Per i produttori che utilizzano diverse tipologie di prodotti, materie prime eterogenee, in particolare mescolando materiali legnosi convenzionali con residui agricoli abrasivi come la lolla di riso, paglia fibrosa, e l'erba medica appiccicosa, i requisiti ingegneristici della pellettizzatrice sono drasticamente aumentati. L'analisi di Lansonmachines conclude che le apparecchiature di pellettizzazione standard sono inadeguate per questa applicazione multimateriale. La conclusione definitiva per una granulazione di successo e duratura su questo ampio spettro di biomasse è l'integrazione obbligatoria di una filiera fabbricata in acciaio inossidabile ad alto tenore di cromo (4Cr13) abbinata a un gruppo motore a ingranaggi elicoidali ad alto fattore di servizio. Questa combinazione attenua la forte usura abrasiva indotta dalla silice presente nella lolla di riso e fornisce l'immenso risultato, coppia stabile necessaria per superare la bassa densità apparente e l'elevata resistenza al “ritorno elastico” della paglia lavorata. Questo articolo fornisce una guida tecnica per la scelta e il funzionamento del granulatore motorizzato più adatto per ottenere pellet di qualità costante da queste fonti esigenti.

Attributi chiave

Materia prima	Biomassa, Erba, Crusca di riso, Segatura di legno, Gambo di cotone,...	punti chiave di vendita	Alta produttività
componenti fondamentali	Cuscinetto, ingranaggio, motore	tensione	380 V, 110 V, 220 V
Garanzia	1 anno	Rapporto di prova del macchinario	Fornito
video in uscita-ispezione	Fornito	diametro del pellet (mm)	6 – 12
produzione (kg/h)	800 - 5000 kg/h	luogo di origine	Henan, Cina
potenza del motore (kw)	55	peso (kg)	3500
nome del marchio	Lanson	dimensione(1*w*h)	1800*1000*1780

1. Le complesse sfide ingegneristiche della granulazione di biomasse diverse

Lavorazione di una combinazione di legno, erba medica, lolla di riso, e paglia in un'unica pellettizzatrice introduce tre fondamentali sollecitazioni metallurgiche e meccaniche che poche macchine standard sono progettate per sopportare. Il funzionamento di un granulatore con questo portafoglio di materie prime è un esercizio di gestione degli estremi.

La tripla minaccia per le macchine

1. Abrasività della silice (buccia di riso): La lolla di riso possiede una concentrazione naturalmente elevata di silice (biossido di silicio), spesso superiore a 15% del contenuto di ceneri. Agisce come un agente tagliente microscopico, erodendo in modo aggressivo i fori dello stampo e i gusci dei rulli. Questo materiale, da solo, richiede un cambio di metallurgia.

2. Resilienza delle fibre e bassa densità (paglia): Paglia, in particolare la paglia di cereali, presenta un'immensa resilienza strutturale e una bassa densità. Questo effetto “ritorno elastico” richiede una forza di compressione estremamente elevata per compattare le fibre in modo sufficientemente stretto da consentire l'attivazione della lignina e il legame permanente, che richiede al motore la massima coppia.

3. Appiccicosità di proteine e grassi (erba medica): L'erba medica è ricca di proteine, che, quando viene riscaldato, diventa appiccicoso. Se il rapporto di compressione è troppo alto, il materiale si surriscalda, sporca i fori della matrice, e avvia una reazione chimica che può causare la corrosione interna dello stampo.

2. Il ruolo critico della metallurgia degli stampi nella manipolazione di materie prime multiple

Come esperto di materiali, Sottolineo che la scelta tra i comuni acciai legati (come il 20CrMnTi) e gli acciai inossidabili non è facoltativa quando si ha a che fare con alte ceneri, biomassa ad alto contenuto di silice come la lolla di riso.

Obbligo di acciaio inossidabile ad alto tenore di cromo (4Cr13)

Lansonmachines specifica Acciaio inossidabile 4Cr13 per qualsiasi granulatore dedicato alle biomasse agricole miste.

Materiale dello stampo	Caratteristica primaria	Idoneità alla biomassa mista	Limitazione
Acciaio legato 20CrMnTi	Estrema durezza superficiale (60-62 HRC)	Scarso (altamente suscettibile all'abrasione da silice)	Rapida usura dello stampo; richiede una sostituzione frequente.
Acciaio legato 40Cr	Durezza e tenacità bilanciate	Insoddisfacente (si corrode con mangimi altamente proteici)	Rischio di corrosione dovuto ai sottoprodotti della combustione di erba medica e proteine.
Acciaio inox 4Cr13	Alto contenuto di cromo (>12%)	Eccellente (resiste all'abrasione e alla corrosione)	Durezza superficiale leggermente inferiore.

