Foi desenvolvido um versátil processo de extrusão de dois parafusos para fornecer um eficiente pré-tratamento termo-mecano-químico na biomassa lignocelulósica, o que leva a um aumento da proporção média da fibra. Uma pasta natural também pode ser adicionada continuamente após o refino de fibras, levando a placas de fibras bio-baseadas com propriedades mecânicas melhoradas após a pressão quente do material extrudado obtido.
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Artigo de método
Processo de extrusão de dois parafusos para produzir placas de fibra renovável
Neste artigo
Resumo
Resumo
Foi desenvolvido um versátil processo de extrusão de dois parafusos para fornecer um pré-tratamento termo-mecano-químico eficiente na biomassa lignocelulósica antes de usá-la como fonte de reforço mecânico em placas de fibras totalmente baseadas em biomográficas. Vários subprodutos da cultura lignocelulósica já foram pré-tratados com sucesso através desse processo, por exemplo, canudos de cereais (especialmente arroz), palha de coentro, shives de palha de linho oleaginosa e casca de hastes de amaranto e girassol.
O processo de extrusão resulta em um aumento acentuado na proporção média da fibra, levando a melhores propriedades mecânicas das placas de fibra. A extrusora de parafusos duplos também pode ser equipada com um módulo de filtragem na extremidade do barril. A extração contínua de vários produtos químicos (por exemplo, açúcares livres, hemicelluloses, voláteis de frações de óleo essencial, etc.) do substrato lignocelúsico, e o refino de fibras podem, portanto, ser realizados simultaneamente.
A extrusora também pode ser usada para sua capacidade de mistura: uma pasta natural (por exemplo, liginas organosolv, bolos de óleo à base de proteína, amido, etc.) pode ser adicionado às fibras refinadas no final do perfil do parafuso. A pré-mistura obtida está pronta para ser moldada através de pressão quente, com a pasta natural contribuindo para a coesão da fibração. Tal processo combinado em um único passe de extrusor melhora o tempo de produção, o custo de produção e pode levar à redução do tamanho da produção da planta. Como todas as operações são realizadas em um único passo, a morfologia das fibras é melhor preservada, graças ao tempo de residência reduzido do material dentro da extrusora, resultando em melhores desempenhos materiais. Essa operação de extrusão de uma etapa pode estar na origem de uma valiosa intensificação do processo industrial.
Em comparação com materiais comerciais à base de madeira, essas placas de fibra totalmente baseadas em biotecnagem não emitem nenhum formaldeído, e podem encontrar várias aplicações, por exemplo, recipientes intermediários, móveis, piso doméstico, prateleiras, construção geral, etc.
Introdução
Extrusão é um processo durante o qual um material fluindo é forçado através de um dado quente. A extrusão, portanto, permite a formação de produtos pré-aquecidos sob pressão. A primeira extrusora industrial de parafuso único apareceu em 1873. Foi usado para a fabricação de cabos metálicos contínuos. A partir de 1930, a extrusão de um parafuso foi adaptada à indústria alimentícia para produzir salsichas e passados. Por outro lado, a primeira extrusora de dois parafusos tem sido usada pela primeira vez para desenvolvimentos na indústria alimentícia. Não apareceu no campo dos polímeros sintéticos até a década de 1940. Para isso, novas máquinas foram projetadas, e sua ope....
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Protocolo
1. Prepare as matérias-primas
- Use shives de linho oleaginosos, que são o resultado de um estágio preliminar de extração mecânica das fibras bast da palha em um dispositivo de extração "toda a fibra"51. Use uma peneira vibratória para remover fibras têxteis curtas que ainda possam conter.
NOTA: Como a remoção dessas fibras têxteis curtas pode ser difícil, não hesite em repetir esta operação de peneira quantas vezes for necessário. Aqui, o objetivo é melhorar o fluxo dos linhos oleaginosos no funil do alimentador de peso, e, portanto, facilitar sua dosagem antes de sua introdução na extrusora de dois parafusos. - Utilize um b....
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Resultados
Durante o refino de fibra de linho oleaginoso usando configuração (passo 3.1.1), a água foi deliberadamente adicionada a uma relação líquido/sólido igual a 1,0. De acordo com os trabalhos anteriores25,26,27, tal relação líquido/sólido preserva melhor o comprimento das fibras refinadas na saída de extrusora de dois parafusos do que as proporções mais baixas, o que contribui simultaneamente para um aumento em sua proporção média. .......
