15 ביוני 2016
במחקר זה, פותח פרוטוקול לייצר כדוריות באיכות טובות באמצעות טחנה גלולה למות שטוחת סטובר תירס עתירה לח בדיקות צריכת אנרגיה ספציפית מופחתות קלסר מבוסס עמילן. התוצאות הצביעו על כך הוספת קלסר עמילן תירס שפרה את העמידות הגלולה, מופחת קנסות אחוזים והירידה בצריכת אנרגיה ספציפית.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לפתח מתודולוגיה לכדורי לחות גבוהה של ביומסה, באמצעות קלסר בטחנת כדורים שטוחה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הביו-אנרגיה, כגון כיצד להפחית את עלות ייצור הגלולות תוך ייצור כדורים העומדים במפרטי האיכות הדרושים לתרחישי תחבורה שונים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא ניתנת להתאמה אישית לצרכיו של כל משתמש קצה.
המידע הנלמד יכול לשמש כבסיס לפיתוח מודלים מוגדלים ולבדיקת התהליך במפעלי גלולות בקנה מידה פיילוט ובקנה מידה מסחרי. השתמש בטחנת גלולה שטוחה בקנה מידה מעבדתי המצוידת במנוע של 10 כוחות סוס לביצוע בדיקות הגלולה. עטפו סרט חימום סביב החלק התחתון של המיכל מכל ארבעת הצדדים.
לאחר מכן הברג את המזין ובודד את המיכל והמזין בצמר זכוכית, כדי למנוע אובדן חום. לאחר מכן, חבר את סרט החימום לבקר טמפרטורה כך שניתן יהיה לחמם מראש את הביומסה. לאחר מכן, חבר VFD למנוע טחנת הגלולה.
מנוע המזין נשלט באמצעות פוטנציומטר, ולכן משתמשים בזרם ישר להתאמת מהירות ההזנה של טחנת הגלולה. לאחר מכן, חבר מד כוח למנוע טחנת הגלולה כדי לתעד את צריכת החשמל של המנוע. לאחר מכן, בחר תבנית גלולה עם פתח בקוטר שמונה מילימטר ויחס אורך לקוטר של שתי נקודות שש.
כוונן את המרווח בין הגלגלת לתבנית לנקודת אפס אחת שמונה עד נקודת אפס שתיים אפס מילימטרים. לבסוף, הוסף מצנן גלולות אופקי כדי לקרר את הכדורים החמים כשהם יוצאים מהתבנית. חבר את הצידנית למערכת פליטה כדי להזרים אוויר צח.
הכן שלושה עד ארבעה קילוגרמים של תירס, טחון בטחנת פטיש, מצויד במסך ארבע נקודות שמונה מילימטרים. השג גם קלסר עמילן תירס טהור 100 אחוז משוק מקומי. מדוד את תכולת הלחות של שני החומרים.
לדוגמה, שקלו שלוש דגימות של 25 עד 50 גרם של סטובר התירס והכניסו אותן לתנור המוגדר ל-105 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. למחרת, שקלו את הדגימות המיובשות וחשבו את תכולת הלחות שלהן. לאחר מכן, מדוד את צפיפות התפזורת של שני החומרים.
מלאו גליל פרספקס עד שהוא עולה על גדותיו ויישרו את המשטח העליון בקצה ישר. לאחר מכן, שקלו את הגליל עם החומר. חלקו את המשקל בנפח הגליל.
חזור על המדידה בשלוש עותקים והשתמש בממוצע. כעת, הוסף קלסר עמילן תירס לסטאובר התירס הטחון על פי טבלה שתיים בפרוטוקול הטקסט. התאם את כמות המים לשימוש בהתאם לרמת הלחות של סטובר התירס הטחון.
הכינו תערובות עם תכולת לחות של 33, 36 ו -39 אחוז על ידי מיזוג המים לתערובת העמילן של סטובר בעזרת בלנדר סרט. כל תערובת היא כשלושה עד ארבעה קילוגרמים. אחסנו את התערובות במיכלים אטומים ושמרו אותן בטמפרטורה של ארבע עד חמש מעלות צלזיוס.
לאחר כ- 24 שעות, הלחות שלהם תתאזן וניתן לבדוק אותם. מחממים את תערובת עמילן התירס לטמפרטורת החדר. טען את החומר לתוך הופר ההזנה של טחנת הגלולה.
הגדר את הטחנה לפעול ב-60 הרץ או 380 סל"ד. לאחר מכן, הפעל את הטחנה והזין את התערובת באופן אחיד על ידי התאמת קצב ההאכלה לייצור כדורים במצב יציב. מצננים את הכדורים במקרר הגלולה האופקי.
לאחר מכן, הפרד את הקנסות מהכדורים באמצעות מסך של שש נקודות שלושה מילימטרים. שקלו את החומר שעבר דרך המסך כדי לקבוע את אחוז הקנסות מהחומר. הניחו בצד שני קילוגרמים של כדורים כדי למדוד את תכולת הלחות והעמידות שלהם, וייבשו את הכדורים הנותרים בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס למשך שלוש עד ארבע שעות, כדי להפחית את תכולת הלחות הסופית של הכדורים לפחות מתשעה אחוזים.
באמצעות שיטות שתוארו קודם לכן, מדוד את תכולת הלחות וצפיפות התפזורת של הכדורים הרטובים והכדורים היבשים, המכונים גם כדורים ירוקים או מרפאים בהתאמה. לאחר מכן, קבע את עמידות הכדורים. הכניסו כ-500 גרם כדורים ללא קנסות לכל תא של בודק עמידות הגלולה והטילו את הכדורים במהירות של 50 סיבובים לדקה למשך 10 דקות.
