Name: method to produce durable pellets at lower energy consumption using high moisture corn stover and a corn starch binder in a flat die pellet mill
Uploaded: 2016-06-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill at JoVE.com

The authors would like to acknowledge Matt Dee for supporting the experimental work, Matthew Anderson and Rod Shurtliff for instrumenting the pellet mill. This work was supported by the Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy under the Department of Energy Idaho Operations Office Contract DE-AC07-05ID14517. Accordingly, the publisher, by accepting the article for publication, acknowledges that the U.S. government retains a nonexclusive, paid-up, irrevocable, worldwide license to publish or reproduce the published form of this manuscript, or allow others to do so, for U.S. government purposes.

NOT: Mısır koçanı balya Iowa, ABD tarım çiftliklerden balyaların şeklinde temin edilmiştir. tedarik balyalar iki aşamada sıralı olarak öğütülmüştür. 1. Safhada, mısır koçanı balya 50,8 mm&#39;lik bir süzgeç ile donatılmış bir öğütücü kullanılarak öğütülmüştür. 2. etapta, aşama 1 öğütülmüş malzeme, bir 4,8 mm&#39;lik bir süzgeç ile donatılmış bir Bliss çekiçli değirmeni kullanılarak daha öğütülmüş. Malzeme rutubet ve yığın yoğunluğu için test edilmiş ve daha fazla topaklama testleri için bir hava geçirmez bir kap içinde depolanmıştır. Saf mısır nişastası, yerel piyasadan temin edilmiş ve nem içeriği ve yığın yoğunluğu ölçülmüştür. Nem içeriği ve öğütülmüş mısır koçanından ve mısır nişastası bağlayıcı kütle yoğunluğu Tablo 1 verilmiştir. <img alt="tablo 1" src="/files/ftp_upload/54092/54092table1.jpg" /> Tablo 1. Nem içeriği ve öğütülmüş mısır koçanından ve mısır nişastası bağlayıcı kütle yoğunluğu. 1. Pelet Değirmen &lt;/ P&gt; <ol><li> (Şekil 1) 21,28,38 peletleme deneylerin gerçekleştirilmesi için 10 HP bir motor ile donatılmış, bir laboratuar ölçekli düz kalıp pelet değirmeni kullanarak. </li></ol><img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54092/54092fig1.jpg" /> Idaho Ulusal Laboratuvarı bir laboratuvar ölçekli düz kalıp pelet değirmen Şekil 1. şematik. Düz kalıp pelet değirmen ve bağlayıcı ilavesi olmadan yüksek nem mısır koçanı peletleme testleri yapmak için kullanılan (Tumuluru 21 uyarlanmıştır). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig1large.jpg" target="_blank">Görüntülemek için tıklayınız Bu rakamın daha büyük bir versiyonu.</a> <ol start="2"><li> Daha sonra hazne ve vida besleyici yüzeyinde esnek ısıtma bandı yerleştirin ısı kaybını önlemek için cam yünü ile izole. çaldı istenilen sıcaklığa biyokütle ön ısıtmak için bir sıcaklık kontrol ısıtma bandı takın30-130 ° C arasında örn. </li><li> Bir değişken frekanslı sürücü (VFD) ile pelet değirmeni donatın. Pelet değirmen motora pelet değirmen VFD bağlayın. besleyici motor kontrol pelet değirmen besleme hızını değiştirmek için bir doğru akım motor kontrol olduğunu. </li><li> Güç tüketimini kaydetmek için pelet değirmen motoruna güç ölçer bağlayın. El ile topak 8 mm çapında bir açma ve çap uzunluğu (L / D) 2.6 oranı ile kalıp seçin. </li><li> pelet presin çıkan sıcak pelet soğutmak için pelet değirmen yatay bir pelet soğutucu ekleyin. taze hava dolaşımını sağlamak için egzoz sistemine soğutucu bağlayın. </li></ol> 2. Hammadde Hazırlama <ol><li> 4.8 mm&#39;lik ekranını kullanarak mısır koçanı zemin 2-3 kg alır. Mısır koçanı nem muhtevasına (adım 4.1) ve kütle yoğunluğuna (adım 4.3) ölçün (bakınız Tablo 2). </li><li> nem içeriği (adım 4.1) ve dökme yoğunluğunun ölçülmesi saf (% 100) mısır nişastası bağlayıcının (adım 4.3)yerel pazardan tedarik. </li><li> öğütülmüş mısır koçanından mısır nişastası bağlayıcı ekleyin (bkz % Birleştirici eklenmesi için Tablo 2) </li><li> su miktarını hesaplayın denklemi 1 ile 33, 36, ve% 39 (wb) için öğütülmüş mısır koçanından ve mısır nişastası bağlayıcı karışımı nem seviyesini ayarlamak için eklenecek. <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/54092/54092eq1.jpg" /> = <img alt="denklem 2" src="/files/ftp_upload/54092/54092eq2.jpg" /> (1) Not: Örnek (WB) yüzdesi nihai nem içeriği, ve m, I: denklem 1 &#39;de, W w, su (g) ağırlığı, W S biyokütle örnek (g) e.n. f ağırlığıdır yüzdesi başlangıç ​​nem içeriği örnek (wb%). </li><li> mısır koçanı / mısır nişastası bağlayıcı karışımı hesaplanan su ekleyin ve bir laboratuvar ölçekli şerit blender içinde karıştırın. </li><li> kapalı bir kapta nem ayarlı mısır koçanı / mısır nişastası karışımı saklayın ve ayarlanmış bir buzdolabında yerleştirin4-5 ° C ve bağıl nemi dengelenmeye olanak sağlamaktır. </li></ol> 3. Yüksek Nem Peletleme Süreci <ol><li> Buzdolabının dışında mısır koçanı / mısır nişastası karışımı alın ve oda sıcaklığına getirmek için yaklaşık 1-2 saat boyunca oda sıcaklığında bekletin. </li><li> pelet değirmen besleme haznesine malzemeyi yükleyin. 60 Hz (380 rpm) pelet değirmeni çalıştırın hız ölür. </li><li> Bir Yatışkın durumda pelet üretmek için pelet değirmen besleme hızını ayarlayarak eşit pelet değirmeni besleyin. Yatay pelet soğutucu pelet soğutun. </li><li> Ayrı para cezaları bir 6,3 mm ekranını kullanarak peletleme sürecinde oluşturulan. NOT: 21 soğutulduktan sonra taneciklerinin nem içeriği ve dayanıklılık ölçün. </li><li> % 9&#39;dan daha az (WB) pelet nihai nem içeriğini azaltmak için 3-4 saat boyunca 70 ° C&#39;de bir laboratuar fırınında soğutuldu yüksek nem pelet kurutulur. Not: pelet nem içeriği, kütle yoğunluğu, ve dura ölçünKurutulan topaklar, 21 lük. </li><li> peletleme işlemi sırasında bir bilgisayara güç verilerini yapın. NOT: peletleme test koşullarında ve 33, 36 ve% 39 nem içeriği ve% 4 mısır nişastası bağlayıcı yanı sıra üretilen pelet Şekil 2 için Tablo 2&#39;ye bakınız. </li></ol><img alt="tablo 1" src="/files/ftp_upload/54092/54092table2.jpg" /> Bu çalışmada kullanılan Tablo 2. Deneysel test koşulları. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54092/54092fig2.jpg" /> Farklı hammadde nem içeriğinin% 4 mısır nişastası bağlayıcı ile üretilen mısır koçanı pelet 2. fotoğrafıdır Şekil. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 4. PeletÖzellikleri ve Spesifik Enerji Tüketimi Not: ASABE standartları 42 ham ve topaklanan malzemenin nem muhtevası, yoğunluk, dayanıklılık ve incelik yüzdesi ölçmek için kullanılmıştır. <ol><li> Fırın 24 saat boyunca 105 ° C&#39;ye ayarlanmış bir laboratuarda öğütülmüş ve pelet mısır koçanı örnekleri yaklaşık 25-50 g yerleştirin. önce ve kurutulduktan sonra örnek tartılır. üç nüsha olarak denklem 2. Deney kullanarak nem içeriğini hesaplayın. <img alt="denklem 3" src="/files/ftp_upload/54092/54092eq3.jpg" /> (2) </li><li> Tek bir pelet atın ve Grit Programı Bezi ile biter hem pürüzsüz. Vernier kumpas kullanılarak pelet çapını ölçün. . Denklem 3 28 kullanarak pelet genişleme oranını hesaplamak on pelet çapını ölçün. Genleşme oranı = <img alt="denklem 4" src="/files/ftp_upload/54092/54092eq4.jpg" /> (3) Not: Denklem 3, D, pelet ekstrüzyon (mm) çapı olan ve D ise<html> kalıbın (mm) çapı. </li><li> 155 mm yükseklik ve 120 mm çapında olan bir pleksiglas cam bir silindir kullanarak. o taşmaları kadar silindirin içine pelet dökün ve düz kenarlı üst yüzeyini seviye. malzeme ile silindir tartılır. kütle yoğunluğuna hesaplamak için silindir hacmine silindirin ağırlığı bölün. deneyini üç kez tekrarlayın. </li><li> Hand 6,3 mm ekranı kullanılarak topak haline malzemeyi elek. elekten geçen malzeme tartılır. denklem 4 kullanılarak yüzde cezaları hesaplayın. Yüzde cezaları = <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/54092/54092eq5.jpg" /> X 100 (4) </li><li> pelet dayanıklılığı test her bölmeye para cezaları olmadan pelet yaklaşık 500 gr koyun. 10 dakika boyunca 50 dev / dk&#39;da pelet makinesi. Bir 6,3 mm ekranını kullanarak eskitme malzemeyi eleyin. pelet yüzde dayanıklılığını hesaplamak için denklem 5 kullanın. dayanıklılık =tp_upload / 54092 / 54092eq6.jpg &quot;/&gt; × 100 (5) Not: Green dayanıklılık soğutma sonra ölçülen peletlerin dayanıklılığı ve tedavi dayanıklılık 3 saat 70 ° C&#39;de granül kurutmadan sonra ölçülen dayanıklılığıdır. </li><li> veri kaydı yazılımını kullanarak pelet değirmen güç tüketimini yapın. 60-Hz kalıp hızında boş pelet tesisini çalıştırarak pelet değirmeni yüksüz gücü (kW) verilerini kaydetmek. spesifik enerji tüketimi (SEC) hesaplamak için denklem 6 kullanın. <img alt="Denklem 7" src="/files/ftp_upload/54092/54092eq7.jpg" /> (6) </li></ol>

