專(zhuān)利名稱(chēng)：咖啡碳粉的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種咖啡碳 粉的制造方法，尤指一種將咖啡渣制作成微細(xì)咖啡碳粉的方法。
背景技術(shù)：
按，隨著地球暖化日益嚴(yán)重造成氣候異?，F(xiàn)象不斷產(chǎn)生，使得人們加緊研發(fā)各項(xiàng)節(jié)能及可回收再利用的技術(shù)，以緩和地球暖化的發(fā)生。例如廢紙的回收再利用，及各項(xiàng)電器設(shè)備中的貴金屬回收，甚至人們吃的食物所剩下來(lái)做堆肥等等都是利用都?xì)獾膹U棄物，人們運(yùn)用各種方法來(lái)做為資源回收再利用，資源的再利用不但可以節(jié)能，還能減少?gòu)U棄物量， 進(jìn)而降低地球暖化的速度。努力開(kāi)發(fā)各項(xiàng)新物資的回收再利用，有助于降低垃圾處理量和物資再利用價(jià)值， 例如增加活性碳的制造量，不但可以降低活性碳的購(gòu)買(mǎi)成本，還可以降低大自然中的各項(xiàng)有害物質(zhì)對(duì)人類(lèi)以及環(huán)境的傷害，進(jìn)而降低醫(yī)療費(fèi)用支出，又達(dá)到環(huán)保的要求。在環(huán)境污染情況嚴(yán)重下活性碳的使用量日益增加，以先進(jìn)國(guó)家為例，日本每人平均約需用0.5公斤的活性碳，美國(guó)則為0.4公斤，相較于其他未開(kāi)發(fā)國(guó)家或開(kāi)發(fā)中國(guó)家， 每人每年的消耗量?jī)H在0. 03公斤，要高出十倍以上，所以活性碳的使用量增加是必然的趨勢(shì)。在活性碳使用量日益增加的情況下，尋找制作活性碳材料的同時(shí)可以減少能源耗損，又可將廢棄物再做資源回收利用是可行的。而活性碳制造的材料可從木材、椰子殼、以及石化提煉得制。但樹(shù)木的砍伐森林需消耗大量人力及綠色資源，用椰子殼制作時(shí)將其雜質(zhì)分離需用大量人力。利用咖啡渣制作咖啡碳是將廢棄物的資源回收再利用的好方法，發(fā)現(xiàn)由咖啡渣制作比起用木材等更可減少能源的耗損，因?yàn)榭Х榷箾_泡成咖啡時(shí)大部分的咖啡豆都有進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的烘培動(dòng)作，而此烘培步驟會(huì)造成咖啡豆的碳化?？Х仍〉脮r(shí)都是成粉末狀，不像其他的原材料需再進(jìn)行粉碎制程，所以無(wú)論是在進(jìn)行干燥處理，或者碳化處理都可得到較均勻的效果。發(fā)明人有鑒于前述先前技術(shù)的問(wèn)題，乃依其從事各種咖啡豆產(chǎn)品的制造經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)累積，針對(duì)上述缺失悉心研究各種解決的方法，在經(jīng)過(guò)不斷的研究、實(shí)驗(yàn)與改良后，終于開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出本發(fā)明的一種全新奈米咖啡碳粉的制造方法的發(fā)明，以期能屏除先前技術(shù)所產(chǎn)生的缺失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，系提供一種微細(xì)咖啡碳粉的制造方法，以令將咖啡渣制作成微細(xì)狀咖啡碳粉。根據(jù)上述的目的，本發(fā)明的咖啡碳粉的制造方法，其包括:A、提供咖啡廢棄物(咖啡渣)為材料做預(yù)碳化處理；B、去除此材料的油脂；C、將此材料高溫碳化為咖啡碳；D、研磨咖啡碳為微細(xì)粉末，使其成為微細(xì)狀咖啡碳粉；E、進(jìn)行咖啡碳活化處理；F、將咖啡碳粉運(yùn)用于民生工業(yè)的吸附濾材代替?zhèn)鹘y(tǒng)的活性碳使用，符合綠色環(huán)保節(jié)能的訴求；G、將奈米咖啡碳粉制備成砂線(xiàn)運(yùn)用于紡織工業(yè)，可達(dá)到傳統(tǒng)竹碳或椰碳纖維的功能，同樣符合環(huán)保節(jié)能；H:運(yùn)用上膠方法及PU膜等加工過(guò)程中加入咖啡碳粉，使其附著于紡織品上，得到咖啡碳粉的功能。而且，該咖啡碳粉的功能性其一、抗菌；其二、除臭；其三、保溫；其四、吸濕排汗；其五、抗紫外線(xiàn)。 為使審查員能對(duì)本發(fā)明的目的、形狀、構(gòu)造裝置特征及其功效，做更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解，茲舉實(shí)施例配合圖示，詳細(xì)說(shuō)明如下


