بهينه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازي مصرف انرژي ويژه در فرايند اكستروژن كود كمپوست به روش سطح پاسخ

Optimization the specific energy consumption in compost manure extrusion process using response surface methodology

فشرده‌سازي مواد زيست‌توده، كه اغلب چگالي پاييني دارند، روشي مناسب براي افزايش چگالي، كاهش هزينه‌هاي حمل‌و‌نقل، تسهيل كاربرد، و انبارداري اين قبيل مواد است. توليد پلت به كمك فرايند اكستروژن از متداول‌ترين روش‌هاي فشرده‌سازي محسوب مي‌شود. هدف از اين تحقيق، بهينه‌سازي مصرف انرژي ويژه فرايند اكستروژن با در‌نظر‌گرفتن اثر آن بر چگالي پلت‌هاي توليد‌شده است. با استفاده از يك پلت‌ساز و يك پرس هيدروليكي پلت كود كمپوست تحت شرايط كنترل‌شده توليد شد. اثر پارامترهاي مستقل شامل رطوبت (35، 40، و 45 درصد)، سرعت پيستون (2، 6، و mm/s10)، طول قالب (8، 10، و mm12)، و اندازه ذرات (3/0، 9/0، و mm5/1) بر مصرف انرژي ويژه اكستروژن و چگالي پلت‌ها ارزيابي شد. به‌منظور بهينه‌سازي، آزمايش‌ها با استفاده از روش سطح پاسخ و در قالب طرح باكس بنكن طراحي شد. نتايج حاكي از آن است كه تمام پارامترهاي مستقل اثر معني‌داري در سطح احتمال يك ‌درصد بر پاسخ‌هاي مطالعه‌شده در اين تحقيق داشتند. نتايج بهينه‌‌سازي فرايند نشان داد كه محتوي رطوبت بهينه در محدوده 40ـ45 درصد قرار دارد. سرعت تقريبي mm/s2، اندازه ذرات بين mm 1-8/0 و طول قالب mm12-10 محدوده ساير متغيرهاي مستقل براي حصول پلت با بيشترين چگالي و صرف كمترين انرژي است.

Densification of biomass material that usually has a low density is proper way to increasing density, reduce transportation cost and simplify storage and distribution of these materials. Pellet production using extrusion process is a common method for densification. The goal of this research is optimization of specific energy consumption for extrusion process considering its effect on pellet density. Compost was extruded into cylindrical pellets utilizing open-end dies under axial stress from a vertical piston applied by a hydraulic press. The effects of independent variables, including the raw material moisture content (35, 40 and 45% (w.b.)), particles size (0.3, 0.9 and 1.5 mm), speed of piston (2, 6 and10 mm/s), and die length (8, 10 and 12 mm) on specific energy consumption and pellet density, were determined. The experiments were designed using response surface methodology based on Box Behnken design (BBD) in order to optimize. The results revealed that all independent variables have significant effects on studied responses in this research at P < 0.01. The optimum values of the factors for high density and low specific energy consumption were: moisture content between 40-45%, speed of 2 mm/s, particle size from 0.8 to 1 mm and die lengths of 10 to 12 mm.