No competing financial interests exist. This information was prepared as an account of work sponsored by an agency of the U.S. government. Neither the U.S. government nor any agency thereof, nor any of their employees, makes any warranty, express or implied, or assumes any legal liability or responsibility for the accuracy, completeness, or usefulness of any information, apparatus, product, or process disclosed, or represents that its use would not infringe privately owned rights. References herein to any specific commercial product, process, or service by trade name, trademark, manufacturer, or otherwise, do not necessarily constitute or imply its endorsement, recommendation, or favouring by the U.S. government or any agency thereof. The views and opinions of the authors expressed herein do not necessarily state or reflect those of the U.S. government or any agency thereof.

düşük özgül enerji tüketimi istenilen dayanıklılık pelet üretmek için yüksek nem peletleme yöntemi kritik adımlar şunlardır: 1) istenilen nem seviyelerine yüksek nem mısır koçanı (33-39%, wb) kurutma, 2) yüzde bağlayıcı ilavesi ve 3) pelet değirmen içine eşit yüksek nem biyokütle besleme. Ham madde nem ve yüzde birleştirici (kurutma, soğutma öncesi ve sonrası yoğunluk ve pelet dayanıklılık) pelet özellikleri etkilenir işlem değişkenleri ve kaplama işleminin spesifik enerji tüketimidir. O topaklama çalışmaları için kullanılmadan önce hammaddenin neminin kontrol önerilir. eşit pelet değirmen 33, 36 ve% 39 (wb) yüksek nem, mısır koçanından Beslenme kalitesi ve enerji tüketimi üzerinde bir etkisi vardır. Bir değişken frekans sürücü ile pelet değirmen besleyici değiştirme pelet değirmen muntazam biyokütle beslemek için gerekli oldu. elde edilen sonuçlar,Bu çalışmada, yüksek nem, mısır koçanından için bağlayıcı ilave marjinal pelet yığın yoğunluğu azaltmak yaptı belirtti, ancak önemli ölçüde dayanıklılık geliştirilmiş. bağlayıcı esaslı bir nişasta ekleme sıkıştırma ve ekstrüzyon sonra pelet nem içeriğini arttı, ama bu artış okudu hemen hemen tüm durumlarda istatistiksel olarak anlamlı olmadığı tespit edilmiştir. daha yüksek (% 7-8, DB) bağlayıcı idi ise topaklama sırasında nem kaybı, yaklaşık 3 ila 4% bağlayıcının ilave olarak% 4 olmuştur. ) 1 olabilir, mısır koçanından bir bağlayıcının ilavesi kalıbında maddenin kalış süresi, indirgenmiş ve 2) bu şekilde sıkıştırma sırasında daha az nem kaybına neden olabilir kalıp sıcaklığı, azaltılması, kalıp içinde sürtünme direncinin düşük ve pelet ekstrüzyon kalıp. Bu topak kalıptan çıkarılır ve (Şekil 4) kurutulduktan sonra pelet çapında bir artış oldu. Bu artış, büyükdaha yüksek ham madde nem içeriği ve nişasta bağlayıcı ilavesiyle er. Pellet kütle yoğunluğu ve bir bağlayıcı olmaksızın% 33 (WB) besleme nem içeriği 510-530 kg / m3 aralığı içinde idi. Önceki araştırmalar esas olarak pelet genişlemesi yaklaşık% 38 (wb) alt kütle yoğunluğunda sonuçları, yüksek ham madde nem içeriği 21,28 die çıktıkları yoluyla da belirtti. Yüksek nem biyokütle materyalinden basınç altında kalıp boyunca ekstrüde edildiğinde Nem flaş kapalı 12,21 sonuçlanır ortak bir olaydır. nem flash-off eksenel ve çap yönde hem pelet genişlemesine yol verir. Genel olarak, çap genişleme eksenel genişleme oranla daha belirgindir. pelet kalıbı içinden sıkıştırma ve ekstrüzyon sonrası biyokütle genişleme davranışı bir başka nedeni biyokütle lifleri nem içeriğinin huzurunda rahatlayın olduğunu olabilir. Ndiema ve ark., 45,Mani ve ark., 18 sıkıştırılmış biyokütle gevşeme bir boya sonuçları, uygulanan basınç bu serbest göstermiştir. gevşeme özellikleri partikül boyutu, besleme nem muhtevası ve uygulanan basınç gibi pek çok faktöre bağlıdır. Ayrıca, bu çalışmada gözlenen olması nedeniyle yakın parçacıklar tutulur ve daha az açık bir yapıya üretilen olabilir daha az parçacık arası sıvı köprülerine olabilir kuruduktan sonra yığın yoğunluğu artar. Oginni 45 zemin Loblolly çam kütle yoğunluğu artan nem içeriğinin azaldığı gözlemlenmiştir. Peletlerin dayanıklılık hapların mukavemetini anlamak için ölçülmüştür. Genellikle, pelet kesme ve depolama, taşıma sırasında dirençlerini etkileyen tabidir ve taşıma işlemi 4,46. Kaliyan ve Morey 47 üretim (yeşil gücü) hemen sonra üretilen pelet dayanıklılığı du farklı olduğunu ileri sürmüşlerdirÜretim (tedavi gücü) sonra bir kaç gün saklanır pellet rability. Alt dayanıklılık değerleri ile peletler kırmak ve off-gazlama pelet üreticileri için gelir kaybına neden olabilir ve kendiliğinden yanma gibi depolama sorunları riskini artırır. Avrupa Standardizasyon Komitesi (CEN) ve Amerika Birleşik Devletleri Pelet Yakıtlar Enstitüsü (PFI) göre dayanıklılık önerilen değerleri yüksek kalite veya birinci sınıf pelet 31 için&gt;% 96.5 bulunmaktadır. kurutulduktan sonra 83-85% aralığında dayanıklılığı değerlerine sahip herhangi bir bağlayıcı madde ile yapılan peletler göre% 39 nem içeriği, bir nişasta bağlayıcı ile topak haline bu çalışmada, dayanıklılık değerleri, yaklaşık 94-95% yükselmiştir. % 33 üretilen pelet (wb) hammadde nem içeriği dayanıklılık değerleri&gt;% 96,5 vardı ve uluslararası standartlara uygundur. 1 arasında) bir katı köprüsü oluşumu: Nem içeren biyokütle topaklama sırasında farklı işlevleri vardırbiyokütle parçacıklar nedeniyle van der Waals kuvvetleri, 2) gibi dokusal özellikleri üzerinde güçlü bir etkiye sahip jelatinleşme ve denatürasyon gibi bazlı reaksiyonlar, biyokütle protein, nişasta ve lignin mevcut gibi doğal bağlayıcı aktive ve 3) nişasta ve protein teşvik sertlik 4-12. 4 lignoselülozik biyokütle durumunda, ana bağlayıcı madde lignin (: 27-33%, otsu biyokütle% 12-16 odunsu biyokütle) &#39;dir. Mısır koçanından lignin içeriği literatür kaynakları ve hammadde veritabanları 48 olmak üzere kompozisyon verileri gözden dayalı yaklaşık 16 ortalama% belirlendi. , Daha yüksek nem içeriğine daha yüksek hareketliliğe sahip bir yapıştırıcı olarak hareket eder ve daha güçlü bağlanma neden lignin molekülleri; Bununla birlikte, çok yüksek seviyelerde nemi daha az bağlanma ile sonuçlanan bir yağlayıcı gibi hareket edecektir. Bu çalışmada, yaklaşık% 39 çok yüksek bir nem içeriği (wb) nem daha fazla yağlayıcı gibi hareket etmiş olabileceğini ve düşük dayanıklılık a sonuçlandıpelet üretim sürecinde nd fazla para cezaları nesil. Daha yüksek dayanıklılık değerleri kalıp sıcaklığı ve besleme nem varlığında, nişastanın jelatinleşme kaynaklanabilir 36 ve% 39 (WB) daha yüksek bir besleme nem içeriği, bir bağlayıcı madde ilave edilerek tespit edilmiştir. Bu jelleşme reaksiyonları diğer biyokütle bileşenler ile nişastanın çapraz bağlanma oluşumuna neden olabilir. peletleme işlemi sırasında oluşturulan yüzde cezalar pelet oluşturacak kadar iyi biyokütle için iyi bir göstergedir. pelet üreticiye ürün ve gelir kaybına peletleme işlemi esnasında ince parçacıkların nesil. peletleme süreçlerinde aşırı ince kuşak aynı zamanda kalite üzerinde bir etkisi yoğunluğu ve dayanıklılık gibi özellikleri olabilir. Pelet üretimi işlemi sırasında ceza üretimi biyokütle bileşiminin (yani, nişasta, protein, lignin ve mumlar) pelet değirmeni proses değişkenleri etkilenir &lt;em&gt; yani çap oranı (L / D oranı) uzunluk) dönme hızını, buhar durum, ön ısıtma) ve besleme değişkenleri (örneğin, besleme nem içeriği, parçacık boyutu kalıp ve besleme hızı 4. Mevcut sonuçlar, bağlayıcının eklenmesi, sadece üretilen ince parçacıkların yüzde azalttığını göstermektedir, aynı zamanda belirli bir enerji tüketimini azaltarak, fiziksel özellikleri geliştirmek için yardımcı olur. oluşturulan alt yüzde ceza biyokütle daha pelletability sahip olduğunu göstermektedir. Bir emtia türü ürünün içine biyokütle yapmak için uygun yoğunlaştırma sistemleri üzerindeki incelemede Tumuluru ve ark., 4 bağlayıcı ekleyerek belirli enerji tüketimini azaltarak sonuçları ekstrüzyon enerji azaltmaya yardımcı olduğunu göstermiştir. Tipik olarak, uzunluk: çap (L / D) oranı kalıbında maddenin kalış süresini kontrol ve biyokütle bağlanmasını sağlar. Ayrıca, L / D oranı ekstrüzyon enerji ve speci kontrolfic enerji tüketimi. Daha yüksek L / D oranı pelet fiziksel özelliklerini geliştirir kalma süresini arttırır, fakat ekstrüzyon için gerekli olan enerjiyi arttırır. biyokütle için bir bağlayıcı ekleme düşük L / D oranında biyokütle bağlamak yardımcı ve ekstrüzyon enerjisini azaltır. Bu çalışmada, çapı sabit bir uzunlukta (L / D) (2.6) oranı seçilmiştir. Gelecekteki araştırmalar L / D pelet presin oranı ve pelet kalitesi özellikleri hakkında hammadde nem içeriği ile etkileşiminin etkisini anlamak hedefleniyor. Biyokütle Milli Kullanıcı Tesisi elde edilen biyokütle önişleme (öğütme, kurutma ve peletleme) (https://www.inl.gov/bfnuf/) INL bulunan ve tekno-ekonomik analiz ilişkili deneysel veriler göstermektedir ki 30 arasında biyokütle kurutma (WB)% 10 enerji, büyük miktarda (yayınlanmamış veriler) kullanır. INL geliştirilen yüksek nem peletleme işlemi geleneksel pelet kıyasla pelet üretim maliyetini azaltmaya yardımcı olabilirÜretim Yöntemi 24. Bu çalışmada, yüksek seviyede bir nem kaplama işleminin bir nişasta bazlı bağlayıcı maddenin eklenmesi 36 ve% 39 (WB) arasında besleme su içeriğinde soğutulduktan sonra&gt;% 92 pelet dayanıklılık gelişim göstermiştir, ve bu da belirli bir enerji azalır yaklaşık% 20-40 oranında peletleme süreci tüketimi. onlar konveyör tarafından verimli bir şekilde ele alınabilir gibi yüksek hammadde nem yapılan pelet Büyükşehir dayanıklılık değerleri önemlidir. Genellikle düşük dayanıklılık pelet işleme ve pelet üreticileri için gelir kaybına neden depolama sırasında para cezasına ufalanıp. Buna ek olarak, süreç içinde oluşturulan para cezaları kendiliğinden yanma ve 28,41 gaz çıkışı gibi güvenlik tehlikeleri neden olabilir. Bağlayıcının dezavantajları aşan bir bağlayıcı kullanılarak, yaklaşık% 20-40 oranında, belirli enerji azaltma. Ayrıca, bu çalışmaya dayanarak gıda işleme sanayiinin yan ürünlerinin bazı biyokütle peletleme için kullanılan olabilir sonucuna varabilirizbiyoenerji uygulamaları için. Şu anda, yüksek nem, topaklama işleminde laboratuar ölçekli düz kalıp pelet değirmeni kullanılarak ortaya çıkartılmıştır. Laboratuvar ölçekli pelet tesisi için burada açıklanan protokol ölçek büyütme modellerinin geliştirilmesi ve pilot ölçekli ve ticari ölçekli pelet değirmenleri süreci test etmek için temel teşkil edecektir.

