Méthode pour produire des granulés durables à la consommation d'énergie inférieure à l'aide maïs humide Stover et un amidon de maïs Binder dans un plat Die Pellet Mill

Contenu Pellet humidité La teneur en humidité de la biomasse a été réduite d'environ 5-8% (wb) après pastillage. Cette réduction est principalement attribuable à la chaleur de friction développée dans la matrice, et la température de préchauffage et le refroidissement des pellets de haute humidité. En outre, les liants ont un impact sur la quantité d'humidité perdue. À 0% de liant, la perte d'humidité est d' environ 7-8%, ce qui est d' accord avec nos études antérieures 21,28; que, à 4% de liant, la perte d'humidité dans la charge d' alimentation pendant le pastillage était d' environ 3-5% (figure 3). Le liant ajouté à la biomasse aurait agi comme un agent lubrifiant. Cela a pu réduire les résistances de frottement et une réduction du temps de séjour du matériau dans le canal de filière provoquant la diminution de la perte d'humidité. Dans des études antérieures mourir température mesurée immédiatement après la granulation en utilisant une connexion infrarouge durmometer (Fluke, modèle 561, Fluke Corporation, Everett, WA, USA) a atteint environ 100-110 ° C 21. L'augmentation du pourcentage de liant réduit la perte d'humidité car l'humidité peut avoir été étroitement liée aux granules d'amidon. Les pastilles d'humidité élevées qui ont été ensuite séchées dans une étuve de laboratoire à 70 ° C pendant 3-4 h avait une teneur en humidité <9% (en wb), et ces granulés ont été utilisés pour mesurer d'autres propriétés physiques telles que le diamètre de la pastille, le rapport d'expansion, la densité apparente et la durabilité. L' analyse statistique des données de contenu d'humidité culot a indiqué qu'il y avait un effet interactif de la teneur en charge de l' humidité et l' addition de liant sur ​​la teneur en humidité pastille (tableau 3). Des pellets sans liant et 2% de liant, une augmentation de la teneur en charge d'humidité provoque une augmentation de la teneur en pastilles à l'humidité (p Tukey <0,05), mais que cette tendance ne soit pas statistiquement significative à 4% d'un liant (le p≥0.05 de Tukey; Figure 3) . <pclass = "jove_content" fo: keep-together.within-page = "1"> Figure 3. Effet de la teneur en charge d'humidité (FMC) , et de l' amidon de liant sur ​​la teneur en pastilles à l'humidité après refroidissement (moyenne ± 1SD; n = 3). Les tests de granulation effectués sans liant ont donné lieu à une plus grande perte de la teneur en charge d'humidité par rapport aux essais effectués avec un liant. Des lettres différentes indiquent des différences significatives en utilisant les tests post hoc de Tukey HSD (p <0,05). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. Pellet Diamètre Le diamètre des pastilles à 33% d'humidité, avec et sans addition de liant est dans la plage de 8.4-8.7 mm après refroidissement (données non présentées). L'augmentation des chargestac teneur en humidité de 36 et 39% (wb) avec un liant ajouté a augmenté le diamètre de la pastille à une valeur maximale de 9,3 mm (données non présentées). Ces granulés ont ensuite été séchés dans un four de laboratoire à 70 ° C pendant environ 3-4 heures. Le séchage a donné lieu à une diminution du diamètre de la pastille d'environ 0,3 à 0,4 mm. La principale raison de la diminution de diamètre, après séchage est dû à la contraction des pastilles. Il y a eu un effet statistiquement significatif de l'interaction entre la teneur en charge d' alimentation en eau et l' addition de liant sur ​​le diamètre culot après séchage (tableau 3). À 33% Teneur en charge d'humidité , le diamètre des pastilles après séchage est comprise dans l'intervalle de 8,3 à 8,5 mm, tandis que l' augmentation de la teneur en humidité de la matière première à 36% ou 39% l' augmentation du diamètre de la pastille à environ 8,7 mm (figure 4). Cette augmentation était seulement statistiquement significative entre 33% et 39% en l'absence de liant a été utilisé (p de Tukey <0,05), probablement en raison des fortes déviations dans les mesures. </p> Figure 4. Effet de la teneur en humidité matière première (FMC) et l' amidon de maïs liant sur ​​diamètre de la pastille après séchage (moyenne ± 1SD; n = 10) de diamètre Pellet augmenté avec une augmentation de la charge d'humidité et l' ajout d'amidon.. Des lettres différentes indiquent des différences significatives en utilisant les tests post hoc de Tukey HSD (p <0,05). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. Ratio d'extension Rapport d'expansion est calculé à l'aide du diamètre de la pastille (équation 3). Les valeurs des rapports d'expansion étaient plus élevés pour les pastilles après refroidissement, par rapport à après séchage (données non présentées). A 33% d'humidité avec et sansaddition de liant, les valeurs du rapport d'expansion après le refroidissement étaient dans la gamme de 01/16 à 01/20. augmenter encore la teneur en humidité de 36 et 39% sans addition de liant augmenté les valeurs des rapports d'expansion à 1,35. Les pastilles séchées ont des rapports d'expansion inférieurs, ce qui était principalement due à la contraction des pastilles à la fois diamétralement et latéralement. À 33% de teneur en humidité charge les valeurs du rapport d'expansion avec et sans addition de liant sont dans la gamme de 1,11 à 1,07 (figure 5). L' augmentation de la teneur en charge d'humidité 36 et 39% en outre une augmentation des valeurs de taux d'expansion de 1,10 à 1,18 (figure 5); Cependant, ce n'était statistiquement significative pour 33% par rapport à 39% d'humidité sans addition de liant (de Tukey p <0,05; tableau 3). Dans le cas du diamètre de la pastille et le rapport d'expansion, en ajoutant un liant à base d'amidon a augmenté ces valeurs à tous les contenus charge d'humidité, mais ces différences ne sont pas statistiquementsignificative (la p≥0.05 de Tukey). Les résultats du rapport d'expansion après séchage corroborent les résultats des études antérieures, où l' augmentation de l' humidité charge a augmenté le taux d'expansion et diminue encore les valeurs de la masse volumique apparente 28. Figure 5. Effet de la teneur en charge d'humidité (FMC) , et de l' amidon de liant sur ​​la base du taux d'expansion des pastilles après séchage (n = 10). Rapport d'expansion des pastilles augmente avec une augmentation de la teneur en charge de l' humidité , avec et sans addition de liant. Des lettres différentes indiquent des différences significatives en utilisant les tests post hoc de Tukey HSD (p <0,05). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. Den Bulksité La densité apparente des granulés fabriqués avec une teneur en charge d'humidité de 33% , avec ou sans liant , et après refroidissement a été mesurée dans la plage de 464-514 kg / m 3 (données non montrées). A 36 et 39% de contenu charge d'humidité sans liant les valeurs de densité en vrac étaient de l'ordre de 437-442 kg / m 3. L' ajout d'un liant à ces contenus charge d'humidité réduit la densité apparente à <400 kg / m 3. Le séchage des granulés à haute humidité dans un four de laboratoire à 70 ° C pendant environ 3 heures réduit la teneur en humidité des granulés à moins de 9% (wb). Il y avait une légère augmentation des valeurs de densité en vrac d'environ 50 kg / m 3 après séchage. L'augmentation de la densité apparente après séchage peut être dû à moins de ponts liquides inter-particules, ce qui aurait pu conserver les particules plus étroite avec la structure moins ouverte. Oginni 44 observé que la masse volumique apparente du sol pin de Loblollyaugmenté avec une augmentation de la teneur en humidité. Des pellets fabriqués avec une teneur en charge d'humidité de 33% , avec et sans addition de liant, la masse volumique apparente des granules