دانلود تحقیق خمیرسازی بیومکانیکی با خرده چوب های کاج

خلاصه ‌مطالب :
فرایند خمیر کاغذ مکانیکی، فرایندی با مصرف انرژی زیاد است و به تولید کاعذ با مقاومت پایین می انجامد.

خمیرسازی بیومکانیکی به عنوان تیمار قارچی مواد لیگند سلولزی قبل لز خمیر سازی مکانیکی تعریف می شود، که یک صرفه جویی 30 درصدی را در مصرف انرژی و افزایش قابل توجهی در خواص مقاومتی کاغذ در مقایسه با کنترل در مقیاس آزمایشگاهی نشان داده است در یک تلاش برای بزرگتر کردن مقیاس خمیرسازی بیومکانیکی تا سطح صنعتی، 50 تن از خرده چوب های گونه نوئل که با بهترین قارچ های خمیرسازی بیولوژیکی در یک عملیات پیوسته آغشته شده بودند و بصورت ذخیره بیرونی خرده چوب انبار شده بودند.

این پشته ذخیره خرده چوب توسط یک سیستم تهویه هوا، برای برقراری درجه حرارت مناسب برای رشد و رطوبت در تمام ذخیره تهویه می شد.

کنترل و تیمار قارچی جلیپس ها، در یک کارخانه خمیر سازی گرمایی، مکانیکی (tmp) که کاغذهای پوشش دار سبک تولید می کرد به کار برده شد.

پیش نیاز قارچی سبب کاهش 33 درصدی در مصرف انرژی الکتریکی می شود و افزایش قابل توجهی در خواص مقاومتی کاغذ در مقایسه با کنترل را باعث می شود با توجه به اینکه، الیاف بیومکانیکی نسبت به الیافی که با رویش tmp تولید می شوند قویتر بودند، ما موفق شدیم که مقدار حداقل 5 درصد از خمیر کاغذ کرافت رنگبری شده حاصل از چوب سوزنی برمان را در تولید نمایی کاهش دهیم.

پیش تیمار قارچی در شش خمیر کاغذ را کاهش می دهد.

ولی روشنی توسط 60 درصد پروکسید هیدروژن بیشتر تا سطح رنگبری کنترل بهبود پیدا می کند.

اوضاع اقتصادی خمیر سازی بیومکانیکی جالت توجه به نظر می رسد.

مقدمه:
امروزه، در دنیا 25 درصد تولیدات خمیر چوب توسط خمیر سازی مکانیکی انجام می‌شود انتظار می رود که این حجم در آینده به عنوان مواد خامی که دشوارتر یافت می شود افزایش یابد.

خمیرسازی مکانیکی با بازده به عنوان راهی برای توسعه داده این منابع در مصرفی بازرسی قرار دارد به هر حال فرآیند خمیر کاغذی مکانیکی فرایندی با مصرف انرژی زیاد است و در مقایسه با فرایندهای خمیر سازی شیمیایی کاغذی با مقاومت پائین تر تولید می کند-خمیر کرافت اغلب برای دادن مقاومت به خمیر مکانیکی به آن اضافه می شود.

ولی خمیر کرانت نسبت به خمیر مکانیکی خیلی گران تر است.

این معایب مصرف خمیرهای مکانیکی را در بسیاری از انواع کاغذها.

بنابراین، آلندا 2020(تصور صفت کاغذی در آینده) توسعه روش ها و فن آوری های جدید را برای غلبه بر این مشکلات را پیشنهاد می کند.

خمیر سازی بیومکانیکی دارای پتانسیل لازم برای اصلاح کردن از این مشکلات است.

زمینه تحققیات
استفاده از قارچ عامل پوسیدگی سفید برای لیگنین زدایی زیستی از چوب شاید اولین بار بطور جدی توسط لاوسن راسنیل در شرکت خمیر و کاعذ ویرجینیایی غربی (اکنون با نام شرکت WESTVACO) مورد توجه قرار گرفت.

این محققین یک مقاله‌ای در مورد (72 قارچ پوسیده کننده لیگنین منتشر کردند) که در آنجا کمیابی دانسته ما در مورد پوسیدگی قارچی لیگنین خاطرنشان شده است دهه 1970، اریکسون در آزمایشگاه تولیدات جنگلی سوئد (STFI) یک تحقیق نسبتاً جامعی که پیش تیمار قارچی که میتوانست به طور مشخص یک صرفه جویی را در مصرف انرژی و افزایش مقاومت خمیرهای مکانیکی را سبب شود آغاز کرد.

