Способ производства пеллет Российский патент 2024 года по МПК C10L5/44 C10L5/06 

Изобретение относится к способам получения биотоплива из отходов растительного происхождения, в частности к производству пеллет из отходов виноделия, и может быть использовано в топливной промышленности и для коммунально-бытовых нужд для утилизации биологического материала в виде растительных остатков и отходов винодельческой промышленности.

Известен способ производства твердого топлива, предусматривающий смешивание материала растительного происхождения и связующего, при этом в качестве связующего используют шелуху семян рапса и жмых, а материал растительного происхождения включает пожнивные остатки зерновых культур, измельченные стебли кукурузы и подсолнечника, древесные ветки тополя, ольхи, вербы, причем стебли кукурузы и древесные ветки измельчают до размера частиц равного 10 мм, а стебли подсолнечника - до размера 3 мм, при этом оно выполнено в виде пеллет (Патент РФ №2628614, опубл. 21.08.2017 г. Бюл. №24).

Недостатком данного способа является низкие потребительские характеристик получаемых пеллет, а также сложность процесса изготовления.

Известен способ получения топливных брикетов, включающий сушку и смешение измельченных бурого угля и гидролизного лигнина (остаточная влажность смеси З,3) в количествах 25 и 50 мас. и последующее брикетирование при удельном давлении 80-120 МПа (Чолев И.П. и др. Получение топливных брикетов из гидролизного лигнина. Гидролиз и лесохимическая промышленность, 1975, N 3, с. 28-29).

Недостатком этого способа является его ориентированность на использование в качестве сырья бурого угля и гидролизного лигнина, низкая экологичность в виду высокого загрязнения окружающей среды продуктами горения, а также длительность процесса сушки смеси (до 45 мин).

Задачей заявляемого изобретения является расширение арсенала способов получения пеллет из отходов растительного происхождения, в частности отходов виноделия.

Техническим результатом изобретения является реализация способа получения пеллет из отходов растительного происхождения, в частности отходов виноделия, обеспечивающего снижение экологической нагрузки и улучшение потребительских качеств пеллет.

Технический результат достигается тем, что способ производств пеллет включает измельчение растительного сырья, его увлажнение и формование. При этом в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности, а именно кожицу, семена, гребень винограда. Измельчение сырья осуществляют до размера частиц 1,0-1,3 мм, увлажнение измельченного сырья осуществляют до содержания влаги 8-12%, формование осуществляют путем продавливания через матрицу измельченного сырья влажностью 8-12% через матрицу при давлении 92-110 МПа и температуре 250-300°С, и последующей нарезке на гранулы цилиндрической формы.

Осуществление формования измельченного сырья влажностью 8-12% при температуре 250-300°С оказывает существенное влияние на качественные характеристики пеллет, ввиду того, что лигнин и смолы в измельченном сырье являются склеивающим природным материалом, который под давлением качественно склеивает частички сырья в гранулы, то при осуществлении сушки до влажности менее 8%, склеивание сырья проходит некачественно, а свыше 12% нецелесообразно, так как пелетты крошатся и происходит удорожание производства.

Задачей, решаемой изобретением, является разработка производства пеллет из отходов виноделия (кожица, семена, гребень), позволяющего утилизировать отходы винодельческого производства, снизить продолжительность процесса и потери сырья, а также получить экологически чистое биотопливо.

Получаемое экологически чистое топливо характеризуется влажностью 8-12% (в то время, как обычные дрова не менее 30%) и плотностью 1300-1500 кг/м³, что позволяет обеспечить высокую теплоотдачу, в сравнении с дровами и другими пеллетами и гранулами из растительного сырья.

На фигуре 1 представлена блок-схема производства пеллет из отходов винодельческой промышленности.

Заявленный способ производства пелетт осуществляется следующим образом: отходы винодельческой промышленности (кожица, семена, гребни) 1 измельчают с помощью дробильной мельницы (1,0-1,5 мм) 2 и далее поступает на корректирование влажности путем увлажнения до содержания влаги 8-12% путем подачи пара или воды в смеситель 3. Следует отметить, что если сырье будет очень сухим (влажность меньше 8%), то склеивание сырья в пресс-грануляторе будет проходить некачественно. После того, как влажность сырья откорректирована, оно поступает в пресс-гранулятор 4, где происходит формование пелетт. В нем под давлением пресса 92-110 МПа и температуры 250-300°С сырье продавливается через матрицу с размером сетки 5-10 мм, проходя через которую, пыль склеивается в гранулы цилиндрической формы. Содержащиеся смолы и лингин в измельченной выжимке являются склеивающим природным материалом. Этот клей под высоким давлением и температурой качественно склеивает частички сырья в гранулы. Далее неподвижный нож гранулятора режет выдавливаемый из матрицы готовый материал в гранулы размера - длина 10-30 мм, ширина 6-10 мм. Далее поступившие в охладительную колонку 5 гранулы пеллет продуваются воздухом из вентилятора, который «высасывает» горячий воздух из гранул и захватывает негранулированную измельченную выжимку, в результате чего их охлаждают воздушным потоком до температуры 70-80°С. Горячий воздух удаляется в атмосферу, а мука - в циклон.

