WO2023098945A1 - Wood pellets and wood briquettes with reduced co emission - Google Patents

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WO2023098945A1
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    • C10L2290/546Sieving for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel

Definitions

  • the present invention relates to wood pellets or wood briquettes comprising 100 parts by weight of wood pulp as a starting material for wood pellets or wood briquettes; and 0.001 to 2.00 parts by weight preservative. Furthermore, the present invention relates to methods for producing the wood pellets or wood briquettes and their use.
  • Wood pellets and wood briquettes are mainly used as fuel, with wood pellets, wood briquettes and their combustion as fuel in e.g. pellet heating systems or fireplaces increasingly serving as an attractive source for the provision of heating energy.
  • pellet heating systems or fireplaces increasingly serving as an attractive source for the provision of heating energy.
  • the storage of wood pellets and wood briquettes has its own special requirements due to their nature.
  • Wood pellets and wood briquettes are small pieces of wood whose internal structures are partially destroyed during pelleting or pressing. As a result, decomposition products such as carbon monoxide and hydrocarbons can escape from the pellets or briquettes and accumulate in the air, for example in a pellet silo (cf. Nicole J. Seitz, Danger from alternative energy?, 2011). In this context, deaths due to severe poisoning have already occurred after people stayed in insufficiently ventilated pellet storage rooms. If wood pellets or wood briquettes become damp, increased water contents of more than 30% in particular can lead to the multiplication of microorganisms (fungi, spores, bacteria) and even cause self-ignition (cf. Martin Kaltschmitt, Energy aus Biomasse, Springer-Verlag, 2016).
  • the binding of dust through the use of a binder, in particular starch, both during production and storage, is a decisive factor in minimizing the risk of self-ignition or dust explosion.
  • the starch if used, is again a form of nutritional supplement for the unwanted microbial growth, which promotes the formation of CO.
  • an object of the present invention is to provide wood pellets or wood briquettes that can be stored easily and safely, even over long periods of time.
  • the wood pellets or wood briquettes make it possible in particular to reduce toxic or possibly combustible or explosive emissions, in particular emissions of carbon monoxide.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing the wood pellets or wood briquettes according to the invention, which allows easy and safe storage of wood pellets or wood briquettes, even over longer periods of time.
  • the object is achieved by wood pellets or wood briquettes according to the invention, comprising 100 parts by weight of wood mass from starting material for wood pellets or wood briquettes; and 0.001 to 2.00 parts by weight preservative. Furthermore, the object is achieved by the method according to the invention for the production of wood pellets, in which a) 100 parts by weight of a starting material for wood pellets (wood pulp) are mixed with 0.001 to 2.00 parts by weight of preservative, and b) the mixture of starting material for wood pellets and preservative is pelletized ; and the method according to the invention for the production of wood briquettes, in which a) 100 parts by weight of a starting material for wood briquettes (wood pulp) are mixed with 0.001 to 2.00 parts by weight of preservative, and b) the mixture of starting material for wood briquettes and preservative is pressed.
  • wood pellets and wood briquettes produced according to the invention tend to significantly reduce the formation of moulds, yeasts or bacterial colonies. This can slow down or even stop degradation processes in the wood pellets and wood briquettes. As a result, the emissions of e.g. carbon monoxide or hydrocarbons from the wood pellets and wood briquettes are also reduced, which means that they can be stored longer and more safely.
  • wood pellet and wood briquette also include compressed wood chips and shavings.
  • wood pellet includes wood pellets according to EN 14961-2 or particularly preferably ISO 17225-2.
  • wood briquette includes wood briquettes according to EN 14961-3 or particularly preferably ISO 17225-3.
  • Wood pellets are rod-shaped pellets with a diameter of less than 25 millimeters that are made entirely or mainly from wood or sawmill by-products. They are a subgroup of fuel pellets. Other fuel pellets are straw pellets, straw pellets, peat pellets, pellets made from olive stones and pressed olive pomace, coconut shells or other biogenic residues. On the other hand, wood pellets with a diameter of 25 mm or more are called wood briquettes.
  • Wood briquettes are a form of wood fuel made by mechanically pressing dry wood particles, such as wood shavings, shavings, chips or sawdust. They are a subgroup of fuel briquettes.
  • the wood briquettes have a diameter of at least 25 millimeters. Basically, wood briquettes have an even density and a uniform cross-section and often also a uniform length.
  • the starting material for wood pellets or wood briquettes (wood mass) is preferably selected from spruce, pine, hardwood, coniferous wood, deciduous wood, round wood, industrial wood, residual forest wood, dead wood and mixtures thereof. Softwoods such as spruce and pine are particularly preferred. Spruce, pine and mixtures thereof are very particularly preferred.
  • Tropical wood can also be used as the starting material for wood pellets or wood briquettes. However, its use should preferably be avoided due to the difficult situation with regard to raw materials.
  • Suitable preservatives are preferably benzoic acid and salts thereof, sorbic acid and salts thereof, parabens, sulfites, hydrogen sulphites, ortho-phenylphenol, nitrates, nitrites and carboxylic acids having at least 3 carbon atoms and salts thereof and mixtures thereof.
  • Suitable preservatives are preferably selected from the group consisting of benzoic acid salts, sorbic acid salts, propionic acid salts and mixtures thereof.
  • Particularly preferred preservatives are Na, K and/or Ca salts of benzoic acid, sorbic acid, propionic acid and mixtures thereof.
  • preservatives are Na, K and/or Ca salts of benzoic acid and sorbic acid and mixtures thereof. Most preferred as preservatives are sodium benzoate and/or potassium sorbate.
  • the proportion of the preservative is 0.001 (10 ppm) to 2.00 (20,000 ppm) parts by weight, preferably 0.0015 (15 ppm) to 0.1 (1000 ppm) Parts by weight, preferably 0.0016 (16 ppm) to 0.44 (4400 ppm), more preferably 0.0018 (18 ppm) to 0.40 (4000 ppm), more preferably 0.002 (20 ppm) to 0.020 (200 ppm) Parts by weight, more preferably 0.0025 (25 ppm) to 0.01 (100 ppm) parts by weight, further more preferably 0.0028 ppm to 0.0090 (90 ppm) and most preferably 0.003 (30 ppm) to 0.005 (50 ppm).
  • the wood pellet or wood briquette preferably has a pH of 3.0 to 6.0, preferably 3.5 to 5.5, particularly preferably 4.0 to 5.0 and most preferably 4.5 to 4.9 . Any combination of the lower and upper limits mentioned herein is also preferred. It is believed that the preservatives can achieve their optimum effect in this pH range.
  • the pH can be measured by mixing 50 g of wood pellets or wood briquettes in 300 mL of distilled water and stirring for 5 min. The pH value can then be determined, for example using a pH meter such as a konjac pH meter PH-02 (BellaCoCool GmbH) or indicator paper.
  • the wood pellet or wood briquette may contain 0.1 to 5 parts by weight of one or more polysaccharide(s) as a binder based on 100 parts by weight of the wood mass of raw material for wood pellets or wood briquettes.
  • the wood pulp from starting material for wood pellets or wood briquettes can contain 0.2 to 2.0 parts by weight, more preferably 0.25 to 1.0 parts by weight and more preferably 0.3 to 0.7 parts by weight and most preferably 0.4 to 0 5 parts by weight of one or more polysaccharide(s) as a binder. Any combination of the lower and upper limits mentioned here is also preferred.
  • Polysaccharides are polymers based on carbohydrates.
  • Preferred polysaccharides are unmodified or modified starch and unmodified or modified cellulose.
  • the polysaccharide or polysaccharides generally serve as a binder, particularly for any fine material that is present.
  • the polysaccharide or polysaccharides can preferably be soluble in cold water.
  • the polysaccharide or polysaccharides can preferably be extruded, rolled or sprayed.
  • the polysaccharide or polysaccharides can particularly preferably be soluble in cold water and extruded.
  • Sources of polysaccharides can be, for example, potatoes, corn, corn, rice, cassava, soybeans, sugarcane, or mixtures thereof.
  • Starch is a natural polysaccharide made up of aD-glucose units.
  • the starch can preferably be in the form of starch flour.
  • the starch can preferably be obtained from potatoes, cereals, peas, corn, rice, cassava or mixtures thereof.
  • the starch can be modified, for example by polymer-analogous reactions.
  • the starch generally serves as a binder, particularly for any fines that are present.