Biyokütle dünyanın başlıca enerji kaynaklarından biridir ve karbon nötr 1 olarak kabul edilir. baled ve zemin tarımsal biyokütle ve yontma odunsu biyokütle kütle yoğunluğu düşüktür. Düşük toplu balyalanmış biyokütle yoğunlukları (130-160 kg / m3), zemin biyokütle (60-80 kg / m 3) ve odunsu biyokütle (200-250 kg / m 3) oluşturmak depolama, taşıma ve taşıma sorunları 2 yontma 3.. Yoğunlaşma veya basınç ve sıcaklık kullanılarak zemin biyokütle sıkıştırarak yaklaşık 5 ila 7 kat kütle yoğunluğu artar, ulaştırma ve depolama sınırlamaları 4 üstesinden gelmeye yardımcı olur. Pelet fabrikaları, briket presleri ve vida ekstruderler genellikle, biyokütle 4 için kullanılan yoğunlaşma sistemleridir. Baled ve pelet biyokütle hammadde üzerinde Başabaş taşıma mesafesi analizi pelet aynı maliyet 5 için bir kamyon kullanarak balyalar daha uzak 1,6 kat taşınabilir belirtti. ulaştırma effio ağırlık ile sınırlıdır kamyonlara kıyasla hacim sınırlı olduğundan pelet CIENCIES gibi demiryolu olarak diğer taşıma modları ile artar. Şu anda Avrupa&#39;da odunsu biyokütleden üretilen pelet yoğun biyo-enerji üretimi için kullanılmaktadır. Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri büyük üretici ve Avrupa&#39;ya 6 ahşap pelet tedarikçileri vardır. Odunsu bitki biyokütlesinin hem üretilen peletler termokimyasal (cofiring, gazlaştırma ve piroliz) ve biyokimyasal dönüşüm (etanol) uygulama 7-9 hem de kullanılabilir. peletler yetenekler (yoğunluğu ve dayanıklılığı) ve kaplama işleminin spesifik enerji tüketimi, kalıp çapı pelet değirmen proses değişkenleri, bağlı olan bu gibi besleme nem oranı olarak kalıp ve besleme değişkenleri, çap oranı hızı ve uzunluğu kalıp ve kompozisyon 4. Her iki pelet değirmen işlem değişkenleri ve hammadde değişkenleri etkisiPeletlerin kalitesi ve işlemde kullanılan spesifik enerji. Kalıp boyutları (yani, çap &#39;a uzunluk oranı) sıkıştırma ve çekme basıncı etkileyecek ve kalıp dönme hızı kalıp içinde maddenin kalış süresini kontrol eder. Nem içeriği nedeniyle kalıbında karşılaşılan yüksek sıcaklık ve basınç biyokütle bileşimi bileşenlerinin (örneğin, protein, nişasta ve lignin) ile etkileşerek önemli bir rol oynayan bir besleme stoğu bir değişkendir. Nemin varlığı böylece biyokütle parçacıkları 10 ile gözde artan, Van der Waals kuvvetleri arttırmaktadır. Genel olarak, bağlı çap ve yanal genişlemeye biyokütle etkilerinin sıkıştırılmış ürünün kütle yoğunluğu daha yüksek nem bu pelet makinesinde veya briket basın 10 kalıp tarafından dışarı çıkar. Bir basınca tabi bağlama davranışını etkiler nişasta, protein, lignin ve başka suda çözülebilen karbonhidratlar olarak biyokütle bileşim olup,yoğunlaştırma ekipman 11 ND sıcaklığı. besleme nem, kalıp sıcaklığı ve basıncının etkisi olan ortak bir bileşim reaksiyonların bazı nişastanın jelatinleştirilmesi, protein denatürasyonu ve lignin cam geçiş vardır. Genel olarak, gıda ve hayvan yemi olarak 100 ° C veya daha fazla,% 30&#39;dan yüksek bir besleme nem içeriği, nişasta sıcaklıklarda jelatinize ve etkiler doku özellikleri sertliği 12 gibi olur. Tipik olarak, nişasta reaksiyonları jelatinizasyon, yapıştırma ve retrogradasyon vardır. Bu reaksiyonlar arasında, jelatinizasyon pelet özellikleri 13 üzerinde büyük etkisi vardır. Nişasta, genellikle bir bağlayıcı madde gıda ve gıda dışı uygulamalarda dahildir. Örneğin, farmasötik tablet formülasyonu nişasta dolgu 4,14 olarak kullanılır. Biyokütle protein denatürasyon maruz ve yoğunlaştırma işlemi 11 yaşanan yüksek sıcaklık ve basınca bağlı kompleks bağlar oluşturur. Genel, yüksek a içindebiyokütle protein monte daha dayanıklı bir pelet 15,16 neden olur. Protein, daha yüksek bir miktarda daha yüksek ham madde ve bağıl nemi kalıcı topaklar ile sonuçlanmaktadır, örneğin, alfalfa, için. Biyokütle yağ peletleme veya 11,17 briket sırasında sürtünme kuvvetlerini ve ekstrüzyon enerjisini azaltır. Lignoselülozik biyokütle, bitki malzemesi içinde lignin mevcudiyetinin herhangi bir bağlayıcı 18 eklemeden peletler oluşturmak için yardımcı olur. Odunsu biyokütle genellikle% 12-16 lignin 4,19 oluşan bir otsu biyokütle ile karşılaştırıldığında daha yüksek lignin içeriğine (29-33%) sahiptir. Yaklaşık% 10-12 daha düşük ham madde nem içeriği (DB), lignin cam geçiş sıcaklığı daha büyük 140 ° C sıcaklıkta 20 olduğu; oysa nem oranını arttırmadan cam geçiş sıcaklığı 21 azaltır. Lehtikangas 22 göre% 8-15 (WB) nem içeriği lignin cam geçiş sıcaklığı yaklaşık 100-135 ° C, bu ise&gt;% 25 (WB) nem oranını arttırmadan T &lt;90 ° C bir cam geçiş sıcaklığına düşürür. Otsu biyokütle hasat yöntemi ve hasat zamanına bağlı olarak yüksek nem içeriği mevcuttur. Tek geçişli hasat yöntem durumunda hasat edilen malzeme bir nem muhtevası&gt;% 30 (WB) 23 olacaktır. Biyokütle tipik olarak aerobik sabit hale getirmek için ve depolama sırasında kuru madde kaybını önlemek için, yaklaşık% 10 (WB) nem içeriğine kadar kurutulur. Lamers ve ark., 24% 30 nem içeriği preprocess biyokütle hem taşlama (aşamaları 1 &amp; 2) ve kurutmak için toplam maliyeti kuru ton sadece biyokütle kurutmak için yaklaşık 43,60 $ / kuru ton ve yaklaşık 15,00 $ / olduğunu belirtti. Biyokütle Kurutma toplam ön işleme enerjinin yaklaşık% 65 alır ve peletleme yaklaşık 8-9% 24 alır. Yancı ve ark., 25 kurutma biyokütle preproce büyük enerji tüketicisi olduğu gerçeğini teyit ettissing. Deneysel veriler ve tekno-ekonomik analiz verimli nem yönetimi biyokütle ön işleme maliyetlerini azaltmak için kritik olduğunu belirtti. daha verimli bir şekilde besleme nem kurutma maliyetini azaltmak ve yönetmek için bir yolu, düşük sıcaklıkta kurutma yöntemi ile bağlanmış bir yüksek nem peletleme işlemini kullanmak. Idaho Ulusal Laboratuvarı&#39;nda geliştirilen yüksek nem peletleme işleminde, biyokütle nem içeriğinin fazla% 28 (lb) olarak topak haline getirilir; Hala nem oranı yüksek olan üretilen kısmen kurutulmuş peletler, örneğin tane ya da kayış kurutucular 21 enerji etkin kurutma bölgesi kurutulabilir. Yüksek nem peletleme bir büyük avantajı da, kuruma maliyetini azaltmak yardımcı olmasıdır olan azaltılmış toplam pelet üretim maliyetinin dönüş sonuçlarında. Tekno-ekonomik analiz, enerji ve üretim maliyetleri geleneksel peletleme yöntemi 24,26 oranla yüksek nem peletleme işlemini kullanarak yaklaşık% 40-50 oranında azaldığını belirtti. majya da indirgenmiş bir pelet, üretim maliyeti nedeni yaklaşık 80 ° C 21 veya daha düşük sıcaklıklarda çalışan bir tane kurutma 180 ° C&#39;ye kadar 160 yüksek sıcaklıklarda çalışan bir döner kurutucu yerine etmektir. Bir kemer ya da tahıl kurutma makinesi ile bir döner kurutucu yerine diğer avantajları şunlardır: 1) daha fazla verimlilik, 2) yangın tehlikesini azaltılmış, 3) yüksek kaliteli ısı ihtiyacı yoktur, 4) uçucu organik bileşik indirgenmiş (VOC) emisyonlarının, 5) azaltılmış partikül emisyonları, ve 6) yüksek kil veya yapışkan biyokütle 27 aglomera değil. Geleneksel topaklama enerji yoğun buhar makinesi aşaması tipik olarak nem eklemek ve biyokütle bazı bileşenlerin aktive etmek için kullanılan kısa ön-ısıtma aşaması ile ikame edilir. Bu adım, besleme nem içeriğini azaltmak ve lignin gibi bir biyokütle bileşenleri aktive eder. Pelet kalıp geliştirilen sürtünme ısı da yaklaşık% 5-8 (wb) 21,28 tarafından hammadde nem içeriğini azaltmaya yardımcı olur. Yüksek moisture topaklama işlemi pelet değirmeni biyokütle sıkıştırır, aynı zamanda sıkıştırma ve ekstrüzyon sırasında nem içeriğini azaltmak için yardımcı olur. Birçok araştırmacı, tek laboratuvar kullanarak nem içeriğinin geniş bir yelpazede (7-45%, wb) ham ve kimyasal ön işlem biyokütle peletleme üzerinde deneyler yapmış, pilot ölçekli halka ölür ve ticari sürekli peletleme sistemleri 10,25,29-40, (belediye katı atık ve amonyak lif patlama Pace, D. 2015 Peletleme (AFEX) pilot ölçekli halka kalıp pelet değirmen mısır koçanı ön muamele. Biyoyakıt Bölümü, Baş Mühendis, Biyokütle Ulusal Kullanıcı Tesisi, Idaho Ulusal Laboratuvarı (Yayınlanmamış veri)) . Farklı istenen seviyelere biyokütle Bu araştırmacılar arındırılmış hammadde nem içeriği pelet kalitesi özellikleri üzerinde nem içeriğinin etkisini anlamak için. Pelet kalite özellikleri, yoğunluk ve dayanıklılık, ABD&#39;ye göre normatif özellikleri vardırA bazlı Pelet Yakıt Enstitüsü (PFI). Ancak, Standardizasyon (CEN) dayanıklılık için Avrupa Komitesi göre normatif ve yığın yoğunluğu bilgilendirici bir şartname 41 dir. &gt;% 97.5 dayanıklılık değerleri ile pelet en yüksek notu ile pelet olarak belirlenmiş ise dayanıklılık değerleri&gt; 96.5 ve% yığın yoğunluğu&gt; 640 kg / m 3 ile topaklar, PFI standartlarına dayalı süper prim pelet olarak belirlenir. Hem CEN ve PFI standartları farklı çaplarda granül öneriyoruz. CEN 6-25 mm &#39;den az ya da 4 kez çapı 41 eşit bir pelet boyu arasında değişen bir çapa önerdiğinden Örneğin, PFI, 6,35-7,25 mm aralığında bir çapa önerir. Daha küçük çaplı peletler (6 mm) daha yüksek paketleme yoğunlukları 28 bilgisi göz önüne alındığında daha uzun mesafelerde taşınması için özellikle tercih edilir. Geleneksel peletleme işlemleri için, bu yoğunluk özellikleri d karşılamak için düşük nem içeriklerindeki biyokütle pelet tavsiye edilirpelet, uzun mesafeler 41 taşınması için esirable. CEN ve PFI Hem ek pelet dereceleri 41 var. Tumuluru 28 ve Tumuluru ve Conner 40 Idaho Ulusal Laboratuvarı yardım geliştirilen yüksek nem peletleme süreçleri farklı taşımacılık ve lojistik senaryoları için uygun hale farklı kalite nitelikleri (kütle yoğunluğu ve dayanıklılık) ve spesifik enerji tüketimi ile mısır koçanı ve ahşap pelet üretmek olduğunu belirtti. biyokütle Peletlemenin çalışmaların çoğu, tek bir peletleme sistemi kullanılarak yapıldı. laboratuvar ölçeğinde sürekli sistem kullanılarak biyokütle verileri peletleme sınırlıdır. Sürekli peletleme sistemleri üzerinde çalışmalar çap oranı kalıp dönme hızı, uzunluğu gibi peletleme proses değişkenlerinin etkisini anlamak ve kalite nitelikleri ve spesifik enerji tüketimi üzerine çapı ölmeye yararlı olacaktır. Sürekli sistemlerde peletleme veriler ayrıca sc için kullanılabilirpilot süreci ve ticari ölçekli sistemlerini ale. Genel olarak, düz kalıp pelet değirmen bir laboratuvarda 4 odunsu ve otsu biyokütle üzerinde peletleme çalışmaları yürütmek için kullanılır. laboratuvar ölçekli düz kalıp, pilotun ve ticari ölçekli halka kalıp pelet değirmenleri çalışma prensibi benzer. Bu pelet değirmenleri tamamı iki ya da üç silindirleri ile bir delikli sert çelik kalıp var. Kalıp çevirerek, makaralar hammadde üzerinde kuvvet uygularlar ve yoğunlaştırılmış topakları 4 oluşturmak üzere kalıbın deliklerden zorlamak. Herhangi bir bağlayıcı madde ilave edilmeden 28-38% (WB) arasında besleme nem içeriği, mısır koçanından, yüksek nem topaklama Bizim önceki çalışmalar daha yüksek ham madde nem içeriği 21,28 daha düşük dayanıklılık değerleri elde edilmiştir. o ele sırasında pelet (pelet kalitesi kaybı) parçalanmasını önlemek için yardımcı olarak, soğutma ve kuruduktan sonra yüksek nem pelet dayanıklılığını artıran, sto önemlidiröfke ve ulaşım. pelet dağılması genellikle pelet üreticileri için cezalar üretim ve gelir kaybına neden olur. Bağlayıcılar genellikle pelet kalitesi, özellikle dayanıklılık geliştirmek ve spesifik enerji tüketimini azaltmak için peletleme işleminde kullanılmaktadır. Topaklama işleminde yaygın olarak kullanılan, doğal bağlayıcı proteinler ve 4,28 nişasta. Protein, ısı, nem, basınç ve varlığında denatürasyon maruz ise nişasta, jelleşme maruz kalır. Bu her iki tepkime düşük enerji tüketimi ile daha iyi bir bağlanma ve daha dayanıklı topaklar ile sonuçlanmaktadır. Bu çalışmada, genel amacı, bir düşük (soğutulduktan sonra), yeşil dayanıklılık açısından iyi kalitede pelet ve (kurutma sonunda) tedavi dayanıklılık elde etmek geliştirmek ve bir bağlayıcı madde ilavesi ile mısır koçanı kullanarak yüksek nem topaklanma sürecini göstermekti spesifik enerji tüketimi. Çalışmanın için özel amaçları 1) Mısır st yüksek nem peletleme yapmak vardıfarklı besleme nem içeriği (33, 36 ve 39,% DB) ve nişasta bağlayıcı içeriği (0, 2 ve% 4) olarak, 2) fiziksel özellikleri (pelet nem içeriği, pelet çapı, genişleme oranı, ölçme, kütle yoğunluğu ve dayanıklılık (yeşil ve terbiyeli dayanıklılık) ve 3) peletleme sürecinin spesifik enerji tüketimi değerlendirir.