est comprise dans l'intervalle de 520-530 kg / m 3 (figure 6). À de plus hautes teneurs en humidité de la charge d' alimentation 36 et 39% (wb), la densité apparente des granulés séchés significativement diminuée à <434 kg / m 3 et <437 kg / m 3, respectivement. Il y a eu un effet statistiquement significatif de l'interaction entre la teneur en charge d' alimentation en eau et l' addition de liant sur ​​la densité apparente (tableau 3). D'une manière générale, la densité apparente diminue avec une augmentation de la teneur en charge à partir de l'humidité. En outre, il y a une certaine indication que la densité apparente diminue avec une augmentation de la teneur en amidon (figure 6). Figure 6. Effet de la teneur en charge d'humidité (FMC) , et de l' amidon liant sur ​​la masse volumique apparente des granules , après séchage (moyenne ± 1SD; n = 3) charge inférieure teneur en humidité de 33% (wb) et pas de liant a donné lieu à la densité apparente la plus élevée.. L'ajout de 2 et 4% de liant à différentes teneurs en charge d'humidité a donné lieu à des valeurs de densité en vrac inférieure. Des lettres différentes indiquent des différences significatives en utilisant les tests post hoc de Tukey HSD (p <0,05). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. Durabilité (%) après refroidissement Durabilité verte La figure 7 montre la durabilité des granulés après refroidissement (grésistance ert) et après séchage à l'étuve à 70 ° C pendant 3-4 heures (résistance durci). Les valeurs plus élevées de durabilité de granulés haute teneur en eau sont souhaitables car il entraînera une diminution de la rupture pendant la manipulation et le stockage en raison de résistances au cisaillement et aux chocs. Pour l'analyse de la variance, l'interaction était significative entre la teneur en humidité charge, un liant pour cent, et le séchage (tableau 3). Les valeurs de la durabilité des granulés après le refroidissement a augmenté avec une augmentation de la teneur en liant (tableau 3, de Tukey p <0,05). A 33% (wb) contenu charge d'humidité, les valeurs de durabilité sans liant étaient environ 87,2%; tandis que, avec l'addition d'un liant d' amidon et de 2 à 4%, les valeurs de durabilité ont augmenté à 93,2 et 96,1% (figure 7). La tendance était similaire pour les autres contenus charge d'humidité de 36 et 39% (wb). Sans liant les valeurs de durabilité étaient d'environ 80%; Cependant, l'ajout d'un liant à la biomasse a augmenté les valeurs de durabilité. Le incr de durabilitéassouplies à environ 90% lorsque culots ont été faites avec une teneur en charge d'humidité de 36% et 4% d'amidon liant. A encore plus matière première teneur en humidité de 39% (wb), la tendance est similaire, mais les valeurs globales de durabilité a diminué par rapport aux autres contenus charge d'humidité. Figure 7. Effet de la teneur charge d'humidité (FMC) et l' amidon liant sur ​​la durabilité après refroidissement et après séchage. (Moyenne ± 1SD; n = 3) les valeurs de durabilité de haute humidité des granulés de paille de maïs produits à 33, 36 et 39% (wb) contenu charge d'humidité a augmenté avec l'addition de liant à la fois après refroidissement et après séchage. Des lettres différentes indiquent des différences significatives en utilisant les tests post hoc de Tukey HSD (p <0,05). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. </ P> après le séchage , Durabilité guéri Le séchage des granulés à haute humidité dans un four de laboratoire à 70 ° C pendant 3-4 heures a entraîné le durcissement des granulés, en augmentant ainsi la durabilité des granulés. Les valeurs de durabilité des granulés fabriqués à 33, 36 et 39% (wb) matière première teneur en humidité a augmenté à> 92% (figure 7). Les valeurs de durabilité à 33% de teneur en humidité charge augmenté pour atteindre environ 98% après séchage (figure 7). Ces résultats correspondent étroitement avec les travaux antérieurs 21,28. Les valeurs de la durabilité des granulés fabriqués à l'aide d'un liant augmenté après séchage (Tukey p <0,05). À 33% de teneur en humidité et la charge d'alimentation 4% de liant, les valeurs finales de la durabilité ont été observées environ 98%. La tendance était similaire à 36 et 39% chargeteneur en humidité, où le liant a eu un impact positif sur les valeurs de durabilité (de Tukey p <0,05). 