  • the starch can preferably be soluble in cold water.
  • the starch can be particularly preferred extruded, rolled or sprayed.
  • the starch can most preferably be cold water soluble and extruded.
  • the polysaccharide in particular the starch
  • can be modified with cationic compounds e.g. Cationically modified polysaccharides, in particular cationically modified starch
  • cationic compounds can improve the strength of the wood pellets and/or wood briquettes. It is assumed that anionic groups in the wood fibers are better bound via the cationic groups of the modified polysaccharide, especially starch. This also leads to an improvement in the yield in the production process of the wood pellets or wood briquettes.
  • Suitable cationic compounds are, for example, glycidyl trimethyl ammonium chloride (GMACTM) or 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride (REAGENSTM).
  • the cationic compound can preferably be used in a proportion by weight of from 0.0005 to 0.25, preferably from 0.001 to 0.1, more preferably from 0.003 to 0.05 and most preferably from 0.005 to 0.025 parts by weight, based on 100 parts by weight of the wood pulp as Starting material for wood pellets or wood briquettes must be available.
  • the cationic compound is particularly preferably added to the polysaccharide, in particular to the starch, in an extrusion process
  • Cellulose consists of -i,4-glycosidically linked -D-glucose units in the main chain.
  • the cellulose can be selected from microcrystalline cellulose, cellulose powder, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, ethylmethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and mixtures thereof.
  • the wood pellets or wood briquettes can contain other additives that can be added at any processing step.
  • preferred adjuvants are fibers, silica (silicic acid), fillers and resins.
  • the one or more auxiliaries are preferably present in a proportion in the range from 0.1 to 3 parts by weight, more preferably 0.2 to 2 parts by weight, most preferably 0.5 to 1.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the wood pulp from starting material for wood pellets or wood briquettes.
  • the polysaccharide and preservative are preferably mixed mechanically, e.g., by stirring, by extrusion, by drum drying, or by spray drying. Mixing by means of extrusion is particularly preferred.
  • the polysaccharide can be present as a solid, e.g. as a powder or flour, or in dissolved form, e.g. as an aqueous solution or in an organic solvent.
  • the preservative may be in solid or liquid form, for example as a solution in water, an organic solvent or a mixture thereof. Suitable organic solvents preferably have a boiling point below water, e.g., methanol or ethanol, in order to keep the energy required for drying as low as possible.
  • a cationic compound can particularly preferably be added in the extrusion process in order to cationically modify the polysaccharide.
  • the proportion of the preservative in the mixture of polysaccharide and preservative is in the range from 0.02 to 2000 parts by weight, based on 100 parts by weight of polysaccharide.
  • the parts by weight of the preservative, based on 100 parts by weight of polysaccharide can preferably be in the range from 0.05 to 100 parts by weight, preferably in the range from 0.1 to 10 parts by weight, particularly preferably in the range from 0.5 to 2 parts by weight and very particularly preferably in range from 1.0 to 1.5 parts by weight.
  • starch and preservatives are preferably mixed mechanically, for example by stirring, by extrusion, by means of drum drying or by means of spray drying. Mixing by means of extrusion is particularly preferred.
  • the starch can be used as a solid, for example Starch, or in dissolved form, for example as an aqueous solution.
  • the preservative can be in solid or liquid form, for example as a solution in water, an organic solvent or a mixture thereof. Suitable organic solvents preferably have a boiling point below that of water, for example methanol or ethanol, in order to keep the energy required for drying as low as possible.
  • a cationic compound can particularly preferably be added in the extrusion process in order to cationically modify the starch.
  • the proportion of the preservative in the mixture of starch and preservative is in the range from 0.02 to 2000 parts by weight, based on 100 parts by weight of starch.
  • the parts by weight of the preservative, based on 100 parts by weight of starch can preferably be in the range from 0.05 to 100 parts by weight, preferably in the range from 0.1 to 10 parts by weight, particularly preferably in the range from 0.5 to 2 parts by weight and very particularly preferably in range from 1.0 to 1.5 parts by weight.
  • the raw material for wood pellets and the mixture of polysaccharide, in particular starch, and preservative can be mechanically blended. Mixing preferably takes place in a conditioner.
  • the pellets are formed in a pelleting system, e.g. a pellet press.
  • the material is pressed under high pressure, e.g. 200 to 1200 bar, through a steel die, e.g. round or flat die, with holes in the desired pellet diameter, e.g. 6 to 10 mm depending on the die, and thus pelletized.
  • the pressure causes heating and the lignin contained in the wood is liquefied, so that it partly acts as a binding agent.
  • a doctor blade cuts the strands into pellets of the desired length (10 to 30 mm).
  • the wood briquettes are formed in a compression system, e.g. a briquette press.
  • the material is pressed under high pressure, e.g. 200 to 1200 bar.
  • Particularly suitable pressing processes are the extrusion process, the press chamber process, eccentric pressing and extruder pressing.
  • the pressure causes heating and the lignin contained in the wood is liquefied, so that it partly acts as a binding agent.
  • the pelleting to form wood pellets can preferably take place at a temperature of 60.degree. C. to 130.degree. From 60 °C, the lignin contained in the wood mass begins to liquefy. A processing temperature of more than 130 °C is considered uneconomical.
  • the pelleting to give wood pellets can preferably take place at a temperature of 90.degree. C. to 120.degree. C., particularly preferably 100.degree. C. to 110.degree.
  • the pressing to form wood briquettes can preferably take place at a temperature of 60.degree. C. to 130.degree. From 60 °C, the lignin contained in the wood mass begins to liquefy. A processing temperature of more than 130 °C is considered uneconomical.
  • the pressing to form wood briquettes can preferably take place at a temperature of 70.degree. C. to 100.degree. C., particularly preferably 80.degree. C. to 90.degree.
  • Suitable heat sources can be water vapor or electrical heat sources.
  • the wood pellets or wood briquettes according to the invention can be burned in small furnaces, in industrial furnaces or in power plants.
  • the resulting mixture of starch and preservative was then mixed in a conditioner with 2000 kg of wood pulp consisting of sawdust and shavings from spruce (0.01 part by weight of preservative, 1 part by weight of potato starch, based on 100 parts by weight of the wood pulp).
  • the spruce wood mass was previously dried on a belt dryer down to a residual moisture content of 10% and homogenized in a hammer mill.
  • the resulting mixture of wood pulp, potato starch and preservative was pelletized in a pelletizer (“Monster” model from Graf Equipment GmbH, Germany). processed wood pellets.
  • the wood pellets obtained were then roughly sieved and cooled to approx. 40 °C using a stream of air.
  • the wood pellets obtained had density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
  • Example 2 was prepared as in Example 1, but 1% by weight of potassium sorbate was added as a preservative instead of sodium benzoate.
  • the wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
  • Comparative Example 2 was prepared as Example 1, but neither starch nor preservatives were added to the wood pellet raw material.
  • the wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
  • Comparative Example 2 was prepared as Example 1, but no preservative was added to the extruded starch.
  • the wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
  • Comparative Example 3 was prepared as Example 1, but spray dried cold water soluble (CWA) starch was used and no preservative was added to the CWA starch.
  • the wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
  • CO Entivickhmg Samples of all (comparative) examples were stored in the dark for 3 months in each case in separately closed, airtight containers at room temperature (20° C.) and 50% RH (relative atmospheric humidity). The CO concentration was then determined using a CO measuring device (MRU Measuring Devices for Smoke Gases and Environmental Protection GmbH, Germany).
  • Example 1 shows a decrease in CO concentration of almost 50% as compared to Comparative Examples 1 and 2.
  • Example 2 according to the invention shows a decrease in the CO concentration of approx. 86% compared to comparative examples 1 and 2.

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Abstract

The present invention relates to wood pellets or wood briquettes, comprising 100 parts by weight of wood compound as a starting material for wood pellets or wood briquettes; and 0.001 to 2.00 parts by weight of preservative. The present invention further relates to methods for producing wood pellets or wood briquettes and to the use thereof.

Description

"Holzpellets und Holzbriketts mit reduzierter CO-Emission" "Wood pellets and wood briquettes with reduced CO emissions"
Die vorliegende Erfindung betrifft Holzpellets oder Holzbriketts, umfassend 100 Gewichtsteile Holzmasse als Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts; und 0,001 bis 2,00 Gewichtsteile Konservierungsmittel. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung der Holzpellets oder Holzbriketts und deren Verwendung. The present invention relates to wood pellets or wood briquettes comprising 100 parts by weight of wood pulp as a starting material for wood pellets or wood briquettes; and 0.001 to 2.00 parts by weight preservative. Furthermore, the present invention relates to methods for producing the wood pellets or wood briquettes and their use.
Stand der Technik State of the art
Holzpellets und Holzbriketts werden vor allem als Brennstoff genutzt, wobei Holzpellets, Holzbriketts und deren Verfeuerung als Brennstoff in z.B. Pelletheizungen oder Kaminen zunehmend als attraktive Quelle für die Bereitstellung von Heizenergie dienen. Mit der steigenden Verwendung von Holzpellets wachsen neben der Produktion auch die benötigten Lagerkapazitäten, um dem Bedarf gerecht werden zu können. Die Lagerung von Holzpellets und Holzbriketts hat hierbei aufgrund deren Beschaffenheit ihre eigenen besonderen Anforderungen. Wood pellets and wood briquettes are mainly used as fuel, with wood pellets, wood briquettes and their combustion as fuel in e.g. pellet heating systems or fireplaces increasingly serving as an attractive source for the provision of heating energy. With the increasing use of wood pellets, the required storage capacities are growing in addition to the production in order to be able to meet the demand. The storage of wood pellets and wood briquettes has its own special requirements due to their nature.
Herkömmlich erfolgt die Lagerung von Holzpellets oder Holzbriketts als Schüttgut oder Stapelgut in Silos, in Bigbags oder in Säcken. Durch unzureichende oder eingeschränkte Belüftung kann es zu mikrobiellen Reaktionen kommen. Hierbei entsteht neben C02 (Kohlendioxid) in weiteren Schritten CO (Kohlenmonoxid). CO ist geruchslos, farblos und mischt sich gut mit der normalen Luft. Es kann schon in geringen Konzentrationen zu Nebenwirkungen wie Kopfschmerzen, Übelkeit, Bewusstlosigkeit und Tod führen. Die Entstehung von CO im Lager erfolgt mitunter sehr schnell. Sehr hohe Konzentrationen von CO können sogar zu explosiven Gemischen mit Luft führen. Die untere Explosionsgrenze liegt bei 10,9 Vol.-% CO, und die obere Explosionsgrenze liegt bei 76,0 Vol.-% CO. Traditionally, wood pellets or wood briquettes are stored as bulk goods or stacked goods in silos, in big bags or in sacks. Insufficient or restricted ventilation can lead to microbial reactions. In addition to C0 2 (carbon dioxide), this produces CO (carbon monoxide) in further steps. CO is odorless, colorless and mixes well with normal air. Even in low concentrations, it can cause side effects such as headaches, nausea, unconsciousness and death. The formation of CO in the warehouse sometimes happens very quickly. Very high concentrations of CO can even lead to explosive mixtures with air. the lower one Explosive limit is 10.9 vol% CO and upper flammable limit is 76.0 vol% CO.
Holzpellets und Holzbriketts sind kleine Holzpresslinge, deren inneren Strukturen beim Pelletieren bzw. Pressen teilweise zerstört werden. Dadurch können Abbauprodukte wie Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, aus den Pellets oder Briketts austreten und sich in der Luft, beispielsweise in einem Pelletsilo, anreichern (vgl. Nicole J. Seitz, Gefahr durch Alternativenergie?, 2011). In diesem Zusammenhang sind bereits Todesfälle durch schwere Vergiftungen aufgetreten, nachdem sich Menschen in unzureichend durchlüfteten Pellet-Lagerräumen aufgehalten hatten. Werden Holzpellets oder Holzbriketts feucht, können insbesondere erhöhte Wassergehalte von mehr als 30 % zur Vermehrung von Mikroorganismen (Pilze, Sporen, Bakterien) führen und sogar eine Selbstentzündung bewirken (vgl. Martin Kaltschmitt, Energie aus Biomasse, Springer- Verlag, 2016). Wood pellets and wood briquettes are small pieces of wood whose internal structures are partially destroyed during pelleting or pressing. As a result, decomposition products such as carbon monoxide and hydrocarbons can escape from the pellets or briquettes and accumulate in the air, for example in a pellet silo (cf. Nicole J. Seitz, Danger from alternative energy?, 2011). In this context, deaths due to severe poisoning have already occurred after people stayed in insufficiently ventilated pellet storage rooms. If wood pellets or wood briquettes become damp, increased water contents of more than 30% in particular can lead to the multiplication of microorganisms (fungi, spores, bacteria) and even cause self-ignition (cf. Martin Kaltschmitt, Energie aus Biomasse, Springer-Verlag, 2016).
Ferner ist die Bindung von Staub durch die Verwendung eines Bindemittels, insbesondere Stärke, sowohl bei der Herstellung, als auch der Lagerung ein entscheidender Faktor zur Minimierung der Gefahr von Selbstentzündung oder Staubexplosion. Allerdings stellt die ggf. eingesetzte Stärke wiederum eine Form von Nahrungsmittelzugabe für das unerwünschte Mikrobenwachstum dar, wodurch die Bildung von CO gefördert wird. Furthermore, the binding of dust through the use of a binder, in particular starch, both during production and storage, is a decisive factor in minimizing the risk of self-ignition or dust explosion. However, the starch, if used, is again a form of nutritional supplement for the unwanted microbial growth, which promotes the formation of CO.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Holzpellets oder Holzbriketts bereitzustellen, die einfach und sicher, auch über längere Zeiträume, gelagert werden können. Die Holzpellets oder Holzbriketts ermöglichen dabei insbesondere die Reduktion von giftigen oder möglicherweise brennbaren oder explosiven Emissionen, insbesondere Emissionen von Kohlenmonoxid. Zudem ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung der erfindunsgemäßen Holzpellets oder Holzbriketts bereitzustellen, das die einfache und sichere Lagerung von Holzpellets oder Holzbriketts, auch über längere Zeiträume, ermöglicht. It is therefore the object of the present invention to provide wood pellets or wood briquettes that can be stored easily and safely, even over long periods of time. The wood pellets or wood briquettes make it possible in particular to reduce toxic or possibly combustible or explosive emissions, in particular emissions of carbon monoxide. In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing the wood pellets or wood briquettes according to the invention, which allows easy and safe storage of wood pellets or wood briquettes, even over longer periods of time.
Die Aufgabe wird gelöst durch erfindungsgemäße Holzpellets oder Holzbriketts, umfassend 100 Gewichtsteile Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts; und 0,001 bis 2,00 Gewichtsteile Konservierungsmittel. Ferner wird die Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Holzpellets, bei dem a) 100 Gewichtsteile eines Ausgangsmaterial für Holzpellets (Holzmasse) mit 0,001 bis 2,00 Gewichtsteilen Konservierungsmittel gemischt werden, und b) das Gemisch aus Ausgangsmaterial für Holzpellets und Konservierungsmittel pelletiert wird; und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Holzbriketts, bei dem a) 100 Gewichtsteile eines Ausgangsmaterial für Holzbriketts (Holzmasse) mit 0,001 bis 2,00 Gewichtsteilen Konservierungsmittel gemischt werden, und b) das Gemisch aus Ausgangsmaterial für Holzbriketts und Konservierungsmittel verpresst wird, gelöst. The object is achieved by wood pellets or wood briquettes according to the invention, comprising 100 parts by weight of wood mass from starting material for wood pellets or wood briquettes; and 0.001 to 2.00 parts by weight preservative. Furthermore, the object is achieved by the method according to the invention for the production of wood pellets, in which a) 100 parts by weight of a starting material for wood pellets (wood pulp) are mixed with 0.001 to 2.00 parts by weight of preservative, and b) the mixture of starting material for wood pellets and preservative is pelletized ; and the method according to the invention for the production of wood briquettes, in which a) 100 parts by weight of a starting material for wood briquettes (wood pulp) are mixed with 0.001 to 2.00 parts by weight of preservative, and b) the mixture of starting material for wood briquettes and preservative is pressed.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass erfindungsgemäß hergestellte Holzpellets und Holzbriketts zu einer wesentlich reduzierten Bildung von Schimmelpilzen, Hefen oder Bakterienkolonien neigen. Hierdurch können Abbauprozesse in den Holzpellets und Holzbriketts verlangsamt oder gar gestoppt werden. Als Folge sinken auch die Emissionen, von z.B. Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoffen, aus den Holzpellets und Holzbriketts, die dadurch länger und sicherer gelagert werden können. Surprisingly, it was found that wood pellets and wood briquettes produced according to the invention tend to significantly reduce the formation of moulds, yeasts or bacterial colonies. This can slow down or even stop degradation processes in the wood pellets and wood briquettes. As a result, the emissions of e.g. carbon monoxide or hydrocarbons from the wood pellets and wood briquettes are also reduced, which means that they can be stored longer and more safely.