Gestire l'erosione dei fori di stampo

La silice contenuta nella lolla di riso attacca le pareti dei fori dello stampo attraverso micro-pitting. L'elevato contenuto di cromo nel 4Cr13 forma uno strato di ossido protettivo che resiste chimicamente a questa azione di taglio abrasiva, prolungando in modo significativo la vita operativa dello stampo fino a 400 ore rispetto all'acciaio legato standard sotto lo stesso carico.

3. Protocolli di pre-trattamento per i residui agricoli

Il fallimento operativo più comune deriva da una preparazione inadeguata della biomassa non legnosa. Il granulatore è una pressa, non un trituratore.

Riduzione delle dimensioni: Superare la lunghezza delle fibre

La paglia e i lunghi steli di erba medica devono essere ridotti. Le cippatrici standard non sono sufficienti. A mulino a martelli è un componente a monte obbligatorio.

• Requisito della paglia: Le fibre devono essere ridotte a una lunghezza media compresa tra 3 e 5 mm. Le fibre più lunghe si aggrovigliano all'ingresso della matrice, causando un “ponte” sulla superficie dello stampo e impedendo una compressione uniforme.

• Pula di riso: Grazie alla sua natura pregiata, La lolla di riso necessita solo di una vagliatura per eliminare i contaminanti inorganici estranei (pietre), rottami metallici) prima del condizionamento.

Mandato di condizionamento dell'umidità

Mentre il legno richiede 12%-15% umidità, I materiali agricoli hanno esigenze particolari:

• Paglia: Richiede un condizionamento a vapore o un'umidità superiore (fino a 18%) per ammorbidire la struttura dura della cellulosa e migliorare la plasticità.

• Erba medica: Deve essere tenuto sotto stretto controllo a 10%-12%. L'eccesso di umidità aggrava l'appiccicosità, con conseguente incrostazione degli stampi.

4. Regolazione del rapporto di compressione (CR) per materie prime variabili

La sfida meccanica più grande in un granulatore multi-alimentazione è la richiesta di rapporti di compressione (CR) regolabili istantaneamente, definita come la lunghezza effettiva di lavoro del canale della matrice, $L$, diviso per il diametro del foro, $D$, o $L/D$).

Lo spettro del rapporto di compressione

Un produttore che passa da un materiale all'altro non può utilizzare un'unica matrice. Il CR deve essere abbinato con cura.

Materia prima	Requisito CR (L/D)	Motivo
Zucchero di riso	Basso (3.0 - 4.0)	Alta densità naturale; impedisce la carbonizzazione per attrito.
Erba medica	Medio (4,5 - 5,5)	Fornisce la necessaria densificazione, evitando di bruciare le proteine.
Segatura di legno	Medio-alto (5,5 - 6,5)	Necessario per attivare la lignina; densità del legno standard.
Paglia	Alto (6,5 - 7,5)	Supera l'estrema elasticità delle fibre e la bassa densità di massa.

Approfondimento operativo: Per i granulatori che lavorano tutti e quattro i materiali, in genere consigliamo un Stampo piatto. Il design dello stampo piatto facilita il cambio dello stampo in tempi più rapidi (ore invece di giorni) rispetto ai grandi sistemi di stampi ad anello, rendendo pratico il cambio della piastra dello stampo per adattarlo ai requisiti di CR della materia prima corrente.

5. Selezione del motore e dinamica della trasmissione (vincolo “con motore”)

Il motore e il cambio sono i componenti non consumabili più importanti. Determinano la capacità del mulino di sostenere la coppia di picco richiesta per materiali come la paglia.

Il prerequisito del fattore servizio

A causa dell'intermittenza, carichi ad alto impatto creati dalla lavorazione di materie prime incoerenti (ad es.g., ciuffi di erba medica bagnata o nodi di legno densi), il motore elettrico deve essere notevolmente sovradimensionato.

• Motori industriali standard: Fattore di servizio (SF) pari a 1.Da 0 a 1.15.

• Mandato Lansonmachines per biomasse miste: Un motore con un SF di 1,5 o superiore. In questo modo si garantisce che gli avvolgimenti del motore siano in grado di gestire le condizioni di sovraccarico continuo che si verificano quando il mulino tenta di densificare la paglia ad alta resilienza.

Ingegneria del cambio

Il cambio, non il motore, è responsabile della conversione della rotazione ad alta velocità in una coppia ad alta forza. A trasmissione ad ingranaggi elicoidali non è negoziabile.