39% matière première teneur en eau avec une addition de liant de 2 et 4%, les valeurs de durabilité ont augmenté à environ 94-95%. Amendes Pourcentage Dans la présente étude, les amendes pour cent générées au cours de pastillage étaient plus élevés à 36 et 39% (wb) contre 33% (wb) matière première teneur en humidité. Ajout de liants ont abouti à abaisser les amendes pour cent générés à tous les teneurs en humidité des matières premières par rapport aux essais sans addition de liant (figure 8). tests de granuler menées sans liant ont montré les cent amendes les plus élevées d'environ 11% à 39% (wb) matière première teneur en humidité. L'ajout de 2 et 4% de liant à la tige de maïs, la diminution de l'amende pour cent générés au cours de la granulation à 33% et 36% (wb) par rapport aux pastilles sans liant ajouté. Til plus bas amendes pour cent observés dans cette étude étaient à 4% d'addition de liant et 33% (wb) contenu charge d'humidité (environ 3%). Figure 8. Effet de la teneur charge d'humidité et de l' amidon liant sur ​​les amendes pour cent produites à partir du matériau en granulés. A la matière première des teneurs en humidité de 33, 36 et 39% (wb) addition de liant réduit les amendes pour cent dans le matériau pastillé. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure. Consommation d'énergie spécifique La consommation spécifique d'énergie est influencée par l' addition de liant (figure 9). En l'absence de liant, en particulier leergy à 33, 36, et 39% de contenu charge d'humidité se situe entre 118-126 kWhr / tonne. Ajouter un liant à 2% a réduit la consommation d'énergie spécifique à environ 75 à 94 kWh / tonne. augmenter encore le pourcentage de liant à 4% a réduit davantage la consommation d'énergie spécifique à environ 68 à 75 kWh / tonne de matière première pour tous les contenus d'humidité qui ont été testées. Ajout du liant à 2 et 4% a réduit la consommation d'énergie spécifique d'environ 20-40%. Figure 9. Effet de la teneur charge d'humidité et de l' amidon liant sur ​​la consommation d'énergie spécifique du processus de granulation d'humidité élevé. La consommation d'énergie spécifique du processus de granulation de la canne de maïs à haute teneur en humidité a été réduite d'environ 20-40% , avec addition de 2 et 4% d' amidon liant à base. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une plus grande versio n de ce chiffre. Analyse statistique L' analyse statistique a été achevée en JMP 10 43. Une ANOVA à deux voies a été utilisé pour déterminer les effets de la teneur charge d'humidité (33, 36, 39%) et l' amidon de maïs liant (0, 2, 4%) sur granulés teneur en humidité (n = 3), le diamètre des pastilles (n = 10), le rapport d'expansion (n = 10), et la masse volumique apparente (n = 3). Un trois ANOVA a été utilisée pour déterminer les effets de la teneur en humidité (33, 36, 39%), amidon de maïs liant (0, 2, 4%) et séchage (avant séchage, après le séchage) sur la durabilité (n = 3 ). Résidus rencontré les hypothèses ANOVA pour la normalité et l'homogénéité de la variance. Pour répondre à ces hypothèses, la teneur en humidité culot a été transformé en augmentant les données à la 4 ième puissance. Si les facteurs testés dans le ANOVA étaient significatives à p <0,05, les tests Tukey HSD ont été utilisés pour les comparaisons post hoc appariées. tente "fo: keep-together.within-page =" 1 "> Tableau 3. La signification statistique des variables de processus basés sur une analyse de la variance (ANOVA).