Die Begriffe Holzpellet und Holzbrikett umfassen auch verpresste Holzschnitzel und - späne. Insbesondere umfasst der Begriff „Holzpellet“ Holzpellets gemäß EN 14961-2 oder besonders bevorzugt ISO 17225-2. Insbesondere umfasst der Begriff „Holzbrikett“ Holzbriketts gemäß EN 14961-3 oder besonders bevorzugt ISO 17225-3. The terms wood pellet and wood briquette also include compressed wood chips and shavings. In particular, the term "wood pellet" includes wood pellets according to EN 14961-2 or particularly preferably ISO 17225-2. In particular, the term "wood briquette" includes wood briquettes according to EN 14961-3 or particularly preferably ISO 17225-3.
Als Holzpellets werden stäbchenförmige Pellets mit einem Durchmesser von weniger als 25 Millimetern bezeichnet, die vollständig oder überwiegend aus Holz oder Sägenebenprodukten hergestellt werden. Sie sind eine Untergruppe der Brennstoffpellets. Andere Brennstoffpellets sind Strohpellets, Halmpellets, Torfpellets, Pellets aus Olivenkernen und Olivenpresstrester, Kokosnussschalen oder anderen biogenen Reststoffen. Dem entgegen werden Holzpresslinge mit einem Durchmesser ab 25 mm als Holzbriketts bezeichnet. Wood pellets are rod-shaped pellets with a diameter of less than 25 millimeters that are made entirely or mainly from wood or sawmill by-products. They are a subgroup of fuel pellets. Other fuel pellets are straw pellets, straw pellets, peat pellets, pellets made from olive stones and pressed olive pomace, coconut shells or other biogenic residues. On the other hand, wood pellets with a diameter of 25 mm or more are called wood briquettes.
Holzbriketts sind eine Form von Holzbrennstoffen, die durch maschinelles Pressen von trockenen Holzpartikeln, beispielsweise Holzspänen, Hobelspänen, Hackschnitzeln oder Sägemehl hergestellt werden. Sie sind eine Untergruppe der Brennstoffbriketts. Die Holzbriketts haben einen Durchmesser von mindestens 25 Millimetern. Grundsätzlich weisen Holzbriketts eine gleichmäßige Dichte und einen einheitlichen Querschnitt sowie oft auch eine einheitliche Länge auf. Das Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts (Holzmasse) ist vorzugsweise ausgewählt aus Fichte, Kiefer, Hartholz, Nadelholz, Laubholz, Rundholz, Industrieholz, Waldrestholz, Totholz und Mischungen davon. Besonders bevorzugt sind Nadelhölzer, wie z.B. Fichte und Kiefer. Ganz besonders bevorzugt sind Fichte, Kiefer und Mischungen davon. Wood briquettes are a form of wood fuel made by mechanically pressing dry wood particles, such as wood shavings, shavings, chips or sawdust. They are a subgroup of fuel briquettes. The wood briquettes have a diameter of at least 25 millimeters. Basically, wood briquettes have an even density and a uniform cross-section and often also a uniform length. The starting material for wood pellets or wood briquettes (wood mass) is preferably selected from spruce, pine, hardwood, coniferous wood, deciduous wood, round wood, industrial wood, residual forest wood, dead wood and mixtures thereof. Softwoods such as spruce and pine are particularly preferred. Spruce, pine and mixtures thereof are very particularly preferred.
Auch Tropenholz ist als Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts möglich. Seine Verwendung ist jedoch aufgrund der schwierigen Rohstofflage vorzugsweise zu vermeiden. Tropical wood can also be used as the starting material for wood pellets or wood briquettes. However, its use should preferably be avoided due to the difficult situation with regard to raw materials.
Als Konservierungsmittel geeignet sind vorzugsweise Benzoesäure und Salze davon, Sorbinsäure und Salze davon, Parabene, Sulfite, Hydrogensulfite, ortho-Phenylphenol, Nitrate, Nitrite und Carbonsäuren mit mindestens 3 Kohlenstoffatomen und Salze davon sowie Mischungen davon. Suitable preservatives are preferably benzoic acid and salts thereof, sorbic acid and salts thereof, parabens, sulfites, hydrogen sulphites, ortho-phenylphenol, nitrates, nitrites and carboxylic acids having at least 3 carbon atoms and salts thereof and mixtures thereof.
Geeignete Konservierungsmittel sind bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Salzen der Benzoesäure, Salzen der Sorbinsäure, Salzen der Propionsäure und Mischungen davon. Suitable preservatives are preferably selected from the group consisting of benzoic acid salts, sorbic acid salts, propionic acid salts and mixtures thereof.
Besonders bevorzugte Konservierungsmittel sind Na-, K-, und/oder Ca-Salze der Benzoesäure, der Sorbinsäure, der Propionsäure und Mischungen davon. Particularly preferred preservatives are Na, K and/or Ca salts of benzoic acid, sorbic acid, propionic acid and mixtures thereof.
Ganz besonders bevorzugte Konservierungsmittel sind Na-, K-, und/oder Ca-Salze der Benzoesäure und der Sorbinsäure sowie Mischungen davon. Am meisten bevorzugt als Konservierungsmittel sind Natriumbenzoat und/oder Kaliumsorbat. Very particularly preferred preservatives are Na, K and/or Ca salts of benzoic acid and sorbic acid and mixtures thereof. Most preferred as preservatives are sodium benzoate and/or potassium sorbate.
Der Anteil des Konservierungsmittels beträgt, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Holzmasse als Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts, 0,001 (10 ppm) bis 2,00 (20.000 ppm) Gewichtsteile, vorzugsweise 0,0015 (15 ppm) bis 0,1 (1000 ppm) Gewichtsteile, bevorzugt 0,0016 (16 ppm) bis 0,44 (4400 ppm), ferner bevorzugt 0,0018 (18 ppm) bis 0,40 (4000 ppm), weiter bevorzugt 0,002 (20 ppm) bis 0,020 (200 ppm) Gewichtsteile, besonders bevorzugt 0,0025 (25 ppm) bis 0,01 (100 ppm) Gewichtsteile, ferner besonders bevorzugt 0,0028 ppm bis 0,0090 (90 ppm) und am meisten bevorzugt 0,003 (30 ppm) bis 0,005 (50 ppm) Gewichtsteile. Jede Kombination der hier genannten Unter- und Obergrenzen ist ebenfalls bevorzugt. Bevorzugt weist das Holzpellet oder Holzbrikett einen pH-Wert von 3,0 bis 6,0, vorzugsweise 3,5 bis 5,5, besonders bevorzugt 4,0 bis 5,0 und am meisten bevorzugt von 4,5 bis 4,9 auf. Jede Kombination der hier genannten Unter- und Obergrenzen ist ebenfalls bevorzugt. Es wird angenommen, dass die Konservierungsmittel in diesem pH- Bereich eine optimale Wirkung erzielen können. Der pH-Wert kann gemessen werden, indem 50 g Holzpellet oder Holzbrikett in 300 mL destilliertem Wasser vermengt und für 5 min gerührt werden. Danach kann der pH-Wert, z.B. mit einem pH-Messgerät wie z.B. einem konjac pH-Meter PH-02 (BellaCoCool GmbH), oder Indikatorpapier, bestimmt werden. The proportion of the preservative, based on 100 parts by weight of the wood mass as the starting material for wood pellets or wood briquettes, is 0.001 (10 ppm) to 2.00 (20,000 ppm) parts by weight, preferably 0.0015 (15 ppm) to 0.1 (1000 ppm) Parts by weight, preferably 0.0016 (16 ppm) to 0.44 (4400 ppm), more preferably 0.0018 (18 ppm) to 0.40 (4000 ppm), more preferably 0.002 (20 ppm) to 0.020 (200 ppm) Parts by weight, more preferably 0.0025 (25 ppm) to 0.01 (100 ppm) parts by weight, further more preferably 0.0028 ppm to 0.0090 (90 ppm) and most preferably 0.003 (30 ppm) to 0.005 (50 ppm). ) parts by weight. Any combination of the lower and upper limits mentioned herein is also preferred. The wood pellet or wood briquette preferably has a pH of 3.0 to 6.0, preferably 3.5 to 5.5, particularly preferably 4.0 to 5.0 and most preferably 4.5 to 4.9 . Any combination of the lower and upper limits mentioned herein is also preferred. It is believed that the preservatives can achieve their optimum effect in this pH range. The pH can be measured by mixing 50 g of wood pellets or wood briquettes in 300 mL of distilled water and stirring for 5 min. The pH value can then be determined, for example using a pH meter such as a konjac pH meter PH-02 (BellaCoCool GmbH) or indicator paper.