<table><tbody><tr><td>Flat die pellet mill</td><td>Colorado Mill Equipment, Canon City, CO, USA</td><td>ECO-10 pellet mill</td><td></td></tr><tr><td>Heating tapes</td><td>BriskHeat, Columbus, OH, USA</td><td>Silicon Rubber Heater, Etched foil elements</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouples</td><td>Watlow, Burnaby, BC, Canada</td><td>J-type</td><td></td></tr><tr><td>Variable frequency drive</td><td>Schneider Electric, Palatine, IL, USA</td><td>Altivar 71</td><td></td></tr><tr><td>Pellet cooler</td><td>Colorado Mill Equipment, Canon City, CO, USA</td><td>CME ECO-HC6&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Data logging software</td><td>National Instruments Corporation, Austin, TX, USA</td><td>Labview software</td><td></td></tr><tr><td>Durability tester</td><td>Seedburo Equipment Co., Des Plaines, IL, USA</td><td>Pellet durability tester</td><td></td></tr><tr><td>Hammer mill&amp;nbsp;</td><td>Bliss Industries&amp;nbsp;</td><td>CME ECO-HC6&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Grinder</td><td>Vermeer</td><td>HG200</td><td></td></tr><tr><td>Horizontal mixer</td><td>Colorado Mill Equipment, Canon City, CO, USA</td><td>ECO-RB 500</td><td></td></tr><tr><td>Blue grit utilty cloth</td><td>3M</td><td>Part No.05107-150J grade</td><td></td></tr><tr><td>Insulation materail</td><td>McMaster Carr</td><td>Flexible fiberglass insulation</td><td></td></tr><tr><td>Feeder controller</td><td>KB Electornics, INC</td><td>KBIC-DC-MTR direct current motor controller</td><td></td></tr><tr><td>Dust exhaust system</td><td>Delta</td><td>Model No: 50-763, Serial No: 2010 11OI1415</td><td></td></tr><tr><td>Vernier calipers</td><td>VWR&amp;reg; Digital Calipers</td><td>Part Number:&amp;nbsp;12777-830</td><td></td></tr><tr><td>Binder</td><td>ACH Food Companies Inc., Memphis, TN, USA</td><td>ARGO 100% pure corn starch</td><td></td></tr><tr><td>Corn stover</td><td>Harvested in Iowa and procurred in bale form</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