• Efficienza: Gli ingranaggi elicoidali sono da 95% a 98% efficienti nel trasferimento di potenza, fornire una struttura stabile, coppia in uscita non fluttuante.

• Distribuzione del carico: I loro denti angolati si innestano in modo più graduale e fluido rispetto agli ingranaggi cilindrici a taglio dritto, smorzando efficacemente lo shock meccanico che si verifica quando i rulli incontrano una resistenza improvvisa. Questo protegge in modo significativo i cuscinetti dell'albero principale, che sono altamente suscettibili alla rottura per fatica.

6. Analisi comparativa dei tipi di pellettatrice per materie prime miste

Scegliere tra un Granulatore con stampo piatto e un Granulatore ad anello è una decisione puramente produttiva e di flessibilità per questi materiali.

Caratteristica	Granulatore con stampo piatto	Granulatore ad anello
Gamma di uscita	Da basso a medio (50 - 800 kg/h)	Alto (1 - 20+ tonnellate/h)
Flessibilità CR	Eccellente (facile scambio di matrici)	Scarsa (la sostituzione degli stampi è complessa e richiede tempo)
Alimentazione verticale	Superiore per i materiali leggeri e soffici (paglia/guscio)	Si affida alla forza centrifuga (rischio di ponti)
Accesso all'usura degli stampi	Semplice (la piastra è reversibile, facile da pulire)	Difficile (sono necessari un alloggiamento pesante e strumenti specializzati)

Conclusione: Per un funzionamento versatile che passa da un materiale all'altro e richiede CR diversi, il Granulatore a motore per stampi piatti fornisce l'agilità operativa e la semplicità di manutenzione che i mulini ad anello industriali su larga scala non possono eguagliare.

7. Strategie operative per la massimizzazione della produttività e della durata

Per ottenere prestazioni elevate è necessario gestire la termica, meccanico, e chimico all'interno della camera di granulazione.

La finestra di gestione termica

La lignina (nel legno) e le proteine (nell'erba medica) richiedono calore per plastificarsi e legarsi.

• Attivazione della lignina: Esigenze $80^{\circ}\text{C}$ a $120^{\circ}\text{C}$.

• Coagulazione delle proteine: Necessità da $70^{\circ}\text{C}$ a $90^{\circ}\text{C}$.Il mantenimento della temperatura interna ottimale è fondamentale. Se il granulatore funziona a freddo (a causa dell'eccessiva umidità), la legatura non riesce. Se si surriscalda (a causa dell'elevato attrito), il materiale si carbonizza. Il monitoraggio della temperatura del cuscinetto è un prerequisito essenziale per evitare la fuga termica.

L'uso di agenti leganti

Mentre il legno utilizza la propria lignina, paglia e lolla di riso spesso beneficiano di leganti esogeni per migliorare l'indice di durabilità del pellet (PDI).

• Pula di riso: Da 1% a 2% l'aggiunta di argilla bentonitica o di materiale ad alto contenuto di amido (come la farina di scarto) aumenta significativamente il PDI riempiendo i vuoti microscopici causati dalla silice.

• Paglia: Piccole quantità di olio vegetale (0.5%) agiscono come lubrificanti, riducendo l'attrito dello stampo e consentendo alla macchina di operare con un CR più elevato senza surriscaldarsi, migliorando così la compattazione.

8. Analisi della qualità del pellet tra i diversi tipi di biomassa

La qualità del pellet finito deve essere misurata rispetto all'applicazione prevista (combustibile), alimentazione, o biancheria da letto).

Metriche di qualità per granuli diversi

 

Tipo di pellet	Applicazione target	Metrica chiave della qualità	Intervallo obbligatorio
Legno	Riscaldamento/Carburante	Potere calorifico netto (NCV)	$17-19 ´testo{ MJ/kg}$
Zucchero di riso	Riscaldamento/Carburante	Contenuto di cenere	$\text{High (5-15%)}$
Paglia	Lettiera/Carburante	Indice di durata del pellet (PDI)	$>96\%$
Erba medica	Mangimi per animali	Contenuto proteico	$15-20\%$

Esame delle ceneri: Quando si lavora la lolla di riso, il pellet risultante ha un elevato contenuto di ceneri. Il produttore deve verificare l'accettazione del mercato per questo combustibile ad alto contenuto di ceneri e regolare di conseguenza le apparecchiature di combustione. Si tratta di un fattore critico spesso trascurato dagli operatori alle prime armi.

9. Risoluzione dei problemi e prevenzione dei guasti più comuni

In un granulatore a motore che tratta biomasse miste, i guasti sono specifici per il materiale più difficile attualmente in lavorazione.

