CN112646628A - 利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其包括：原料贮存单元，把咖啡副产物与柑橘粕分别贮存；原料干燥单元，把来自所述原料贮存单元的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌干燥，设有干燥腔、把所述干燥腔内部予以加热的燃烧机构、把供应到所述干燥腔内部的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌的搅拌机构；中间贮存单元，贮存生物茶或混合干燥粉末，该生物茶或该混合干燥粉末则已经在所述原料干燥单元内部被干燥；及颗粒成型单元，把所述中间贮存单元供应的生物茶或混合干燥粉末予以压缩成型制成生物颗粒。

Description

利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置
{Apparatus for producing bio pellets using waste coffee ground}
【技术领域】
本发明涉及一种利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，尤其是，把从咖啡豆提取咖啡饮料后剩下的咖啡副产物和作为食物垃圾的柑橘粕有效地予以再利用而能作为生物质资源(Bio-Mass)当作燃料使用的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置。
【背景技术】
从咖啡豆提取咖啡饮料后剩下的咖啡副产物(WCG；waste coffee ground)不仅包含有机物，还包含纤维素、木质素、咖啡因、多酚化合物等很多种功能性物质，因此它是一种作为资源而具备较高的再利用价值的有机性废弃物。把咖啡豆烘焙加工制作出咖啡后发生的咖啡副产物被分类为废弃物后作为堆肥或燃料进行再利用。
为了把含水率较高的咖啡副产物作为燃料再利用而需要通过干燥工序与成型工序制作成固态燃料。所制成的固态燃料的耐久性(Durability)越好越能提高燃烧效率，因此把咖啡副产物予以再利用的固态燃料也需要开发出能提高耐久性的制造技术。
烘焙后的粉碎工序使得咖啡副产物大部分处于粉末状态，因此清除水分的干燥工序所花时间比食物垃圾之类的一般有机废弃物更久。因此，把咖啡副产物予以再利用的固态燃料为了提高所述耐久性而需要开发出能确保适当含水率的工序。
为此，利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置中干燥工序非常重要，需要开发出符合进行资源再利用的生物质资源制造装置的目的的技术，该技术能降低热源装置运行成本并减少温室气体排放量。
【现有技术文献】
【专利文献】
韩国注册专利第10-1954679号(注册日：2019.02.27)
韩国公开专利第10-2016-0057934号(公开日：2016.05.24)
【解决的技术课题】
本发明的目的是提供一种利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其作为降低生产成本并以亲环境方式再利用资源的生物质资源而当作燃料使用。
本发明的另一个目的是提供一种利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其确保适当含水率而得以增强耐久性。
本发明的再一个目的是提供一种利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其能降低热源的装置运行成本并减少温室气体排放量。
本发明的目的不限于前面提到的目的，本发明所属领域中具备通常知识者可以在下面的记载中明确地了解到前文没有提到的其它目的。
【解决课题的技术方案】
为了达到所述目的，本发明揭示一种利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其包括：原料贮存单元，把咖啡副产物与柑橘粕分别贮存；原料干燥单元，把来自所述原料贮存单元的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌干燥，设有干燥腔、把所述干燥腔内部予以加热的燃烧机构、把供应到所述干燥腔内部的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌的搅拌机构；中间贮存单元，贮存生物茶(bio tea)或混合干燥粉末，该生物茶或该混合干燥粉末则已经在所述原料干燥单元内部被干燥；及颗粒成型单元，把所述中间贮存单元供应的生物茶或混合干燥粉末予以压缩成型制成生物颗粒(bio pellets)。
