一种板栗壳猫砂及其制备方法与流程

1.本发明属于宠物用品技术领域，涉及猫砂以及猫砂的制备方法。


背景技术：

2.猫砂，又名宠物垫土，是一种用来吸收和掩埋猫粪便和尿液的物体，其可在短时间吸收猫的尿液、吸附和降低排泄物的异味，便于饲主清理，广受欢迎。2020年宠物市场调研报告显示，我国宠物分类中，猫在所有宠物类型中占比为46％，全国城镇养猫人数达2701万人，全国猫数量达到4065万只。根据数据模型推测，未来我国宠物数量还会持续增加。因此猫砂市场空间巨大。
3.当前市面上在售的猫砂品种有膨润土猫砂、水晶(硅胶)猫砂、木屑猫砂、纸屑猫砂等多个品种。膨润土猫砂虽然价格低廉、吸水效果好，但是结团性和除氨性较差，易产生粉尘，影响宠物舒适性；水晶猫砂比较美观漂亮，但总体吸水性，除味效果都比较弱；木屑猫砂虽然吸水效果也好，但相对成本较高。且易受潮；纸质猫砂也具有较差的凝结性和除臭性。
4.由于上述原因，已有研究集中于改善猫砂抑菌、防霉、除臭等效果，例如cn113207712a中以木屑、纸浆纤维、淀粉和瓜尔胶为原料，经加水、造粒制得猫砂，具有吸水速率快、用量节省的优势，但其制备成本高；又如cn113207710a中以膨润土、沸石、碳酸氢钙、木粉以及复合益生菌为原料，致力于研究一种能除臭抑菌的益生菌猫砂，其中原料的种类极其复杂，增加了猫砂的制作成本，膨润土以及沸石均是经过改性制得，制备方法也非常复杂。
5.鉴于上述原因，亟需对猫砂的原料及其制备进一步研究，开发一款成本低廉、吸水和除味性能好的猫砂。


技术实现要素：

6.为了克服上述问题，本发明人对猫砂原料的选择以及制备方法进行了锐意研究，研究出一种板栗壳猫砂及其制备方法，由于板栗壳中具有丰富的纤维素和木质素，并含有酚类、有机酸、多糖、黄酮、植物甾醇、内酯、香豆素和鞣质等多种化学成分，使得板栗壳具有优异的吸附性、抗菌性和防腐性，以板栗壳粉为主料，以粘结剂和吸水剂为辅料，经混料、造粒、干燥即可制得吸水率高、粉尘量低的猫砂，本发明制备猫砂的原料种类少，且廉价易得，制备方法简单，制备成本低，易于实现工业化生产，从而完成了本发明。
7.具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：
8.一方面，提供一种猫砂，所述猫砂由包括如下成分的原料制成：板栗壳粉、粘结剂和吸水剂。
9.其中，板栗壳粉、粘结剂和吸水剂的重量配比如下：
10.板栗壳粉
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60～75份；
11.粘结剂
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12～25份；
12.吸水剂
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6～18份；
13.其中，所述板栗壳粉以含水率为3～10％重量计。
14.进一步地，所述粘结剂优选选自羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、瓜尔多胶、黄原胶、果胶、聚丙烯酰胺中的任意一种或几种；所述吸水剂为硫酸盐如硫酸镁、硫酸钙，淀粉，聚丙烯酸钠以及豌豆纤维中的任意一种或几种。
15.其中，所述猫砂以板栗壳粉为主料，添加粘结剂和吸水剂制备而成。
16.其中，所述猫砂为球形，粒径为1～6mm，优选为2～4m。
17.其中，所述猫砂含水率为2～4％，ph为弱酸性，优选为5～6.5，吸水率为120～160g/ml，优选为130～150g/ml，粉尘量为0.001～0.05g/ml，优选为0.005～0.01g/ml。
18.另一方面，提供一种猫砂的制备方法，所述方法包括：将原料在溶液中混合，经造粒、烘干制得所述猫砂；其中，所述原料包括板栗壳粉、粘结剂和吸水剂。
19.其中，将板栗壳进行如下处理，获得板栗壳粉：破碎、磨粉和过筛。
20.其中，原料与溶液混合前，控制板栗壳粉中含水率为3～10％。
21.其中，烘干的温度为30～80℃，烘干的时间为5～40min。
22.本发明所具有的有益效果包括：
23.(1)本发明提供的猫砂的吸水率可高达140g/ml，而粉尘量仅为0.008g/ml。