method to produce durable pellets at lower energy consumption using high moisture corn stover and a corn starch binder in a flat die pellet mill

Granül üretimi büyük bir meydan okuma 30 ile% 10 (WB) nem muhtevasına biyokütle kurutma ile ilişkili yüksek maliyetidir. Idaho National Laboratory &#39;de, yüksek nem, topaklama işleminde kurutma maliyetini azaltmak için geliştirilmiştir. Bu işlemde biyokütle peletler geleneksel yöntemlere göre daha yüksek besleme su içeriğinde üretilir ve üretilen yüksek nem peletler ayrıca enerji tasarrufu kurutma kurutulur. Bu işlem, esas olarak kalıbın geliştirilmiş sürtünme ısısı nedeniyle peletleme, içinde yaklaşık% 5-10 besleme nem içeriğini azaltmak için yardımcı olur. Bu araştırmanın amacı, bağlayıcı ilavesi düz kalıp pelet değirmen yüksek nem peletleme sürecinin pelet kalitesi ve enerji tüketimini nasıl etkilediğini araştırmak oldu. Bu çalışmada, ham mısır koçanı 33, 36 ve 39, 0, 2 eklenerek% (DB) ve 4% saf mısır nişastası nem muhtevasına pellet haline getirilmiştir. üretilen kısmen kurutulmuş peletler ayrıca al kurutulmuştur3-4 saat boyunca 70 ° C&#39;de aboratory fırın az% 9 (WB) pelet nem alt. Yüksek nem ve kurutuldu peletler kütle yoğunluğu ve dayanıklılık ve fiziksel özellikleri için değerlendirilmiştir. Sonuçlar% 4 gelişmiş pelet dayanıklılık bağlayıcı yüzdesi artan ve hiçbir bağlayıcı ile pelet kıyasla% 20-40 oranında spesifik enerji tüketimi azalttığını göstermiştir. indirgeme bağlayıcı olmadan yaklaşık% 7-8 iken daha yüksek bağlayıcı madde ekleme (% 4) &#39;de, topaklama sırasında besleme nem azalması, &lt;% 4 olmuştur. % 4 bağlayıcı ve% 33 (WB) besleme nem içeriğine sahip, kurutulan taneler gözlenen kütle yoğunluğu ve dayanıklılık değerleri&gt; 510 kg / m3 ve&gt;% 98, sırası ile, ve ince parçacıklar elde yüzde 3 &lt;düşürülmüştür %.