圖1 本發(fā)明方法的流程圖。圖2 加入本發(fā)明的PU膜保溫能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。圖3 微細(xì)化研磨后的咖啡碳粉顯微照片。圖4 咖啡碳粉附著在紗線(xiàn)上的顯微照片。
具體實(shí)施例方式制造步驟本發(fā)明有關(guān)一種咖啡碳粉的制造方法，請(qǐng)參閱圖1所示，其方法通過(guò)下列步驟進(jìn)行處理11步驟A，預(yù)碳化處理將咖啡館里沖泡過(guò)的咖啡渣經(jīng)干凈的冷水清洗后再進(jìn)行脫水，脫水完后直接置入一預(yù)碳化爐中干燥，進(jìn)行預(yù)碳化，其中，該預(yù)碳化爐是圓形鋼制桶身將脫水后的咖啡渣直接置入爐內(nèi)預(yù)碳化，設(shè)定溫度為170 185°C，時(shí)間為85-120分鐘，其蒸氣壓力為3-6KG/cm2， 以上條件為優(yōu)選的經(jīng)驗(yàn)值，可隨著咖啡渣來(lái)源的不同而有改變。此一步驟是必須的，如直接碳化處理，咖啡渣的油脂會(huì)直接形成焦油而無(wú)法制得質(zhì)純的咖啡碳。12步驟B，去除預(yù)碳化咖啡渣中的油脂將預(yù)碳化后的咖啡渣取出，用0. 5g/l的純堿(Na2CO3)的水溶液浸泡120分鐘，以去除咖啡剩余的油脂，浸泡完后再用干凈的水清洗。此時(shí)咖啡渣的外觀(guān)變呈黑褐色，有焦油味道，又，如使用0. 5g/l的純堿(Na2CO3)的水溶液加熱至60 70°C可縮短浸泡的時(shí)間。
13步驟C，最終預(yù)碳化咖啡渣制得咖啡碳將預(yù)碳化后的咖啡渣置入一后碳化爐中，其中該后碳化爐的加熱機(jī)構(gòu)優(yōu)選是遠(yuǎn)紅外線(xiàn)熱輻射，令該后碳化爐將預(yù)碳化的咖啡渣加熱至600 650°C溫度下干燥，并使原有的有機(jī)物大部分碳化，使咖啡渣碳化在缺氧及高溫的條件下，將原料熱解(Pyrolysis)形成多裂孔性的結(jié)構(gòu)體。此時(shí)制得已可稱(chēng)為咖啡碳，但它的結(jié)構(gòu)尚未細(xì)致化，尚需進(jìn)行活化處理。14步驟D，咖啡碳的活化處理在上述步驟碳化完成后溫度尚未下降時(shí)，用飽和蒸氣(優(yōu)選在850 950°C)導(dǎo)入后碳化爐中，來(lái)進(jìn)行選擇性氧化使咖啡碳活化?；罨目Х忍伎傻酶旅艿募?xì)小孔洞，讓咖啡碳更具有強(qiáng)大的吸附去污效能。
15步驟E，咖啡碳的微細(xì)化研磨圖3為微細(xì)化研磨后的咖啡碳粉顯微照片，咖啡碳與活性碳同樣具有強(qiáng)大的吸附能力，它可運(yùn)用于各式的濾材及抗菌防霉的基材。在這些運(yùn)用必須考慮將咖啡碳微細(xì)化至趨奈米程度，咖啡碳的微細(xì)化是采用物理性方法，它是將咖啡碳采用濕式球型研磨機(jī)。微細(xì)化研磨可包含下列三階段方式制作1、趨微米化研磨將活化后的咖啡碳置入研磨機(jī)后，取用粗研磨球粒徑為1. 75 2. 5mm,先用溶劑 (可用純水或異丙醇稀釋液)調(diào)整咖啡碳粘度小于10萬(wàn)cps，固體成分為80 85% (Wt)， 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)至烘干后，即得平均粒徑約在20um的趨微米咖啡碳，此趨微米化咖啡碳可運(yùn)用于過(guò)濾基材以及醫(yī)療口罩的制造。2、微米化研磨將趨微米化后的咖啡碳置入研磨機(jī)后，取用研磨球粒徑為0. 7 0. 9mm,先用溶劑 (可用純水或異丙醇稀釋液)調(diào)整咖啡碳粘度小于2000cpS，固體成分為70 75% (wt)， 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)約至烘干后，即得平均粒徑約在2um的微米化咖啡碳，此微米化咖啡碳可運(yùn)用于紡織工業(yè)的紗線(xiàn)制造。3、趨奈米化研磨將微米化后的咖啡碳置入研磨機(jī)后，取用研磨球粒徑為0. 4 0. 6mm,先用溶劑 (可用純水或異丙醇稀釋液)調(diào)整咖啡碳粘度小于lOOcps，固體成分為30 35% (wt)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)約至烘干后，即得平均粒徑約在0. Ium的趨奈米化咖啡碳，此趨奈米咖啡碳可運(yùn)用于紡織工業(yè)的紗線(xiàn)制造，也可運(yùn)用于紡織品的涂布加工等等。功能試驗(yàn)1、抗菌能力測(cè)試我們將咖啡碳粉趨奈米化后，將一定比率趨奈米咖啡碳粉添加于高分子聚合物中進(jìn)行抽紗，咖啡碳粉會(huì)附著在紗線(xiàn)上(如圖4的顯微照片所示)，并制成一聚酯纖維織物，以如下表1的環(huán)境測(cè)試本織物的抗菌能力表1、加入咖啡碳粉的聚酯纖維織物抗菌測(cè)試環(huán)境