24.(2)本发明提供的猫砂以板栗壳粉为主料，板栗壳来源广泛，但日常大都被直接丢弃，将板栗壳回收利用，符合我国倡导的“绿色发展”的主题。
25.(3)本发明提供的猫砂的制备方法，以板栗壳粉为主料，以粘结剂和吸水剂为辅料，无需额外添加防腐剂、杀菌剂和吸附剂，降低了制备猫砂的成本，且制备方法简便，利于实现工业化生产。
附图说明
26.图1示出实施例1中制得的板栗壳猫砂图片。
具体实施方式
27.下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
28.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
29.第一方面，本发明目的在于提供板栗壳猫砂，所述猫砂由包括如下成分的原料制成：板栗壳粉、粘结剂和吸水剂。
30.在一种优选实施方式中，以板栗壳粉为主料，添加粘结剂和吸水剂制备而成。
31.现有技术中，由于木屑、大豆纤维、花生壳、核桃壳等植物纤维基材具有来源广泛、成本低、降解无污染等优势，成为制备具有抗菌性、除臭性、吸水性、防霉性的猫砂一大趋势，但是木屑猫砂具有制作成本较高、易受潮、触感比较粗糙等缺点，而且木质猫砂由于原辅料来源的巨大差异造成了粉尘量的巨大变化；还有膨润土猫砂也具有结块效果和除氨效果差，易产生粉尘，影响宠物生活舒适度的缺点，极大的限制了猫砂的制备和应用。
32.板栗，俗称栗子，属壳斗科栗属乔木经济植物，多见于山地。我国作为板栗的生产
大国，目前大多进行生栗原料销售，加工方式也为脱壳加工。板栗仁和板栗壳的产率是1∶2.5，栗壳作为板栗的一部分，大都被直接丢弃，造成资源浪费。
33.更重要的是，板栗壳为栗坚果的果皮(有时也称种皮)，含有酚类、有机酸、多糖、黄酮、植物甾醇、内酯、香豆素和鞣质等化学成分。进一步地，栗壳中纤维素的含量最高，约占栗壳总重的48％；其次是木质素，约占28.5％，这使得板栗壳粉具有较高的吸附性，而其本身表面粗糙，内部多孔，比表面积大，细胞壁有毛细管结构，有利于对污染物的物理吸附；另外栗壳中含有的黄酮类物质，具有阻断和清除氧化损伤、抑菌消炎以及吸附等功能和价值。
34.因此，本发明人以板栗壳粉为原料，仅需与粘结剂和吸水剂混合，即可制得结块强度高、升温效果好、吸水率高、粉尘量低、抗菌性强和除臭性强的猫砂。
35.在本发明中，所述粘结剂优选选自羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、瓜尔多胶、黄原胶、果胶、聚丙烯酰胺中的任意一种或几种，优选为羟乙基纤维素。
36.根据本发明，粘结剂，顾名思义，主要起到粘结的作用。所述羟乙基纤维素是非离子型纤维素醚，在冷水与热水中均可溶解，无凝胶特性，这样不会影响后续与板栗壳粉的混合效果，而且羟乙基纤维素溶液黏度在ph值2～12范围内变化较小、性质稳定。
37.在本发明中，所述吸水剂为硫酸盐如硫酸镁、硫酸钙，淀粉，聚丙烯酸钠以及豌豆纤维中的任意一种或几种，优选为淀粉，例如玉米淀粉。
38.根据本发明，为了提高猫砂的吸水速率，需要添加吸水剂，以淀粉如玉米淀粉为吸水剂，具有成本低、吸水性强的特点。
39.根据优选实施方式，所述板栗壳粉、粘结剂和吸水剂重量配比如下：
40.板栗壳粉
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60～75份；
41.粘结剂
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12～25份；
42.吸水剂
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6～18份；
43.其中，所述板栗壳粉以含水率为3～10％重量计。
44.在本发明中，粘结剂如羟乙基纤维素以及吸水剂如玉米淀粉的加入量要适当，例如，粘结剂的添加量不足，粘结效果差，制得的猫砂不易结块，粘结剂的添加量过多，制得的猫砂黏度过大，为使用结束的猫砂处置带来不便；随着吸水剂含量的增多，猫砂的吸水率逐渐增强，过多的吸水剂对猫砂的影响不大，反而降低猫砂的粘结性。在上述范围内，猫砂的吸水性、粘结性、吸水性和抗菌性达到最佳。
45.在进一步优选实施方式中，所述板栗壳粉、粘结剂和吸水剂重量配比如下：
46.板栗壳粉
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62～73份；