Pelet Nem İçeriği biyokütle nem içeriği topaklama sonrası yaklaşık 5-8% (WB) ile indirgendi. Bu azalma, esas olarak kalıbın geliştirilen sürtünme ısısı, ve ön ısıtma sıcaklık ve yüksek nem peletlerin soğutma atfedilir. Ayrıca, bağlayıcı kayıp nem miktarı üzerinde bir etkisi vardı. % 0 bağlayıcı olarak, nem kaybı bizim önceki çalışmalarda 21,28 ile kabul yaklaşık% 7-8 idi; buna karşın,% 4 bir bağlayıcı olarak, topaklama sırasında besleme stoğunun nem kaybı% 3-5 civarında (Şekil 3). biyokütle eklenen bağlayıcı bir yağlayıcı ajan olarak hareket etmiş olabilir. Bu sürtünme direncinin düşük ve nem kaybı azalmaya neden kalıp kanal malzemesinin kalma süresinde düşük olabilir. Daha önceki çalışmalarda, kızılötesi kullanarak peletleme hemen sonra ölçülen sıcaklık diermometer (Fluke Model 561, Fluke Corporation Everett, WA, ABD) yaklaşık 100-110 ° C 21 ulaşmıştır. nem sıkıca nişasta granüllerinin bağlı olabileceği gibi bağlayıcı yüzdesinin artırılması nem kaybını azalttı. 3-4 saat nem içeriği &lt;% 9 (WB) vardı için daha 70 ° C&#39;de bir laboratuar fırınında kurutulmuştur yüksek nem peletler ve bu peletler pelet çapı, genişleme oranı, kütle yoğunluğu gibi diğer fiziksel özellikleri ölçmek için kullanılmıştır ve dayanıklılık. Pelet nem içerik verilerinin istatistiksel analizi besleme nem muhtevası ve topak nem içeriğine bağlayıcı ilave (Tablo 3) bir ortak etkisi olduğunu göstermiştir. Resim birleştirici ve% 2 bağlayıcı ile topaklar için, ham madde nem içeriğinde bir artış pelet nem içeriğinde bir artış (Tukey p &lt;0.05) neden oldu, fakat bu trend% 4 birleştirici istatistiksel olarak anlamlı değildir (Tukey p≥0.05 Şekil 3) . <pkeep-together.within sayfa = &quot;1&quot;&gt;: fo class = &quot;jove_content&quot; <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54092/54092fig3.jpg" /> Şekil 3. Soğutma sonrasında pelet nem içeriğine besleme nem içeriği (FMC) ve nişasta bağlayıcı etkisi (± 1SD ortalama n = 3). Bağlayıcı olmaksızın yapılan Topaklama testi bağlayıcı ile yapılan testlere göre daha yüksek besleme nem kaybı ile sonuçlandı. Farklı harfler post hoc Tukey HSD testleri (p &lt;0.05) kullanılarak anlamlı bir farklılık göstermektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> pelet Çapı ve bağlayıcı ilave edilmeden% 33 nem içeriğine pelet çapı (veriler gösterilmemiştir) soğutulduktan sonra 8.4-8.7 mm aralığında olmuştur. beslemeleri artırılmasıilave bağlayıcı ile 36 ve% 39 (WB) ile tak nem içeriği 9.3 mm&#39;lik bir maksimum değere pelet çapı artmış (veriler gösterilmemiştir). Bu peletler ayrıca yaklaşık 3-4 saat boyunca 70 ° C&#39;de bir laboratuar fırınında kurutulmuştur. Kurutma yaklaşık 0.3-0.4 mm tane çapı, bir azalmasına neden olmuştur. Kurutma işleminden sonra, çapı azalma başlıca nedeni peletlerin daralma kaynaklanmaktadır. (Tablo 3) kurutulduktan sonra, pelet çapı besleme nem muhtevası ile bağlayıcı arasında Ayrıca etkileşimin anlamlı bir etkisi olmamıştır. % 33 besleme nem kurutulduktan sonra pelet çapı% 36 veya% 39 besleme nem oranını arttırmadan ise yaklaşık 8.7 mm (Şekil 4) pelet çapı artan, 8.3 ila 8.5 mm aralığında olmuştur. hiçbir bağlayıcı nedeniyle ölçümlerde yüksek sapmaların (Tukey p &lt;0.05), muhtemelen kullanıldığında bu artış sadece% 33 ve% 39 arasında istatistiksel olarak anlamlı idi. </p&gt; <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54092/54092fig4.jpg" /> Şekil 4. kurutulduktan sonra pelet çapı besleme nem içeriği (FMC) ve mısır nişastası bağlayıcının etkisi (ortalama ± 1SD, n = 10), besleme nem muhtevası ve nişasta ilave olarak bir artış ile yükselir Pelet çapı.. Farklı harfler post hoc Tukey HSD testleri (p &lt;0.05) kullanılarak anlamlı bir farklılık göstermektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> genleşme oranına Genleşme oranı pelet çapı (denklem 3) kullanılarak hesaplanır. genişleme oranı değerleri kurutmadan sonra göre soğutma sonrasında peletler daha yüksek olmuştur (veriler gösterilmemiştir). almadan ve% 33 nem içeriğindeBağlayıcı ek olarak, soğutmadan sonra genişleme oranı değerleri 1.16-1.20 aralığında idi. Bundan başka 36 nem içeriğini artırmak ve bağlayıcı ilave edilmeden 39% 1,35 genişleme oranı değerleri artmıştır. Kurutulan topaklar hem tabana ve yanal nedeniyle pelet daralma etkili olmuştur alt genişleme oranları vardı. % 33 besleme nem içeriği ve bağlayıcı ilave edilmeden genişleme oranı değerleri 1,11-1,07 (Şekil 5) aralığı içinde idi. 36 ve% 39 besleme nem oranını arttırmadan daha 1.10-1.18 (Şekil 5) genişleme oranı artmış değerler; Ancak, bu hiçbir bağlayıcı ilavesi ile% 39 nem içeriği (; Tablo 3 Tukey p &lt;0.05) kıyasla sadece istatistiksel% 33 için anlamlı idi. Bir nişasta ekleyerek pelet çapı ve genişleme oranı söz konusu olduğunda, esaslı bağlayıcı hammadde nem içeriğinin hiç bu değerleri artmış, ancak bu fark istatistiksel değildianlamlı (Tukey p≥0.05). Kuruduktan sonra genişleme oranı sonuçları artan hammadde nem genişleme oranını artırmış ve daha ileri hacim yoğunluğu 28 değerleri azalmış önceki çalışmaların, bulgularını doğrulamıştır. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/54092/54092fig5.jpg" /> Kurutulduktan sonra pelet genişleme oranı ile ilgili besleme nem içeriği (FMC) ve nişasta bazlı birleştirici Şekil 5. etkisi (n = 10). Olmaksızın bağlayıcı ilavesiyle besleme nem içeriğinde bir artış ile yükselir peletlerin genleşme oranı. Farklı harfler post hoc Tukey HSD testleri (p &lt;0.05) kullanılarak anlamlı bir farklılık göstermektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> toplu Density Soğutulduktan sonra bağlayıcısız% 33 ham madde nem muhtevası ile yapılan ve ölçülen peletler yığın yoğunluğu 464-514 kg / m3 aralığı içinde (veriler gösterilmemiştir). Bağlayıcı olmayan 36 ve% 39 besleme nem içeriği kütle yoğunluğu değerleri, 437-442 kg / m3 aralığı içinde idi. &lt;400 kg / m 3 kütle yoğunluğu azalır, bu besleme stoku su içeriğinde bağlayıcı maddenin eklenmesi. yaklaşık 3 saat süreyle 70 ° C&#39;de bir laboratuar fırınında yüksek nem peletleri kurutma az% 9 (WB) ile taneciklerinin nem içeriği azaltılmış. Kurutma işleminden sonra yaklaşık 50 kg / m3 ile kütle yoğunluğu değerleri hafif bir artış oldu. kuruduktan sonra yığın yoğunluğunun artışı nedeniyle yakın daha az açık yapısı ile parçacıkları tutmuş olabilir daha az parçacık arası sıvı köprüler, bağlı olabilir. Oginni 44 gözlenen zemin Loblolly çam de kütle yoğunluğuNem içeriğindeki bir artış ile yükselmiştir. Ve bağlayıcı eklenmeden% 33 bir besleme nem içeriğine sahip peletler, pelet yığın yoğunluğu 520-530 kg / m3 (Şekil 6) aralığında olmaktadır. 36 ve% 39 (WB) daha yüksek ham madde su içeriğinde kurutulmuş peletlerin kütle yoğunluğu önemli ölçüde 434 kg, / m3 ve &lt;437 kg / m3, &lt;düşmüştür. Ham madde, nem içeriği ve yığın yoğunluğu (Tablo 3) birleştirici ilave arasındaki etkileşimin anlamlı bir etkisi olmamıştır. Genel olarak, kütle yoğunluğu besleme nem içeriği başlangıç ​​bir artış ile azalmıştır. Buna ek olarak, kütle yoğunluğu, nişasta muhtevasında bir artışa (Şekil 6) ile azaldığı bir belirti yoktur. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/54092/54092fig6.jpg" /> Şekil 6. Efkurutulduktan sonra pelet kütle yoğunluğuna besleme nem içeriği (FMC) ve nişasta bağlayıcı etkisinin, (± 1SD ortalama n = 3)% 33 (DB) ve herhangi bir bağlayıcı madde alt besleme nem içeriği yüksek kütle yoğunluğu ile sonuçlanmıştır.. Farklı besleme su içeriğinde ekleme 2 ve% 4 birleştirici düşük yığın yoğunluklu değerleri elde edilmiştir. Farklı harfler post hoc Tukey HSD testleri (p &lt;0.05) kullanılarak anlamlı bir farklılık göstermektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Dayanıklılık (%) Soğutulduktan sonra yeşil Dayanıklılık Şekil 7, soğutmadan sonra peletlerin dayanıklılık (g gösterirReen mukavemeti) ve 3-4 saat (tedavi mukavemeti), 70 ° C&#39;de bir fırında kurutulduktan sonra. nedeniyle kayma ve darbe dirençleri taşıma ve depolama esnasında daha az kırılmasına neden olacak gibi yüksek nem pelet yüksek dayanıklılık değerleri arzu edilir. ANOVA, etkileşim besleme nem içeriği, bağlayıcı oranında ve kurutma (Tablo 3) arasında anlamlı olmuştur. Bağlayıcı içeriğinde bir artış ile arttığı soğutma sonrasında pelet dayanıklılığı değerleri (Tablo 3; Tukey p &lt;0.05). % 33 (wb) hammadde nem içeriği, bağlayıcı olmadan dayanıklılık değerleri yaklaşık% 87.2 idi; , oysa 2 ve% 4 nişasta bağlayıcı ilavesi ile, dayanıklılık değerleri 93.2 ve% 96.1 (Şekil 7) yükseldi. eğilimi 36 ve% 39 (WB) &#39;in diğer besleme nem içeriği için benzerdi. bağlayıcı olmadan dayanıklılık değerleri yaklaşık% 80 idi; Ancak, biyokütle ekleyerek bağlayıcı dayanıklılık değerleri arttı. dayanıklılık incrPeletler% 36 arasında ham madde nem muhtevası ve% 4 nişasta bağlayıcı ile yapılmış zaman yaklaşık% 90 oranında azalttı. % 39 daha yüksek hammadde nem içeriği (wb) eğilim benzer, ama genel dayanıklılık değerleri diğer hammadde nem içeriğine göre azalmıştır. <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/54092/54092fig7.jpg" /> Soğutulduktan sonra ve kuruduktan sonra dayanıklılık ilgili besleme nem içeriği (FMC) ve nişasta bağlayıcı Şekil 7. etkisi. (Ortalama ± 1SD, n = 3) 33, 36 ve% 39 (WB) üretilen yüksek nem mısır koçanı peletlerin dayanıklılık değerleri besleme nem içeriği soğutulduktan sonra ve kuruduktan sonra, her iki bağlayıcı madde ilavesi ile artmıştır. Farklı harfler post hoc Tukey HSD testleri (p &lt;0.05) kullanılarak anlamlı bir farklılık göstermektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> &lt;/ P&gt; Kurutma işleminden sonra Sertleşen Dayanıklılık 3-4 saat boyunca 70 ° C&#39;de bir laboratuar fırınında yüksek nem peletler kurutulması ve böylece peletlerin dayanıklılığını artırmak, pelet sertleştirme ile sonuçlanmıştır. 33, 36 ve% 39 (WB) besleme nem içeriği hazırlanmış peletler dayanıklılık değerleri (Şekil 7)&gt;% 92 yükselmiştir. % 33 besleme nem içeriği dayanıklılığı değerleri (Şekil 7) kurutmadan sonra yaklaşık% 98 yükselmiştir. Bu sonuçlar daha önceki çalışmaları 21,28 ile yakından maç. bir bağlayıcı kullanılarak yapılan peletlerin dayanıklılığı değerleri (Tukey p &lt;0.05) kurutulduktan sonra artmıştır. % 33 ham madde nem muhtevası ve% 4 bağlayıcı olarak, gözlemlenen nihai dayanıklılık değerleri yaklaşık% 98 idi. eğilim 36 ve% 39 hammadde de benzerbağlayıcı dayanıklılık değerleri üzerinde olumlu bir etkisi vardı nem içeriği (Tukey p &lt;0.05). 2 ve% 4 arasında bir bağlayıcı ilave edilerek% 39 besleme nem içeriği, dayanıklılık değerleri yaklaşık 94-95% yükselmiştir. yüzde Cezaları Bu çalışmada, topaklama sırasında üretilen incelik yüzdesi% 33 (WB) besleme nem içeriğine göre 36 ve% 39 (WB) daha yüksek idi. Ekleme bağlayıcı Resim bağlayıcı ilave (Şekil 8) ile yapılan testlerde karşılaştırıldığında, tüm besleme stoğu nem içeriği üretilen yüzde cezaları düşürülmesiyle sonuçlanmıştır. Resim bağlayıcı ile gerçekleştirilen Topaklama testi% 39 (WB) besleme nem içeriği yaklaşık% 11, en yüksek yüzde cezaları göstermiştir. mısır koçanından 2 ve% 4 bağlayıcı ekleme,% 33 ve% 36 hayır bağlayıcı eklenen pelet karşılaştırıldığında (wb) için peletleme sırasında oluşan yüzde cezaları azaldı. TBu çalışmada gözlemlenen o en düşük yüzde cezaları% 4 bağlayıcı ilavesi ve% 33 (wb) hammadde nem içeriği (yaklaşık% 3) idi. <img alt="Şekil 8," src="/files/ftp_upload/54092/54092fig8.jpg" /> Pelet haline malzemeden üretilen yüzde cezalar üzerinde hammadde nem içeriği ve nişasta bağlayıcı Şekil 8. etkisi. 33, 36 ve% 39 (wb) bağlayıcı ilave hammadde nem içeriklerinde topak haline malzemede yüzde cezaları azaltmıştır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig8large.jpg" target="_blank">Tıklayınız Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için.</a> Spesifik Enerji Tüketimi Özgül enerji tüketimi bağlayıcı yanı sıra (Şekil 9) etkilenmiştir. Resim bağlayıcı ile, belirli bir en-33, 36 ve% 39 besleme nem içeriği ji 118-126 kWhr / ton arasında değişir. % 2&#39;lik bir bağlayıcı maddenin eklenmesi / ton&#39;a 75-94 kWhr için enerji tüketimi azalır. Dahası% 4&#39;e bağlayıcı yüzdesi daha fazla test tüm hammadde nem içerikleriyle için yaklaşık 68-75 kWhr / ton spesifik enerji tüketimi azalır artar. 2 ve% 4 bağlayıcı ekleme hakkında% 20-40 oranında spesifik enerji tüketimi azalır. <img alt="Şekil 9," src="/files/ftp_upload/54092/54092fig9.jpg" /> Yüksek nem kaplama işleminin spesifik enerji tüketimine besleme nem muhtevası ve nişasta bağlayıcı Şekil 9. etkisi. Yüksek nem mısır koçanı, topaklama işleminde spesifik enerji tüketimi 2 ve% 4 nişastanın eklenmesi ile yaklaşık% 20-40 oranında düşürülmüştür tabanlı bağlayıcı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54092/54092fig9large.jpg" target="_blank">daha büyük bir versio görmek için buraya tıklayınız</a><html> Bu rakamın n. İstatistiksel analiz İstatistiksel analiz JMP 10 43 tamamlanmıştır. ANOVA N (pelet nem içeriğine besleme nem muhtevasına (33, 36, 39%) ve mısır nişastası bağlayıcı (0, 2,% 4) etkisini belirlemek için kullanılan bir iki yönlü = 3), pelet çapı (n = 10), genleşme oranı (n = 10), ve yığın yoğunluğu (n = 3). Bir üç-yollu ANOVA (n = 3 dayanıklılığı üzerinde (kurutmadan sonra, kurutmadan önce) nem muhtevasına (33, 36,% 39), mısır nişastası bağlayıcı (0, 2,% 4) ve kurutma etkisini belirlemek için kullanılmıştır ). Artıklar normallik ve varyans homojenliği için ANOVA varsayımlar araya geldi. Bu varsayımları karşılamak için, pelet nem içeriği 4. güç verileri yükselterek dönüştü. ANOVA test faktörler p &lt;0.05 anlamlı olsaydı, Tukey HSD testi post hoc ikili karşılaştırmalar için kullanıldı. 1 &quot;&gt;:&quot; keep-together.within sayfa = fo &quot;çadır <img alt="Tablo 3" src="/files/ftp_upload/54092/54092table3.jpg" /> Tablo 3. Varyans analizi (ANOVA) dayalı proses değişkenlerinin istatistiksel anlamlılık.