آن تحقیق همچنین منتهی به یک انحصار امریکایی شد که به یک روشی برای تولید خمیر کاغذ سلولزی را شرح می داد.

گرچه این تحقیق با مشکلاتی که با موفقیت های محدود روبرو بودند در بزرگ کردن مقیاس مواجه شد ولی آن تحقیق یک دید با ارزش و جزئیاتی در تلاش را که در چندین مقاله انتقادی و مقالاتی که در آن اشاره شده (16-10) فراهم آورد.

بعدی تحقیق و توسعه خمیرسازی بیومکانیکی و اداره جنگل USDA و آزمایشگاه محصولات جنگل FPL از بین گروه های متعدد بدنه دولت و موسسات تحقیقاتی و شرکت های خصوصی یک ارتباط اداری را با هم تشکیل دادند در اوایل آوریل 1987، کنسرسیوم شکل گرفت که شامل FPL و دانشگاه های ویسکانیسن و مینه سوتا و از 22 شرکت خمیر و کاغذ و شرکت های وابسته بود.

روی هم رفته، هدف کنسرسیوم تحقیقاتی ارزیابی، تجاری و اقتصادی خمیر سازی بیومکانیکی بود.

چون پیش تیمار قارچی یک علل طبیعی است.

انتظار می رود که اثرات زیست محیطی به حداقل میزان خود برسد.

این کنسرسیوم از توانایی طراحی منابع نسبتاً زیاد آزمایشگاه فدرال و دانشگاه های تحقیقی برجسته و همچنین مقالات تحصصی که توسط شرکت های خصوصی که درگیر این مسائل هستند نشان داده شد.

سود می برد این کمپانی ها با همدیگر قادر بودنداین پروژه تحقیقاتی بزرگ و خطرناک را حمایت کنند که در آن هیچکدام از آنها به تنهایی از نظر مالی قادر به انجام آن نبودند به هر حال در سال 1995 صنعت خمیر و کاغذ یک رکورد اقتصادی را تجربه کرد و تعدادی از اعضای کنسرسیوم اخراج شدند.

سرمایه گذاری اضافی لازم بود تا خمیر سازی امکان کار کردن خمیر سازی بیومکانیکی را در مقیاس یک کارخانه خمیر سازی واقعی نشان دهد.

درنتیجه خمیرسازی بیومکانیکی توجه سازمان های دیگری مثل مرکز انرژی ویسکانسین را جلب کند که در آن موافقت شده است تا بودجه ای که لازم است خمیر سازی بیومکانیکی را به طرف سطح صنفی بالا ببرد فراهم کند.

با این حمایت مالی، خمیر سازی بیومکانیکی اکنون تا نزدیکی مقیاس منفی ارتقاء پیدا کرده است و نتیجه گیری کل این است که خمیرسازی بیومکانیکی موثر واقع شده است.

در مصرف قارچ‌های عامل فساد لیگنین حداقل 30 درصد انرژی الکتریکی در خمیر سازی مکانیکی صرفه جویی می شود و خواص مقاومتی کاغذ بهبود پیدا می‌کند و مقدار قیر کاهش پیدا می کند.

یک خلاصه ای از رویارویی های (چالش) در درون تحقیق وجود داشت وتوسعه خمیر سازی بیومکانیکی در قسمت های بعدی بحث شده است.

رویارویی های چالش های بیولوژیکی متغیرهای زیادی می توانند روی خمیر سازی بیومکانیکی تاثیر بگذارند.

در شروع کار، ما به سادگی بر اساس نوشته جات و مقالات، آگاهی از رشد قارچ ها حدس می زنیم و سپس آزمایش انجام می دهیم.

تحقیقات و پژوهش ها بر اساس بیش از 30 متغیر مربوط به خمیر سازی بیومکانیکی شامل گونه ها و خانواده قارچ ها، روش و مقدار آغشتگی با آنها، گونه چوب، اندازه خرده چوب ها، فاکتورهای زیست محیطی، تأثیر افزودن موادمغزی و نیاز به استریلیزه کردن چیپس ها (9.14) انتخاب می شود.

