Come funziona la macchina per la produzione di pellet di biomassa? Principio e processo spiegato
Introduzione
Ogni macchina per la produzione di pellet di biomassa, sia un'unità domestica che una linea industriale, funziona secondo lo stesso principio: l'interazione della forza di estrusione e dell'attrito tra la ruota di pressione e la filiera modella il materiale sfuso in pellet densi. Ciò che rende straordinario il processo è che non sono necessari additivi o leganti, perché la materia prima stessa contiene il legante. Comprendere questo principio spiega perché l’umidità, la temperatura e la pressione sono così importanti per la qualità del pellet e perché il processo di produzione è organizzato in questo modo.
I pellet si formano grazie alla forza di estrusione più l'attrito tra la ruota di pressione e la trafila; non sono richiesti additivi.
La lignina, un polimero fenilpropanoide presente nelle pareti cellulari delle piante, si ammorbidisce a temperatura elevata e agisce come legante naturale.
La lignina ammorbidita più la pressione disloca e ricombina i gruppi di cellulosa, unendo insieme le particelle adiacenti.
Flusso produttivo: raccolta, frantumazione, essiccazione, granulazione, raffreddamento, insacco; non insaccare mai prima di circa 40 minuti di raffreddamento.
Riferimento serie MK: MK200 7.5 kW / 100-150 kg/h, MK250 15 kW / 200-250 kg/h, MK300 22 kW / 250-300 kg/h.
Il principio di funzionamento: forza di estrusione e attrito
La macchina per la produzione di pellet di biomassa pressa la materia prima attraverso i fori della trafila utilizzando una ruota di pressione. Due effetti fisici svolgono il lavoro. Il primo è la forza di estrusione: la ruota di pressione spinge il materiale attraverso i fori conici della matrice, comprimendolo fino a una frazione del suo volume originale. Il secondo è l'attrito: il materiale sfregando contro la parete dello stampo e al suo interno genera calore. Insieme aumentano la temperatura del materiale all'interno della zona di pressatura fino al punto in cui il suo legante naturale si attiva, consentendo al materiale compresso di mantenere la sua forma dopo aver lasciato lo stampo.
Perché non è necessario alcun legante: il ruolo della lignina
Materiali come la paglia contengono cellulosa e lignina specifiche. La lignina è un polimero strutturale presente nelle pareti cellulari delle piante, un composto di tipo fenilpropanoide- che rinforza le pareti cellulari e lega insieme le fibre di cellulosa. È amorfo e la sua parte principale è insolubile in qualsiasi solvente a temperatura ambiente. La lignina non ha punto di fusione, ma ha un punto di rammollimento. Quando la temperatura nella zona di pressatura raggiunge tale valore, la lignina si rammollisce e la sua forza legante aumenta. Sotto la pressione applicata, i gruppi molecolari della cellulosa si dislocano, si deformano e si estendono, e le particelle di biomassa adiacenti si intrecciano tra loro, si ricombinano e vengono compresse in una forma solida. Quando il pellet si raffredda, la lignina ri-solidificata blocca la struttura in posizione, motivo per cui la corretta temperatura di pressatura fa la differenza tra pellet densi e polvere friabile.
Il processo di produzione completo
Il flusso di produzione è: raccolta delle materie prime, frantumazione delle materie prime, essiccazione delle materie prime, granulazione e stampaggio meccanici, raffreddamento meccanico e insacco per la vendita. A seconda del periodo di raccolta delle colture, le materie prime devono essere raccolte e immagazzinate in grandi quantità nel tempo, quindi frantumate e formate quando necessario. Ciascuna fase protegge quella successiva: la frantumazione controlla la dimensione delle particelle per una compressione uniforme, l'essiccazione fissa la fascia di umidità che consente alla lignina di ammorbidirsi senza vaporizzare e il raffreddamento indurisce il pellet prima che incontri l'imballaggio.
La regola del raffreddamento dei 40 minuti
I pellet appena formati lasciano la trafila calda e ancora leggermente morbida. A causa del principio di espansione e contrazione termica, i pellet imballati immediatamente si restringono e si deformano, mentre il calore e l'umidità intrappolati provocano condensa all'interno del sacco, degradando il prodotto in pochi giorni. Attendere circa 40 minuti affinché i pellet si raffreddino fino a raggiungere la temperatura ambiente prima di imballarli per il trasporto. Per volumi maggiori, un raffreddatore meccanico accorcia questa attesa e rende il processo continuo.
Riferimento alla capacità della serie MK
| Modello | Potenza (kW) | Capacità (kg/h) | Dimensioni del prodotto (cm) | Peso (kg) |
|---|---|---|---|---|
| MK200 | 7.5 | 100-150 | 100x45x85 | 260 |
| MK250 | 15 | 200-250 | 120x55x105 | 550 |
| MK300 | 22 | 250-300 | 125x60x110 | 590 |
Le capacità nominali presuppongono materie prime opportunamente essiccate e frantumate; la produzione effettiva varia in base al tipo di materiale e all'umidità.
Domande frequenti
Perché non è necessario alcun legante per produrre pellet di legno?La materia prima contiene lignina, un polimero naturale che si ammorbidisce alla temperatura di pressatura e lega insieme le particelle mentre il pellet si raffredda. Gli additivi non sono necessari per una biomassa-ben preparata.
Cosa succede all'interno dello stampo durante la pressatura?La ruota di pressione spinge il materiale attraverso fori rastremati e l'attrito aumenta la temperatura. La lignina ammorbidita consente ai gruppi di cellulosa di deformarsi e intrecciarsi, quindi la colonna compressa mantiene la sua forma.
Perchè il pellet deve raffreddarsi prima dell'insacco?I pellet caldi sono ancora morbidi e si restringono mentre si raffreddano. L'insacco precoce intrappola calore e umidità, causando condensa, muffe e deformazioni in pochi giorni.
Per quanto tempo il pellet deve raffreddarsi prima di essere insaccato?circa 40 minuti fino a raggiungere la temperatura ambiente per piccoli lotti oppure utilizzare un refrigeratore meccanico per la produzione continua.
Perché la temperatura di pressatura è così importante?La lignina si ammorbidisce solo al di sopra del suo punto di rammollimento. Troppo freddo e le particelle non si legheranno; troppo caldo e la lignina carbonizza, producendo pellet neri e fragili.
Qual è la differenza tra cellulosa e lignina nella pellettizzazione?La cellulosa fornisce la fibra strutturale, mentre la lignina è il collante che la lega. La qualità della pellettatura dipende dal fatto che la lignina si ammorbidisca senza degradare la cellulosa.