47.粘结剂
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15～22份；
48.吸水剂
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8～15份；
49.其中，所述板栗壳粉以含水率为5～9％重量计。
50.在更进一步优选实施方式中，所述板栗壳粉、粘结剂和吸水剂重量配比如下：
51.板栗壳粉
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65～70份；
52.粘结剂
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18～20份；
53.吸水剂
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10～12份；
54.其中，所述板栗壳粉以含水率为7～8％重量计。
55.根据本发明，猫砂的大小为猫使用猫砂的舒适度带来一定的影响，也为人类清洁
猫砂的清理便捷度产生影响。所述猫砂为球形，粒径为1～6mm，优选为2～4mm。
56.在本发明中，所述猫砂具有结块强度高、升温效果好、吸水率高、粉尘量低、抗菌性强和除臭性强的特性，其含水率为2～4％，例如3％；ph为弱酸性，优选为5～6.5，更优选为5.3～6.0，例如5.5；吸水率为120～160g/ml，优选为130～150g/ml，例如140g/ml；粉尘量为0.001～0.05g/ml，优选为0.005～0.01g/ml，例如0.008g/ml；视比重为0.1～0.3g/ml，优选为0.2～0.0.25g/ml，例如0.23g/ml。
57.第二方面，本发明目的在于提供板栗壳猫砂的制备方法，所述方法包括：将原料在溶液中混合，经造粒、烘干制得所述猫砂，所述原料包括板栗壳粉、粘结剂和吸水剂。
58.其中，混合前，将板栗壳进行如下处理，获得板栗壳粉：破碎、磨粉和过筛。
59.根据本发明，选择无霉变、无异味的板栗壳，使用破碎粉磨机破碎并进行磨粉，经破碎、磨粉后，板栗壳粉的细度为20～60目，优选为40目，初步保证后续混合的均匀度。
60.为进一步保证混合的均匀度，磨粉结束后，将板栗壳粉过20～60目筛，优选为30～50目筛，更优选为40目筛。
61.在本发明中，原料与溶液混合前，通过加水或烘干的方式控制板栗壳粉中含水率为3～10％，优选为5～9％，更优选为7～8％，过高的水分含量可能预示着猫砂技工储藏过程中极易受潮，从而失去了吸收水分、尿液的能力，因此，水分含量是评价猫砂的重要指标。
62.在本发明中，所述粘结剂优选选自羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、瓜尔多胶、黄原胶、果胶、聚丙烯酰胺中的任意一种或几种，优选为羟乙基纤维素。
63.进一步地，所述吸水剂为硫酸盐如硫酸镁、硫酸钙，淀粉，聚丙烯酸钠以及豌豆纤维中的任意一种或几种，优选为淀粉，例如玉米淀粉。
64.在本发明中，所述溶液为水。其中，水作为分散剂，安全环保、成本低。
65.进一步地，所述溶液如水与原料的重量比为(0.1～0.9)：1，优选为(0.4～0.8)：1，更优选为0.6：1。
66.其中，溶液的加入，使得原料中粘结剂和吸水剂分散溶解，随着溶液重量份的增加，原料中的粘结剂和吸水剂在溶液中溶解变成均一的体系，易造粒，制得尺寸均一的猫砂颗粒；过多溶液的加入，粘结剂和吸水剂在溶液中的浓度随之降低，不易使原料粘结在一起，不利于造粒。
67.在本发明中，所述板栗壳粉、粘结剂和吸水剂重量配比如下：
68.板栗壳粉
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60～75份；
69.粘结剂
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12～25份；
70.吸水剂
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6～18份；
71.其中，所述板栗壳粉以含水率为3～10％重量计。
72.优选地，所述板栗壳粉、粘结剂和吸水剂重量配比如下：