測(cè)試的微生物金黃色葡萄球菌與肺炎桿菌培養(yǎng)溫度37±2°C培養(yǎng)周期18-24小時(shí)培養(yǎng)介質(zhì)營(yíng)養(yǎng)瓊脂測(cè)試樣品加入咖啡碳粉的聚酯纖維織物并且得到如表2的測(cè)試結(jié)果表2、加入咖啡碳粉的聚酯纖維織物抗菌測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種咖啡碳粉的制造方法，包括下列步驟A、預(yù)碳化處理將沖泡過(guò)的咖啡渣經(jīng)冷水清洗后再進(jìn)行脫水，脫水完后直接置入一預(yù)碳化爐中干燥，進(jìn)行預(yù)碳化；B、去除預(yù)碳化咖啡渣中的油脂將預(yù)碳化后的咖啡渣取出，用一定比例的純堿水溶液浸泡一預(yù)定時(shí)間，以去除咖啡剩余的油脂，浸泡完后再用干凈的水清洗；C、最終預(yù)碳化咖啡渣制得咖啡碳將去除油脂后的咖啡渣置入一后碳化爐中，令該后碳化爐將去除油脂后的咖啡渣加熱至600 650°C溫度下干燥，并使原有的有機(jī)物大部分碳化，使咖啡渣碳化在缺氧及高溫的條件下，將該咖啡渣熱解形成多裂孔性的結(jié)構(gòu)體；D、咖啡碳的活化處理在上述步驟碳化完成后溫度尚未下降時(shí)，用飽和蒸氣850 950°C導(dǎo)入后碳化爐中，來(lái)進(jìn)行選擇性氧化使咖啡碳活化；E、咖啡碳的微細(xì)化研磨采用濕式球型研磨機(jī)將咖啡碳研磨至0.1 20um尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，該預(yù)碳化爐是圓形鋼制桶身，將脫水后的咖啡渣直接置入爐內(nèi)預(yù)碳化，設(shè)定溫度為170 185°C，時(shí)間為85-120分鐘，蒸氣壓為 3-6kg/cm2。
3.如權(quán)利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，在該去除預(yù)碳化咖啡渣中的油脂的步驟中，將預(yù)碳化后的咖啡渣取出，用0. 5g/l的純堿水溶液浸泡120分鐘，以去除咖啡剩余的油脂，浸泡完后再用干凈的水清洗。
4.如權(quán)利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，在該咖啡碳的微細(xì)化研磨的步驟中，進(jìn)一步包括下列處理步驟步驟1，趨微米化研磨將活化后的咖啡碳置入研磨機(jī)后，取用粗研磨球的粒徑為 1. 75 2. 5mm，先用溶劑調(diào)整咖啡碳粘度小于10萬(wàn)cps，固體成分為80 85% (wt)，運(yùn)轉(zhuǎn)至烘干后，即得平均粒徑約在20um的趨微米咖啡碳；步驟2，微米化研磨將趨微米化后的咖啡碳置入研磨機(jī)后，取用研磨球的粒徑為 0. 7 0. 9mm，先用溶劑調(diào)整咖啡碳粘度小于2000cpS，固體成分為70 75% (wt)，運(yùn)轉(zhuǎn)至烘干后，即得平均粒徑約在2um的微米化咖啡碳；步驟3，趨奈米化研磨將微米化后的咖啡碳置入研磨機(jī)后，取用研磨球的粒徑為 0. 4 0. 6mm，先用溶劑調(diào)整咖啡碳粘度小于lOOcps，固體成分為30 35% (wt)，運(yùn)轉(zhuǎn)至烘干后，即得平均粒徑約在0. Ium的趨奈米化咖啡碳。
5.如權(quán)利要求4所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，該溶劑為一純水或異丙醇稀釋液。
6.如權(quán)利要求1所述的咖啡碳粉的制造方法，其中，該咖啡碳粉運(yùn)用于紗線(xiàn)抽紗、紗線(xiàn)染色、PU膜與上膠方法的加工過(guò)程中，加入咖啡碳粉使其附著于紡織物上，以令該紡織物具有抗菌、除臭、保暖、抗紫外線(xiàn)與吸濕排汗功能。
全文摘要
一種咖啡碳粉的制造方法，該方法步驟包括步驟一提供咖啡廢棄物(咖啡渣)為材料做預(yù)碳化處理；步驟二去除此材料的油脂；步驟三將此材料高溫碳化為咖啡碳；步驟四進(jìn)行咖啡碳活化處理；步驟五將咖啡碳粉研磨成微細(xì)粉末。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102153066SQ20101010944
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者呂仁煥, 李旺興 申請(qǐng)人:昊紡股份有限公司