Watch this Scientific Journal Video about Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill at JoVE.com

Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill

Bu çalışmada, bir protokol azaltılmış özgül enerji tüketimi testi yüksek nem, mısır koçanından düz bir kalıp pelet değirmeni ve bir nişasta bazlı bağlayıcı kullanılarak kaliteli pelet üretimi için geliştirilmiştir. Sonuçlar mısır nişastası bağlayıcı ekleyerek, pelet dayanıklılığı geliştirdi yüzde cezaları azalır ve spesifik enerji tüketimi azaldığı belirtilmiştir.

Yöntemi Düz Die Pelet Mill Yüksek Nem mısır koçanı ve Mısır nişastası Ciltçi&#39;yi kullanarak Az Enerji Tüketimi de Dayanıklı Peletlerini üretmek için

A major challenge in the production of pellets is the high cost associated with drying biomass from 30 to 10% (w.b.) moisture content. At Idaho National ...

method-to-produce-durable-pellets-at-lower-energy-consumption-using

Research

JoVE Journal

Environment

20.9K Görüntüleme.  Idaho National Laboratory.  Bu çalışmada, bir protokol azaltılmış özgül enerji tüketimi testi yüksek nem, mısır koçanından düz bir kalıp pelet değirmeni ve bir nişasta bazlı bağlayıcı kullanılarak kaliteli pelet üretimi için geliştirilmiştir. Sonuçlar mısır nişastası bağlayıcı ekleyerek, pelet dayanıklılığı geliştirdi yüzde cezaları azalır ve spesifik enerji tüketimi azaldığı belirtilmiştir. 

Video: Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

Biyoenerji Üretimi Entegre Anaerobik Sindirim ve Hidrotermal karbonizasyon Değerlendirilmesi

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

Çevre

Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose and short sisal fibers are dispersed into a water suspension containing bacterial cellulose. The fiber and nanocellulose suspension is then filtered (using vacuum or gravity) and the wet filter cake pressed to squeeze out any excess water, followed by a drying step. This will result in the hornification of the bacterial cellulose network, holding the loose natural fibers together.
Our method is specially suited for the manufacturing of rigid and robust preforms of hydrophilic fibers. The porous and hydrophilic nature of such fibers results in significant water uptake, drawing in the bacterial cellulose dispersed in the suspension. The bacterial cellulose will then be filtered against the surface of these fibers, forming a bacterial cellulose coating. When the loose fiber-bacterial cellulose suspension is filtered and dried, the adjacent bacterial cellulose forms a network and hornified to hold the otherwise loose fibers together.
The introduction of bacterial cellulose into the preform resulted in a significant increase of the mechanical properties of the fiber preforms. This can be attributed to the high stiffness and strength of the bacterial cellulose network. With this preform, renewable high performance hierarchical composites can also be manufactured by using conventional composite production methods, such as resin film infusion (RFI) or resin transfer molding (RTM). Here, we also describe the manufacturing of renewable hierarchical composites using double bag vacuum assisted resin infusion.

We present a novel method of manufacturing rigid and robust short natural fiber preforms using a papermaking process. Bacterial cellulose acts simultaneously as the binder for the loose fibers and provides rigidity to the fiber preforms. These preforms can be infused with a resin to produce truly green hierarchical composites.

Binder Bakteriyel Selüloz kullanmak Sağlam Doğal Elyaf preform üretim

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

Biyomühendislik

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Düşük sıcaklık mikrodalga destekli hidrotermal karbonizasyon ile Willow Wood yakıt emisyonu azaltılması

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Kimya

Transformation of Organic Household Leftovers into a Peat Substitute

A two-step procedure is described for the synthesis of a carbon material with a similar composition and properties as peat. The produced hydrochar is made suitable for agricultural applications by removing plant growing inhibitory substances. Wet household waste such as fruit peel, coffee grounds, inedible vegetable parts, or wet lignocellulosic material in general, are treated in presence of water at 215 &#x00B0;C and 21 bar in an autoclave, i.e., by hydrothermal carbonization. All these leftovers have a considerable water content of up to 90 weight % (wt%). Adding water extends the procedure to drier materials such as nutshells or even garden prunings and compostable polymers, i.e., the plastic bag for collection of the leftovers.
Usually, the resulting carbon material, called hydrochar, produces a negative effect on plant growth when added to soil. It is supposed that this effect is caused by adsorbed phytotoxic compounds. A simple post-treatment under inert atmosphere (absence of oxygen) at 275 &#x00B0;C removes these substances. Therefore, the raw hydrochar is placed on a glass frit of a vertical tubular quartz reactor. A nitrogen gas flow is applied in down-flow direction. The tube is heated to the desired temperature by means of a heating mantle for up to one hour.
The success of the thermal treatment is easily quantified by thermogravimetry (TG), carried out in air. A weight loss is determined when the temperature of 275 &#x00B0;C is reached, since volatile content is desorbed. Its amount is reduced in the final material, in comparison to the untreated hydrochar.
The two-step treatment converts household leftovers, including compostable bags employed for their collection, into a carbon material that may serve as plant growth promoter and, at the same time, as a carbon sink for climate change mitigation.

A protocol for hydrothermal carbonization of vegetable food waste in an autoclave is presented, with subsequent dry thermal treatment at 275 &#x00B0;C in a continuous flow reactor desorbing volatile organic substances. The aim is to produce a carbon material suitable as soil amendment product or substrate component.

Organik ev artıkları bir Peat yerine dönüşümü

A two-step procedure is described for the synthesis of a carbon material with a similar composition and properties as peat. The produced hydrochar is made ...

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber reinforced composites, due to its excellent mechanical properties. Delignified wood, however, is rather fragile in a wet state, which makes handling and shaping challenging. Here we present two fabrication processes, closed-mold densification and vacuum densification, to produce high-performance cellulose composites based on delignified wood, including an assessment of their advantages and limitations. Further, we suggest strategies for how the composites can be re-used or decomposed at the end-of-life cycle. Closed-mold densification has the advantage that no elaborate lab equipment is needed. Simple screw clamps or a press can be used for densification. We recommend this method for small parts with simple geometries and large radii of curvature. Vacuum densification in an open-mold process is suitable for larger objects and complex geometries, including small radii of curvature. Compared to the closed-mold process, the open-mold vacuum approach only needs the manufacture of a single mold cavity.

