0034] 三根加压弹簧32沿着圆形静上堆磨片1的圆周布置，最好是均匀布置在静上堆磨片1上表面上，调节加压弹簧32能够控制静上堆磨片与动下堆磨片两者之间相对旋转的加 工间隙。由于静上堆磨片1具备弹性变形的能力，在受到旋转动下堆磨片2剪切摩擦分力作 用的情况下，会引起静上堆磨片1在X、Y轴组成的平面上发生位移，即弹性变形自适应机构3能够保证静上堆磨片1在X、Y向的微移动。 [0035] 在一个优选实施例中，上、下锤击运动装置包括安装于静上堆磨片1上的振动频率可调压电陶瓷振动器4。由位于静上堆磨片1上方的可调压电陶瓷振动器4提供动力，振子沿Z轴随静上堆磨片1做上、下锤击运动，目的是压溃呈规定定长度圆柱状的秸秆或植物纤维 段，使圆柱状的秸秆或植物纤维段分散成绒毛微纤丝秸秆或植物绒毛纤维产品。可调压电 陶瓷振动器4使静上堆磨片1能在Z向微移动，如前所述，由于静上堆磨片1具有弹性变形的 能力，在受到旋转动下堆磨片2剪切摩擦分力作用的同时，又能实现在X、Y轴向微移动，由此，本实用新型中静上堆磨片1能实现在X、Y和Z三个方向的位移，与动下堆磨片2配合，在加工区完成对秸秆或植物纤维连续被挤压、剪切、锤击、搓揉三个维度的自适应复合加工。 [0036] 在一个优选实施例中，进料区包括上进料拨叉12、下进料拨叉22、下匀料挡板221以及下运料区222，上进料拨叉12为静上堆磨片1中部的内凹槽面，下进料拨叉22为动下堆 磨片2中部的外凸台面，下匀料挡板221对称均布在下进料拨叉22周向，下运料区222为位于下进料拨叉22外部的内凹槽面。 [0037] 本实施例中，上进料拨叉12和下进料拨叉22均呈轮辐状，由偏心进料口11中汇入的秸秆或植物纤维，在下进料拨叉22旋转离心作用下，与上进料拨叉12配合，将秸秆或植物纤维沿着上进料拨叉12的内凹槽面以及下运料区222的外侧不断均匀送料，送至第一加工 区内进行加工。 [0038] 在一个优选实施例中，第一加工区包括分别位于静上堆磨片1和动下堆磨片2上的第一静加工区13和第一动加工区23，第一静加工区13和第一动加工区23分别位于上进料拨 叉12和下运料区222的外侧；第一静加工区13和第一动加工区23的表面对接形成的间隙为 第一加工平台，第一静加工区13和第一动加工区23的表面同时设有若干个环向的第一输料 凹槽a，第一输料凹槽a为第一静加工区13和第一动加工区23的内凹槽面。 [0039] 本实施例中，由进料区内输送的秸秆或植物纤维在到达第一加工平台时，静上堆磨片1与动下堆磨片2上下接触瞬间，通过第一加工平台将对自然长度的秸秆纤维进行一次 剪切，随着动下堆磨片2循环往复的旋转，将不间断发生N次剪切，直到剪切至满足加工的规定长度为止。此过程中，被剪切的秸秆或植物纤维在离心作用下，会通过第一输料凹槽a持续向外侧输送，送往磨片的下一个加工区。 [0040] 在一个优选实施例中，第二加工区包括分别位于静上堆磨片1和动下堆磨片2上的第二静加工区14和第二动加工区24，第二静加工区14和第二动加工区24分别位于第一静加 工区13和第一动加工区23的外侧；第二静加工区14和第二动加工区24的表面对接形成的间 隙为第二加工平台，第二动加工区内24设有圆周鱼梁坝凹槽b。 [0041] 优选的，第二动加工区24由内至外依次划分为第一刚性加工区241、第二刚性加工区242和第三刚性加工区243，每一个刚性加工区内均设有环向的圆周鱼梁坝凹槽b，圆周鱼梁坝凹槽b的外径沿周向均布多个集中离心输送料角锥b1。圆周鱼梁坝凹槽b为刚性加工区 的内凹槽面，集中离心输送料角锥b1用于输送混合在纯净水中的秸秆或植物纤维。 [0042] 到达第二加工平台的秸秆或植物纤维，翻越圆周鱼梁坝凹槽b，在静上堆磨片1与动下堆磨片2接触过程中，通过第二加工平台实现三个方向的复合加工，三个不等直径的刚性加工区负责三次全方位锤击翻越在三个刚性加工区平面上的秸秆或植物纤维；加工后的 秸秆或植物纤维经过集中离心输送料角锥b1进行输料。 [0043] 优选的，第二静加工区14也可以划分成多个静加工区，与刚性加工区配合，如可将第二静加工区14由内至外依次划分成第一区段加工区141和第二区段加工区142，每个区段加工区内同样设置若干个环向的凹槽，辅助运料。 [0044] 在整个加工过程中，安装在静上堆磨片1上的频率可调压电振动器在Z轴方向上将做上、下运动，由纯净水握持的秸秆或植物纤维段被离心输送在静上堆磨片上1和动下堆磨片上2之间的加工平台上，秸秆纤维段将随着静上堆磨片1高频次锤击，将击溃秸秆纤维段 中的初生壁、次生壁秸秆纤维结构，受到锤击的秸秆纤维初生壁、次生壁将发生纵向开裂，使得更多的纯净水分子进入纤维段裂隙和端部的微原纤、巨原纤之间，秸秆纤维段在水环 境下发生润胀，将极大的削弱微原纤、巨原纤层间巨大的分子间氢键结合力，加工的纤维段被软化，将更易被压溃，秸秆纤维段致密组织开裂、变得松散。 [0045] 受旋转动下堆磨片2剪切摩擦分力作用，静上堆磨片1在X、Y轴组成的平面上发生位移，移动距离约0～10mm之间，被加工的秸秆纤维段将随着圆心自纠正的弹性静上堆磨片 1移动，对受锤击、润胀开裂的秸秆纤维段，施以在X、Y轴平面上平行于秸秆纤维初生壁、次生壁微原纤、巨原纤层间纤维轴向搓揉力，被充分润胀微原纤、巨原纤层受到横向力的搓 揉，将发生柔性解离，秸秆或植物纤维段被加工得到初步破“壁”或脱去包裹在秸秆纤维上“木质素”保护层的微原纤、巨原纤秸秆绒毛纤维产品。 [0046] 以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出 与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。 |
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