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Discussão
O protocolo aqui descrito descreve como processar o refinamento de extrusão de fibras lignocelulósicas antes de usá-las como reforço mecânico em placas renováveis. Aqui, a extrusora de parafusos duplos usada é uma máquina de escala piloto. Com parafusos de 53 mm de diâmetro (D), é equipado com oito módulos, cada 4D de comprimento, com exceção do módulo 1 que tem um 8D comprimento, correspondente a um comprimento total 36D (ou seja, 1.908 mm) para o barril. Seu comprimento é longo o suficiente para aplicar ao material pro.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Durómetro analógico | Bareiss | HP Shore | Dispositivo utilizado para determinar a dureza superficial Shore D de painéis de fibras |
| Forno de cinzas | Nabetherm | Controller B 180 | Forno utilizado para a determinação do teor mineral |
| Secador de correia | Clextral | Evolum 600 | Secador de correia utilizado para a secagem contínua de extrudados à saída da extrusora de rosca dupla |
| Unidade de extracção a frio | FOSS | FT 121 Fibertec | Extrator a frio usado para determinar o teor de fibra dentro de materiais sólidos |
| Densitômetro | MA. TEC | Densi-Tap IG/4 | Dispositivo utilizado para determinar as densidades aparentes e roscadas de extrudados uma vez secos |
| Misturador de dupla hélice | Electra | MH 400 | Misturador utilizado para preparar a mistura sólida feita de colmeias cruas e a torta de linhaça plastificada para a produção da placa número 12 |
| Analisador de morfologia de fibra | Techpap | MorFi Compact | Analisador utilizado para determinar as características morfológicas de colmeias refinadas por extrusão |
| Alimentador de correia gravimétrica | Coperion K-Tron | SWB-300-N | Alimentador utilizado para a quantificação dos hives de linho oleaginoso |
| Alimentador gravimétrico de parafuso | Coperion K-Tron | K-ML-KT20 | Alimentador utilizado para a quantificação da torta de linhaça plastificada |
| Moinho de martelos | Electra | BC P | Triturador utilizado para a moagem de grânulos de bolo de linhaça plastificado |
| Prensa hidráulica aquecida | Pinette Emidecau Industries | PEI 400-t | Prensa hidráulica utilizada para moldar as placas de fibras através de prensagem |
| a quente Unidade de extração | a quente FOSS | FT 122 Fibertec | Extrator a quente utilizado para determinar o teor de água solúvel e fibra no interior de materiais sólidos |
| Software | de análise de imagemNational Institutes of Health | ImageJ | Software utilizado para determinar as características morfológicas de caldas cruas |
| Palha de linho oleaginoso | Ovalie Innovation | N/A | Matéria-prima fornecida para o trabalho experimental |
| Bomba de pistão | Clextral DKM | Super MD-PP-63 | Bomba utilizada para a quantificação e injecção de água |
| Scanner | Toshiba | e-Studio 257 | Scanner usado para tirar uma imagem de caldas cruas no nível de cinza |
| Alimentador lateral | Clextral | E36 | Alimentador usado para forçar a introdução da torta de linhaça plastificada dentro do barril (no nível do módulo 5) para configuração (b) |
| Analisador termogravimétrico | Shimadzu | TGA-50 | Analisador usado para realizar a análise termogravimétrica dos sólidos que estão sendo processados |
| Extrusora de rosca dupla | Clextral | Evolum HT 53 | Extrusora de rosca dupla em escala piloto co-rotativa e co-penetrante com um comprimento total de 36D (D é o diâmetro da rosca, ou seja, 53 mm) |
| Forno universal | Memmert | UN30 | Forno utilizado para a determinação do teor de humidade |
| Máquina de ensaio universal | Instron | 33R4204 | Máquina de ensaio utilizada para determinar as propriedades de flexão dos painéis de fibras |
| Forno ventilado | França Etuves | XL2520 | Forno utilizado para a secagem descontínua de extrudados na saída da extrusora de rosca dupla |
| Agitador de peneira vibratório | RITEC | RITEC 600 | Agitador de peneira utilizado para peneirar a torta de linhaça plastificada |
| Agitador de peneira vibratório | RITEC | RITEC 1800 | Agitador de peneira utilizado para remover fibras curtas de fibra aprisionadas no interior das colmeias de linho oleaginoso |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