Vorzugsweise kann das Holzpellet oder Holzbrikett 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines oder mehrerer Polysaccharids(e) als Bindemittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts, enthalten. Preferably, the wood pellet or wood briquette may contain 0.1 to 5 parts by weight of one or more polysaccharide(s) as a binder based on 100 parts by weight of the wood mass of raw material for wood pellets or wood briquettes.
Bevorzugt kann die Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts 0,2 bis 2,0 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 0,25 bis 1,0 Gewichtteile und weiter besonders bevorzugt 0,3 bis 0,7 Gewichtsteile und am meisten bevorzugt 0,4 bis 0,5 Gewichtsteile eines oder mehrerer Polysaccharids(e) als Bindemittel enthalten. Jegliche Kombination der hier genannten Unter- und Obergrenzen ist ebenfalls bevorzugt. Preferably, the wood pulp from starting material for wood pellets or wood briquettes can contain 0.2 to 2.0 parts by weight, more preferably 0.25 to 1.0 parts by weight and more preferably 0.3 to 0.7 parts by weight and most preferably 0.4 to 0 5 parts by weight of one or more polysaccharide(s) as a binder. Any combination of the lower and upper limits mentioned here is also preferred.
Polysaccharide sind Polymere auf Basis von Kohlenhydraten. Bevorzugte Polysaccharide sind unmodifizierte oder modifizierte Stärke und unmodifizierte oder modifizierte Cellulose. Das oder die Polysaccharide dienen allgemein als Bindemittel, insbesondere für vorhandenes Feinmaterial. Das oder die Polysaccharide können vorzugsweise kaltwasserlöslich sein. Das oder die Polysaccharide können bevorzugt extrudiert, gewalzt oder gesprüht sein. Das oder die Polysaccharide können besonders bevorzugt kaltwasserlöslich und extrudiert sein. Quellen für Polysaccharide können beispielsweise Kartoffeln, Getreide, Mais, Reis, Maniok, Soja, Zuckerrohr oder Mischungen davon sein. Polysaccharides are polymers based on carbohydrates. Preferred polysaccharides are unmodified or modified starch and unmodified or modified cellulose. The polysaccharide or polysaccharides generally serve as a binder, particularly for any fine material that is present. The polysaccharide or polysaccharides can preferably be soluble in cold water. The polysaccharide or polysaccharides can preferably be extruded, rolled or sprayed. The polysaccharide or polysaccharides can particularly preferably be soluble in cold water and extruded. Sources of polysaccharides can be, for example, potatoes, corn, corn, rice, cassava, soybeans, sugarcane, or mixtures thereof.
Stärke ist ein natürliches Polysaccharid, das aus a-D-Glucose-Einheiten besteht. Die Stärke kann bevorzugt als Stärkemehl vorliegen. Die Stärke kann bevorzugt aus Kartoffeln, Getreide, Erbsen, Mais, Reis, Maniok oder Mischungen davon gewonnen werden. Die Stärke kann modifiziert sein, z.B. durch polymeranaloge Reaktionen. Die Stärke dient allgemein als Bindemittel, insbesondere für vorhandenes Feinmaterial. Bevorzugt kann die Stärke kaltwasserlöslich sein. Die Stärke kann besonders bevorzugt extrudiert, gewalzt oder gesprüht sein. Die Stärke kann am meisten bevorzugt kaltwasserlöslich und extrudiert sein. Starch is a natural polysaccharide made up of aD-glucose units. The starch can preferably be in the form of starch flour. The starch can preferably be obtained from potatoes, cereals, peas, corn, rice, cassava or mixtures thereof. The starch can be modified, for example by polymer-analogous reactions. The starch generally serves as a binder, particularly for any fines that are present. The starch can preferably be soluble in cold water. The starch can be particularly preferred extruded, rolled or sprayed. The starch can most preferably be cold water soluble and extruded.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Polysaccharid, insbesondere die Stärke, mit kationischen Verbindungen, z.B. Ammoniumverbindungen, modifiziert sein. Kationisch modifizierte Polysaccharide, insbesondere kationisch modifizierte Stärke, kann die Festigkeit der Holzpellets und/oder Holzbriketts verbessern. Es wird angenommen, dass anionische Gruppen in den Holzfasern über die kationischen Gruppen des modifizierten Polysaccharids, insbesondere Stärke, besser gebunden werden. Dies führt auch zu einer Verbesserung der Ausbeute im Produktionsprozess der Holzpellets bzw. Holzbriketts. Geeignete kationische Verbindungen sind beispielsweise Glycidyltrimethylammoniumchlorid (GMAC™) oder 3-Chlor-2-hydroxypropyl- trimethylammoniumchlorid (REAGENS™). Die kationische Verbindung kann vorzugsweise mit einem Gewichtsanteil von 0,0005 bis 0,25, bevorzugt von 0,001 bis 0,1, besonders bevorzugt von 0,003 bis 0,05 und am meisten bevorzugt von 0,005 bis 0,025 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Holzmasse als Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts vorhanden sein. Besonders bevorzugt wird die kationische Verbindung dem Polysaccarid, insbesondere der Stärke, in einem Extrusionprozess hinzugefügt In a preferred embodiment, the polysaccharide, in particular the starch, can be modified with cationic compounds, e.g. Cationically modified polysaccharides, in particular cationically modified starch, can improve the strength of the wood pellets and/or wood briquettes. It is assumed that anionic groups in the wood fibers are better bound via the cationic groups of the modified polysaccharide, especially starch. This also leads to an improvement in the yield in the production process of the wood pellets or wood briquettes. Suitable cationic compounds are, for example, glycidyl trimethyl ammonium chloride (GMAC™) or 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride (REAGENS™). The cationic compound can preferably be used in a proportion by weight of from 0.0005 to 0.25, preferably from 0.001 to 0.1, more preferably from 0.003 to 0.05 and most preferably from 0.005 to 0.025 parts by weight, based on 100 parts by weight of the wood pulp as Starting material for wood pellets or wood briquettes must be available. The cationic compound is particularly preferably added to the polysaccharide, in particular to the starch, in an extrusion process
Cellulose besteht aus -i,4-glycosidisch verknüpften -D-Glucose-Einheiten in der Hauptkette. Die Cellulose kann ausgewählt sein aus mikrokristalliner Cellulose, Cellulosepulver, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Ethylmethylcellulose, Carboxymethylcellulose und Mischungen davon. Cellulose consists of -i,4-glycosidically linked -D-glucose units in the main chain. The cellulose can be selected from microcrystalline cellulose, cellulose powder, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, ethylmethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and mixtures thereof.
Die Holzpellets oder Holzbriketts können weitere Hilfsstoffe enthalten, die in einem beliebigen Verarbeitungsschritt hinzugegeben werden können. Bevorzugte Hilfsstoffe sind z.B. Fasern, Silica (Kieselsäure), Füllstoffe und Harze. Das eine oder die mehreren Hilfsstoffe liegen vorzugsweise mit einem Anteil im Bereich von 0,1 bis 3 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 0,2 bis 2 Gewichtsteilen, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 1,0 Gewichtsanteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts, vor. The wood pellets or wood briquettes can contain other additives that can be added at any processing step. Examples of preferred adjuvants are fibers, silica (silicic acid), fillers and resins. The one or more auxiliaries are preferably present in a proportion in the range from 0.1 to 3 parts by weight, more preferably 0.2 to 2 parts by weight, most preferably 0.5 to 1.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the wood pulp from starting material for wood pellets or wood briquettes.