Delignified densified wood represents a new promising lightweight, high-performance and bio-based material with great potential to partially substitute natural fiber reinforced- or glass fiber reinforced composites in the future. We here present two versatile fabrication routes and demonstrate the possibility to create complex composite parts.

Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...

Mühendislik

Techniques for the Evolution of Robust Pentose-fermenting Yeast for Bioconversion of Lignocellulose to Ethanol

Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable feedstock useful for production of fuel-grade ethanol and other bio-products. Pretreatment and enzyme saccharification processes release sugars that can be fermented by yeast. Traditional industrial yeasts do not ferment xylose (comprising up to 40% of plant sugars) and are not able to function in concentrated hydrolyzates. Concentrated hydrolyzates are needed to support economical ethanol recovery, but they are laden with toxic byproducts generated during pretreatment. While detoxification methods can render hydrolyzates fermentable, they are costly and generate waste disposal liabilities. Here, adaptive evolution and isolation techniques are described and demonstrated to yield derivatives of the native Scheffersomyces stipitis strain NRRL Y-7124 that are able to efficiently convert hydrolyzates to economically recoverable ethanol despite adverse culture conditions. Improved individuals are enriched in an evolving population using multiple selection pressures reliant on natural genetic diversity of the S. stipitis population and mutations induced by exposures to two diverse hydrolyzates, ethanol or UV radiation. Final evolution cultures are dilution plated to harvest predominant isolates, while intermediate populations, frozen in glycerol at various stages of evolution, are enriched on selective media using appropriate stress gradients to recover most promising isolates through dilution plating. Isolates are screened on various hydrolyzate types and ranked using a novel procedure involving dimensionless relative performance index (RPI) transformations of the xylose uptake rate and ethanol yield data. Using the RPI statistical parameter, an overall relative performance average is calculated to rank isolates based on multiple factors, including culture conditions (varying in nutrients and inhibitors) and kinetic characteristics. Through application of these techniques, derivatives of the parent strain had the following improved features in enzyme saccharified hydrolyzates at pH 5-6: reduced initial lag phase preceding growth, reduced diauxic lag during glucose-xylose transition, significantly enhanced fermentation rates, improved ethanol tolerance and accumulation to 40 g/L.

Adaptive evolution and isolation techniques are described and demonstrated to yield derivatives of Scheffersomyces stipitis strain NRRL Y-7124 that are able to rapidly consume hexose and pentose mixed sugars in enzyme saccharified undetoxified hydrolyzates and to accumulate over 40 g/L ethanol.

Etanol ile lignoselüloz biyo dönüşümünü için Sağlam Pentoz-fermente Maya Evrimi Teknikleri

Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable feedstock useful for production of fuel-grade ethanol and other bio-products. Pretreatment and enzyme ...

Fast Pyrolysis of Biomass Residues in a Twin-screw Mixing Reactor

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for conversion with fast pyrolysis. In order to increase the synergies of food production and the energetic and/or material use of biomass, it is desirable to utilize residues from agricultural production, e.g., straw. The presented method is suitable for converting such a material on an industrial scale. The main features are presented and an example of mass balances from the conversion of several biomass residues is given. After conversion, fractionated condensation is applied in order to retrieve two condensates &#8212; an organic-rich and an aqueous-rich one. This design prevents the production of fast pyrolysis bio-oil that exhibits phase separation. A two phase bio-oil is to be expected because of the typically high ash content of straw biomass, which promotes the production of water of reaction during conversion.
Both fractionated condensation and the use of biomass with high ash content demand a careful approach for establishing balances. Not all kind of balances are both meaningful and comparable to other results from the literature. Different balancing methods are presented, and the information that can be derived from them is discussed.

A procedure for thermochemical conversion of biomass residues is presented that aims at maximizing the yield of liquid products (fast pyrolysis). It is based on a technology proven on an industrial scale and especially suitable for treating a straw type of biomass.

Twin-vida Karıştırma Reaktörde Biyokütle Kalıntılarının Hızlı Piroliz

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for ...

Twin-Screw Extrusion Process to Produce Renewable Fiberboards

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pre-treatment on lignocellulosic biomass before using it as source of mechanical reinforcement in fully bio-based fiberboards was developed. Various lignocellulosic crop by-products have already been successfully pre-treated through this process, e.g., cereal straws (especially rice), coriander straw, shives from oleaginous flax straw, and bark of both amaranth and sunflower stems.
The extrusion process results in a marked increase in the average fiber aspect ratio, leading to improved mechanical properties of fiberboards. The twin-screw extruder can also be fitted with a filtration module at the end of the barrel. The continuous extraction of various chemicals (e.g., free sugars, hemicelluloses, volatiles from essential oil fractions, etc.) from the lignocellulosic substrate, and the fiber refining can, therefore, be performed simultaneously.
The extruder can also be used for its mixing ability: a natural binder (e.g., Organosolv lignins, protein-based oilcakes, starch, etc.) can be added to the refined fibers at the end of the screw profile. The obtained premix is ready to be molded through hot pressing, with the natural binder contributing to fiberboard cohesion. Such a combined process in a single extruder pass improves the production time, production cost, and may lead to reduction in plant production size. Because all the operations are performed in a single step, fiber morphology is better preserved, thanks to a reduced residence time of the material inside the extruder, resulting in enhanced material performances. Such one-step extrusion operation may be at the origin of a valuable industrial process intensification.
Compared to commercial wood-based materials, these fully bio-based fiberboards do not emit any formaldehyde, and they could find various applications, e.g., intermediate containers, furniture, domestic flooring, shelving, general construction, etc.

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pretreatment on lignocellulosic biomass was developed, which leads to an increased average fiber aspect ratio. A natural binder can also be added continuously after fiber refining, leading to bio-based fiberboards with improved mechanical properties after hot pressing of the obtained extruded material.

Yenilenebilir Fiberboard Üretmek için İki Vidalı Ekstrüzyon Prosesi

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pre-treatment on lignocellulosic biomass before using it as ...

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

Crambe abyssinica is a plant with potential for use in industrial (non-food) plant oil production. The side stream from this oil production is a high-protein crambe meal that has limited value, as it is not fit for food or feed use. However, it contains proteins that could potentially make it a suitable raw material for higher-value products. The purpose of this study was to find methods of making this side stream into extruded films, showing that products with a higher value can be produced. The study mainly considered the development of material compositions and methods of preparing and extruding the material. Wheat gluten was added as a supportive protein matrix material, together with glycerol as a plasticizer and urea as a denaturant. The extrudate was evaluated with respect to mechanical (tensile testing) and oxygen barrier properties, and the extrudate structure was revealed visually and by scanning electron microscopy. A denser, more homogeneous material had a lower oxygen transmission rate, higher strength, and higher extensibility. The most homogeneous films were made at an extruder die temperature of 125-130 &#176;C. It is shown here that a film can be extruded with promising mechanical and oxygen barrier properties, the latter especially after a final compression molding step.

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

The side stream from plant oil production of Crambe abyssinica has limited value. The purpose of this study was to find methods for extruding materials based on this side stream, demonstrating that products with a higher value can be produced. The extrudates were found to have promising properties.

Film Ekstrüzyon<em&gt; Crambe abyssinica</em&gt; / Buğday Gluten Karışımları

Crambe abyssinica is a plant with potential for use in industrial (non-food) plant oil production. The side stream from this oil production is a ...

Forming Micro-and Nano-Plastics from Agricultural Plastic Films for Employment in Fundamental Research Studies

Microplastics (MPs) and nanoplastics (NPs) dispersed in agricultural ecosystems can pose a severe threat to biota in soil and nearby waterways. In addition, chemicals such as pesticides adsorbed by NPs can harm soil organisms and potentially enter the food chain. In this context, agriculturally utilized plastics such as plastic mulch films contribute significantly to plastic pollution in agricultural ecosystems. However, most fundamental studies of fate and ecotoxicity employ idealized and poorly representative MP materials, such as polystyrene microspheres.
Therefore, as described herein, we developed a lab-scale multi-step procedure to mechanically form representative MPs and NPs for such studies. The plastic material was prepared from commercially available plastic mulch films of polybutyrate adipate-co-terephthalate (PBAT) that were embrittled through either cryogenic treatment (CRYO) or environmental weathering (W), and from untreated PBAT pellets. The plastic materials were then treated by mechanical milling to form MPs with a size of 46-840 &#181;m, mimicking the abrasion of plastic fragments by wind and mechanical machinery. The MPs were then sieved into several size fractions to enable further analysis. Finally, the 106 &#181;m sieve fraction was subjected to wet grinding to generate NPs of 20-900 nm, a process that mimics the slow size reduction process for terrestrial MPs. The dimensions and the shape for MPs were determined through image analysis of stereomicrographs, and dynamic light scattering (DLS) was employed to assess particle size for NPs. MPs and NPs formed through this process possessed irregular shapes, which is in line with the geometric properties of MPs recovered from agricultural fields. Overall, this size reduction method proved efficient for forming MPs and NPs composed of biodegradable plastics such as polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), representing mulch materials used for agricultural specialty crop production.

We show the formation and dimensional characterization of micro- and nanoplastics (MPs and NPs, respectively) using a stepwise process of mechanical milling, grinding, and imaging analysis.

Yöntemi Düz Die Pelet Mill Yüksek Nem mısır koçanı ve Mısır nişastası Ciltçi'yi kullanarak Az Enerji Tüketimi de Dayanıklı Peletlerini üretmek için

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler