JP2013146658A - Device for pulverizing woody biomass, and method for pulverization of woody biomass pulverizing after adjusting water content and at once controlling the content to 20 percents or less - Google Patents

Device for pulverizing woody biomass, and method for pulverization of woody biomass pulverizing after adjusting water content and at once controlling the content to 20 percents or less Download PDF

Info

Publication number
JP2013146658A
JP2013146658A JP2012007462A JP2012007462A JP2013146658A JP 2013146658 A JP2013146658 A JP 2013146658A JP 2012007462 A JP2012007462 A JP 2012007462A JP 2012007462 A JP2012007462 A JP 2012007462A JP 2013146658 A JP2013146658 A JP 2013146658A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ring
type
pulverizing
medium
woody biomass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012007462A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Takahashi
武彦 高橋
Junichi Kobayashi
淳一 小林
Arata Ito
新 伊藤
Yukio Toda
幸生 遠田
Motohiro Gochi
元博 郷地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHUO KAKOKI SHOJI KK
Akita Prefecture
Akita Prefectural University
Original Assignee
CHUO KAKOKI SHOJI KK
Akita Prefecture
Akita Prefectural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHUO KAKOKI SHOJI KK, Akita Prefecture, Akita Prefectural University filed Critical CHUO KAKOKI SHOJI KK
Priority to JP2012007462A priority Critical patent/JP2013146658A/en
Publication of JP2013146658A publication Critical patent/JP2013146658A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To pulverize high-moisture content woody biomass while saving energy to obtain a moisture content and average grain size advantageous to saccharification.SOLUTION: An impact type pulverizing and drying device for pulverizing and drying (dehydrating) a material to be treated is combined with a vibration mill using a ring type pulverizing medium in which a raw material-feeding port and a dry air-introducing nozzle are provided at one end of a cylindrical container, a discharge port and air exhaust nozzle at the other end, and two or more ring type pulverizing media are charged inside the cylindrical container while providing a gap in which the media can be rolled. The woody biomass is pulverized and is made to have a moisture content of 20% or less by feeding a coarsely pulverized biomass having a moisture content adjusted to ≤30% to the material-feeding port of the cylindrical container in the vibration mill using a belt conveyer from the impact type pulverizing and drying device.

Description

本発明は、木質系バイオマスを酵素で糖化して、変換した糖を菌や酵母で有用化学品に変換するバイオリファイナリー製造において、被粉砕物である木質系バイオマスを前処理として微粉砕する際に、微粉砕と同時に飛散するバイオマスの水分を、微粉砕で生じる熱を利用して蒸発させ、それを気流により外に排出することで、バイオマスを微粉砕するのと同時に木質系バイオマスの含水率を50%以上から20%以下に低下させる、被粉砕物を微粉砕すると同時に被粉砕物の含水率調整をおこなう木質系バイオマス微粉砕装置、および木質系バイオマス微粉砕方法に関するものである。   In the biorefinery production in which a woody biomass is saccharified with an enzyme and the converted sugar is converted into a useful chemical by a fungus or yeast, the present invention is used when pulverizing woody biomass as a pre-treatment as a pretreatment. The moisture of the biomass that is scattered at the same time as the fine pulverization is evaporated using the heat generated by the fine pulverization. The present invention relates to a woody biomass pulverization apparatus and a woody biomass pulverization method that finely pulverize a material to be pulverized and reduce the water content of the material to be pulverized, which is reduced from 50% to 20%.

2005年に閣議決定された京都議定書の目標達成計画において、2010年度までにバイオマス燃料を原油換算で50万kL導入することを目指している。
バイオマス・ニッポン総合戦略推進会議が2007年2月に取りまとめた「国産バイオ燃料の生産拡大工程表(総理報告)」との整合性を図りつつ、経済的かつ多量、安定的にセルロース系原料からバイオ燃料等を効率的に生産する技術革新の実現を目指すため、2007年11月に経済産業省と農林水産省が連携して、石油業界や自動車業界など国内大手十六社及び大学等・独立行政法人の研究機関からなる「バイオ燃料技術革新協議会」を設置し、具体的な目標、技術開発、ロードマップ等を内容とする「バイオ燃料技術革新計画」の策定を2008年3月に行った。
In the Kyoto Protocol target achievement plan decided by the Cabinet in 2005, it aims to introduce 500,000 kL of biomass fuel in crude oil equivalent by 2010.
While maintaining consistency with the “Production Process Schedule for Domestic Biofuels (Primary Report)” compiled by the Biomass and Nippon Comprehensive Strategy Promotion Council in February 2007, it is economically available in large quantities and stably from cellulosic raw materials. In November 2007, the Ministry of Economy, Trade and Industry and the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries collaborated in collaboration with the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries of the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries in order to achieve efficient technological production of fuels. Established “Biofuel Technology Innovation Council” consisting of corporate research institutes, and formulated “Biofuel Technology Innovation Plan” in March 2008 with specific goals, technology development, roadmap, etc. .

「バイオ燃料技術革新計画」のエタノール製造技術に関して、前処理の粉砕と酵素糖化の2工程のハードルが特に高く、重点的に開発を進める必要があるとされている。
前処理工程については、コスト(エネルギー消費)とのバランスで最適な技術の開発が重要であるとし、微粉砕法を共通技術として重点的に開発を行うことが望まれている。
前処理技術としての微粉砕法は、後段に続く酵素糖化の効率を80%以上にする微粉末を生成することができるが、これまでの粉砕機では、微粉砕に給する被粉砕物の含水率を乾燥調整し20%以下にする必要があり、この乾燥調整における消費エネルギーが大きい問題がある。
Regarding the ethanol production technology of the “Biofuel Technology Innovation Plan”, the two hurdles of pretreatment grinding and enzymatic saccharification are particularly high, and it is said that development should be focused on.
Regarding the pretreatment process, it is important to develop an optimal technique in balance with cost (energy consumption), and it is desired to develop the pulverization method as a common technique.
The fine pulverization method as a pretreatment technique can produce fine powder that makes the efficiency of enzymatic saccharification following the latter stage 80% or more. However, with conventional pulverizers, the water content of the material to be pulverized supplied to the fine pulverization It is necessary to adjust the rate to 20% or less by drying adjustment, and there is a problem that energy consumption in this drying adjustment is large.

一例として大阪工業試験所の夜久等は、昭和60年度通産省工技院特別研究報告書“未利用木質資源の有効利用に関する研究”において機械的粉砕法を用いて木質系バイオマスを微粉砕させて酵素で糖化を行う方法を報告している。
この粉砕処理試験において振動式ボールミルを用い、含水率2〜7%程度の広葉樹を2.3リットルの粉砕筒で1〜3時間粉砕し、酵素糖化を行うと、含水率が4〜6%において、高い酵素糖化を示すと報告している。
As an example, Yakuhisa et al. Of the Osaka Institute of Technology used a mechanical crushing method to finely pulverize woody biomass in the Special Research Report of the Ministry of International Trade and Industry, Ministry of International Trade and Industry in 1985, “Research on Effective Use of Unused Wood Resources”. A method for saccharification with enzymes has been reported.
In this pulverization test, using a vibrating ball mill, a broad-leaved tree with a water content of about 2-7% was crushed with a 2.3 liter crushing tube for 1-3 hours and subjected to enzymatic saccharification. Report high enzymatic saccharification.

しかし、一般に森林から切り出された時点における含水率(=木材に含まれる水分量/木材の乾燥質量)は、広葉樹で80%程度、針葉樹100%〜130%となっており、含水率4〜6%に調整するのに多くのエネルギーを必要とするといった問題がある。   However, the moisture content (= water content contained in wood / dry mass of wood) is generally about 80% for hardwoods and 100% to 130% for conifers at the time of being cut out from the forest. There is a problem that it requires a lot of energy to adjust to%.

また、伊藤等は、バイオエタノール製造用機械的粉砕技術の研究(歯車型粉砕媒体利用振動ミル予備試験)を報告している(非特許文献1)。
この報告においては、細胞壁に高衝撃力を加えられる大容量粉砕機として,歯車型粉砕媒体を用いる振動ミルを新規提案(特許文献1)し、10%に含水率調整した200gの杉粉末を用いて60分間微粉砕し、平均粒径25μm以下、結晶化度30%以下の微粉末に調整することでホロセルロース(セルロースとヘミセルロースを合計したもの)の70%以上を酵素糖化できている。これは従来の粉砕機に比べて、1/5の粉砕時間であることを報告している。この場合の歯車型粉砕媒体を用いる振動ミルにおいても、粉砕粉末の含水率は10%程度まで低下させる必要があり、この含水率の調整に多くのエネルギーを必要とするといった問題が残っている。
In addition, Ito et al. Have reported a research on mechanical grinding technology for bioethanol production (vibrating mill preliminary test using gear-type grinding media) (Non-Patent Document 1).
In this report, as a large-capacity pulverizer capable of applying a high impact force to the cell wall, a new vibration mill using a gear-type pulverizing medium is proposed (Patent Document 1), and 200 g of cedar powder adjusted to a moisture content of 10% is used. By pulverizing for 60 minutes and adjusting to a fine powder with an average particle size of 25 μm or less and a crystallinity of 30% or less, 70% or more of holocellulose (total of cellulose and hemicellulose) can be enzymatically saccharified. This reports that the pulverization time is 1/5 of the conventional pulverizer. Even in the vibration mill using the gear-type grinding medium in this case, it is necessary to reduce the moisture content of the pulverized powder to about 10%, and there remains a problem that much energy is required to adjust the moisture content.

バイオマスが木材の場合、含水率を調整する方法として、市原等は、木質チップボイラの燃料に用いる林地残材を平積みして天然乾燥で行うことを報告している(非特許文献2)。
この報告において、ヒノキの丸太および杉の丸太を平積みで自然乾燥させた場合、ヒノキの乾燥前の含水率76%が10ヶ月の自然乾燥により15%程度に、杉の乾燥前の含水率130%が8ヶ月の自然乾燥により25%程度に低減している。しかし、杉材では含水率が20%程度以下にはならない。
このように木材を自然乾燥させるスペースを十分に確保できる場合は、エネルギーを投入することなく含水率を調整できるが、その様な場所は限定的でありエネルギーの投入を最小限とする含水率調整技術が求められる。
When biomass is wood, as a method for adjusting the moisture content, Ichihara et al. Report that the forest land residual material used for the fuel of the wood chip boiler is stacked and natural drying is performed (Non-patent Document 2).
In this report, when cypress logs and cedar logs are naturally dried in a flat stack, the moisture content before drying of cypress is 76%, and the moisture content before drying of cedar is about 15% by natural drying for 10 months. % Is reduced to about 25% by natural drying for 8 months. However, the moisture content of cedar is not less than about 20%.
In this way, when sufficient space for natural drying of wood can be secured, the moisture content can be adjusted without input of energy, but such places are limited and the moisture content adjustment that minimizes the input of energy Technology is required.

含水率が高く、変動量も大きい木質系バイオマスに対しても、その粉砕性能を維持でき粉砕機の安定運用を達成するとともに粉砕動力の低減を図ることができる木質系バイオマス粉砕装置及びその制御方法(特許文献2)がある。木質系バイオマスが載置される粉砕テーブルと、木質系バイオマスに押圧力を作用せしめて粉砕するローラと、粉砕機に空気を供給する空気供給手段とを備えた木質系バイオマス粉砕装置であり、粉砕機の内部における木質系バイオマスの含水率を検出する含水率検出手段と、該検出された含水率が繊維飽和点以下で且つ粒子昇温点以上となるように調整する含水率調整制御手段を備えた構成とし、具体的には粉砕機出口の木質系バイオマスの含水率を湿度センサにより検出し、該含水率に基づいて空気供給手段を制御して供給空気の加熱温度を調整し、粉砕機内部の含水率に維持している。
しかし、粉砕した木質系バイオマス粉体を燃料として燃焼させて含水率調整用の熱を得ているため、木質系バイオマス粉砕における収率が低下することが問題である。
A woody biomass pulverization apparatus capable of maintaining the pulverization performance and achieving stable operation of the pulverizer and reducing the pulverization power even for woody biomass having a high moisture content and a large fluctuation amount, and a control method thereof (Patent Document 2). A woody biomass crusher comprising a crushing table on which woody biomass is placed, a roller that crushes woody biomass by applying a pressing force, and an air supply means for supplying air to the grinder. A moisture content detection means for detecting the moisture content of the woody biomass inside the machine, and a moisture content adjustment control means for adjusting the detected moisture content to be below the fiber saturation point and above the particle temperature rising point. Specifically, the moisture content of the woody biomass at the outlet of the crusher is detected by a humidity sensor, and the heating temperature of the supply air is adjusted by controlling the air supply means based on the moisture content, and the inside of the crusher The water content is maintained.
However, since the heat | fever for moisture content adjustment is obtained by burning the pulverized woody biomass powder as a fuel, it is a problem that the yield in pulverizing woody biomass decreases.

また、水分を含む廃棄物の処理装置として、廃棄物から水分を取り除く処理を行う装置(特許文献3)がある。水分を含む廃棄物の処理装置は、混合装置と除水装置と廃棄物供給装置と水分除去処理剤供給装置からなり、廃棄物は、粉砕攪拌用羽根の回転により粉砕され、水分除去処理剤と一様に攪拌され、除水される。
しかし、廃棄物を対象とした除水と粉砕をおこなうため、木質系バイオマスの利用に適切な含水率調整および粉砕を行うことは困難である。
Moreover, there is an apparatus (Patent Document 3) that performs a process of removing moisture from waste as a processing apparatus for waste containing moisture. The processing apparatus for waste containing water includes a mixing apparatus, a water removal apparatus, a waste supply apparatus, and a water removal treatment agent supply apparatus. The waste is pulverized by the rotation of the pulverization stirring blade, It is stirred uniformly and dehydrated.
However, since water is removed and pulverized for waste, it is difficult to adjust the water content and pulverize appropriately for the use of woody biomass.

さらに、水平に設置した粉砕容器の内径と外周面に突起の付いた円板との外径の差が60mm以下である中央に穴部が形成された円板を粉砕容器に入れ、粉砕容器を上下左右に振動させ、円板を粉砕容器内面に沿って転動させるようにして木質系バイオマス原料を粉砕させる粉砕装置(特許文献4)も提案されている。
前記の粉砕装置は、高衝撃力が付加できるため木質系バイオマスを1時間程度粉砕して得られた粉末は酵素で糖化すると高い糖変換率が達成できる。また、円筒容器の内部の粉砕媒体を冷却するため、冷却した乾燥空気を円筒容器に注入し、円筒容器の内部で熱交換して排出する構成を備えている。この場合には、粉砕原料の含水率は15%程度となっている。
Furthermore, a disc having a hole formed in the center where the difference in the outer diameter between the inner diameter of the crushing vessel installed horizontally and the disc with a protrusion on the outer peripheral surface is 60 mm or less is placed in the crushing vessel, There has also been proposed a pulverizing apparatus (Patent Document 4) for pulverizing a woody biomass material by vibrating vertically and horizontally and rolling the disc along the inner surface of the pulverizing container.
Since the above-mentioned pulverizing apparatus can apply a high impact force, a high saccharide conversion rate can be achieved by saccharifying the powder obtained by pulverizing woody biomass for about 1 hour with an enzyme. Moreover, in order to cool the grinding | pulverization medium inside a cylindrical container, it has the structure which inject | pours the cooled dry air into a cylindrical container, heat-exchanges inside a cylindrical container, and discharges | emits it. In this case, the moisture content of the pulverized raw material is about 15%.

また、粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥(脱水)を行う衝撃式粉砕・乾燥装置(特許文献5)も提案されている。
この装置を木質系バイオマスに適用すると、効率的な乾燥は行えるが、得られた微粉末の平均粒径は100μm以上であり、酵素糖化の効率を80%以上にする微粉末を生成することができない。
In addition, an impact pulverization / drying apparatus (Patent Document 5) that pulverizes and dries (dehydrates) a processed material by the impact of a bar rotating at a high speed in the lower part of the pulverization / drying chamber has been proposed.
When this apparatus is applied to woody biomass, efficient drying can be performed, but the average particle size of the obtained fine powder is 100 μm or more, and it is possible to produce a fine powder with an enzymatic saccharification efficiency of 80% or more. Can not.

一方、本件出願人等は、振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側に、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が粉砕容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動することを特徴とするリング型粉砕媒体利用振動ミル(特許文献6)を提案した。   On the other hand, the present applicants installed a cylindrical crushing container horizontally on the vibration base, provided a raw material supply port and an air introduction nozzle at one end of the crushing container, and provided a fine powder outlet and an air discharge nozzle at the other end. In addition, a plurality of ring-type grinding media are provided inside the grinding container with a gap that allows the ring-type grinding media to roll in the grinding container, and a horizontal vibration mechanism and a circular vibration mechanism are used. When an exciting force is applied in the horizontal direction and the vertical direction, a lateral vibration is generated in the grinding container due to the horizontal exciting force, and a vertical vibration is generated in the grinding container due to the vertical exciting force. A ring-type pulverized medium-use vibration mill (Patent Document 6) is proposed, in which the ring-shaped pulverized medium rolls in accordance with the period of vibration applied along the wall surface of the pulverization container by the excitation force of .

前記リング型粉砕媒体利用振動ミル(図1の下側、図2の下側、図3に示す。)に平均粒径500μmの木質系バイオマス粉末を投入し、乾燥空気を用いて、以下の試験を行った。
(1)乾燥空気の気流流量を10L/minと一定にし、粉末投入料を2L/min、5L/min、10L/minと変化させた場合の時間経過による含水率の変化を図4に示す。
(2)粉末投入料を10L/minと一定にし、乾燥空気の気流流量を10L/min、20L/min、30L/minと変化させた場合の時間経過による含水率の変化を図5に示す。
(3)乾燥空気の気流流量を10L/minと一定にし、粉末投入料を2L/min、5L/min、10L/minと変化させた場合の時間経過による平均粒径(μm)の変化を図6に示す。
(4)粉末投入料を10L/minと一定にし、乾燥空気の気流流量を10L/min、20L/min、30L/minと変化させた場合の時間経過による平均粒径(μm)の変化を図7に示す。
なお、平均粒径は、日機装製マイクロトラック、HRA−X−100で測定した。
A woody biomass powder having an average particle size of 500 μm is charged into the ring-type grinding medium-use vibration mill (lower side in FIG. 1, lower side in FIG. 2, and shown in FIG. 3), and the following test is performed using dry air. Went.
(1) FIG. 4 shows changes in moisture content over time when the flow rate of dry air is kept constant at 10 L / min and the powder charge is changed to 2 L / min, 5 L / min, and 10 L / min.
(2) FIG. 5 shows changes in moisture content over time when the powder charge is kept constant at 10 L / min and the air flow rate of dry air is changed to 10 L / min, 20 L / min, and 30 L / min.
(3) Changes in average particle diameter (μm) over time when the air flow rate of dry air is kept constant at 10 L / min and the powder charge is changed to 2 L / min, 5 L / min, and 10 L / min. It is shown in FIG.
(4) Changes in the average particle diameter (μm) over time when the powder charge is kept constant at 10 L / min and the air flow rate of dry air is changed to 10 L / min, 20 L / min, and 30 L / min. 7 shows.
The average particle size was measured with Nikkiso Microtrac, HRA-X-100.

上記試験から明らかなように、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、酵素糖化の効率を80%以上にすることができる木質系バイオマス微粉末の平均粒径25μm以下、含水率を20%以下に低下させることができる。
しかし、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、含水率が100%を超える木質系バイオマス粉末に対して、含水率を20%以下に低下させることは、非常に困難であり、さらなる改善が求められている。
As is clear from the above test, the ring-type pulverizing medium-use vibration mill has an average particle size of 25 μm or less and a moisture content of 20% or less of the woody biomass fine powder capable of making the enzymatic saccharification efficiency 80% or more. Can be reduced.
However, it is very difficult to reduce the moisture content to 20% or less with respect to the woody biomass powder having a moisture content exceeding 100%, and further improvement is required for the vibration mill using the ring-type grinding medium. ing.

特開2008−093590号公報JP 2008-093590 A 特許第4801552号公報Japanese Patent No. 4801552 特開2003−136100号公報JP 2003-136100 A 特開2009−233542号公報JP 2009-233542 A カナダ国特許第2218429号(USP6,024,307)Canadian Patent No. 2218429 (USP 6,024,307) 特願2010−151023号Japanese Patent Application No. 2010-151033

伊藤等「バイオエタノール製造用機械的粉砕技術の研究(歯車型粉砕媒体利用振動ミル予備試験)」資源素材学会 資源・素材2007(名古屋)企画発表・一般発表 C7環境(一般発表)Ito et al. “Research on mechanical crushing technology for bioethanol production (vibration mill preliminary test using gear-type crushing media)” Resource Material Society Resources and Materials 2007 (Nagoya) Plan announcement and general presentation C7 environment (general presentation) 市原等「木質チップボイラの燃料に用いる林地残材の平積み天然乾燥」日林誌(2009)91:192−200Ichihara et al., “Natural Drying of Remnants of Forest Land Used as Fuel for Wood Chip Boilers” Nichibayashi (2009) 91: 192-200

解決しようとする課題は、含水率の高いバイオマスの粉砕において、高衝撃を与えた粉砕を行ないながら、含水率を減少させて、酵素で効率良く糖化する際に有利となる平均粒径への到達を、短時間、低コストで、すなわち少ないエネルギーで得るようにすることである。   The problem to be solved is to achieve an average particle size that is advantageous for efficient saccharification with enzymes by reducing the water content while crushing biomass with high water content while performing high impact pulverization. Is obtained in a short time and at low cost, that is, with less energy.

本発明は、高含水率のバイオマスを高効率、大容量、省エネルギーで、含水率を調整しながら微粉砕するために、
粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥(脱水)を行う衝撃式粉砕・乾燥装置と、
振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側には、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が粉砕容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動するリング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、
衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給する木質系バイオマス微粉砕装置であることを特徴とする。
In order to finely pulverize high moisture content biomass with high efficiency, large capacity and energy saving while adjusting the moisture content,
An impact-type crushing / drying device that crushes and dries (dehydrates) the processed material by the impact of a bar rotating at a high speed in the lower part of the crushing and drying chamber;
A cylindrical crushing container is installed horizontally on the vibration base, a raw material supply port and an air introduction nozzle are provided at one end of the crushing container, a fine powder outlet and an air discharge nozzle are provided at the other end, and the inside of the crushing container is also provided. In this method, a plurality of ring-type grinding media are loaded with a gap that allows the ring-type grinding media to roll in the grinding vessel, and are applied in the horizontal and vertical directions by the horizontal and circular vibration mechanisms. When a vibration force is applied, a lateral vibration is generated in the grinding container due to a horizontal excitation force, and a vertical vibration is generated in the grinding container due to a vertical vibration force. The mold grinding medium comprises a ring-type grinding medium-use vibration mill that rolls in accordance with the vibration period given along the wall of the grinding container,
It is a woody biomass pulverizer that supplies coarsely pulverized material from an impact pulverizer / dryer to a raw material supply port of a pulverization container of a ring-type pulverizing medium using vibration mill by a belt conveyor.

また、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器には、リング型粉砕媒体の開口部に篩構造物を装入したことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。
この篩構造は、原料導入側から順次篩の開口メッシュを小さくすることにより、バイオマスに含まれている水分で湿った空気を円筒容器側面より効果的に排出するように調整することができる。
The pulverizing container of the ring-type pulverizing medium using vibration mill is a woody biomass pulverizing apparatus, wherein a sieve structure is inserted into an opening of the ring-type pulverizing medium.
This sieve structure can be adjusted so that air moistened with moisture contained in biomass is effectively discharged from the side surface of the cylindrical container by sequentially reducing the opening mesh of the sieve from the raw material introduction side.

また、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、(1)リング型粉砕媒体の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くする、(2)リング型粉砕媒体開口直径を大きくする、(3)リング型粉砕媒体のリング外周の形状を変更することにより、粒径の大きな原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料入口から原料径が最小になるまでの長さが短くなるようにしたことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。   In the vibration mill using the ring-type grinding medium, (1) the plate thickness of the ring-type grinding medium is gradually decreased from the raw material charging side to the outlet side, and (2) the ring-type grinding medium opening diameter is increased. 3) By changing the shape of the ring outer periphery of the ring-type grinding medium, the length from the raw material inlet to the minimum raw material diameter is shortened by grinding the raw material having a large particle size with the ring-type grinding medium having a large mass. This is a woody biomass pulverizing apparatus characterized in that

また、前記木質系バイオマス微粉砕装置を使用して、
含水率の高い木質系バイオマスを衝撃式粉砕・乾燥装置に供給し、含水率が30%以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給し、空気導入ノズルから乾燥空気を導入し、リング型粉砕媒体に蓄積した熱で気化した水分を空気排出ノズルから排出することにより、微粉砕と同時に含水率を20%以下にする粉砕方法であることを最も主要な特徴とする。
Also, using the woody biomass pulverizer,
Supply woody biomass with a high water content to an impact pulverization / drying device, adjust the water content to 30% or less, coarsely pulverize, and use a belt conveyor to ring the coarsely pulverized product with a reduced water content. By supplying to the raw material supply port of the grinding container of the vibration mill using the mold grinding medium, introducing dry air from the air introduction nozzle, and discharging the water vaporized by the heat accumulated in the ring grinding medium from the air discharge nozzle. The most important feature is that the water content is reduced to 20% or less simultaneously with the pulverization.

また、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、粉砕容器径を大きくした場合、リング型粉砕媒体の外径と粉砕容器の内径との差を粉砕容器の振動加速度に対応した一定値にしてリング型粉砕媒体の外径を大きくすることで、リング型粉砕媒体の粉砕容器内壁に沿っての高速転動を確保できるため、粉砕容器の内径を大きくすると粉砕媒体の質量を大きくすることが可能となり粉砕効率が向上することができるので、装置を大型化して大容量処理をするほど粉砕機の効率が向上するという特徴を有するものである。   The ring-type pulverizing medium-use vibration mill is a ring-type pulverizing medium in which the difference between the outer diameter of the ring-type pulverizing medium and the inner diameter of the pulverizing container is set to a constant value corresponding to the vibration acceleration of the pulverizing container. By increasing the outer diameter of the grinding medium, it is possible to ensure high-speed rolling of the ring-type grinding medium along the inner wall of the grinding container. Therefore, if the inner diameter of the grinding container is increased, it becomes possible to increase the mass of the grinding medium. Since the efficiency can be improved, the efficiency of the pulverizer is improved as the apparatus is enlarged and the capacity is increased.

本発明は、以下の効果を奏する。
(1)含水率の高い木質系バイオマスを粉砕した場合、通常であれば、粉砕により飛散した水分により粉末が凝集を起こし粉砕が不可能な状態となるケースでも、水分を円筒容器外に速やかに排出できるため、凝集を起こすことなく微粉砕ができるという利点がある。
(2)含水率の高い木質系バイオマスを粉砕と同時に含水率を低下することができるので、従来、事前の乾燥に用いていたエネルギーを削減することができ、前処理工程におけるトータルエネルギーを大幅に低減できる。
(3)微粉砕と同時に含水率を20%以下にでき、含水率の高いバイオマスを対象としても、高糖化率となる微粉末を得ることができる。
(4)リング型粉砕媒体の開口部に篩を設けた場合には、木質系バイオマスから放出される水分を粉砕容器側面より効果的に排出することができるという利点がある。
(5)粉砕容器に装入するリング型粉砕媒体の重さが原料装入側の端板から順次軽くなる構造とすることで、原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料供給口部から原料粒径が最小径になるまでの長さを短くし,その間に細胞間水等を飛散させて10%以下の含水率にすることができるという利点がある。
The present invention has the following effects.
(1) When pulverizing woody biomass with a high water content, normally, even if the powder is agglomerated due to the water scattered by the pulverization and the pulverization is impossible, the moisture is quickly removed from the cylindrical container. Since it can be discharged, there is an advantage that it can be finely pulverized without causing aggregation.
(2) Since the moisture content can be reduced at the same time as pulverizing woody biomass with a high moisture content, the energy used for prior drying can be reduced, greatly increasing the total energy in the pretreatment process. Can be reduced.
(3) The moisture content can be reduced to 20% or less simultaneously with the fine pulverization, and a fine powder having a high saccharification rate can be obtained even for biomass having a high moisture content.
(4) When a sieve is provided at the opening of the ring-type grinding medium, there is an advantage that moisture released from the woody biomass can be effectively discharged from the side surface of the grinding container.
(5) By providing a structure in which the weight of the ring-type grinding medium charged in the grinding container is gradually reduced from the end plate on the raw material charging side, the raw material is crushed with a large mass of the ring-type grinding medium to supply the raw material. There is an advantage that the length from the mouth part until the raw material particle diameter becomes the minimum diameter can be shortened, and intercellular water or the like can be scattered during that time to obtain a water content of 10% or less.

図1は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは正面図である。(実施例1)FIG. 1 is a schematic view showing that an impact pulverization / drying apparatus and a ring-type pulverizing medium-use vibration mill are connected by a belt conveyor, and the ring-type pulverization medium-use vibration mill is a front view. Example 1 図2は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは側面図である。(実施例1)FIG. 2 is a schematic view showing that the impact pulverization / drying apparatus and the ring-type pulverizing medium-use vibration mill are coupled by a belt conveyor, and the ring-type pulverization medium-use vibration mill is a side view. Example 1 図3は、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の断面図である。(実施例1)FIG. 3 is a cross-sectional view of a grinding container of a vibration mill using a ring-type grinding medium. Example 1 図4は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、気流流量を一定にし、粉末投入料を変化させた場合の時間経過による含水率の変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in moisture content with time when a ring-type grinding medium-use vibration mill is used, the airflow rate is kept constant, and the powder charge is changed. 図5は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、粉末投入料を一定にし、気流流量を変化させた場合の時間経過による含水率の変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a change in moisture content over time when a ring-type grinding medium-based vibration mill is used, the powder charge is kept constant, and the air flow rate is changed. 図6は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、気流流量を一定にし、粉末投入料を変化させた場合の時間経過による平均粒径(μm)の変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a change in average particle diameter (μm) over time when a ring-type grinding medium-use vibration mill is used, the air flow rate is kept constant, and the powder charge is changed. 図7は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、粉末投入料を一定にし、気流流量を変化させた場合の時間経過による平均粒径(μm)の変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change in average particle diameter (μm) over time when a ring-type grinding medium-use vibration mill is used, the powder charge is kept constant, and the air flow rate is changed.

本発明は、粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥(脱水)を行う衝撃式粉砕・乾燥装置と、
振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側には、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が粉砕容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動するリング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、
衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給することを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。
The present invention includes an impact pulverization / drying apparatus that performs pulverization / drying (dehydration) of a processed product by the impact of a bar rotating at a high speed in the lower part of the pulverization / drying chamber;
A cylindrical crushing container is installed horizontally on the vibration base, a raw material supply port and an air introduction nozzle are provided at one end of the crushing container, a fine powder outlet and an air discharge nozzle are provided at the other end, and the inside of the crushing container is also provided. In this method, a plurality of ring-type grinding media are loaded with a gap that allows the ring-type grinding media to roll in the grinding vessel, and are applied in the horizontal and vertical directions by the horizontal and circular vibration mechanisms. When a vibration force is applied, a lateral vibration is generated in the grinding container due to a horizontal excitation force, and a vertical vibration is generated in the grinding container due to a vertical vibration force. The mold grinding medium comprises a ring-type grinding medium-use vibration mill that rolls in accordance with the vibration period given along the wall of the grinding container,
A woody biomass pulverizing apparatus, characterized in that a coarsely pulverized product from an impact pulverizing / drying apparatus is supplied to a raw material supply port of a pulverizing container of a ring-type pulverizing medium using vibration mill by a belt conveyor.

また、本発明は、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、リング型粉砕媒体の開口部に篩構造物を装入したことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。   Further, the present invention is the woody biomass pulverizing apparatus characterized in that, in the ring-type pulverizing medium utilizing vibration mill, a sieve structure is inserted into an opening of the ring-type pulverizing medium.

さらに、本発明は、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、(1)リング型粉砕媒体の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くする、(2)リング型粉砕媒体開口直径を大きくする、(3)リング型粉砕媒体のリング外周の形状を変更することにより、粒径の大きな原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料入口から原料径が最小になるまでの長さが短くなるようにしたことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。   Furthermore, the present invention provides the ring-type grinding medium-use vibration mill, wherein (1) the plate thickness of the ring-type grinding medium is gradually reduced from the raw material charging side to the outlet side. (3) By changing the shape of the ring outer periphery of the ring-type grinding medium, the raw material diameter is minimized from the raw material inlet by grinding the raw material having a large particle diameter with the ring-type grinding medium having a large mass. A woody biomass pulverizing apparatus characterized in that the length is shortened.

そして、本発明は、前記木質系バイオマス微粉砕装置を使用して、
含水率の高い木質系バイオマスを衝撃式粉砕・乾燥装置に供給し、含水率が30%以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給し、空気導入ノズルから乾燥空気を導入し、リング型粉砕媒体に蓄積した熱で気化した水分を空気排出ノズルから排出することにより、微粉砕と同時に含水率を20%以下にすることを特徴とする粉砕方法である。
And this invention uses the said woody biomass pulverization apparatus,
Supply woody biomass with a high water content to an impact pulverization / drying device, adjust the water content to 30% or less, coarsely pulverize, and use a belt conveyor to ring the coarsely pulverized product with a reduced water content. By supplying to the raw material supply port of the grinding container of the vibration mill using the mold grinding medium, introducing dry air from the air introduction nozzle, and discharging the water vaporized by the heat accumulated in the ring grinding medium from the air discharge nozzle. A pulverization method characterized in that the water content is 20% or less simultaneously with pulverization.

実施例1は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給するものである。
図1は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは正面図である。
図2は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは側面図である。
上記衝撃式粉砕・乾燥装置は公知(特許文献5)であり、また、上記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、本件出願人等が先に出願した(特許文献6)ものであるので、その詳細は省略する。
Example 1 is composed of an impact pulverization / drying device and a ring-type pulverization medium-use vibration mill, and the coarsely pulverized product from the impact-type pulverization / drying device is pulverized by the ring-type pulverization medium-use vibration mill using a belt conveyor. It supplies to the raw material supply port.
FIG. 1 is a schematic view showing that an impact pulverization / drying apparatus and a ring-type pulverizing medium-use vibration mill are connected by a belt conveyor, and the ring-type pulverization medium-use vibration mill is a front view.
FIG. 2 is a schematic view showing that the impact pulverization / drying apparatus and the ring-type pulverizing medium-use vibration mill are coupled by a belt conveyor, and the ring-type pulverization medium-use vibration mill is a side view.
The impact type pulverization / drying apparatus is publicly known (Patent Document 5), and the ring-type pulverizing medium-use vibration mill is the one filed earlier by the present applicant (Patent Document 6). Is omitted.

図3は、リング型粉砕媒体利用振動ミル1の円筒形状の粉砕容器2の断面図である。
粉砕容器2は、3部材から成り、一方の端部Aの上部に原料供給口3、端面に気流導入ノズル4、下部に冷却水入口ノズル5を設け、粉砕容器2の本体部Bの一方とフランジで結合されている。これらの内面は、ライナー6で覆われており、リング型粉砕媒体7を収納するものである。
粉砕容器2の他方の端部Cの下部に微粉末排出口8、端面に気流排出ノズル9、上部に冷却水出口ノズル10を設ける。
リング型粉砕媒体7を収納後、粉砕容器2の本体部Bの他方とスリットを有するリング止め11で結合するものである。
これらの3部材は、その表面を水冷ジャケット12で覆われている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the cylindrical crushing container 2 of the ring-type crushing medium utilizing vibration mill 1.
The pulverization container 2 is composed of three members. A raw material supply port 3 is provided at the upper part of one end A, an air flow introduction nozzle 4 is provided at the end face, and a cooling water inlet nozzle 5 is provided at the lower part. It is connected with a flange. These inner surfaces are covered with a liner 6 and accommodate a ring-type grinding medium 7.
A fine powder discharge port 8 is provided at the lower part of the other end C of the pulverization container 2, an air flow discharge nozzle 9 is provided at the end face, and a cooling water outlet nozzle 10 is provided at the upper part.
After the ring-type grinding medium 7 is accommodated, the ring-type grinding medium 7 is coupled to the other main body B of the grinding container 2 by a ring stopper 11 having a slit.
The surfaces of these three members are covered with a water cooling jacket 12.

この実施例1においては、粉砕容器2の長さは740mm、外径は216.3mm、内径は、155mmである。
また、原料供給口3、微粉末排出口8の口径は、共に76mmであり、気流導入ノズル4、気流排出ノズル9の口径は、27mmである。
さらに、リング型粉砕媒体7は、機械構造用炭素鋼(JIS規格・G4051)製であり、その直径は132mm、内径は50mm、厚さは52mmである。
実施例1では、リング型粉砕媒体7は、すべて同型であり、14枚を収納している。
円運動加振の具体例として,円運動の回転数1600rpm、振幅7mm、を5KWの駆動モータを用いて与えている。
なお、前記粉砕容器2、およびリング型粉砕媒体7の大きさ・形状は、前記具体例の数値に限定されるものではない。
In Example 1, the length of the crushing container 2 is 740 mm, the outer diameter is 216.3 mm, and the inner diameter is 155 mm.
The diameters of the raw material supply port 3 and the fine powder discharge port 8 are both 76 mm, and the diameters of the air flow introduction nozzle 4 and the air flow discharge nozzle 9 are 27 mm.
Further, the ring-type grinding medium 7 is made of carbon steel for mechanical structure (JIS standard / G4051), and has a diameter of 132 mm, an inner diameter of 50 mm, and a thickness of 52 mm.
In Example 1, the ring-type grinding media 7 are all the same type and contain 14 sheets.
As a specific example of the circular motion excitation, the rotational speed of the circular motion is 1600 rpm and the amplitude is 7 mm using a 5 KW drive motor.
The sizes and shapes of the pulverization container 2 and the ring-type pulverization medium 7 are not limited to the numerical values of the specific examples.

実施例2は、実施例1の衝撃式粉砕・乾燥装置とリング型粉砕媒体利用振動ミル1からなり、衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミル1の粉砕容器2の原料供給口3に供給して微粉砕する粉砕方法である。
含水率の高い木質系バイオマスとして、含水率122%の杉の粉末を使用し、含水率が10%になるまでに必要なエネルギーを試験した。
なお、前記段落番号[0014]において、リング型粉砕媒体利用振動ミル1単独では、含水率が100%を超える木質系バイオマス粉末に対して、含水率を20%以下に低下させることは、非常に困難であると記載したように、含水率を10%にすることは無理であるので、比較の対象から外した。
比較するのは、以下の3方式である。
a:単純な加熱乾燥
b:衝撃式粉砕・乾燥装置により、含水率10%まで粉砕乾燥し、その後、粗粉砕物をリング型粉砕媒体利用振動ミル1により微粉砕した。
c:衝撃式粉砕・乾燥装置により、含水率28%まで粉砕乾燥し、その後、粗粉砕物をリング型粉砕媒体利用振動ミル1により含水率28%から含水率10%まで微粉砕した。
Example 2 is composed of the impact-type grinding / drying device of Example 1 and a vibration mill 1 using a ring-type grinding medium. This is a pulverization method in which the material is supplied to the raw material supply port 3 of one pulverization container 2 and pulverized.
As woody biomass having a high water content, cedar powder having a water content of 122% was used, and the energy required until the water content became 10% was tested.
In addition, in the paragraph [0014], it is very difficult to reduce the moisture content to 20% or less with respect to the woody biomass powder having a moisture content exceeding 100% with the ring-type grinding medium-use vibration mill 1 alone. As described as difficult, it was impossible to make the water content 10%, so it was excluded from the comparison.
The following three methods are compared.
a: simple heat drying b: pulverized and dried to a water content of 10% by an impact pulverization / drying apparatus, and then the coarsely pulverized product was finely pulverized by a vibration mill 1 using a ring type pulverizing medium.
c: The water content was pulverized and dried to 28% with an impact pulverizer / dryer, and then the coarsely pulverized product was finely pulverized from the water content 28% to the water content 10% with the vibration mill 1 using a ring-type pulverizing medium.

上記実施例2の結果を、以下に示す。
a: | 11.1 MJ/Kg
粗粉砕+乾燥エネルギー | 微粉砕エネルギー | 合 計
b: 4.73MJ/Kg | 0.95MJ/Kg | 5.68MJ/Kg
c: 2.50MJ/Kg | 1.11MJ/Kg | 3.61MJ/Kg

なお、単純な加熱乾燥の場合は、水の比熱4.2kJ/KgK、杉の比熱1.3kJ/KgK、水の蒸発熱2.6MJ/Kg、熱効率25%と仮定して計算した。
The results of Example 2 are shown below.
a: | 11.1 MJ / Kg
Coarse grinding + drying energy | Fine grinding energy | Total
b: 4.73 MJ / Kg | 0.95 MJ / Kg | 5.68 MJ / Kg
c: 2.50 MJ / Kg | 1.11 MJ / Kg | 3.61 MJ / Kg

In the case of simple heat drying, the calculation was performed assuming that the specific heat of water is 4.2 kJ / KgK, the specific heat of cedar 1.3 kJ / KgK, the heat of evaporation of water 2.6 MJ / Kg, and the thermal efficiency 25%.

上記の結果から、粉砕時のエネルギーを利用して乾燥させる場合、単純な加熱乾燥と比べて、エネルギーを大きく削減することができる。
また、衝撃式粉砕・乾燥装置とリング型粉砕媒体利用振動ミル1とを組み合わせることにより、乾燥に必要なエネルギーをさらに削減することが可能になる。
そして、後段に続く酵素糖化の効率を80%以上にすることが可能な平均粒径25μm以下の微粉末を生成することができる。
From the above results, when drying using energy during pulverization, energy can be greatly reduced as compared with simple heat drying.
Further, by combining the impact pulverization / drying device and the ring-type pulverization medium-use vibration mill 1, it becomes possible to further reduce the energy required for drying.
And the fine powder of the average particle diameter of 25 micrometers or less which can make the efficiency of the enzyme saccharification following a latter stage 80% or more can be produced | generated.

実施例3は、リング型粉砕媒体利用振動ミル1のリング型粉砕媒体7の開口部に篩構造物を装入したリング型粉砕媒体7の例である。
具体的には、実施例1のリング型粉砕媒体7の内径50mmに篩構造物を装入したものである。(図示を省略する。)
Example 3 is an example of the ring-type grinding medium 7 in which a sieve structure is inserted in the opening of the ring-type grinding medium 7 of the vibration mill 1 using the ring-type grinding medium.
Specifically, a sieve structure is inserted into an inner diameter of 50 mm of the ring-type grinding medium 7 of Example 1. (The illustration is omitted.)

実施例4は、リング型粉砕媒体利用振動ミル1のリング型粉砕媒体7の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くしたリング型粉砕媒体7の例である。
具体的には、実施例1のリング型粉砕媒体7の板厚52mmを順次薄くしたリング型粉砕媒体7の例である。(図示を省略する。)
Example 4 is an example of the ring-type pulverizing medium 7 in which the plate thickness of the ring-type pulverizing medium 7 of the vibration mill 1 using the ring-type pulverizing medium is gradually decreased from the raw material charging side to the outlet side.
Specifically, this is an example of the ring-type grinding medium 7 in which the plate thickness 52 mm of the ring-type grinding medium 7 of Example 1 is sequentially reduced. (The illustration is omitted.)

実施例5は、リング型粉砕媒体利用振動ミル1のリング型粉砕媒体7の開口直径を大きくしたリング型粉砕媒体7の例である。
具体的には、実施例1のリング型粉砕媒体7の内径50mmよりも大きくしたリング型粉砕媒体7の例である。(図示を省略する。)
Example 5 is an example of the ring-type grinding medium 7 in which the opening diameter of the ring-type grinding medium 7 of the ring-type grinding medium-use vibration mill 1 is increased.
Specifically, this is an example of the ring-type grinding medium 7 that is larger than the inner diameter 50 mm of the ring-type grinding medium 7 of Example 1. (The illustration is omitted.)

実施例6は、リング型粉砕媒体利用振動ミル1のリング外周の形状を変更したリング型粉砕媒体7の例である。
具体的には、実施例1のリング型粉砕媒体7の縁を削る、または突起を設けたリング型粉砕媒体7の例である。(図示を省略する。)
Example 6 is an example of the ring-type grinding medium 7 in which the shape of the ring outer periphery of the ring-type grinding medium-use vibration mill 1 is changed.
Specifically, this is an example of the ring-type grinding medium 7 in which the edge of the ring-type grinding medium 7 of Example 1 is scraped or provided with a protrusion. (The illustration is omitted.)

草本系・木質系バイオマス(稲藁・籾殻、ユウカリ、杉間伐材等)を用いて生産規模1.5万kL/年のバイオエタノールを製造するプラントにおいて、現在商品化されている無機材料処理用の2.6トン/hrのボールやロッド等の粉砕媒体を用いる振動ミルは、事前にバイオマス原料の含水率を15%程度に乾燥させない、適切な粉砕をおこなうことはできない。この乾燥には多くのエネルギーを必要とするため経済性が確保できないが、本発明のバイオマスの微粉砕と並行して含水率を調整する場合、予備乾燥を必要とする既存の振動ミルと比較して乾燥と粉砕工程における大幅なエネルギーの削減が望める。   For the treatment of inorganic materials currently commercialized in plants that produce bioethanol with a production scale of 15,000 kL / year using herbaceous / woody biomass (rice husk, rice husk, eucalyptus, cedar thinned wood, etc.) The vibration mill using a grinding medium such as a 2.6 ton / hr ball or rod cannot properly pulverize unless the moisture content of the biomass raw material is dried to about 15% in advance. Although this drying requires a lot of energy, economic efficiency cannot be ensured, but when adjusting the moisture content in parallel with the fine pulverization of the biomass of the present invention, compared with the existing vibration mill that requires pre-drying. Therefore, a significant energy reduction can be expected in the drying and grinding processes.

本発明を利用することで、国産の間伐材等の木質系バイオマスを伐採地近くで微粉末化が効率よく行え、生産規模1.5万kL/年のバイオエタノール製造プラントに日本各地で生成した微粉末を移送してバイオエタノールを製造すると、その製造原価は輸入品と十分競争できるようになり、現在林間に放置されている間伐材を資源として利用できるようになるのと同時に林産業の振興に貢献でき、国土の保全にも貢献できるようになる。   Utilizing the present invention, woody biomass such as thinned wood produced in Japan can be pulverized efficiently near the logging site, and produced in various places in a bioethanol production plant with a production scale of 15,000 kL / year If bio-ethanol is produced by transferring fine powder, its production cost will be sufficiently competitive with imported products, and thinned wood that is currently left between forests can be used as a resource, while at the same time promoting the forest industry. And contribute to the conservation of the land.

また、本発明を利用することで、ユウカリ等のエネルギー変換用原材料を生産できる国外で、生産規模20万kL/年の酵素利用糖変換システムを用いるバイオエタノール製造プラントを建設することにも適用できる。   In addition, by using the present invention, the present invention can also be applied to the construction of a bioethanol production plant that uses an enzyme-based sugar conversion system with a production scale of 200,000 kL / year outside the country that can produce raw materials for energy conversion such as eucalyptus. .

さらに、草本系・木質系バイオマスを微粉砕した後、糖化とエタノール発酵を行なって得られるバイオエタノールの製造原価がガソリンの価格と競合できるようになることは、草本系・木質系バイオマスから安価に還元糖を製造できることになり、この糖を各種発酵菌・酵母を用いて有用な化学品用中間材に変換することでバイオマスを利用した循環型産業の構築にも適用できる。   Furthermore, the cost of manufacturing bioethanol obtained by pulverizing herbaceous and woody biomass, followed by saccharification and ethanol fermentation, can compete with the price of gasoline. Reducing sugar can be produced, and this sugar can be applied to the construction of a recycling industry using biomass by converting various sugars into useful chemical intermediates using various fermentative bacteria and yeasts.

A 粉砕容器2の一方の端部
B 粉砕容器2の本体部
C 粉砕容器2の他方の端部
1 リング型粉砕媒体利用振動ミル
2 円筒形状の粉砕容器
3 原料供給口
4 気流導入ノズル
5 冷却水入口ノズル
6 ライナー
7 リング型粉砕媒体
8 微粉末排出口
9 気流排出ノズル
10 冷却水出口ノズル
11 スリットを有するリング止め
12 水冷ジャケット
A One end portion of the pulverization container 2 B Main body portion of the pulverization container 2 C Other end portion of the pulverization container 2 1 Ring-type pulverization medium utilizing vibration mill 2 Cylindrical pulverization container 3 Raw material supply port 4 Airflow introduction nozzle 5 Cooling water Inlet nozzle 6 Liner 7 Ring-type grinding medium 8 Fine powder outlet 9 Airflow outlet nozzle 10 Cooling water outlet nozzle 11 Ring stopper 12 having a slit 12 Water cooling jacket

また、粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物(ガラス、岩石、ゴム)の粉砕・乾燥(脱水)を行う衝撃式粉砕・乾燥装置(特許文献5)も提案されている。
この衝撃式粉砕・乾燥装置を木質系バイオマスに適用すると、効率的な乾燥は行えるが、得られた粉末の平均粒径は100μm以上の粗粉砕物であり、酵素糖化の効率を80%以上にする微粉末を生成することができない。
Further, an impact pulverization / drying apparatus (Patent Document 5) that pulverizes and dries (dehydrates) a processed material (glass, rock, rubber) by the impact of a bar rotating at a high speed in the lower part of the pulverization / drying chamber has been proposed.
When this impact pulverization / drying device is applied to woody biomass, efficient drying can be performed, but the average particle size of the obtained powder is a coarsely pulverized product of 100 μm or more, and the efficiency of enzymatic saccharification is increased to 80% or more. Cannot produce fine powder.

上記の結果から、粉砕機による粉砕時のエネルギーを利用して乾燥させる場合、単純な加熱乾燥と比べて、エネルギーを大きく削減することができる。
また、衝撃式粉砕・乾燥装置において、含水率を30%以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した粗粉砕物を、リング型粉砕媒体利用振動ミル1に供給して微粉砕することにより、乾燥に必要なエネルギーをさらに削減することが可能になる。
そして、後段に続く酵素糖化の効率を80%以上にすることが可能な平均粒径25μm以下の微粉末を生成することができる。
From the above results, when drying is performed using energy at the time of pulverization by a pulverizer, the energy can be greatly reduced as compared with simple heat drying.
Further, in an impact pulverization / drying apparatus , the water content is adjusted to be 30% or less and coarsely pulverized, and the coarsely pulverized material having the reduced water content is supplied to the ring-type pulverized medium-use vibration mill 1. the Rukoto to milling, it is possible to further reduce the energy required for drying.
And the fine powder of the average particle diameter of 25 micrometers or less which can make the efficiency of the enzyme saccharification following a latter stage 80% or more can be produced | generated.

