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

Настоящее изобретение относится к способам изготовления древесных гранул (пеллет), изготовленных из виноградной лозы. Данное изобретение может быть использовано в топливной промышленности, пищевой промышленности для придания аромата пище в процессе приготовления, а также для утилизации отходов винодельческой промышленности.

Известен способ производства пеллет из низкосортной древесины путем продавливания сырья через экструзионную перфорированную матрицу в виде пластины с отверстиями трехступенчатой формы, в которой происходит разделение сырья на равные части, уплотнение и формообразование материала в виде древесных гранул (Патент РФ №2362798, опубл. 27.07.2009 г., Бюл. №21).

Недостатками указанного способа является отсутствие увлажнения сырья, вследствие чего получаются пеллеты, которые не выдерживают предъявляемые требования на истирание.

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.

Предлагаемый способ производства пеллет из виноградной лозы свободен от упомянутых выше недостатков. Процесс производства включает в себя промывку виноградной лозы, что значительно снижает зольность получаемых пеллет. А также благодаря умеренному режиму сушки пеллеты обладают большей прочностью.

Целью изобретения является расширение арсенала способов получения пеллет из отходов растительного происхождения, а также снижение экологической нагрузки, которую оказывают винодельческие хозяйства.

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 производства пеллет включает промывку растительного сырья, его измельчение, сушку и формование. При этом в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности, а именно виноградную лозу. Промывку виноградной лозы осуществляют с целью удаления из нее песка и камней, тем самым обеспечивая снижение зольности готовых пеллет. Измельчение сырья осуществляют до размера частиц 3,5-4,0 мм, сушку ведут до содержания влаги в измельченном сырье 10-12%, формование проводят путем продавливания через матрицу при давлении 110-120 МПа и температуре 250-300 °С, и последующей нарезке на гранулы цилиндрической формы.

Осуществление формования измельченного сырья влажностью 10-12% при температуре 250-300°С оказывает существенное влияние на качественные характеристики пеллет ввиду того, что лигнин и смолы в измельчённом сырье являются склеивающим природным материалом, который под давлением качественно склеивает частички сырья в гранулы. Доведение сырья до влажности менее 10% приводит к некачественной склейке частиц сырья. Увлажнение свыше 12% нецелесообразно, так как приводит к удорожанию процесса производства и не оказывает положительного эффекта на склеивание сырья.

Получаемое экологически чистое топливо характеризуется влажностью 10,4% (в то время, как обычные дрова не менее 30%) и плотностью 1400-1500 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 виноградной лозы.

Заявленный способ производства пеллет осуществляется следующим образом: отходы винодельческой промышленности (виноградная лоза) промывают в специальном бункере 1 для удаления компонентов, повышающих зольность пеллет. Далее лозу измельчают с помощью дробильной мельницы (3,5-4 мм) 2 и направляют на корректирование влажности путем сушки3 до содержания влаги 10-12%. После того, как влажность сырья откорректирована, оно поступает в пресс-гранулятор, где происходит формование пеллет 4. В нем под давлением пресса 110-120 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. Склеивание частиц пыли происходит благодаря природным склеивающим материалам – смолам и лигнину, которые содержатся в виноградной лозе. Эти компоненты под высоким давлением и температурой способствуют формированию гранул пеллет. Далее неподвижный нож гранулятора режет выдавливаемый из матрицы готовый материал в гранулы размера - длина 10-20 мм, ширина 8-10 мм. Далее поступившие в охладительную колонку 5 гранулы пеллет продуваются воздушным потоком до температуры 50-60°С. При этом горячий воздух удаляется в атмосферу, а остатки пыли – в циклон. Далее гранулы отправляются на расфасовку через весы-дозатор и упаковку 6. Конечный этап – отгрузка на склад готовой продукции 7 (10 кг, 25 кг, 50 кг, 250 кг, 500 кг).

Физико-химические показатели пеллет были определены на основании методик, описанных в следующих нормативных документах:

- Массовая доля влаги по ГОСТ Р 54186–2010;

- Зольность по ГОСТ Р 54185–2010;

- Общие сера и хлор по ГОСТ 33256-2015;

- Теплота сгорания по ГОСТ 33106-2014;

- Насыпная плотность пеллет по ГОСТ 54191–2010;

- Механическая прочность по ГОСТ 34090.2-2017.

Физико-химические свойства пеллет представлены в таблице. Для сравнения в таблице приведены характеристики топливных гранул изготовленных согласно Патенту РФ №2362798, опубл. 27.07.2009 г., Бюл. №21 (аналог 1) и Патенту РФ №2628614, опубл. 21.08.2017 г. Бюл. №24 (аналог 2).

Таблица – Физико-химические свойства пеллет

Наименование показателя Образец, изготовленный по заявляемому способу Аналог 1 Аналог 2 Размеры (диаметр и длина) 10*20 20*8 20*8 Массовая доля влаги,% 10,4 10,0 6,0 Зольность,% 2,0 2,9 1,3 Содержание серы, % 0,02 0,02 0,021 Содержание хлора, % 0,01 0,03 0,02 Теплота сгорания, МВт/т 22,3 19,3 26,5 Плотность, кг/м³ 1400 1000 600 Механическая прочность 97,0 96,3 96,7

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).

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

Изобретение относится к способу изготовления ароматизированных древесных гранул (пеллет), изготовленных из виноградной лозы, которая может быть использована в топливной промышленности, пищевой промышленности для придания аромата пище в процессе приготовления. Способ производства пеллет включает промывку растительного сырья, измельчение, сушку, формование, охлаждение и расфасовку, согласно изобретению в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности, а именно виноградную лозу, при этом измельчение сырья осуществляют до размера частиц 3,5-4,0 мм, сушку ведут до содержания влаги в измельченном сырье 10-12%, формование проводят путем продавливания через матрицу при давлении 110-120 МПа и температуре 250-300°С и последующей нарезки на гранулы цилиндрической формы. Вышеописанный способ позволяет расширить арсенал способов производства пеллет и позволяет получить продукт, имеющий экологическое преимущество и улучшенные потребительские качества, а также утилизировать отходы предприятий винодельческой отрасли, тем самым снижая риски загрязнения окружающей среды промышленными отходами. 1 ил., 1 табл.

Способ производства пеллет, включающий промывку растительного сырья, измельчение, сушку, формование, охлаждение и расфасовку, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности, а именно виноградную лозу, при этом измельчение сырья осуществляют до размера частиц 3,5-4,0 мм, сушку ведут до содержания влаги в измельченном сырье 10-12%, формование проводят путем продавливания через матрицу при давлении 110-120 МПа и температуре 250-300°С и последующей нарезки на гранулы цилиндрической формы.