לאחר מכן, מסננים את החומר שנפל באמצעות מסך של שש נקודות שלושה מילימטר ושוקלים את הכדורים כדי לחשב את עמידותם. כדי לחשב את יחס ההתפשטות, קח כדור בודד והחליק את שני הקצוות עם בד שירות חצץ. לאחר מכן, מדוד את קוטר הגלולה באמצעות מחוגה של ורנייה.
עשה זאת עם 10 כדורים. יחס ההתפשטות הוא ריבוע של קוטר הגלולה המוחצנת חלקי ריבוע קוטר התבנית. לבסוף, קבע את צריכת החשמל של טחנת הגלולה.
ראשית, רשום את צריכת החשמל ללא עומס של טחנת הגלולה הריקה ב-60 הרץ. לאחר מכן הפעל את טחנת הגלולה עם חומר, מדוד את צריכת החשמל ובצע את החישובים המתאימים. הושוו כדורים עם קלסר משתנה ותכולת לחות.
תכולת הלחות של הביומסה הופחתה בכשבעה עד שמונה אחוזים, לאחר גלולה ללא חומר מקשר. תוספת של קלסר של ארבעה אחוזים הפחיתה את אובדן הלחות במלאי ההזנה לשלושה עד חמישה אחוזים. קוטר הגלולה גדל עם תכולת לחות גדולה יותר.
עלייה זו הייתה מובהקת סטטיסטית בין 33 ל-39 אחוזי לחות, ללא חומר מקשר. לכדורים מיובשים היה יחס התפשטות נמוך יותר. תכולת לחות מוגברת הגדילה את יחס ההתפשטות, אך להוספת קלסר עמילן לא הייתה השפעה משמעותית על יחס ההתפשטות.
צפיפות הצבר ירדה עם עלייה בתכולת הלחות ההתחלתית של מלאי המזון. בנוסף, יש אינדיקציה מסוימת לכך שצפיפות הצבר ירדה עם עלייה בתכולת העמילן. ערכי העמידות הירוקים והמרפאים של הכדורים גדלו עם תכולת הקלסר.
עמידות ירוקה שיא נמצאה עם תכולת לחות של 33 אחוז וארבעה אחוז קלסר עמילן. עמידות הריפוי הייתה גבוהה בהרבה, והגיעה לשיא של 98 אחוז עמידות עבור כדורים המיוצרים עם תכולת לחות של 33 אחוז וארבעה אחוז קלסר. אחוז הקנסות שנוצרו גדל עם תכולת הלחות.
הוספת קלסרים הביאה להורדת אחוז הקנסות עבור כל תכולת הלחות. צריכת האנרגיה הספציפית הופחתה עם תוספות קלסר בכל תכולת הלחות. הוספת קלסר של שניים עד ארבעה אחוזים הפחיתה את צריכת האנרגיה הספציפית בכ-20 עד 40 אחוזים.
לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שעתיים, אם היא מבוצעת כראוי. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור את נהלי הבטיחות שיש לבצע להפעלת טחנת גלולות שטוחה. טמפרטורות גבוהות וסכנות צביטה דורשות ציוד הגנה אישי מתאים.
בעקבות הליך זה, אתה יכול לשנות מגוון רחב של פרמטרים, כגון סוג מלאי הזנה, גודל חלקיקי ביומסה, תכולת לחות מלאי הזנה, סוג קלסר, טמפרטורת חימום מוקדם, מהירות מת, יחס LBD, יחס אורך לקוטר של התבנית, לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים לפתח כדורים בעלות נמוכה במעבדה, ליישומי ביו-אנרגיה. אנו מתכננים להשתמש במידע זה כדי להרחיב את התהליך למפעלים בקנה מידה פיילוט ובקנה מידה מסחרי.
מחקר זה מציג פרוטוקול לייצור כופתיות באיכות גבוהה משאריות תירס בעלות לחות גבוהה, באמצעות מכונת כופיית עם דיסק שטוח ובסיוע חומר מקשר מבוסס עמילן. הממצאים מדגימים כי הוספת חומר מקשר של עמילן תירס משפרת את עמידות הכופתיות תוך הפחתת צריכת האנרגיה.
אופטימיזציה של עמידות הכופתיה והפחתת צריכת האנרגיה הן קריטיות לעיבוד ביומסה בקנה מידה רחב במחקר ופיתוח של אנרגיה ביולוגית ומוצרים ביולוגיים. פרוטוקול כפיתה זה, המבוצע בתנאי לחות גבוהה עם הוספת חומר מקשר מעמילן, מאפשר דחיסה יעילה יותר של חומרי הגלם, ובכך תומך בלוגיסטיקה של שרשרת אספקה חסכונית ובסטנדרטיזציה של החומרים. גישה זו מספקת תובנות לפיתוח תהליכים עבור שלבי פיילוט והרחבה למסחר, ומשפיעה ישירות על הרצף התרגומי מהמעבדה ליישום תעשייתי.
פרוטוקול זה מגשר בין גילויים במעבדה להנדסת תהליכים, ותומך בשילוב זרימת העבודה החל מהכנת חומרי הגלם ועד להערכת איכות הכַּפְתּוֹרִים (pellets) וניתוח אנרגטי.