所述生物颗粒的制造装置可以设有贮存所述生物颗粒并且将其作为所述原料干燥单元的燃料予以供应的颗粒贮存单元。
所述原料贮存单元还能贮存并供应落叶。
所述中间贮存单元的生物茶或混合干燥粉末能以相比于咖啡副产物干重100重量份的1至5重量份的干重包含所述柑橘粕或落叶。
所述原料干燥单元的燃烧机构能包括作为热源的金属纤维燃烧器、被所述金属纤维燃烧器加热并且在所述干燥腔外侧部循环的热介质、驱使所述热介质循环的循环泵。
所述原料干燥单元还可以包括热交换器，该热交换器则连接到所述干燥腔及所述燃烧机构。
所述原料干燥单元还包括位于所述热交换器与所述干燥腔之间的冷凝器，所述冷凝器可以把所述干燥腔所产生的未冷凝的水蒸气传输到所述热交换器。
所述原料干燥单元的搅拌机构可以设有轴、结合在所述轴的一个以上的桨叶、位于所述桨叶之间的螺带。
【有益效果】
本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置能降低生产成本并且以亲环境方式有效地再利用咖啡副产物和作为食物垃圾的柑橘粕而使其能作为生物质资源当作燃料使用。而且，制成使用落叶及咖啡副产物的生物颗粒而得以确保适当的含水率，从而能够提供增强了耐久性的固态燃料。
更进一步，把本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒作为制造装置的热源重新供应而得以降低热源的装置运行成本，从而减少化石燃料的使用量并且进而减少温室气体排放量。.
【附图说明】
图1是示出本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置的概念图。
图2是示出本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置中原料干燥单元的图形。
【具体实施方式】
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。下面说明的实施例是为了向本技术领域的人员充分阐释本发明的精神而作为例子提供的。因此，本发明并不局限于下面说明的实施例，也能以其它形态予以具体化。为了方便起见，可能会把附图的层及区域的长度、厚度等予以夸大显示。同一构成要素将在整体说明书中使用同一图形符号。
图1是示出本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置的概念图，图2是示出本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置中原料干燥单元的图形
请参阅图1与图2，本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置可以包括原料贮存单元10、原料干燥单元20、中间贮存单元30及颗粒成型单元40。
更具体地说，原料贮存单元10可以分别贮存咖啡副产物与柑橘粕，更进一步，还能贮存并供应落叶。也就是说，作为一例，所述原料贮存单元10可以分别设有咖啡副产物贮存单元11、柑橘粕贮存单元13、落叶贮存单元15。
而且，柑橘粕贮存单元13内部的柑橘粕可以是原物状态或干燥状态，能以经过初步干燥的状态贮存以便在原料干燥单元20内更有效地予以干燥。所述柑橘粕所含糖分或谷蛋白之类的成分使得之后在颗粒成型单元40内不必另行施加结合剂也能让咖啡副产物与柑橘粕一起冷凝后制成生物颗粒。
落叶贮存单元15内的落叶和咖啡副产物及柑橘粕一起投入原料干燥单元20内并且一起干燥，因此由落叶吸收咖啡副产物或柑橘粕所含水分，然后把表面积大于咖啡副产物并且厚度较薄的落叶予以快速干燥而能够进一步促使含水率减少。因此，除了在咖啡副产物混合或添加柑橘粕、落叶以外不必人为地另行添加粘结剂与结合剂等，从而得以降低生产成本。而且，不仅能把地方政府等处较难处理的废弃物柑橘粕、落叶等物予以环保式处理，还能销售生物颗粒而进一步发挥经济效益。