73.板栗壳粉
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62～73份；
74.粘结剂
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15～22份；
75.吸水剂
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8～15份；
76.其中，所述板栗壳粉以含水率为5～9％重量计。
77.更优选地，所述板栗壳粉、粘结剂和吸水剂重量配比如下：
78.板栗壳粉
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65～70份；
79.粘结剂
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18～20份；
80.吸水剂
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10～12份；
81.其中，所述板栗壳粉以含水率为7～8％重量计。
82.在本发明中，板栗壳中的纤维素和木质素含量较高，具有优良的化学活性和吸附性。板栗壳中含有黄酮类物质，使其具有抗氧化性、抑菌性以及吸附性，其吸附容量高于许多天然吸附剂如膨润土、硅胶等，板栗壳可以作为很好的猫砂基本原料。
83.同时由于板栗壳具有抗氧化性、抑菌性以及吸附性，以板栗壳为主料制备猫砂时，无需添加抗菌剂、除臭剂、防腐剂、吸附剂等其他辅料，添加的辅料如粘结剂和吸水剂的用量也大大减少，显著降低了制备猫砂的成本、简化了制备猫砂的工艺。
84.在本发明中，使用造粒机对原料和溶液的混合物进行颗粒压制，制得猫砂颗粒，所述猫砂颗粒为球形，粒径为1～6mm，优选为2～4mm。
85.在本发明中，进一步将猫砂颗粒在烘干机中烘干至猫砂颗粒中含水率为2～4％，例如3％，制得板栗壳猫砂。
86.其中，所述烘干的温度为30～80℃，优选为40～70℃，更优选为50～60℃，例如55℃；所述烘干的时间为5～40min，优选为10～30min，更优选为15～25min，例如20min。
87.根据本发明，制得猫砂的ph为弱酸性，优选为5～6.5，更优选为5.3～6.0，例如5.5；此外，制得的猫砂具有结块强度高、吸水率优异、粉尘量低、抗菌性强、除臭性强和升温效果好的性能。其中，吸水率达到了120～160g/ml，甚至达到了130～150g/ml，例如140g/ml，粉尘量为0.001～0.05g/ml，甚至可以达到0.005～0.01g/ml，例如0.008g/ml；视比重达到0.1～0.3g/ml，进一步达到了0.2～0.0.25g/ml，例如0.23g/ml。
88.在本发明中，使用真空包装机将最终制得的猫砂用pe包装袋进行包装。
89.以下通过具体实例进一步描述本发明，不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
90.实施例
91.实施例1
92.选取无霉变、无异味的板栗壳，使用破碎磨粉机将板栗壳破碎、磨粉，过40目筛，去除板栗壳中较大的板栗壳和杂质，获得板栗壳粉；
93.之后，通过在板栗壳粉中加水或使用烘干机烘干，控制板栗壳粉中的含水率为8％，其中通过国标gb5009.3-2016中直接干燥法检测板栗壳粉中的含水率，备用；
94.称量100g上述备好的板栗壳粉，18g羟乙基纤维素粉末和12g玉米淀粉，接着在板栗壳粉、羟乙基纤维素粉末和玉米淀粉的混合物中加入60ml蒸馏水，之后用搅拌机充分混合均匀，得到混合料；
95.用造粒机对上述混合料进行颗粒压制，然后颗粒筛选，选出粒度大小为2～4mm的猫砂颗粒；将选取的猫砂颗粒使用烘干机烘干，烘干猫砂颗粒的温度为55℃，时间为20min，清理不合格粉末，获得最终板栗壳猫砂，使用国标gb5009.3-2016中直接干燥法测定板栗壳猫砂中含水率为3％左右；最后，采用pe包装袋，使用真空包装机对一定重量的成品进行包装。
96.其中，最终制得的板栗壳猫砂宏观图片如图1所示，可知，板栗壳猫砂为球状，由图1(b)可知，制得的板栗壳猫砂粒度约4mm，颜色呈褐色。
97.取2.0g板栗壳猫砂，在其中加入蒸馏水100ml，待其完全分散后，用ph计测定其ph为5.5。