Verfahren Die Pelletierung zu Holzpellets oder die Verpressung zu Holzbriketts bietet gegenüber anderen biogenen Festbrennstoffen verschiedene Vorteile, wie beispielsweise die automatisierte Nutzung als Brennstoff in speziellen Pelletheizungen. Die Herstellung der Holzpellets oder Holzbriketts erfolgt meist nahe der Rohstoffquelle. Das sind z. B. Säge- und Hobelwerke, in denen als Koppelprodukt Holzabfälle (Hackschnitzel, Säge- und Hobelspäne) anfallen. Rund 30 % der Holzpellets werden auch aus Rundholz geringerer Qualität erzeugt. Die Rohstoffe werden zunächst zerkleinert, beispielsweise durch eine Hammermühle. An das Holzpellet- bzw. Holzbrikettwerk oder die Holzverarbeitung angeschlossene Biomasseheizwerke oder Biomasseheizkraftwerke können die Wärme zur Trocknung der Rohstoffe liefern. Proceedings Pelleting into wood pellets or pressing into wood briquettes offers various advantages over other biogenic solid fuels, such as automated use as a fuel in special pellet heating systems. The production of wood pellets or wood briquettes usually takes place close to the source of the raw material. These are e.g. B. Sawmills and planing mills in which wood waste (wood chips, sawdust and shavings) is produced as a by-product. Around 30% of the wood pellets are also produced from round wood of lower quality. The raw materials are first crushed, for example by a hammer mill. Biomass heating plants or biomass combined heat and power plants connected to the wood pellet or wood briquette plant or wood processing can supply the heat for drying the raw materials.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Polysaccharid und Konservierungsmittel vorzugsweise mechanisch, z.B. durch Rühren, durch Extrusion, mittels Walzentrocknung oder mittels Sprühtrocknung vermengt. Besonders bevorzugt ist die Vermengung mittels Extrusion. Das Polysaccharid kann dabei als Feststoff, z.B. als Pulver oder Mehl, oder in gelöster Form, z.B. als wässrige Lösung oder in einem organischen Lösungsmittel vorliegen. Das Konservierungsmittel kann in fester oder flüssiger Form, z.B. als Lösung in Wasser, einem organischen Lösungsmittel oder einer Mischung davon, vorliegen. Geeignete organische Lösungsmittel haben vorzugsweise einen Siedepunkt unterhalb von Wasser, z.B. Methanol oder Ethanol, um die für die Trocknung erforderliche Energie möglichst gering zu halten. Besonders bevorzugt kann im Extrusionprozess eine kationische Verbindung hinzugefügt werden, um das Polysaccharid kationisch zu modifizieren. In a preferred embodiment, the polysaccharide and preservative are preferably mixed mechanically, e.g., by stirring, by extrusion, by drum drying, or by spray drying. Mixing by means of extrusion is particularly preferred. The polysaccharide can be present as a solid, e.g. as a powder or flour, or in dissolved form, e.g. as an aqueous solution or in an organic solvent. The preservative may be in solid or liquid form, for example as a solution in water, an organic solvent or a mixture thereof. Suitable organic solvents preferably have a boiling point below water, e.g., methanol or ethanol, in order to keep the energy required for drying as low as possible. A cationic compound can particularly preferably be added in the extrusion process in order to cationically modify the polysaccharide.
Der Anteil des Konservierungsmittels im Gemisch aus Polysaccharid und Konservierungsmittel liegt im Bereich von 0,02 bis 2000 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Polysaccharid. Vorzugsweise können die Gewichtsteile des Konservierungsmittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile Polysaccharid, im Bereich von 0,05 bis 100 Gewichtsteile, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 Gewichtsteile, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2 Gewichtsteile und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 1,5 Gewichtsteile liegen. The proportion of the preservative in the mixture of polysaccharide and preservative is in the range from 0.02 to 2000 parts by weight, based on 100 parts by weight of polysaccharide. The parts by weight of the preservative, based on 100 parts by weight of polysaccharide, can preferably be in the range from 0.05 to 100 parts by weight, preferably in the range from 0.1 to 10 parts by weight, particularly preferably in the range from 0.5 to 2 parts by weight and very particularly preferably in range from 1.0 to 1.5 parts by weight.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Stärke und Konservierungsmittel vorzugsweise mechanisch, z.B. durch Rühren, durch Extrusion, mittels Walzentrocknung oder mittels Sprühtrocknung vermengt. Besonders bevorzugt ist die Vermengung mittels Extrusion. Die Stärke kann dabei als Feststoff, z.B. Stärkemehl, oder in gelöster Form, z.B. als wässrige Lösung vorliegen. Das Konservierungsmittel kann in fester oder flüssiger Form, z.B. als Lösung in Wasser, einem organischen Lösungsmittel oder einer Mischung davon, vorliegen. Geeignete organische Lösungsmittel haben vorzugsweise einen Siedepunkt unterhalb von Wasser, z.B. Methanol oder Ethanol, um die für die Trocknung erforderliche Energie möglichst gering zu halten. Besonders bevorzugt kann im Extrusionprozess eine kationische Verbindung hinzugefügt werden, um die Stärke kationisch zu modifizieren. In a particularly preferred embodiment, starch and preservatives are preferably mixed mechanically, for example by stirring, by extrusion, by means of drum drying or by means of spray drying. Mixing by means of extrusion is particularly preferred. The starch can be used as a solid, for example Starch, or in dissolved form, for example as an aqueous solution. The preservative can be in solid or liquid form, for example as a solution in water, an organic solvent or a mixture thereof. Suitable organic solvents preferably have a boiling point below that of water, for example methanol or ethanol, in order to keep the energy required for drying as low as possible. A cationic compound can particularly preferably be added in the extrusion process in order to cationically modify the starch.
Der Anteil des Konservierungsmittels im Gemisch aus Stärke und Konservierungsmittel liegt im Bereich von 0,02 bis 2000 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Stärke. Vorzugsweise können die Gewichtsteile des Konservierungsmittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile Stärke, im Bereich von 0,05 bis 100 Gewichtsteile, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 Gewichtsteile, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2 Gewichtsteile und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 1,5 Gewichtsteile liegen. The proportion of the preservative in the mixture of starch and preservative is in the range from 0.02 to 2000 parts by weight, based on 100 parts by weight of starch. The parts by weight of the preservative, based on 100 parts by weight of starch, can preferably be in the range from 0.05 to 100 parts by weight, preferably in the range from 0.1 to 10 parts by weight, particularly preferably in the range from 0.5 to 2 parts by weight and very particularly preferably in range from 1.0 to 1.5 parts by weight.
Das Ausgangsmaterial für Holzpellets und das Gemisch aus Polysaccharid, insbesondere Stärke, und Konservierungsmittel können mechanisch vermengt werden. Vorzugsweise erfolgt die Vermengung in einem Konditionierer. In einer Pelletieranlage, z.B. einer Pelletpresse, werden die Pellets geformt. Das Material wird unter hohem Druck, z.B. 200 bis 1200 bar, durch eine Stahlmatrize, z.B. Rund- oder Flachmatrize, mit Bohrungen im gewünschten Pellet-Durchmesser, z.B. je nach Matrize 6 bis 10 mm, gepresst und so pelletiert. Durch den Druck findet eine Erwärmung statt und das im Holz enthaltene Lignin wird dadurch verflüssigt, sodass es teilweise als Bindemittel fungiert. Beim Austreten aus der Matrize schneidet ein Abstreifmesser die Stränge zu Pellets der gewünschten Länge (10 bis 30 mm). The raw material for wood pellets and the mixture of polysaccharide, in particular starch, and preservative can be mechanically blended. Mixing preferably takes place in a conditioner. The pellets are formed in a pelleting system, e.g. a pellet press. The material is pressed under high pressure, e.g. 200 to 1200 bar, through a steel die, e.g. round or flat die, with holes in the desired pellet diameter, e.g. 6 to 10 mm depending on the die, and thus pelletized. The pressure causes heating and the lignin contained in the wood is liquefied, so that it partly acts as a binding agent. Upon exiting the die, a doctor blade cuts the strands into pellets of the desired length (10 to 30 mm).
In einer Verpressungsanlage, z.B. einer Brikettpresse, werden die Holzbriketts geformt. Das Material wird unter hohem Druck, z.B. 200 bis 1200 bar, verpresst. Besonders geeignete Pressverfahren sind das Strangpressverfahren, das Presskammerverfahren, das Exzenterpressen und das Extruderpressen. Durch den Druck findet eine Erwärmung statt und das im Holz enthaltene Lignin wird dadurch verflüssigt, sodass es teilweise als Bindemittel fungiert. The wood briquettes are formed in a compression system, e.g. a briquette press. The material is pressed under high pressure, e.g. 200 to 1200 bar. Particularly suitable pressing processes are the extrusion process, the press chamber process, eccentric pressing and extruder pressing. The pressure causes heating and the lignin contained in the wood is liquefied, so that it partly acts as a binding agent.
