フラットダイペレットミルで高水分トウモロコシ茎葉及びコーンスターチバインダーを使用した低電力消費で耐久性に優れたペレットを製造するための方法

ペレット含水率 バイオマスの水分含量は、ペレット化した後、約5〜8％（WB）減少しました。この減少は、主に金型で開発摩擦熱、予熱温度および高湿度ペレットの冷却に起因します。また、バインダーは、失われた水分の量に影響を与えました。 0％のバインダーでは、水分の損失は、我々の以前の研究21,28と一致して約7〜8％でした。一方、4％の結合剤に、ペレット中の原料の水分の損失が約3~5％（ 図3）でした。バイオマスに添加するバインダーは、潤滑剤として作用している可能性があります。これは、摩擦抵抗が減少し、水分損失の減少を引き起こし、ダイチャネル内の材料の滞留時間が減少していることができます。以前の研究では、赤外線を使用してペレット化した直後に測定した温度を死にますrmometer（フルーク、モデル561、フルーク・コーポレーション、エベレット、WA、USA）は、約100から110°Cの21に達しました。水分はしっかりとデンプン粒にバインドされている場合がありますようにバインダーの割合を増やすと、水分損失を減少させました。さらに3-4時間70℃で実験室オーブン内で乾燥させた高水分ペレットは、水分含量<9％（WB）を有し、これらのペレットは、ペレットの直径、膨張比、嵩密度のような他の物理的特性を測定するために使用されましたそして、耐久性。ペレットの水分含有量データの統計分析は、原料の水分含有量とペレットの水分含有量（ 表3）のバインダ添加のインタラクティブな効果があったことを示しました。無結合剤2％結合剤とペレットについては、原料の水分含有量の増加は、ペレットの含水率の増加（テューキーのp <0.05）を引き起こしたが、この傾向は、4％の結合剤で統計的に有意ではなかった（Tukeyのp≥0.05; 図3） 。 <pキープtogether.withinページ= "1">：FOクラス= "jove_content" 図3 冷却した後、ペレットの水分含有量の原料の水分含有量（FMC）およびデンプン結合剤の影響（±1SD平均; n = 3）を結合剤なしで行わペレット化試験はバインダーで行った試験と比較して、より高い原料水分損失をもたらしました。異なる文字が事後TukeyのHSD検定（p <0.05）を用いて有意差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 ペレット直径 し、結合剤を添加せずに33％含水率でのペレットの直径が（データは示していない）は、冷却後に8.4から8.7まで10mmの範囲にありました。フィードを増やします追加結合剤36及び39％（WB）にタック水分含量9.3 mmで最大値にペレット直径を増加した（データは示さず）。これらのペレットは、さらに約3~4時間、70℃で実験室オーブン内で乾燥させました。乾燥は、約0.3〜0.4ミリのペレット径の減少をもたらしました。乾燥後の直径の減少の主な理由は、ペレットの収縮によるものでした。 （ 表3）乾燥後のペレット径の原料の水分含量及びバインダーの添加の間の相互作用の統計的に有意な効果がありました。 33％の原料の水分含量に乾燥後のペレット径が36％または39％に原料の水分含有量を増加させるのに対し、約8.7ミリメートル（ 図4）にペレットの直径の増加、8.3〜8.5ミリメートルの範囲でした。何のバインダーがあるため、測定で高い偏差の（TukeyのP <0.05）、おそらく使用しなかった場合は、この増加はわずか33％と39％の間で統計的に有意でした。 </p> 図4乾燥後、ペレット径の原料の水分含有量（FMC）およびトウモロコシデンプン結合剤の効果（平均±1SDであり; n = 10）原料の含水量およびデンプン添加の増加に伴って増加したペレットの直径。異なる文字が事後TukeyのHSD検定（p <0.05）を用いて有意差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 膨張比 膨張比は、ペレットの直径（式3）を用いて計算されます。膨張比の値は、乾燥後に比べ冷却した後、ペレットのために高かった（データは示さず）。なく、33％の水分含量で結合剤の添加は、冷却後の膨張率の値が1.16から1.20の範囲でした。さらに結合剤を添加せずに36および39％の水分含有量を増加させると、1.35に膨張比値を増加させました。乾燥したペレットは、主に両方の直径および横方向にペレットの収縮に起因した低い膨張率を、持っていました。 