Claims (4)

粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥(脱水)を行う衝撃式粉砕・乾燥装置と、
振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側には、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が円筒容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動するリング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、
衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給することを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置。
An impact-type crushing / drying device that crushes and dries (dehydrates) the processed material by the impact of a bar rotating at a high speed at the bottom of the crushing and drying chamber;
A cylindrical crushing container is installed horizontally on the vibration base, a raw material supply port and an air introduction nozzle are provided at one end of the crushing container, a fine powder outlet and an air discharge nozzle are provided at the other end, and the inside of the crushing container is also provided. In this method, a plurality of ring-type grinding media are loaded with a gap that allows the ring-type grinding media to roll in the grinding vessel, and are applied in the horizontal and vertical directions by the horizontal and circular vibration mechanisms. When a vibration force is applied, a lateral vibration is generated in the grinding container due to a horizontal excitation force, and a vertical vibration is generated in the grinding container due to a vertical vibration force. The mold grinding medium is composed of a ring-type grinding medium-based vibration mill that rolls in accordance with the vibration period applied along the wall surface of the cylindrical container.
A woody biomass pulverizing apparatus characterized in that a coarsely pulverized product from an impact pulverizing / drying apparatus is supplied to a raw material supply port of a pulverizing container of a ring-type pulverizing medium using a belt conveyor by a belt conveyor.
請求項1記載のリング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、リング型粉砕媒体の開口部に篩構造物を装入したことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置。   2. The woody biomass pulverizing apparatus according to claim 1, wherein a sieve structure is inserted into an opening of the ring-type pulverizing medium. 請求項1記載のリング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、(1)リング型粉砕媒体の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くする、(2)リング型粉砕媒体開口直径を大きくする、(3)リング型粉砕媒体のリング外周の形状を変更することにより、粒径の大きな原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料入口から原料径が最小になるまでの長さが短くなるようにしたことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置。   In the vibration mill using a ring-type pulverized medium according to claim 1, (1) the plate thickness of the ring-type pulverized medium is gradually decreased from the raw material input side to the outlet side, and (2) the ring-type pulverized medium opening diameter is increased. (3) The length from the inlet of the raw material to the minimum of the raw material diameter by changing the shape of the ring outer periphery of the ring-type pulverizing medium to pulverize the raw material having a large particle diameter with the ring-type pulverizing medium having a large mass. A woody biomass pulverizing apparatus characterized by shortening the length. 請求項1から請求項3記載の木質系バイオマス微粉砕装置を使用して、
含水率の高い木質系バイオマスを衝撃式粉砕・乾燥装置に供給し、含水率が30%以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した含水率が減少した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの円筒容器の原料供給口に供給し、空気導入ノズルから乾燥空気を導入し、リング型粉砕媒体に蓄積した熱で気化した水分を空気排出ノズルから排出することにより、微粉砕と同時に含水率を20%以下にすることを特徴とする粉砕方法。
Using the woody biomass pulverizing apparatus according to claims 1 to 3,
Supply woody biomass with a high water content to an impact-type crushing / drying device, adjust the water content to 30% or less, and coarsely pulverize the coarsely pulverized product with a reduced water content. It is supplied to the raw material supply port of the cylindrical container of the vibration mill using a ring-type pulverizing medium by a belt conveyor, the dry air is introduced from the air introduction nozzle, and the water vaporized by the heat accumulated in the ring-type pulverizing medium is discharged from the air discharge nozzle. A pulverization method characterized in that the water content is reduced to 20% or less simultaneously with fine pulverization.
JP2012007462A 2012-01-17 2012-01-17 Device for pulverizing woody biomass, and method for pulverization of woody biomass pulverizing after adjusting water content and at once controlling the content to 20 percents or less Pending JP2013146658A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012007462A JP2013146658A (en) 2012-01-17 2012-01-17 Device for pulverizing woody biomass, and method for pulverization of woody biomass pulverizing after adjusting water content and at once controlling the content to 20 percents or less

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012007462A JP2013146658A (en) 2012-01-17 2012-01-17 Device for pulverizing woody biomass, and method for pulverization of woody biomass pulverizing after adjusting water content and at once controlling the content to 20 percents or less

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013146658A true JP2013146658A (en) 2013-08-01

Family

ID=49044749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012007462A Pending JP2013146658A (en) 2012-01-17 2012-01-17 Device for pulverizing woody biomass, and method for pulverization of woody biomass pulverizing after adjusting water content and at once controlling the content to 20 percents or less

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013146658A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016117034A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 花王株式会社 Production method of powder biomass
JPWO2015033948A1 (en) * 2013-09-04 2017-03-02 関西化学機械製作株式会社 Ethanol production method
CN107096613A (en) * 2017-07-03 2017-08-29 南京工程学院 Simultaneously coil spring is not ground pitches with hybrid density medium bitubular double-mass vibrating
CN107096616A (en) * 2017-07-03 2017-08-29 南京工程学院 Pitches not simultaneously coil spring and hybrid density medium dual-drum vibration mill

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015033948A1 (en) * 2013-09-04 2017-03-02 関西化学機械製作株式会社 Ethanol production method
JP2016117034A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 花王株式会社 Production method of powder biomass
CN107096613A (en) * 2017-07-03 2017-08-29 南京工程学院 Simultaneously coil spring is not ground pitches with hybrid density medium bitubular double-mass vibrating
CN107096616A (en) * 2017-07-03 2017-08-29 南京工程学院 Pitches not simultaneously coil spring and hybrid density medium dual-drum vibration mill

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jin et al. Superfine grinding of steam-exploded rice straw and its enzymatic hydrolysis
Gu et al. Increased sugar yield from pre-milled Douglas-fir forest residuals with lower energy consumption by using planetary ball milling
CN103180450B (en) Method for treating lignocellulosic material by irradiation with electron beams
Lu et al. Fed-batch semi-simultaneous saccharification and fermentation of reed pretreated with liquid hot water for bio-ethanol production using Saccharomyces cerevisiae
Lomovsky et al. Mechanical pretreatment
WO2010050223A1 (en) Saccharide production process and ethanol production process
BRPI0612207A2 (en) method for ethanol production
JP5140884B2 (en) High impact crusher for woody biomass crushing and operation method
JP6063661B2 (en) Method for producing pulverized material
US10329505B2 (en) Method for producing biofuel and use of biofuel
JP2013146658A (en) Device for pulverizing woody biomass, and method for pulverization of woody biomass pulverizing after adjusting water content and at once controlling the content to 20 percents or less
Jin et al. Fractionation of fibrous fraction from steam-exploded rice straw
Amriani et al. Physical and biophysical pretreatment of water hyacinth biomass for cellulase enzyme production
Revin et al. Enzymatic hydrolysis and fermentation of ultradispersed wood particles after ultrasonic pretreatment
JP5278991B2 (en) Method for producing ethanol raw material and ethanol from lignocellulosic biomass
JP5951181B2 (en) Method for saccharification of lignocellulosic biomass
CN102459617B (en) For the treatment of biomass to promote the system that ethanol manufactures
Karinkanta et al. Effect of different impact events in fine grinding mills on the development of the physical properties of dried Norway spruce (Picea abies) wood in pulverisation
JP2012011330A (en) Horizontal oscillation-giving mechanism and oscillation mill which uses horizontal oscillation-giving mechanism and protrusion-formed ring-type grinding medium
WO2010016536A1 (en) Method for treating lignocellulose material
CN106520861A (en) Method for preparing fermentable sugar from office paper
Woiciechowski et al. Pretreatment strategies to enhance value addition of agro-industrial wastes
JP6331490B2 (en) Method for producing ethanol from lignocellulose-containing biomass
US20160348193A1 (en) Lignocellulose biomass treatment device, treatment method, treated product, and saccharification method
Zhang et al. Effects of mechanical comminution on enzymatic conversion of cellulosic biomass in biofuel manufacturing: a review