Vorzugsweise kann die Pelletierung zu Holzpellets bei einer Temperatur von 60 °C bis 130 °C erfolgen. Ab 60 °C beginnt das in der Holzmasse enthaltene Lignin sich zu verflüssigen. Eine Verarbeitungstemperatur von mehr als 130 °C gilt als unwirtschaftlich. Bevorzugt kann die Pelletierung zu Holzpellets bei einer Temperatur von 9O°C bis 120 °C, besonders bevorzugt 100 °C bis 110 °C erfolgen. The pelleting to form wood pellets can preferably take place at a temperature of 60.degree. C. to 130.degree. From 60 °C, the lignin contained in the wood mass begins to liquefy. A processing temperature of more than 130 °C is considered uneconomical. The pelleting to give wood pellets can preferably take place at a temperature of 90.degree. C. to 120.degree. C., particularly preferably 100.degree. C. to 110.degree.
Vorzugsweise kann die Verpressung zu Holzbriketts bei einer Temperatur von 60 °C bis 130 °C erfolgen. Ab 60 °C beginnt das in der Holzmasse enthaltene Lignin sich zu verflüssigen. Eine Verarbeitungstemperatur von mehr als 130 °C gilt als unwirtschaftlich. Bevorzugt kann die Verpressung zu Holzbriketts bei einer Temperatur von 7O°C bis 100 °C, besonders bevorzugt 80 °C bis 90 °C erfolgen. The pressing to form wood briquettes can preferably take place at a temperature of 60.degree. C. to 130.degree. From 60 °C, the lignin contained in the wood mass begins to liquefy. A processing temperature of more than 130 °C is considered uneconomical. The pressing to form wood briquettes can preferably take place at a temperature of 70.degree. C. to 100.degree. C., particularly preferably 80.degree. C. to 90.degree.
Geeignete Wärmequellen können Wasserdampf oder elektrische Heizquellen sein. Suitable heat sources can be water vapor or electrical heat sources.
Die erfindungsgemäßen Holzpellets oder Holzbriketts können in Kleinfeuerungen, in industriellen Feuerungsanlagen oder in Kraftwerken verfeuert werden. The wood pellets or wood briquettes according to the invention can be burned in small furnaces, in industrial furnaces or in power plants.
Sämtliche Kombinationen von bevorzugten Bereichen und/oder von Ausführungsformen sind besonders bevorzugt. All combinations of preferred ranges and/or of embodiments are particularly preferred.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Further features and advantages of the invention result from the following detailed description of exemplary embodiments.
Ausführungsbeispiele exemplary embodiments
Beispiel 1 example 1
20 kg extrudierte Kartoffelstärke wurde mittels einer Förderschnecke mit 200 g (1 Gewichtsteil, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kartoffelstärke) Natriumbenzoat vermischt und Partikel kleiner als 500 pm durch Sieben entfernt. 20 kg of extruded potato starch was mixed with 200 g (1 part by weight, based on 100 parts by weight of the potato starch) of sodium benzoate using a screw conveyor, and particles smaller than 500 μm were removed by sieving.
Anschließend wurde das erhaltene Gemisch aus Stärke und Konservierungsmittel mit 2000 kg Holzmasse bestehend aus Sägemehl und Hobelspänen aus Fichtenholz (0,01 Gewichtsteile Konservierungsmittel, 1 Gewichtsteil Kartoffelstärke, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Holzmasse) in einem Konditionierer vermischt. Die Holzmasse aus Fichtenholz wurde zuvor auf einem Bandtrockner bis auf eine Restfeuchtigkeit von 10% getrocknet und in einer Hammermühle homogenisiert. Nach der Konditionierung wurde das erhaltene Gemisch aus Holzmasse, Kartoffelstärke und Konservierungsmittel in einem Pelletierer (Modell „Monster“ der Firma Graf Equipment GmbH, Germany) zu Holzpellets verarbeitet. Anschließend wurden die erhaltenen Holzpellets grob gesiebt und mittels eines Luftstroms auf ca. 40 °C abgekühlt. The resulting mixture of starch and preservative was then mixed in a conditioner with 2000 kg of wood pulp consisting of sawdust and shavings from spruce (0.01 part by weight of preservative, 1 part by weight of potato starch, based on 100 parts by weight of the wood pulp). The spruce wood mass was previously dried on a belt dryer down to a residual moisture content of 10% and homogenized in a hammer mill. After conditioning, the resulting mixture of wood pulp, potato starch and preservative was pelletized in a pelletizer (“Monster” model from Graf Equipment GmbH, Germany). processed wood pellets. The wood pellets obtained were then roughly sieved and cooled to approx. 40 °C using a stream of air.
Es wurden 1980 kg Holzpellets mit einem Durchmesser von 8 mm bei einem Ausstoß von 1000 kg/h erhalten. 1980 kg of wood pellets with a diameter of 8 mm were obtained at an output of 1000 kg/h.
Die erhaltenen Holzpellets wiesen eine Dichte, eine Festigkeit, eine Feuchtigkeit und eine Länge gemäß Tabelle 1 auf. The wood pellets obtained had density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
Beispiel 2 example 2
Beispiel 2 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde 1 Gew.-% Kaliumsorbat anstatt Natriumbenzoat als Konservierungsmittel hinzugegeben. Die erhaltenen Holzpellets wiesen einen Durchmesser von 8 mm sowie eine Dichte, eine Festigkeit, eine Feuchtigkeit und eine Länge gemäß Tabelle 1 auf. Example 2 was prepared as in Example 1, but 1% by weight of potassium sorbate was added as a preservative instead of sodium benzoate. The wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
Vergleichsbeispiel 1 Comparative example 1
Vergleichsbeispiel 2 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurden weder Stärke, noch Konservierungsmittel zum Ausgangsmaterial für Holzpellets hinzugegeben. Die erhaltenen Holzpellets wiesen einen Durchmesser von 8 mm sowie eine Dichte, eine Festigkeit, eine Feuchtigkeit und eine Länge gemäß Tabelle 1 auf. Comparative Example 2 was prepared as Example 1, but neither starch nor preservatives were added to the wood pellet raw material. The wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
Vergleichsbeispiel 2 Comparative example 2
Vergleichsbeispiel 2 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde kein Konservierungsmittel zur extrudierten Stärke hinzugegeben. Die erhaltenen Holzpellets wiesen einen Durchmesser von 8 mm sowie eine Dichte, eine Festigkeit, eine Feuchtigkeit und eine Länge gemäß Tabelle 1 auf. Comparative Example 2 was prepared as Example 1, but no preservative was added to the extruded starch. The wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
Vergleichsbeispiel 3 Comparative example 3
Vergleichsbeispiel 3 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde sprühgetrocknete kaltwasserlösliche (KWL) Stärke verwendet und kein Konservierungsmittel zur KWL- Stärke hinzugegeben. Die erhaltenen Holzpellets wiesen einen Durchmesser von 8 mm sowie eine Dichte, eine Festigkeit, eine Feuchtigkeit und eine Länge gemäß Tabelle 1 auf. Comparative Example 3 was prepared as Example 1, but spray dried cold water soluble (CWA) starch was used and no preservative was added to the CWA starch. The wood pellets obtained had a diameter of 8 mm and a density, strength, moisture and length as shown in Table 1.
Bestimmung der CO-Entivickhmg Proben aller (Vergleichs)Beispiele wurden 3 Monate in jeweils separat verschlossenen, luftdichten Behältern bei Raumtemperatur (20 °C) und 50%RH (relative Luftfeuchtigkeit) in Dunkelheit gelagert. Anschließend wurde die CO-Konzentration mittels eines CO-Messgeräts (MRU Messgeräte für Rauchgase und Umweltschutz GmbH, Deutschland) bestimmt. Determination of CO Entivickhmg Samples of all (comparative) examples were stored in the dark for 3 months in each case in separately closed, airtight containers at room temperature (20° C.) and 50% RH (relative atmospheric humidity). The CO concentration was then determined using a CO measuring device (MRU Measuring Devices for Smoke Gases and Environmental Protection GmbH, Germany).
Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle i zusammengefasst. Dichte, Festigkeit und Feuchtigkeit wurden gemäß ISO 17225 bestimmt. Die Länge der Holzpellets wurde bestimmt, indem 10 Holzpellets zufällig ausgewählt und ihre Länge gemessen wurde.
Figure imgf000012_0001
The results are summarized in Table i below. Density, strength and moisture were determined according to ISO 17225. The length of the wood pellets was determined by randomly selecting 10 wood pellets and measuring their length.
Figure imgf000012_0001
In den Ergebnissen wird ersichtlich, dass in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 der CO- Wert in einem Bereich liegt, der innerhalb von ca. 20 Minuten zu Beschwerden wie Kopfschmerzen, Schwindel und Übelkeit führen kann (siehe Tabelle 2). The results show that in Comparative Examples 1 and 2 the CO value is in a range that can lead to complaints such as headaches, dizziness and nausea within about 20 minutes (see Table 2).
[Tabelle 2]
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000013_0001
[Table 2]
Figure imgf000012_0002
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Das erfindungsgemäße Beispiel 1 weist einen Rückgang der CO-Konzentration von fast 50% im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 auf. Das erfindungsgemäße Beispiel 2 weist einen Rückgang der CO-Konzentration von ca. 86% im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 auf. Inventive Example 1 shows a decrease in CO concentration of almost 50% as compared to Comparative Examples 1 and 2. Example 2 according to the invention shows a decrease in the CO concentration of approx. 86% compared to comparative examples 1 and 2.
In Vergleichsbeispiel 3 hat die sprühgetrocknete kaltwasserlösliche Stärke eine viel höhere Löslichkeit im Vergleich zur extrudierten Stärke. Dadurch steht Bakterien ein deutlich verbesserter Zugang zu den Kohlehydraten als Nahrung zur Verfügung. Folglich weist das Beispiel eine enorm hohe CO-Konzentration von über 4000 ppm auf, die in kürzester Zeit zu Beschwerden, wenn nicht sogar Bewusstlosigkeit und/oder Lebensgefahr führen kann. Ferner wird in den erfindungsgemäßen Beispielen sichergestellt, dass sich die CO- Konzentration bei längerer Lagerung nicht der unteren Explosionsgrenze (10,9 Vol.-% CO) annähert. In Comparative Example 3, the spray dried cold water soluble starch has a much higher solubility compared to the extruded starch. As a result, bacteria have significantly better access to the carbohydrates as food. Consequently, the example shows an enormously high CO concentration of over 4000 ppm, which can lead to symptoms, if not even unconsciousness and/or life-threatening in a very short time. Furthermore, it is ensured in the examples according to the invention that the CO concentration does not approach the lower explosion limit (10.9% by volume CO) during prolonged storage.

Claims

Patentansprüche Holzpellet oder Holzbrikett, umfassend Claims Wood pellet or wood briquette comprising
- too Gewichtsteile Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts; und - too parts by weight wood mass from starting material for wood pellets or wood briquettes; and
- o,ooi bis 2,00 Gewichtsteile Konservierungsmittel. Holzpellet oder Holzbrikett nach Anspruch i, das ferner o,i bis 5 Gewichtsteile eines oder mehrerer Polysaccharids(e) als Bindemittel enthält. Holzpellet oder Holzbrikett nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Konservierungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Benzoesäure und Salzen davon, Sorbinsäure und Salzen davon, Parabenen, Sulfit, Hydrogensulfit, ortho-Phenylphenol, Nitrat, Nitrit und Carbonsäuren mit mindestens 3 Kohlenstoffatomen und Salzen davon sowie Mischungen davon. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Konservierungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Salzen der Benzoesäure, Salzen der Sorbinsäure, Salzen der Propionsäure und Mischungen davon. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Konservierungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumbenzoat und/oder Kaliumsorbat. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 0,0016 bis 0,44 Gewichtsteile Konservierungsmittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 0,0028 bis 0,0090 Gewichtsteile Konservierungsmittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 0,3 bis 0,7 Gewichtsteile eines oder mehrerer Polysaccharids(e) als Bindemittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile Holzmasse aus Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ausgangsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fichte, Kiefer, Hartholz, Nadelholz, Laubholz, Rundholz, Industrieholz, Waldrestholz, Totholz, Tropenholz und Mischungen davon. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Polysaccharid kaltwasserlösliche Stärke ist. Holzpellet oder Holzbrikett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Polysaccharid kaltwasserlösliche Stärke ist, die kationisch modifiziert und/oder extrudiert ist. Verfahren zur Herstellung von Holzpellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem a) 100 Gewichtsteile eines Ausgangsmaterial für Holzpellets (Holzmasse) mit 0,001 bis 2,0 Gewichtsteilen Konservierungsmittel gemischt werden, und b) das Gemisch aus Ausgangsmaterial für Holzpellets und Konservierungsmittel pelletiert wird. Verfahren zur Herstellung von Holzbriketts nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem a) 100 Gewichtsteile eines Ausgangsmaterial für Holzbriketts (Holzmasse) mit 0,001 bis 2,0 Gewichtsteilen Konservierungsmittel gemischt werden, und b) das Gemisch aus Ausgangsmaterial für Holzbriketts und Konservierungsmittel verpresst wird. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das Konservierungsmittel vor dem Vermischen mit dem Ausgangsmaterial für Holzpellets oder Holzbriketts mit 0,1 bis 5 Gewichtsteilen Polysaccharid vermischt wird. Verwendung der Holzpellets oder Holzbriketts nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Verfeuerung in Kleinfeuerungen, in industriellen Feuerungsanlagen oder in Kraftwerken. - 0.001 to 2.00 parts by weight of preservative. A wood pellet or wood briquette according to claim i, which further contains 0.1 to 5 parts by weight of one or more polysaccharides as binder. Wood pellet or wood briquette according to claim 1 or 2, wherein the preservative is selected from the group consisting of benzoic acid and salts thereof, sorbic acid and salts thereof, parabens, sulfite, hydrogen sulfite, ortho-phenylphenol, nitrate, nitrite and carboxylic acids having at least 3 carbon atoms and salts thereof and mixtures thereof. A wood pellet or briquette according to any one of the preceding claims wherein the preservative is selected from the group consisting of benzoic acid salts, sorbic acid salts, propionic acid salts and mixtures thereof. Wood pellet or wood briquette according to one of the preceding claims, in which the preservative is selected from the group consisting of sodium benzoate and/or potassium sorbate. Wood pellet or wood briquette according to one of the preceding claims, comprising 0.0016 to 0.44 parts by weight of preservative, based on 100 parts by weight of wood pulp from starting material for wood pellets or wood briquettes. Wood pellet or wood briquette according to one of the preceding claims, comprising 0.0028 to 0.0090 parts by weight of preservative, based on 100 parts by weight of wood pulp from starting material for wood pellets or wood briquettes. Wood pellet or wood briquette according to one of the preceding claims, comprising 0.3 to 0.7 parts by weight of one or more polysaccharide(s) as binder, based on 100 parts by weight of wood pulp from starting material for wood pellets or wood briquettes. Wood pellet or wood briquette according to one of the preceding claims, in which the starting material is selected from the group consisting of spruce, pine, hardwood, softwood, deciduous wood, round wood, industrial wood, forest residues, deadwood, tropical wood and mixtures thereof. A wood pellet or briquette according to any one of the preceding claims wherein the polysaccharide is cold water soluble starch. A wood pellet or briquette according to any one of the preceding claims wherein the polysaccharide is cold water soluble starch which is cationically modified and/or extruded. A method for producing wood pellets according to any one of the preceding claims, wherein a) 100 parts by weight of a wood pellet raw material (wood pulp) is mixed with 0.001 to 2.0 parts by weight of preservative, and b) the mixture of wood pellet raw material and preservative is pelletized. Process for the production of wood briquettes according to one of claims 1 to 11, in which a) 100 parts by weight of a starting material for wood briquettes (wood pulp) are mixed with 0.001 to 2.0 parts by weight of preservative, and b) the mixture of starting material for wood briquettes and preservative is compressed . A method according to claim 12 or 13, wherein the preservative is mixed with 0.1 to 5 parts by weight of polysaccharide prior to mixing with the starting material for wood pellets or wood briquettes. Use of the wood pellets or wood briquettes according to one of Claims 1 to 14 for firing in small furnaces, in industrial furnaces or in power stations.
17 17
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