Cómo una máquina para fabricar pellets de aserrín de madera logra la formación de pellets
Lo que realmente significa la formación de pellets
Las astillas de madera contienen lignina natural, un compuesto de alto-peso molecular-que es duro a temperatura ambiente y actúa como aglutinante entre las fibras de madera. Cuando la temperatura en la matriz aumenta a aproximadamente 70-110 grados, la lignina se ablanda hasta un estado fundido y altamente viscoso y se comporta como un adhesivo natural. Bajo presión de extrusión, la lignina ablandada recubre cada fibra y une el material disperso; cuando el gránulo se enfría, la lignina se endurece nuevamente y la forma queda fijada. Por lo tanto, la formación del gránulo es un mecanismo de dos-partes: ablandar la lignina y luego apretar las fibras mientras aún es plástico.
Calentamiento por extrusión como principal fuente de calor
Tanto en las máquinas de matriz plana como en las de anillo, la fuente de calor más fuerte es la fricción producida entre los rodillos de presión y la matriz, y entre el material y la pared de la matriz. Esta fricción eleva la temperatura de la materia prima sin ningún quemador ni elemento calefactor:
Máquinas de matrices planasdesarrolle una presión de extrusión de aproximadamente 10 a 15 MPa, lo que estabiliza la temperatura del material en alrededor de 80 grados - suficiente para que la lignina se ablande sin calentamiento adicional.
Máquinas de troquelado de anillos pequeñosTrabaja a una presión más alta, alrededor de 15 a 25 MPa, y el calor de fricción alcanza aproximadamente 90 a 100 grados, lo que fortalece el efecto suavizante y produce una pastilla más densa.
Debido a que el calor lo genera el propio material, el rendimiento y la densidad de la materia prima afectan directamente la temperatura del troquel. Una caída repentina en la velocidad de alimentación enfría el troquel y los gránulos quedan suaves y quebradizos.
Diseño estructural que mejora la unión
Dos detalles de diseño hacen la mayor parte del trabajo para convertir la fricción en una unión duradera:
Superficies de rodillos antideslizantes-.Las caras texturizadas o ranuradas de los rodillos aumentan la fricción con la materia prima, evitan el deslizamiento, generan más calor y distribuyen la presión de extrusión de manera más uniforme por la cara del troquel.
Orificios de troquel cónicos.Una entrada grande y una salida más pequeña obligan al material a comprimirse progresivamente a medida que viaja a través del orificio, por lo que la lignina ablandada llena los huecos de las fibras de manera más completa y la unión es más fuerte.
Las máquinas de troquelado anular suelen añadir un acondicionador que eleva la temperatura del material con vapor antes de que llegue al troquel. El pre-calentamiento ablanda la lignina temprano, reduce la carga en la zona de extrusión y aumenta la viscosidad de la mezcla para que el pellet se forme más fácilmente.
Control de la humedad y el tamaño de las partículas
Dos variables de la materia prima deciden si la lignina puede hacer su trabajo:
Contenido de humedad, idealmente entre 12% y 15%.Demasiada agua reduce el calor de fricción, por lo que la matriz nunca alcanza la temperatura de ablandamiento. Muy poca agua deja el material con poca cohesión y las fibras no se unen incluso después de ablandarse.
Tamaño de partícula, 2 a 5 mm.Las partículas de gran tamaño se calientan de manera desigual, dejando zonas donde la lignina nunca se ablanda. El material demasiado fino aumenta el consumo de energía y reduce la densidad aparente, lo que reduce el rendimiento de la extrusión.
Adaptación de los ajustes a la materia prima
Una vez que se comprende el principio, los parámetros de la máquina y los estándares de pre-tratamiento se pueden establecer deliberadamente en lugar de mediante prueba y error. Las astillas de madera dura contienen menos lignina, por lo que se utiliza una presión de extrusión o una temperatura del molde ligeramente más altas para garantizar un ablandamiento completo. Las astillas de madera blanda contienen más lignina, por lo que se puede reducir la presión para evitar desperdiciar energía y-comprimir demasiado el pellet. La paja y la cáscara de arroz se encuentran entre las dos y normalmente necesitan un troquel con una relación de compresión más alta.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué los pellets se mantienen unidos sin pegamento?
Porque la lignina se ablanda con el calor de la fricción y se solidifica de nuevo al enfriarse, actuando como aglutinante entre las fibras de la madera.
P: ¿Cuál es el mejor contenido de humedad para el formado?
Entre el 12% y el 15%. El material más húmedo no genera suficiente calor de fricción y el material más seco carece de la cohesión necesaria para adherirse.
P: ¿Qué tamaño de partícula deben tener las virutas?
Controle el material triturado entre 2 mm y 5 mm para que el calentamiento por fricción sea uniforme en toda la cara del troquel.
P: ¿Cuánta presión utilizan las máquinas de troquel plano y de anillo?
Las máquinas de matriz plana suelen trabajar a 10-15 MPa, mientras que las máquinas de matriz anular pequeñas alcanzan 15-25 MPa con un calor de fricción proporcionalmente mayor.
P: ¿Por qué los gránulos están blandos al inicio-?
Un troquel frío no puede ablandar la lignina. Caliente el troquel con una pequeña cantidad de material seco o utilice el acondicionador antes de aumentar la velocidad de alimentación.
P: ¿Las maderas duras y blandas necesitan configuraciones diferentes?
Sí. La madera dura con bajo contenido de lignina-se beneficia de una mayor presión o temperatura, mientras que la madera blanda con alto contenido de-lignina puede funcionar a una presión más baja sin perder la calidad del pellet.