33％の原料の水分含量で有するとバインダーを添加せずに膨張比の値は1.11から1.07（ 図5）の範囲でした。 36および39％の原料の水分含有量を増加させることをさらに1.10から1.18（ 図5）に膨張比値を増加させ、しかしながら、これは、バインダー添加（; 表3 TukeyのP <0.05）で39％の水分含有量と比較して33％のみ統計的に有意でした。ペレットの直径と膨張比の場合には、デンプンベースの結合剤を添加して原料の水分含有量のすべてにこれらの値を増加したが、これらの差は統計的ではなかったです重要な（Tukeyのp≥0.05）。乾燥後の膨張率の結果が増加原料水分が膨張比を増加し、さらに嵩密度28値の減少以前の研究の結果を裏付けます。 図5. 乾燥後のペレットの膨張比で原料水分含量（FMC）およびデンプンベースの結合剤の効果（N = 10）。ペレットの膨張率は、バインダーの添加なしとで原料の水分含有量の増加とともに増加しました。異なる文字が事後TukeyのHSD検定（p <0.05）を用いて有意差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 バルクデンsity 冷却後とし、結合剤なしの33％の原料の水分含量で製造し、測定されたペレットの嵩密度は四百六十四から五百十四kg /日M 3の範囲であった（データは示さず）。 36に39％原料の含水率バインダーなし、嵩密度の値が437-442 kg /日M 3の範囲でした。 <400キロ/メートル3に、嵩密度低減し、これらの原料の水分含量でバインダーを追加します。約3時間70℃で実験室オーブン中、高水分ペレットの乾燥は9％未満（WB）に、ペレットの水分含有量を減少させました。乾燥後約50キロ/ m 3のことで嵩密度値のわずかな増加がありました。乾燥後の嵩密度の増加は、近いあまり開いた構造を有する粒子を保持しているかもしれない少数の粒子間の液体ブリッジ、である可能性があります。 Oginni 44は、観察された地上テーダマツドの嵩密度水分含有量の増加に伴って折り目。し、結合剤を添加せず33％の原料の水分含量で作らペレットは、ペレットの嵩密度は、520-530 kg /日M 3（ 図6）の範囲でした。 36と39％の高い原料含水率（WB）では、乾燥したペレットの嵩密度は著しく、それぞれ、<434キロ/ m 3で<437キロ/ mの3に減少しました。原料の含水量及び嵩密度（ 表3）のバインダの添加の間の相互作用の統計的に有意な効果がありました。一般に、嵩密度は、原料の水分含量を開始の増加とともに減少しました。また、かさ密度は、デンプン含量が増加した （ 図6）で減少することをいくつかの兆候があります。 図6. Efに乾燥後、ペレットの嵩密度の原料水分含量（FMC）およびデンプンバインダーのfectが（±1SD平均; n = 3）を33％（WB）及び無バインダーの低い原料の含水率が最も高い嵩密度をもたらしました。異なる原料の水分含量で2,4％のバインダーを添加すると、より低い嵩密度の値が得られました。異なる文字が事後TukeyのHSD検定（p <0.05）を用いて有意差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 耐久性（％） 冷却した後、 グリーン耐久性 図7は、冷却した後、ペレットの耐久性（グラムを示していますREEN強度）と3-4時間（硬化強度）を70℃のオーブン中で乾燥した後。それが原因で、せん断および衝撃抵抗に取扱い及び保管中に以下の破損につながるような高水分ペレットの高い耐久値が望ましいです。 ANOVAは、相互作用は、原料の水分含有量は、バインダーパーセント、乾燥した（ 表3）の間に有意でした。バインダーの含有量の増加に伴って増加し、冷却後にペレットの耐久性値（ 表3; TukeyのP <0.05）。 33％（WB）原料の水分含有量で、結合剤なしの耐久性値は約87.2％でした。 2及び4％のデンプン結合剤を添加して、耐久性値が93.2と96.1％（ 図7）に増加し、一方。傾向は、36および39％（WB）の他の原料の水分含量について同様でした。バインダーなしで耐久性の値は約80％でした。しかし、バイオマスにバインダーを添加して耐久値を増加させました。耐久INCRペレットを36％の原料の含水率4％のデンプン結合剤を用いて行われた場合、約90％まで緩和。 39％のさらに高い原料の水分含有量（WB）における傾向は同様であったが、全体的な耐久性の値は、他の原料の水分含量に比べ減少しました。 図7.冷却した後、乾燥後の耐久性に原料の水分含有量（FMC）およびデンプン結合剤の影響（±1SDを意味し; n = 3）で 33、36および39％で製造された高水分トウモロコシ茎葉ペレットの耐久値（WB）。