リグノセルロース系バイオマスに効率的なサーモメカノ化学前処理を提供する汎用的な二軸押出プロセスが開発され、平均繊維アスペクト比の向上につながります。天然バインダーは、繊維精錬後に連続的に添加することもできるので、得られた押出材料の熱圧式の後に機械的特性を向上させたバイオベースのファイバーボードに繋がることができます。
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この記事について
サマリー
要約
リグノセルロース系バイオマスに効率的なサーモメカノ化学前処理を提供する汎用的な二軸押出プロセスを、完全バイオベースのファイバーボードの機械的補強源として使用する前に開発されました。様々なリグノセルロース作物の副産物は、例えば、穀物ストロー(特に米)、コリアンダーストロー、油性亜麻ストローからのシブ、アマランスとヒマワリの両方の茎の樹皮など、このプロセスを通じて既に前処理に成功しています。
押出プロセスは、繊維の平均アスペクト比が著しい増加をもたらし、繊維板の機械的特性の向上につながります。二ねじ押出機はバレルの端にろ過モジュールと合わせることもできます。リグノセルロース基板からの種々の化学物質(例えば、遊離糖、ヘミセルロース、精油分画等からの揮発性物質)の連続抽出、及び繊維精製は、したがって、同時に行うことができる。
押出機は、その混合能力にも使用できます:天然バインダー(例えば、オルガノソバルリグニン、タンパク質ベースのオイルケーキ、デンプンなど)をスクリュープロファイルの最後に精製繊維に添加することができます。得られたプレミックスは、繊維板の凝集に寄与する天然結合剤を用いて、熱いプレスを介して成形される準備ができている。このような組み合わせプロセスを単一の押出機パスで、生産時間、生産コストを改善し、植物生産サイズの減少につながる可能性がある。すべての操作は一段階で行われるため、繊維形態は、押出機内の材料の滞留時間が短縮されたおかげで、より良く保存され、材料性能が向上します。このようなワンステップ押出操作は、貴重な工業プロセスの開始点に拡大され得る。
市販の木材系材料と比較して、これらの完全バイオベースのファイバーボードはホルムアルデヒドを放出せず、中間容器、家具、国内フローリング、棚、一般工事など、さまざまな用途を見つけることができます。
概要
押し出しは、流れる材料が熱いダイを通して強制されるプロセスです。押出は、従って、圧力下で予熱されたプロダクトの形成を可能にする。最初の産業単ねじ押出機は1873年に登場しました。金属連続ケーブルの製造に使用されました。1930年以降、単ねじ押出はソーセージや過去を生産するために食品業界に適応しました。逆に、最初の二軸押出機は、食品業界の発展のために最初に使用されています。それは1940年代まで合成ポリマーの分野では現れなかった。このため、新しい機械が設計され、その動作も1.共貫通および共回転ねじを備えたシステムが開発され、混合と押出を同時に行うことができる。それ以来、押し出し技術は、新しいタイプのネジの設計を通じて継続的に開発されています。今日、食品業界は、二ねじ押出よりも高価ですが、二ねじ押出はより精巧な材料処理および最終製品へのアクセスを可能にするので、単一ねじ押出しよりも高価ですが、広範に使用されています。特にでんぷん質製品の押出調理だけでなく、タンパク質のテクスチャリングやペットフードや魚の飼料の製造にも使用されます。
最近では、二軸押出は、植物物質2、3のサーモメカノ化学分画に応用の分野を拡大している。この新しい概念は、単一ステップで植物の問題を変換または分画することができる実際の原子炉の開発に至った、....
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プロトコル
1. 原材料の準備
- 油性亜麻シブを使用して、これは「全繊維」抽出装置51内のストローからバスト繊維の機械的抽出の予備段階の結果である。振動ふるいを使用して、まだ含まれている可能性のある短い繊維繊維を取り除く。
注:これらの短繊維繊維の除去は困難な場合がありますので、必要に応じて何度もこのふるいの操作を繰り返すことを躊躇しないでください。ここでの目的は、重量供給器のホッパーにおける油性亜麻の震えの流れを改善し、したがって、二軸押出機への導入前にそれらの投下を促進することにある。 - Rouillyららで説明した方法論に従ってタンパク質を破壊/可塑化することによって得られる可塑化された亜麻仁ケーキを使用する。
注:そうすることで、タンパク質はより良い熱可塑性および粘着性の適性を示す。 - 1mmグリッドを取り付けたハンマーミルを使用して、可塑化された亜麻仁ケーキのアグログラニュールを粉砕し、500μm未満の粒子のみを保持するために得られた粉砕材料をふるいにかける。
2. 一定の重量供給装置とピストンポンプの適切な機能を確認する
- オペレータが生産中に動作する流量については、機械の詰まりを避けるために選択された(油性亜麻シブシジル(OFS)の場合は15kg/h、可塑化された亜麻仁ケーキの場合は1....