所述原料干燥单元20把所述原料贮存单元10所供应的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌干燥，其可设有干燥腔210、把所述干燥腔210内部加热的燃烧机构220、把供应到所述干燥腔210内部的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌的搅拌机构230。
所述燃烧机构220可包括作为热源的金属纤维燃烧器(Metal Fiber Burner，MFB)222、被所述金属纤维燃烧器222加热并且在所述干燥腔外侧部循环的热介质224、驱使所述热介质224循环的循环泵(未图示)。相比于作为浇注料式(castable type)而消耗较多空间的现有燃烧器，金属纤维燃烧器222利用在金属纤维燃烧器222与干燥腔210的外侧部循环的热介质224而得以减少原料干燥单元20所需空间。而且，设置燃烧器火焰较少的金属纤维燃烧器而得以确保干燥腔210及燃烧机构220的耐久性，燃烧温度相比于现有燃烧器有所减少而得以节约能源，因此能提高相比于能源的稼动效率。热介质224在热介质移动管226内部移动并且往干燥腔210的外侧部传递热而得以加热干燥腔210。
而且，原料干燥单元20还可以包括热交换器250，该热交换器250则连接到所述干燥腔210及所述燃烧机构220。如图2的循环箭头所示，所述热交换器250可以让干燥腔210上产生的水蒸气流入并且让排气从所述燃烧机构220流入，而且，热交换器250能把被排气的间接热量加热的水蒸气和燃烧机构220的排气最后一起排放出去。
更进一步，所述原料干燥单元20还可以包括位于所述热交换器250与所述干燥腔210之间的冷凝器240，所述冷凝器240能把所述干燥腔210上产生的水蒸气予以冷凝后排放到外部，未冷凝的水蒸气可以传输到所述热交换器250。而且，可以在所述干燥腔210与所述冷凝器240之间设有过滤器212以便防止干燥腔210上产生的灰尘或粉形态的副产物流入冷凝器240。
所述原料干燥单元20的搅拌机构230可以设有轴231、结合在所述轴231的一个以上的桨叶233、位于所述桨叶233之间的螺带235。投入到被燃烧机构220加热的干燥腔210内部的咖啡副产物、柑橘粕及落叶凭借着连接在轴231的螺带235的旋转而被搅拌干燥，干燥工序结束后就能制成作为最终生成物的生物茶(char)或混合干燥粉末。为了确保所述最终生成物的适当含水率并且自动结束干燥工序，可以把水分检测传感器设于干燥腔210的内部。可以在PE、PP材质中装入铜而形成水分检测传感器，将其和现有的水蒸气温差自动结束程序联动地安装而得以直接测量干燥腔210内的被干燥物的水分。例如，可以把水分检测传感器的动作时间控制成1分钟期间的水分测量信号为10次、50次、90次，可以根据测量结果把最终生成物的含水率调节成20％、10％、5％左右地予以干燥。更进一步，根据干燥腔210内的原料投入量与所测含水率调节燃烧机构220的加热温度、送风机245的水蒸气送风量、冷凝器240的冷却时间等，从而能把最终生成物的含水率固定保持在适当含水率地予以控制。
中间贮存单元30能将所述原料干燥单元内干燥的生物茶或混合干燥粉末予以贮存，所述中间贮存单元的生物茶或混合干燥粉末能以相比于咖啡副产物干重100重量份的1至5重量份的干重包含所述柑橘粕或落叶。
而且，颗粒成型单元40能把所述中间贮存单元30供应的生物茶或混合干燥粉末予以压缩成型制成生物颗粒。除了在咖啡副产物混合添加柑橘粕或落叶以外不必人为地另行添加粘结剂与结合剂就能成型为颗粒，从而得以降低生产成本，凭此，能以环保方式处理那些较难处理的废弃物。
更进一步，所述生物颗粒的制造装置1可以设有把所述生物颗粒予以贮存并且将其作为所述原料干燥单元20的燃料予以供应的颗粒贮存单元50。因此，把生物颗粒的制造装置1制成的生物颗粒作为原料干燥单元20的热源使用，从而得以实现能在制作生物质资源原料的同时还利用生物质资源原料运转的装置，有助于实现环保并且节约能源。
也就是说，即使在运转初期驱使轴231旋转的马达动作、启动送风机245的初始运转以及热源点火所需初始着火热使用外部能源，后续工序则全都能以源于生物颗粒制造装置所生产的生物颗粒的本身能源运转。
下列表1示出了本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的特性。