原料の含水量は、冷却した後、乾燥した後、両方のバインダーを添加して増加しました。異なる文字は事後TukeyのHSD検定（p <0.05）を用いて有意差を示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 </P> 乾燥した後、 硬化耐久性 3-4時間、70℃の実験室オーブン中、高水分ペレットの乾燥により、ペレットの耐久性を増加させる、ペレットの硬化をもたらしました。 33、36および39％（WB）原料の水分含量で行わペレットの耐久性値（ 図7）> 92％に増加しました。 33％の原料の水分含量で耐久性の値は、（ 図7）を乾燥した後約98％に上昇しました。これらの結果は、以前の仕事21,28と密接に一致しています。結合剤を用いて作製ペレットの耐久性値（テューキーのp <0.05）を乾燥した後に増加しました。 33％の原料の含水率4％の結合剤で、観察された最終的な耐久性の値は約98％でした。傾向は、36と39％の原料で類似していました結合剤は、耐久性値にプラスの影響を有していた水分含有量、（TukeyのP <0.05）。 2及び4％の結合剤を添加した39％の原料の水分含量で、耐久性の値は、約94-95％に上昇しました。 パーセントの罰金 本研究では、ペレット化の際に生成されたパーセント微粉が33％（WB）原料の水分含有量と比較して36と39％（WB）で高かったです。バインダーを追加すると、ノーバインダー添加（ 図8）を用いた試験と比較した場合、すべての原料の水分含量で生成されたパーセントの罰金を下げることになりました。無結合剤を用いて実施ペレット化試験は、（WB）39％にて原料の水分含量を約11％の最高のパーセント微粉を示しました。トウモロコシ茎葉に2と4％のバインダーを加え、33％および36％ないバインダーが添加されていないペレットと比較して（WB）のためにペレット化の間に生成％の罰金を減少させました。 T本研究で観察された彼の最低パーセントの微粉を4％の結合剤を添加し、33％（WB）原料の水分含量（約10％）でした。 ペレット化した材料から製造されたパーセントの罰金に原料の水分含量およびデンプンバインダーの 図8. 影響。33、36および39％（WB）バインダーの添加の原料水分含有量では、ペレット化材料のパーセントの罰金を削減しました。 こちらをクリックしてくださいこの図の拡大版を表示します。 エネルギー原単位 特定のエネルギー消費量は、バインダー添加（ 図9）の影響を受けていました。ノーバインダーと、特定のエン33、36、および39％、原料の水分含量でネルギーは118から126 kWhr /トンの間でした。 2％のバインダーを添加して約75から94 kWhr /トンに特定のエネルギー消費量を減少させました。さらに4％とバインダーの割合を増加させることをさらに試験したすべての原料の水分含有量を約68-75 kWhr /トンに特定のエネルギー消費量を減少させました。 2及び4％の結合剤を添加することは、約20〜40％によって、特定のエネルギー消費量を減少させました。 高水分のペレット化プロセスの特定のエネルギー消費量の原料の水分含量およびデンプンバインダーの図9の効果。高水分トウモロコシ茎葉ペレット化処理の具体的なエネルギー消費は、2及び4％のデンプンを添加して約20〜40％減少しました系バインダー。 大きい版？を表示するには、こちらをクリックしてください。この図のn個。 統計分析 統計分析は、JMP 10 43で完了した。双方向ANOVAはペレットの水分含有量の原料の水分含有量（33、36、39％）およびトウモロコシデンプンバインダー（0、2、4％）の効果を決定するために使用した（nは= 3）、ペレットの直径（N = 10）、膨張比（N = 10）、および嵩密度（N = 3）。三方ANOVAは（n = 3の耐久性の（乾燥した後、乾燥前）の水分含有量（33、36、39％）、コーンスターチバインダー（0、2、4％）、および乾燥の効果を決定するために使用されました）。残差は正規性と分散の均一性のためにANOVAの仮定に会いました。これらの仮定を満たすために、ペレットの含水率は、4 乗にデータを上昇させることにより形質転換しました。 ANOVAにおいて試験因子はP <0.05で有意であった場合には、テューキーHSD検定を事後対比較のために使用しました。 1 ">：" =キープtogether.within-ページFO」10トン 表3分散分析（ANOVA）に基づいて、プロセス変数の統計的有意性。