Далее гранулы отправляются на расфасовку через весы-дозатор 6. Конечный этап производства топливных гранул - упаковка гранулированных пеллетов в мешки и отгрузка на склад готовой продукции 7 (10 кг, 25 кг, 50 кг, 250 кг, 500 кг).

Определение массовой доли влаги в пеллетах осуществляли по ГОСТ Р 54186-2010 и ГОСТ Р 54192-2010.

Определение зольности проводили по ГОСТ Р 54185-2010.

Механическую прочность древесных пеллет определяли методом сбрасывания, истираемость гранул - показатель, влияющий на состояние гранул после их транспортировки потребителю, определяли при испытании образцов гранул во вращающемся барабане.

Содержание мелкой фракции определяли при нахождении размеров пеллет в соответствии с ГОСТ Р 54188-2010, ГОСТ Р 54189- 2010, ГОСТ Р 54190-2010.

Определение насыпной плотности пеллет осуществляли согласно ГОСТ 54191-2010.

Физико-химические свойства топливных гранул (Потребительские качества гранул) представлены в таблице 1. Для сравнения в таблице приведены характеристики топливных гранул изготовленных согласно Патенту РФ №2628614, опуб. 21.08.2017 г. Бюл.№24 (аналог 1) и способу получения топливных брикетов из гидролизного лигнина. Гидролиз и лесохимическая промышленность, 1975, N 3, с. 28-29 (аналог 2)

Наименование показателя Аналог 1 Аналог 2 Образец, изготовленный по заявляемому способу Размеры (диаметр и длина), мм 16*7 20*8 18*10 Массовая доля влаги,% 6 6 6 Зольность 1,0 1,3 2,7 Механическая прочность 97,0 96,7 96,5 Содержание мелкой фракции,% 1,5 1,0 1,8 Насыпная плотность 600 600 600 Теплота сгорания 26,5 26,5 18,0 Содержание серы 0,018 0,02 0,021 Содержание азота 0,4 0,3 0,7 Содержание хлора 0,01 0,01 0,02

Таким образом, реализация заявленного изобретения позволяет расширить арсенал способов производства пеллет и позволяет получить продукт, имеющий экологическое преимущество и улучшенные потребительские качества. Помимо этого, данное изобретение позволяет утилизировать отходы предприятий винодельческой отрасли, тем самым снижая риски загрязнения окружающей среды промышленными отходами.

Исследования выполнялись с использованием оборудования ЦКП "Исследовательский центр пищевых и химических технологий" КубГТУ (CKP_3111), развитие которого поддерживается Минобрнауки РФ (Соглашение № 075-15-2021-679).

Изобретение относится к способу производства пеллет, включающему измельчение растительного сырья, увлажнение, формование, охлаждение и расфасовку, в котором в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности – кожицу, семена, гребни винограда, причем измельчение сырья осуществляют до размера частиц 1,0-1,3 мм, увлажнение измельченного сырья осуществляют до содержания влаги 8-12%, а формование осуществляют путем продавливания измельченного сырья влажностью 8-12% через матрицу при давлении 92-110 МПа и температуре 250-300°С и последующей нарезки на гранулы цилиндрической формы. Изобретение обеспечивает разработку способа получения пеллет из отходов растительного происхождения, в частности отходов виноделия, обеспечивающего снижение экологической нагрузки и улучшение потребительских качеств пеллет. 1 ил., 1 табл.

Способ производства пеллет, включающий измельчение растительного сырья, увлажнение, формование, охлаждение и расфасовку, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности – кожицу, семена, гребни винограда, причем измельчение сырья осуществляют до размера частиц 1,0-1,3 мм, увлажнение измельченного сырья осуществляют до содержания влаги 8-12%, а формование осуществляют путем продавливания измельченного сырья влажностью 8-12% через матрицу при давлении 92-110 МПа и температуре 250-300°С и последующей нарезки на гранулы цилиндрической формы.