Intasamento degli stampi (paglia ed erba medica)

• Causa: La causa più frequente è la formazione di ponti di fibre (paglia) o di materiale eccessivamente appiccicoso (erba medica).

• Rimedio: Utilizzare immediatamente la procedura di spegnimento “oil mix” (olio, sabbia, segatura) per lubrificare e forzare l'ostruzione. Controllare rigorosamente il contenuto di umidità della materia prima di riavviare.

Fallimento prematuro del cuscinetto (zucca di riso)

• Causa: La polvere di silice microscopica aggira le guarnizioni e contamina i cuscinetti dei rulli e dell'albero principale.

• Rimedio: Passare a cuscinetti con guarnizioni a triplo labbro. Implementare un sistema di lubrificazione automatica che spurghi frequentemente i contaminanti con grasso fresco. I programmi di lubrificazione manuale sono insufficienti per gli ambienti ad alta densità di polvere.

Sottocapacità/sovraccarico del motore

• Causa: Operare con la matrice sbagliata (ad es.g., utilizzando una matrice di erba medica a basso CR per una paglia ad alto CR). Il motore fatica a spingere il materiale e assorbe una corrente eccessiva.

• Rimedio: Spegnere e passare alla piastra di stampaggio con il rapporto di compressione corretto per la materia prima in uso.

10. Vitalità economica e ritorno sull'investimento (ROI)

Il ROI è più forte per la lavorazione di materie prime diverse, perché converte materie prime a basso valore, spesso flussi di rifiuti che comportano costi di smaltimento in tre distinti, prodotti ad alto valore (carburante, alimentazione, lettiera).

Riduzione dei costi di sostituzione degli stampi

La spesa operativa maggiore nella granulazione multi-alimentazione è la sostituzione degli stampi e dei rulli a causa della silice. Imponendo il costo più elevato Stampo in acciaio inox 4Cr13 in anticipo, l'operatore minimizza il costo di tempo di inattività e lavoro associati alla sostituzione frequente, che spesso supera il costo del pezzo consumabile stesso. L'investimento iniziale per il motore e la matrice premium consente un notevole risparmio a lungo termine.

FAQ complete

D1: Come posso evitare che la lolla di riso distrugga il mio dado?

È necessario utilizzare uno stampo in acciaio inossidabile ad alto tenore di cromo (4Cr13), non in acciaio legato standard. Inoltre, è necessario assicurarsi che il materiale della pula sia vagliato per rimuovere le particelle di quarzo/sabbia più grandi e mantenere rigorosamente il rapporto di compressione ottimale (basso) per ridurre al minimo l'attrito.

D2: Posso miscelare insieme tutti e quattro i materiali (legno, erba medica, crusca di riso e paglia)?

Non è raccomandato. Ogni materiale richiede un livello di umidità e un rapporto di compressione ottimali diversi. Mescolandoli si ottiene un compromesso che porta a pellet di bassa qualità e friabili e a un funzionamento inefficiente della macchina. Trattarli separatamente.

D3: Perché il mio pellet di paglia si sbriciola subito dopo essere uscito dal granulatore?

Ciò è dovuto in genere a un rapporto di compressione insufficiente (la matrice è troppo sottile per la resilienza della fibra di paglia) o a un condizionamento a vapore inadeguato. Le fibre si ritraggono invece di legarsi.

D4: Un granulatore a motore è più efficiente di un modello a presa di forza?

Sì. I motori elettrici forniscono un numero di giri e una coppia costanti e misurabili, a differenza delle prese di forza dei trattori, che fluttuano con il carico del motore e la temperatura. Questa stabilità è indispensabile per mantenere le condizioni termiche precise necessarie per legare diverse biomasse.

D5: Quale tipo di motore è necessario per questi carichi d'urto?

Il motore elettrico trifase (380V/400V) è standard, ma deve essere un'unità di tipo industriale abbinata a un riduttore con ingranaggi elicoidali e con un fattore di servizio (SF) minimo di 1,5.

D6: Qual è il rischio di utilizzare un rapporto di compressione troppo alto per l'erba medica?

L'utilizzo di un CR elevato genera un calore di attrito eccessivo, causando la combustione delle proteine e dei grassi contenuti nell'erba medica. Ciò sporca la filiera, riduce drasticamente il valore nutrizionale del pellet e può causare corrosione.

D7: Dovrei usare una matrice piatta o una matrice ad anello per la lavorazione su piccola scala di più materiali?

La trafila piatta è decisamente preferibile. Il suo design semplice consente all'operatore di scambiare rapidamente e in modo economico la piastra della trafila per adattarla al rapporto di compressione richiesto dal materiale specifico da lavorare (paglia, legno o erba medica).