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結果
構成を用いた油性亜麻の繊維精製中(ステップ3.1.1)、水は意図的に1.0に等しい液体/固体比で添加された。以前の作品25、26、27によると、このような液体/固体比は、より低い比率よりも低い比率よりも、二ねじ押出機出口での精製繊維の長さを保存し、同時に平均アスペクト比の増加に寄与する。さらに、添加される水の量は、機械の詰まりのリスクを排除するのに十分低いです。「自由」な水(すなわち、過剰に添加されたであろう水、および繊維によって吸収されなかったであろう部分)がない場合、それは、従って、除留ゾーンの最後に濾過モジュールを配置する必要はなかった。押出精製前処理に続いて、押出精製繊維の化学組成を決定した(表3)。論理的には、押出精製前処理時に液体抽出物生成がない場合、生のシジと押し出されたものとの間に化学組成に有意な差は認められなかった。外観の点では、押出精製繊維はふわふわした材料の形態を有する(
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ディスカッション
ここで概説するプロトコルは、リガンセルロース繊維を再生可能なボードで機械的補強として使用する前に、リグノセルロース系繊維の押出精製を処理する方法を説明しています。ここで、使用する二軸押出機はパイロットスケール機です。直径53mmのネジ(D)を備え、8Dを持つモジュール1を除き、8つのモジュール、各4Dの長さが装備されていますバレルの36D全長(すなわち、1,908 mm)に対応する長さ。その長さは、単一のパスで複数の基本的な操作の連続を処理された材料に適用するのに十分な長さである、すなわち、供給、圧縮、繊維状固体と添加水の間の親密な混合、膨張、圧縮、強い剪断、そして膨張。ここでは、押出精製前処理を油性亜麻ストローからのシベに適用することに成功した。これらは、「全繊維」抽出装置51を用いて油性亜麻ストローから技術的な繊維を機械的に抽出した後に採取した残渣を構成する。同一の二軸スクリューマシンでは、押出精製工程の直後に除細化されたリグノセルロース系バイオマスに外因性結合剤を添加することもできる。スクリュープロファイルの後半は、このように精製された繊維とこの外部バインダーの親密なブレンドに専念し.......
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開示事項
著者らは開示するものは何もない。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アナログデュロメータ | Bareiss | HP 繊維 | 板のショアD表面硬度を決定するために使用される |
| 灰炉 | Nabetherm | B 180 | 鉱物含有量の決定に使用される炉 |
| ベルトドライヤー | Clextral | Evolum 600 | 二軸スクリュー押出機の出口での押出物の連続乾燥に使用されるベルトドライヤー |
| 冷間抽出ユニット | FOSS | FT 121 Fibertec | コールドエクストラクターは、固体材料密度計MA内の繊維含有量を測定するために使用されます |
| 。TEC | Densi-Tap IG/4 | 乾燥した押出物の見かけ密度とタップ密度を決定するために使用されるデバイス | |
| 二重らせんミキサー エレ | クトラ | MH 400 | ミキサー 生のシャイブと可塑化亜麻仁ケーキで作られた固体混合物を準備するために使用される ボード番号12 |
| 繊維形態学アナライザー | Techpap | MorFi コンパクト | 押出精製されたシャイブの形態学的特性を決定するために使用されるアナライザー |
| 重量測定ベルトフィーダー | コペリオンK-トロン | SWB-300-N | 油性亜麻仁の定量化に使用される |
| フィーダー 重量測定スクリューフィーダー | コペリオンK-トロン | K-ML-KT20 | 可塑化亜麻仁ケーキの定量化に使用される |
| フィーダー ハンマーミル | クトラ | BCP | 可塑化亜麻仁ケーキで作られた顆粒の粉砕に使用されるクラッシャー |
| 加熱油圧プレス | ピネット エミデカウインダストリーズ | PEI 400-t | ホットプレスによるファイバーボードの成形に使用される油圧プレス |
| ホット抽出ユニット | FOSS | FT 122 ファイバーテック | 固形材料内の水溶性および繊維含有量を測定するために使用されるホットエクストラクタ |
| 画像解析ソフトウェア | 国立衛生研究所 | ImageJ | 生のシャイブの形態学的特性を決定するために使用されるソフトウェア |
| 油性亜麻仁ストロー | Ovalie Innovation | N/A | 実験作業に供給された原材料 |
| Clextral DKM | スーパーMD-PP-63 | 水の定量と注入に使用されたポンプ | |
| スキャナー | 東芝 | e-Studio 257 | グレーレベルで生のシャイブの画像を撮影するために使用されるスキャナー |
| サイドフィーダー | Clextral | E36 | フィーダー 構成のためのバレル内(モジュール5のレベル)に可塑化亜麻仁ケーキを強制的に導入するために使用される (b) |
| 熱重量分析装置 | 島津 | 製作所 TGA-50 | 処理中の固体の熱重量分析を行うために使用される分析装置 |
| 二軸押出機 | Clextral | Evolum HT 53 | 36D全長を有する共回転および共貫通パイロットスケール対軸押出機 (Dはスクリュー直径、すなわち53 mm) |
| ユニバーサルオーブン | Memmert | UN30 | オーブンは含水率の測定に使用されます |
| ユニバーサル試験機 | インストロン | 33R4204 | ファイバーボードの曲げ特性を決定するために使用される |
| 換気オーブン | フランスEtuves | XL2520 | 二軸押出機の出口で押出物の不連続乾燥に使用されるオーブン |
| 振動ふるいシェーカー | RITEC RITEC | 600 | 可塑化亜麻仁ケーキのふるい分けに使用される |
| RITEC | RITEC 1800 | 油性亜麻仁のシブの内側に閉じ込められた短い靱皮繊維を除去するために使用される |
参考文献
- Martelli, F. G. Twin-screw extruders: a basic understanding. , Vans Nostrand Reinhold Company. New York. (1983).
- Evon, P., Vandenbossche, V., Candy, L., Pontalier, P. Y., Rouilly, A. Twin-screw extrusion: a ke....
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