2010年5月11日,

造粒:一种提高蒸馏器谷物的堆积密度和流动性的新方法

打击DDGS的困难处理特性从粮食处理行业获得了很多关注。尽管有挑战,正在进行进步,在质量表征和监测这一必要的副产品中。

燃料乙醇产量的增长显着增加了蒸馏器干燥籽粒的溶胶(DDG),从乙醇生物加工过程中从玉米的不可发酵残留物中获得的粒状散装产物,使用干式研磨生产方法。
每一蒲式耳的玉米被转化成乙醇——三分之一的乙醇构成了不可发酵的物质——被干燥并作为DDGS出售。由于DDGS主要用作牲畜(肉牛、猪和家禽)日粮的饲料原料,大多数工厂都用于生产干燥的副产物。一旦制作完成,它们就会通过卡车或铁路运输,供遥远的客户使用。

在美国限制已经放在饲喂畜牧业,限制国内市场增长的DDG的比例。由于没有其他主要增值使用DDGS在美国,越来越多的海外市场,其中命令大量的DDGS,这是重要的。出口市场使远程DDGS运输到出口市场对乙醇行业重要的出口市场 - 尤其是乙醇产量增加,以满足可再生燃料标准II(RFS2)授权(每年玉米乙醇150亿加仑)。

DDGS运输中的问题

DDGS的流动性被引用为扩大现有市场的主要障碍之一,并为DDGS开发新市场。两级允许DDGS在汽车中运输的载体不再接受DDGS;由于流动性问题,太平洋西北地区的出口商拒绝处理DDGS。乙醇植物留下了昂贵的租赁或购买自己的料斗的昂贵选择 - 拥有或租赁铁路器提供了不必要的金融和后勤负担。

为了帮助物流的帮助,DDG通常在超级巨型料斗中运输,估计在铁路行业中使用约70%的可用舰队。货运集装箱的使用已成为发货DDG的流行方法,但它们仍然遇到与料斗汽车相同的流动性问题 - 影响其可用性和成本。

考虑到这些障碍,改善DDGS物流——尤其是其从轨道车料斗、运输集装箱和饲料箱的流动性——对该行业的发展至关重要。此外,为该联合产品寻找其他增值用途也是一个必须解决的重要问题,以扩大DDGS的市场。

散装密度低的运输挑战

虽然DDGS的流动性是影响产品销路的主要问题之一,但低堆积密度也一直是一个问题,因为每给定料斗体积的重量更少,这影响运输成本。

例如,一个标准的轨道车约161.4米3.(5700英尺3.)体积将容纳62.8公吨389.3千克/米3.如果堆积密度达到501.5 kg/m,则DDGS的产量为80.9公吨3..根据ASEA标准,玉米的容重为720公斤/米3.标准轨道车可装载116.2吨粮食;比低堆密度值和高堆密度值分别多约53.4和35.3公吨。堆积密度越高,运输成本越低,市场越广阔。因为DDGS的堆积密度从389.3到501.5 kg/m不等3.在美国,产品的运输成本也可以是可变的,甚至可以决定产品运输的距离和处理的好坏。

生产更高堆积密度的DDGS产品,同时满足营养和处理要求,将对该产品的运输成本产生巨大影响。

在防守颗粒

有关增加DDG的堆积密度的方法的选择之一,并提高其流动性是造粒。颗粒是饲料工业中使用的流行过程,用于在饲料制造中混合和凝聚的饲料成分。增加的好处包括更好的产品处理,适口性和流量。虽然颗粒是大量饲料产品的有利过程,但从模具中挤出进料材料所需的高能量,并且模具穿着可以使其成为成本越长的过程。最近的一项研究表明,用生产规模下降的颗粒和造粒DDGS的脾脏成本仅适用于较大的植物(2.5亿加仑/年)。这限制了美国少数大型现有燃料乙醇植物的颗粒。虽然已经报告了颗粒DDG的研究取得了成功,但这种做法可能不是解决物流问题的经济上可行的解决方案。