98.实施例2
99.以与实施例1相似的方式制备板栗壳猫砂，区别在于：称量100g板栗壳粉，15g羟乙基纤维素粉末和15g玉米淀粉，制得的板栗壳猫砂h为5.7。
100.实施例3
101.以与实施例1相似的方式制备板栗壳猫砂，区别在于：称量100g板栗壳粉，20g羟乙基纤维素粉末和10g玉米淀粉，制得的板栗壳猫砂h为5.4。
102.实验例
103.实验例1猫砂的吸水性测定
104.取一个大的白瓷盆和一个200目标准筛，白瓷盆放置在水平的试验台上，将200目标准筛放入白瓷盆中，并将一张慢速定性滤纸放在200目标准筛筛网上；之后，往白瓷盆中倒水，当水面刚好将200目标准筛中的滤纸完全润湿时即停止倒水；接着，取出润湿后的滤纸称量，记录润湿后滤纸的重量，记为m1；然后，将称量后的滤纸放回到200目筛中并铺平，用量筒量取10ml猫砂倒在滤纸表面，平铺但不要超出滤纸范围，开始计时，保持15min；最后，将滤纸和吸水后的猫砂一同取出称量，得到此时的重量，记为m2，按下式计算猫砂的吸水性：
105.猫砂吸水率(g/ml)＝(m
2-m1)/10
×
100，所得结果汇总如表1所示。
106.表1猫砂吸水性检测结果
107.样品吸水率(g/ml)实施例1140实施例2137实施例3135
108.由表1可知：实施例1-3制得的板栗壳猫砂具有优异吸水性，特别是实施例1制得的板栗壳猫砂的吸水率达到了140g/ml。
109.实验例2猫砂的粉尘量测定
110.用量筒分别称取实施例1-3制得的板栗壳猫砂、花生壳猫砂(山东喵恋宠物用品有限公司生产)和膨润土猫砂(内蒙古赫源膨润土科技有限公司生产，产品标准代号：jc/t2055)200ml，过100目筛，筛出的成分进行称重，其比重记为粉尘量，即：
111.粉尘量(g/ml)＝筛出成分的重量g/200ml，所得结果汇总如表2所示。
112.表2猫砂粉尘量检测结果
113.样品粉尘量(g/ml)实施例10.008实施例20.0089实施例30.0076花生壳猫砂0.047膨润土猫砂0.039
114.优质的宠物猫砂应该具有较少的粉尘。劣质的猫砂造成的粉尘可能诱发宠物猫的呼吸道系统的疾病。猫砂带来的粉尘不仅会给室内的空气造成污染，还会使猫咪的口腔眼
鼻造成影响，出现打喷嚏、咳嗽和流泪等各种问题。
115.由表2可知：实施例3粉尘量较小是因为加入的粘结剂羟乙基纤维素较多，结团性较好，粉尘量较小；实施例1-3制得的板栗壳猫砂粉尘量相差不大，但均比膨润土猫砂、花生壳猫砂粉尘量小。
116.实验例3猫砂的容重(视比重)测定
117.在不施以振动的状态下在五个200ml量筒中分别倒入实施例1-3制得的板栗壳猫砂、花生壳猫砂(山东喵恋宠物用品有限公司生产)和膨润土猫砂(内蒙古赫源膨润土科技有限公司生产，产品标准代号：jc/t2055)，将量筒面多余的猫砂刮平，测量筒内猫砂的重量。按下式计算视比重，其值表示至小数点第二位：
118.视比重(g/ml)＝重量(g)/200(ml)，所得结果汇总如表3所示。
119.表3猫砂视比重检测结果
120.样品视比重(g/ml)实施例10.23实施例20.23实施例30.24花生壳猫砂0.48膨润土猫砂0.92
121.猫砂的视比重代表了单位体积下猫砂产品的质量，也就是猫砂的密度。一般猫砂生产销售都按照体积来计算。猫砂的视比重与产品的性状和结构有重要关系，虽然它不直接反应产品的质量。但是产品的视比重比例的稳定代表产品品质的稳定，也可以作为衡量猫砂产品没有掺假的重要指标之一。视比重数值越小，意味着质轻，是个优势。
122.由表3可知：膨润土猫砂视比重高达0.92g/ml，花生壳猫砂视比重为0.48g/ml，而实施例1和实施例2制得的板栗壳猫砂的视比重只有0.23g/ml。
123.以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本发明的阐述性解释，并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超出本发明精神和保护范围的情况下，可以对本发明技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本发明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。