请参阅表1，只将第一比较例的咖啡副产物(WCG)予以干燥的话，最终副产物的含水率为6.9wt％、耐久性为35.8，如第一实验例及第二实验例所示，把柑橘粕添加到咖啡副产物的生物颗粒的含水率分别为6.1、7.2wt％、耐久性分别为89.3、97.1，可知耐久性获得很大改善。而且，如第三实验例及4所示，把落叶添加到咖啡副产物的生物颗粒的含水率分别为6.2、5.0，其含水率较低，耐久性分别为93.3、69.1，可知其比第一比较例有改善。由此可知，把柑橘粕与落叶一起添加到咖啡副产物的话能进一步改善含水率与耐久性。
【表1】
Figure BDA0002253734870000101
因此，本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置除了在咖啡副产物混合或添加柑橘粕、落叶以外不人为地另行添加粘结剂与结合剂等物，从而得以降低生产成本。而且，不仅能把地方政府等处较难处理的废弃物柑橘粕、落叶等物予以环保式处理，还能销售生物颗粒而进一步发挥经济效益。
而且，本发明能降低生产成本并且以亲环境方式有效地再利用咖啡副产物和作为食物垃圾的柑橘粕而使其能作为生物质资源而当作燃料使用。而且，制成使用落叶及咖啡副产物的生物颗粒而得以确保适当的含水率，从而能够提供增强了耐久性的固态燃料。
更进一步，把本发明实施例的利用咖啡副产物的生物颗粒作为制造装置的热源重新供应而得以降低热源的装置运行成本，从而减少化石燃料的使用量并且进而减少温室气体排放量。
前文结合本发明的优选实施例说明了本发明，本发明所属技术领域的熟练人员当知，可以在不脱离权利要求书所记载的本发明技术思想与领域的范围内对本发明进行各种修饰与变化。
【符号说明】
10：原料贮存单元 20：原料干燥单元
30：中间贮存单元 40：颗粒成型单元
50：颗粒贮存单元 210：干燥腔
220：燃烧机构 230：搅拌机构
240：冷凝器 250：热交换器

Claims (8)

1.一种利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
包括：
原料贮存单元，把咖啡副产物与柑橘粕分别贮存；
原料干燥单元，把来自所述原料贮存单元的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌干燥，设有干燥腔、把所述干燥腔内部予以加热的燃烧机构、把供应到所述干燥腔内部的咖啡副产物与柑橘粕予以搅拌的搅拌机构；
中间贮存单元，贮存生物茶或混合干燥粉末，该生物茶或该混合干燥粉末则已经在所述原料干燥单元内部被干燥；及
颗粒成型单元，把所述中间贮存单元供应的生物茶或混合干燥粉末予以压缩成型制成生物颗粒。
2.根据权利要求1所述的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
所述生物颗粒的制造装置设有贮存所述生物颗粒并且将其作为所述原料干燥单元的燃料予以供应的颗粒贮存单元。
3.根据权利要求1所述的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
所述原料贮存单元还贮存并供应落叶。
4.根据权利要求1或3所述的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
所述中间贮存单元的生物茶或混合干燥粉末以相比于咖啡副产物干重100重量份的1至5重量份的干重包含所述柑橘粕或落叶。
5.根据权利要求1所述的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
所述原料干燥单元的燃烧机构包括作为热源的金属纤维燃烧器、被所述金属纤维燃烧器加热并且在所述干燥腔外侧部循环的热介质、驱使所述热介质循环的循环泵。
6.根据权利要求1所述的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
所述原料干燥单元还包括热交换器，该热交换器则连接到所述干燥腔及所述燃烧机构。
7.根据权利要求6所述的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
所述原料干燥单元还包括位于所述热交换器与所述干燥腔之间的冷凝器，所述冷凝器把所述干燥腔所产生的未冷凝的水蒸气传输到所述热交换器。
8.根据权利要求1所述的利用咖啡副产物的生物颗粒的制造装置，其特征在于，
所述原料干燥单元的搅拌机构设有轴、结合在所述轴的一个以上的桨叶、位于所述桨叶之间的螺带。
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