普渡大学最近的一项发明叫做来自玉米共同产品的生物载体和制备方法(美国临时专利65095.P1.US)通过生产球形颗粒增加DDGS的价值,这种球形颗粒能够携带和分散生物和化学活性分子,如肥料、农药和酶。此外,制粒DDGS提高了整体粒径和堆积密度,最终解决了流动性和处理问题,避免了颗粒分离,减少了采样误差,提高了产品的一致性。

这项新发明是在使用实验室规模的旋转滚筒干燥机生产DDGS颗粒(如图1所示)进行初步研究后开发的。与传统的混合和转鼓干燥工艺生产的DDGS相比,在制粒滚筒中生产的DDGS颗粒是球形颗粒,具有更好的处理性能和更高的容重。然而,制粒DDGS所需要的基本饲料与传统工艺所需要的基本饲料相似(图2)。制粒过程包括将WDG与CDS混合,然后使用转鼓制粒机对混合物进行制粒。造粒滚筒提供机械力,使WDG的固体颗粒发生碰撞、致密和团聚(尺寸增大),而CDS则充当粘合剂,将碰撞颗粒粘合在一起。将产生可溶性颗粒的湿酒糟干燥,得到DDGS颗粒。与造粒不同的是,这种造粒方法比造粒所涉及的能量和操作成本更低,因此是一个很好的替代方案,可以考虑使用。

图3显示了我们在实验室规模实验中产生的四种可能的粒径范围,与我们实验中产生的未造粒的DDGS进行对比。所制备的颗粒在1.7 - 3.4 mm的范围内靶向。第II和III组颗粒状DDGS的堆积密度比未颗粒DDGS分别高17%和20%。需要注意的是,粒状DDGS的堆积密度取决于饲料的固体含量,因此,对饲料(WDG和CDS)的基本了解是获得所需颗粒特性的关键。

与其他颗粒如药物粉末,洗涤剂等相比,粒状DDGS不是琐碎的任务,并且涉及对肉芽基本科学的技能和良好了解。这是因为饲料材料的异质性质是胚芽,蛋白质,纤维,残留糖和Tipcap的颗粒的组合,具有不同的物理结构和化学性质。我们的研究是了解DDGS造粒的过程变量和造粒动力学的第一个重要步骤。虽然了解更多的作品,但在了解造粒复杂饲料的一些基本原理,例如WDG和CDS混合,我们的研究已经进入了一些飞行员规模工作的程度。

只需添加氮:DDGS作为肥料

在另一个平行的研究中,使用饲料中的氮气制造所需尺寸特性的DDGS颗粒,试图产生缓释肥料。在该研究中,DDGS用作载体,而氮气在一个颗粒设计中和第二颗粒设计中在DDGS和粘合剂的颗粒内混合,使用氮作为核心,而DDGS和粘合剂覆盖颗粒表面覆盖。

我们的实验能够在包含氮气中成功造粒DDG - 因此证明其在肥料基质中使用的可能性;然而,所产生的颗粒未被评定为缓慢的释放,因此需要进行更多的工作,以便开发缓慢的释放肥料或具有DDG的其他类似功能。两种重要的颗粒特性是肥料载体的重要特征如表2和3所示。

表2显示了耐磨损的耐药性,抑制运输过程中破损的颗粒能力的量度超过95%,均为所需尺寸,II和III。测量的一些可流动性指标,例如可压缩指数(CI),Hausner比(HR)和休息角(AOR)表示所产生的颗粒具有良好的流动特性。

总之,已成功开发了用于产生球形颗粒的DDG的方法,并承诺减轻一些物流和处理DDGS营销的处理问题。此外,DDGS颗粒已被证明可能具有肥料应用中的载体的前景,这可能为DDGS开辟了新的增值机会。工作仍然正在进行扩大过程,以便可以将其带到商业用途。探索这些行业的机会将成为他们成功部署的关键。

-杰基Roembke

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