برخی از راه حل های متنوع برای رسیدن به قدرت اختصاصی خمیر سازی بیومکانیکی در زیر خلاصه شده است: انتخاب یک قارچ مناسب: ما هویت یک قارچ را مشخص کردیم ceriporiopsis subrdmispora که خمیر سازی بیومکانیکی را به طور موثری هم بر روی گونه های پهن برمان و هم گونه های سوژی برمان انجام می دهد.

این قارچ یک بطور انتخابی گیلن زدایی می کند و پس از غربال کردن چند صد گونه از قارچ ها و خانواده‌هایشان انتخاب شده است.

عفونت زدایی(پاک کردن) سطح خرده چوب ها: سطح خرده چوب ها به طور طبیعی توسط سلول ها بسیاری از قارچ ها و باکتری ها آلوده می باشد.

این میکروارگانیسم های ناخواسته می توانند در کار خمیر سازی بیومکانیکی قارچ ها و ایجاد الودگی مناسب مطلوب اختلال ایجاد کنند.

ما فهمیدیم که یک بخار دهی اتمسفری کوتاه مدت خرده چوب ها(حدود 15 ثانیه) سطح خرده چوب ها را پاک می کند.

و اجازه می دهد که قارچ های بیومکانیکی میکروارگانیسم‌های ناخواسته دیگر را از رقابت حارج کنند و خمیر سازی بیومکانیکی به صورت موثر، اقتصادی بطور یکنواخت انجام شود متمرکز شده است.

مقاله اخیر در مجله تاپی به چاپ رسید و روی مشکلات تنفسی مربوط به کارگرانی که معمولاً در معرفی هاگ ها و سلیوم قارچ هایی که در خرده چوب هایی که در یارد چوب ها مستقر هستند ، زندگی می کنند .

برخی از این قارچ های ناخواسته، آنزیم های هیدرولیز کننده سلولز تولید می کنند و به این ترتیب اثرات زمان آوری روی خواص مقاومتی کاغذ بر جای گذارند.

قارچ‌های خمیر سازی بیومکانیکی بدون هاگ هستند و یک فاسد کننده انتخابی لیگنین هستند که می توانند چنین مشکلاتی را رفع کنند.

آغشته کردن: ما مقدار ماده آغشتگی مورد نیاز را از kg3 به و یا کمتر به ازای هر تن چوب کاهش داریم.

که از نظر تجارتی در یک مقدار جالب توجه‌ای باشد.

این عمل توسط افزودن منابع طبیعی ارزان و انتقادی موجود کیلوراستریل شده حاوی ذرت به سوسپانسیون آغشتگی انجام می شود.

و ظاهراً این ماده افزودنی یک ماده محرکی برای رشد قارچ هاست و امکان استفاده از این ماده تلفیقی در یک سطح خیلی پایین تر را فراهم می کند.

از آنجایی که این ذرت آغشته به کلر در سطح وسیعی در امریکا و خارج تولید می شود.این شرکت های خمیر و کاغذ باید قادر باشند که یک ذخیره منظمی از نزدیکترین محل با حداقل قیمت حمل و نقل را بدست آورند.

مهندسی و بالا بردن چالش ها: در یک مقیاس آزمایشگاهی، بخار دهی، خنک کردن و آغشتگی قارچی در یک مدل ناپیوسته انجام می شود.

در یک چالش واقعی این 3 رابطه باید به طور پیوسته پیش برده شود.

همانطور که در قبل ذکر شده یک بخاردهی کوتاه خرده چوب ها به cosubvermispora اجازه تشکیل کلونی و مستقر شدن روی خرده چوب ها را می‌دهد.

بعد از بخاردهی حرارت خرده چوب ها به حدود 100 می رسدو بنابراین لازم است تا خرده چوب ها به اندازه کافی قبل از استعمال قارچ ها خنک شوند.

سرد کردن کامل قبل از افزودن ماده تلقیحی(آغشتگی) لازم نیست گرچه خرده چوب هایی که لازم است تا در زمان نسبتاً کوتاهی بعد از مخلوط شدن در محدوده دمای رشد قارچی باشند.

از این رو سرد شدن احتمالاً می تواند در 2 مرحله اتفاق بیافتد.

قبل از آغشتگی و بعد از اینکه خرده چوب ها در انبارها توسط سیستم تهویه برای سرد کردن اضافی آنها قرار می گیرند و مرحله بعدی این رو به آغشتگی (الحاق) خرده چوب ها با سوسپانسیونی که شامل قارچ ها، کیلور استریل نشده حاوی ذرت و آب رقیقی سازی می باشد.

این چالش(رویارویی) که این مرحله را در بردارند شامل اندازه گیری مخلوط آغشته سازی برای دادن مقدار معینی قارچ و بدست آوردن درصد رطوبت معینی برای خرده چوب‌ها است می باشند ماده الحاقی در خرده چوب هاست تا رشد یکنواخت را افزایش دهد.

دومین مهندس چالش نگهداری اوضاع و شرایط مناسب برای تسریع رشد قارچ ها در ذخیره خرده چوب بود متغیرها درجه حرارت و رطوبت هوا و مقدار رطوبت خرده چوب ها بودند قارچ یک دامنه رشد بهینه برای هر یک از این متغیرها دارا می باشد.

علاوه بر این قارچ دارای یک تنظیم خودبه خودی در خصوص هیچ یک از آن متغیرها ندارد.

برای مثال، زمانی که خبرسازی بیومکانیکی در یک ذخیره خرده چوب به مقدار 1ton بدون تهویه به هوا انجام شود حرارت مرکز ذخیره در عرض 48 ساعت بعد از آغشته سازی به حدود می رسد که درنتیجه حرارت متابولیک تولید شده توسط قارچ ها می باشد.

قارچ‌ها در این درجه حرارت از رشد باز می ایستند و ما در آن منطقه از ذخیره خرده چوب ها خمیر سازی بیومکانیکی را مشاهده خواهیم کرد.

استفاده از جریان هوا برای کنترل درجه حرارت و رطوبت در ذخیره خرده چوب‌ها مورد بررسی قرار گرفت.

و این نیاز به یک از جریان هوا در ذخیره خرده چوبها و تولید گرمای قارچ ها و تغییراتی که در ساختار خرده چوب ها و قارچ ها ایجاد شده و تغذیه اکسیژن لازم برای قارچ ها دارد .

بزرگ کردن لوازم و روش ها: روند آزمایشگاهی ما تقریباً 5/1 kg خرده چوب را (بر اساس وزن خشک) در یک زمان تیمار می کند و روند این سطح تجاری به حدود 200 تا 2000 تن یا بیشتر در هر روز خرده چوب است که نشان دهنده یک افزایش 10 در مقیاس است و این شکاف در یک سری از آزمایشات ارتباط ایجاد کرده است.

مطالعاتی که برای بزرگ کردن مقیاسی انجام می شدند.

2 قسمت داشتند: a)نشان می دهد که خرده چوب ها می‌توانند عفونت زدایی آغشته شوند در یک روند پیوسته به جای یک روند ناپوسته .

b)نشان می دهد همانطور که انتظار می رود که این فرایند می تواند از نقطه نظر هندسی اندازه گیری شود و این آزمایش 50 تنی با نتیجه مشابه تکرار شده است.

برای نشان دادن این عملکرد در فرایند پیوسته، یک تیمار که بر اساس 2 نقاله مارپیچی که خرده چوب ها منتقل می کند و به عنوان اتاقک های تیمار عمل می کند، ساخته شده بخاز داخل اولین نقاله پیچی تزریق می شود و سبب گرم شدن و عفونت زدایی سطح حرده چوب ها می شود.

یک مخزن توریال بین 2 نقاله پیچی قرار می گیرد که به عنوان یک بافر (Buffer) عمل می کند از انتهای این مخزن تعدیلی نقاله مارپیچی دوم خرده چوب هایی را که با هوای تصفیه شده به داخل نقاله های مارپیچی دمیده شده انتقال می دهد.

در نیمه دوم نقاله مارپیچی دوم ، سوسپانسیون آغشته سازی شامل قارچ و کیلوراستریل نشده حاوی ذرت می باشد و آب مورد استفاده به طور کامل در اثر چرخش در نقاله مارپیچی با خرده چوب ها مخلوط می شود از این نقاله مارپیچی خرده چوب ها به داخل ذخیره خرده چوب برای یک آغشته کردن 2 هفته ای می افتد.

تجهیزات پیوسته این طراحی برای تیمار 50 تن چوب نوئل (بر اساس وزن خشک) با قارچ ...c.sub در FPL 2 تن در ساعت (بر اساس وزن خشک) که حدود پیوسته 24 ساعت کار می کند، استفاده می شود ارزیابی مقیاس کارخانه ای از پیش تیمار خرده چوب ها نمونه کنترل تیمار قارچی چوب ها در یک کارخانه TMP تولید کاغذ سبک روش دار پالایش شد.

پیش نیاز خارجی، 33 درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کرد و یک افزایش قابل توجه در خواص مقاومتی کاغذ در مقایسه با نمونه کنترل را سبب شد از آنجا که الیاف خمیرسازی بیومکانیکی قویتر از الیاف که طبق روش TMP تولید شده‌اند می باشد ما قادر بودیم که مقدار خمیر کرات رنگبری شده سوزی بزمان در تولید نهایی را کاهش دهیم.

انرژی مورد نیاز برای نمونه کنترل و خرده چوب که دمای تیار شده با قارچ از آزمایش 50تنی در فرایند TMP.

شاخص کشش خمیر TMP نمونه کنترل و خرده چوب های مورد تیمار قارچی قرار گرفته مخلوط با سطوح مختلف خمیر کاعذ مانند کرانت در طی 2 هفته این مخزن خرده چوب ها یک تهویه کننده هوا که دمای رشد مناسب (32-27) و رطوبت (60-50 درصد بر اساس وزن تر) را در تمام پشته ذخیره رطوبت چوب حفظ می کند نصب می شود .جزئیات را می توان در نشریات اخیر بدست آورد.

پیش تیمار قارچی را به طور مشخصی کاهش می دهد ولی روشی با 60 درصد پروکسید هیدروژن بیشتر در مایه رنگبری تاسطح رنگبری نمونه کنترل بهبود پیدا می کند.

داده های مربوط به مقاوت و سایر خواص فیزیکی ورقه دست ساز رنگبری شده در جدول 1 نشان داده شده است.

نتیجه رنگبری سپس توسط solvy interox تأیید شده نتایج آنها در جدول شماره 2 نشان داده شده است.

این نتایج به طور واضح اثبات می کند که الیاف بیومکانیکی می توانند تا سطح رنگبری نمونه کنترل رنگبری شوند.

با این وجود، رنگبری مناسب لازم است تا برای هر یک از گونه های چوبی انجام شود.

مراحل نمودار جریان مقیاس صنعتی: مراحل تیمار قارچی می تواند به خوبی درعملیات یارد چوب های یک کارخانه منطبق شود.

چوب مطابق عملیات کارخانه پوست کنی و خرد و الک می شود پس خرده چوب ها برای مدت کوتاهی بخار دهی می شوند تا میکروارگانیسم های طبیعی خرده چوب حذف گردند.

سپس توسط جریان هوا خنک می شوند و سپس توسط قارچ‌های خمیرسازی بیومکانیکی آغشته می شوند.

خرده چوب های آغشته شده ذخیره می‌شوند و توسط هوای مرطوب و تهویه شده مدت 14 هفته تا قبل از عملیات تهویه می شوند.

شکل 3:بازبینی فرایند خمیر سازی بیومکانیکی که نشان می دهد که چطور روند تیمار بیولوژیکی با سیستم آماده سازی چوب در کارخانه منطبق می شود.

جنبه های اقتصادی فرایند: جنبه اقتصادی خمیرسازی بیومکانیکی جالب توجه به نظر می رسد.

یک ارزیابی مقدماتی و اولیه اوضاع اقتصادی برای یک کارخانه TMP انجام می شود.

زمان ذخیره سازی 2 هفته در یک پشته مسطح بود.

هزینه اصلی برای ترکیب کردن فن آوری خمیر سازی بیومکانیکی با این کارخانه کاغذ حدود 6 تا 8 میلیون دلاز برآورد شده است(این تحلیل اولیه تابع شرایط مناسب می باشد.

هزینه اصلی تابع برخی متغیرها می باشد.

بخصوص اگر یک تسهیلات جدیدی را در جایگاه حال حاضر بکار ببریم.

بیشتر این آنالیز و تجزیه وتحلیل، احتمالاً خاص محل و جایگاه خواهد بود که بستگی به شرایط کار در یک کارخانه دارد.

بر اساس 33 درصد کاهش در مصرف انرژی و 5 درصد کاهش در خمیر کاغذ گرافت در محصول نهایی، صرفه جویی که حدود 5 میلیون دلار در هر سال می تواند عملی باشد.

هزینه مواد شیمیایی اضافه شده برای رنگبری نیز در این تحلیل تعیین و محاسبه شده است.

سایر مزایای خمیر سازی بیومکانیکی مانند، جنبه های زیست محیطی کاهش خمیر هنوز در حال بررسی و تعیین است.

خمیرسازی بیومکانیکی با خرده چوب های کاج Loblolly در مقیاس آزمایشگاهی خرده چوب های گونه نوئل در مقیاس بزرگ آزمایش مورد استفاده قرار گرفت .

مطالعات اخیر با تیمار C.Subvermispora روی خرده چوب های کاج loblolly توانایی بیش از 60 درصد کاهش در مصرف انرژی و افزایش خواص مقاومتی کاغذ در مقایسه با نمونه کنترل در مقیاس آزمایشگاهی را نشان داد (جدول 3) .

همانطور که انتظار می رفت پیش تیمار قارچی روشی را کاهش داد ولی روشی تا سطح رنگبری در نمونه کنترل با افزودن پروکسید هیدروژن اضافی تغییر کرد .

جدول 3 - درجه روانی ، انرژی مورد نیاز ، خواص مقاومتی و نوری ورقه دست ساز ساخته شده از خمیر کاغذ رنگبری نشده نمونه کنترل و خرده چوب های کاج Toblolly که مورد تیمار قارچی قرار گرفته اند را نشان می دهد .

(توضیحات جدول در داخل صفحه 7 ) a-Ceriporiposis subver (کشت قارچ به مدت 2 هفته) b-نمونه کنترل نیازمند 1 درصد و 3 درصد پروکسید هیدروژن برای رسیدن به ترتیب 62 درصد و 70 درصد (کاغذ روش دارسبک) روشی ، در حالی که نمونه تیمار شده نیازمند 2 درصد و 4 درصد پروکسید هیدروژن برای به ترتیب رسیدن به سطوح روشی مشابه می باشد .

گزینه های بقای اقتصادی : لازم است تا چندین گزینه را در ارتباط با بزرگ کردن مقیاس نمایی مقیاس تا سطوح منفی مورد توجه قرار گیرد که می تواند در محدوده‌ی 200 تا 2000 تن (بر مبنای وزن خشک) یا بیشتر از خرده چوب ها در هر روز برای انجام عملیات باشد .

مقیاس بزرگ با یک پیش تیمار 2 هفته ای به یک ذخیره 28000 تنی از چوب برای 2000 تن در هر روز احتیاج دارد که ذخیره حجمی برابر دارا می باشد .

اگر این مقدار از خرده چوب ها را در یک پرسپکتیو در نظر بگیریم آن ذخیره خورده چوب حدود 100 متر طول و 40 متر عرض و 40 متر ارتفاع دارد .

گرچه برخی از کارخانجات مدیریت و انبار کردن موجودی خود را در این محدوده(رنج) ذکر شده انجام می دهند ولی دیگر کارخانجات ممکن است تغییرات عمده ای را در حیاط کارخانه برای داشتن سود بیشتر در این صفت ایجاد کنند .

چنانچه با فن آوری های جدید بیشتر ترکیبی جدید از آن تشکیل دهیم بسیار راحت تر از آن است که با نوسازی دستگاه ها آن را به سیستم جدید تبدیل کنیم .

ولی با وجود این ، احتمالاً باید مقیاس بزرگ اولیه نوسازی شود .

چرخش خرده چوب توسط یک رویه ورود مواد (firstin-froh) برای حفظ مواد اولیه ثابت ورودی به کارخانه غیرکنترل می شود .

یک نگرانی اختلاف در تیمار قارچی در قسمت های مختلف پشته ذخیره خرده چوب می باشد .

چنانچه درجه حرارت در پشته ذخیره سازی خرده چوب متغیر باشد ، بر روی فرآیند خمیرسازی بیومکانیکی اثر می گذارد .

همچنین آلودگی توسط میکروارگانیسم های دیگر ممکن است رقابت را افزایش دهد و از خمیرسازی بیومکانیکی را در نزدیکی سطح پشته ذخیره کاهش دهد .

با این وجود نتایج مقیاس آزمایشگاهی ما نشان می دهد که نفوذ آلودگی با سایر میکروارگانیسم ما فقط در 10 تا 30 cm سطح پشته ذخیره می باشد ، در ذخیره های بزرگتر ، که نسبت سطح به حجم پایین تر می باشد درصد آلودگی کمتر است .

علاوه بر این ، خرده چوب های تیمار نشده در پشته های ذخیره صنعتی بزرگتر در اثر اکسیداسیون چوب و مواد استخراجی همانند متابولیسم قارچ ها و باکتری ها ، اغلب تا بیش از گرم می شوند .

این افزایش طبیعی در پشته ذخیره سازی سبب ایجاد اختلاف در کیفیت خرده چوب ها ذخیره می شود که بخش مرکزی و داغ تر این پشته ذخیره سازی بیشتر تحت تاثیر این افزایش قرار می گیرد .

علاوه بر این برخی از موجودات و ارگانیسم های زنده سبب پوسیدگی سلولز چوب می شوند که نتیجه آن اختلاف و غیریکنواختی در خمیر کاغذ و کاهش کیفیت آن می باشد .

با خمیرسازی بیومکانیکی این قبیل از ارگانیسم های موجود با یک قارچ مخصوص گیلنین که تحت شرایط کنترل شده ای رشد کرده است جایگزین می شوند .

ارگانیسم های همانند سبب کنترل بهتر شرایط پشته ذخیره سازی خرده چوب شده و سبب بهبودی کیفیت می شود .

با افزایش مقیاس این پروژه ، ترکیب و ادغام لوازم و تجهیزات مورد نیاز احتمالاً آسان‌تر خواهد شد .

در یک مقیاس صنعتی ، تجهیزات در یک محدوده ظرفیتی مورد نیاز موجود هستند که هدف را برای این تکنولوژی مناسب می کنند .

برای مثال : بخاردهی و عفونت زدایی (پاک کردن) خرده چوب ها در محفظه پیش بخاردهی همانند آن چیزی که در برج پخت کامیر مورد استفاده قرار می گیرد ، می‌تواند به سادگی انجام شود .

به عنوان جایگزین یک مخزن بخاردهی تحت فشار عمودی با یک جریان خرده چوب از پایین نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد زیرا محفظه تحت فشاری بیش از فشار اتمسفر می باشد .

و درجه حرارت بیش از می تواند همانند فشار و درجه حرارت مورد استفاده برای اتوکلاو ، برای عفونت زدایی خرده چوب ها مورد استفاده قرار می گیرد .

واحد موجود همچنین بطور مشخصی و قابل توجه ای مقدار بخار مصرفی را کاهش می دهد .

زیرا بخار اضافی قادر به خروج خود به خود از سیستم نخواهد بود .

کار قبلی نشان می داد که یک بخاردهی کوتاه مدت با یک سطح مناسب برای عفونت زدایی موثر است .

مقدار افزایش ، به عفونت زدایی مورد نیاز نتیجه مورد نیاز و فضای موجود بستگی دارد .

خشک کردن و آغشتگی احتمالاً در فشار اتمسفر انجام می شوند .

کارخانه هایی که از نقاله های پنوماتیکی برای انتقال خرده چوب ها به محل دخیره استفاده می کنند.

برای ادغام با این تکنولوژی بسیار مناسبند.

نقاله های پنوماتیکی به طور طبیعی خرده چوب ها را در حین انتقال خنک می کند .

آغشته سازی در پایان سیستم انتقال دهند و قبل از محل ذخیره سازی انجام می شود .

کارخانه هایی که از سیستم های دیگر انتقال نظیر تسمه نقاله و نقاله پیچی استفاده می کنند .

احتمالاً نیاز به تعدادی سیستم تهویه خنک کننده برای کاهش درجه حرارت خرده چوب ها دارند .

در مقیاس آزمایشگاهی ما ، خنک شدن خرده چوبها توسط یک سیستم تهویه در یک نقاله مارپیچی که برای انتقال خرده چوب ها مورد استفاده بود انجام شد که موفقیت آمیز بود .

کاهش درجه حرارت خرده چوب ها به مقدار کافی در طی انتقال 2 متری خرده چوب ها و زمان 20 ثانیه روی می دهد .

تهویه همچنین ممکن است با تسمه نقاله نیز مورد استفاده قرار گیرد هر چند که این کار با مقیاس آزمایشگاهی مورد آزمایش قرار نگرفت .

در مقیاس آزمایشگاهی آغشته سازی در نقاله مارپیچی مشابه آن چیزی که برای خنک کردن استفاده می شد انجام گرفت .

استفادده از قسمت نقاله مورد استفاده قرار گرفت هر چند که تولیدات Cartapip در این مدل مورد پذیرش قرار گرفته اند .

ما متوجه شدیم که یک استراتژی تهویه 2 مرحله ای ذخیره خرده چوب ها به طور مؤثری دما را در واکنشها کنترل می کند .

در طول 3 روز ابتدایی گرمای مختصری تولید شد .

بنابراین دمیدن یک هوای سبک می تواند برای برقراری فشار تست در پشته ذخیره خرده چوب مورد استفاده قرار گیرد .

در صورت لزوم این دمیدن هوای اولیه می تواند برای برقراری و یا تعدیل کردن دمای هوا در یک محدوده مناسب در پشته ذخیره مورد استفاده قرار گیرد .

پس از 3 یا 4 روز دمیدن هوا برای انتقال دادن هوای گرم تولید شده در شیشه ذخیره افزایش یافت .

دمای های ورودی باید نزدیک به پایین ترین حد فعالیت قارچ ها می باشد و میزان جریان هوا کافی باشد به حدی که حداکثر دمای خرده چوب ها نزدیک بالاترین حد لازم برای قارچ ها باشد .

تجربه ثابت کرده است که این میزان جریان هوا قابل تعیین می باشد و تغییرات بلافاصله زمانی که افزایش حرارت تشخیص داده شد قابل اعمال می باشد .

روش های پیچیده‌تری برای کنترل هوا نیز در دسترس برای مثال سرعت جریان هوا (میزان جریان) می تواند برای رسیدن به حرارت مشخصی در یک محل کلیدی در پشته ذخیره خرده چوب یا برای نگهداری ماکزیمم درجه حرارت در ذخیره خرده چوب کمتر از یک مقدار مشخص کنترل گردد .البته تاخیر طولانی مدت بین کنترل عملکرد و تغییری که در درجه حرارت ایجاد می شود لازم است که در تنظیم این سیستم مورد توجه قرار گیرد .

اخیراً تخمین زده شده است که از دست رفتن حدود 1 درصد چوب در ماه در سیستم‌های نگهداری و ذخیره خرده چوب در فضای آزاد عمدتاً وزیده شدن نرمه و خاک اره تنفس چوب (اکسیداسیون) و فعالیت میکروارگانیسمی می باشد .

رفتن این نرمه ها و خاک اره و همچنین رشد میکروارگانیسم ها نیز می تواند مشکلات محیطی را در نزدیکی پشته های ذخیره خرده چوب ایجاد کند .

از این رو نگهداری در فضای داخل نیز باید به عنوان انتخابی برای انجام عملیات خمیرسازی بیومکانیکی در کارخانه در نظر گرفته شود .

محصور کردن ذخیره خرده چوب ها به طور مشخص وزیده شدن خاک اره و سایر آلاینده های زیست محیطی را کاهش می دهد .

علاوه بر این کنترل بهتر محیط زیست برای رشد قارچ ها و در تمام طول سال انجام می شود .

محصورسازی ذخیره خرده چوب ها همچنین این اجازه را به ما می دهد تا گرمای تولیدی توسط قارچ ها را برای تهویه هوای ورودی بازیابی کنم .

ذخیره محصور شده همچنین سبب کاهش هزینه های تهویه می شوند .

و این عوامل می توانند به صرفه جویی اساسی در ذخیره انرژی بخصوص در طی ماه های زمستان در آب و هوای شمال منتهی شوند .

هیچ اثر منفی از این قارچ های تجزیه کننده لنگنین در انسان در مقالات گزارش نشده است .

و این قارچ ها ، قارچ هایی هستند که به طور طبیعی چوب را فاسد می کنند .

ما باید مقدار اساسی قارچ ها را در پشته ذخیره خرده چوب ها در آن پا به معمول تولید کنیم و آن مقدار باید آزمایش شود .یکی از کمپانی های شیمیایی که موافقت کرده است که این قارچ ها را برای صنعت خمیر و کاغذ در مقیاس تجاری تولید کند .

اکنون مشغول این آزمایش می باشد .

همچنین ما نباید انتظار داشته باشیم که خطرات محیطی و سلامتی از انتشار هوا از ذخیره خرده چوب ها باشد ولی این موضوع باید مورد آزمایش قرار گیرد .

آبی که از مخزن جاری می شود باید مورد بررسی کارشناسان قرار گیرد .

ما هیچ مایع تراویده ای که از مخزن 50 تنی خارج شود ندیدیم که این شاید به خاطر هوای پرفشاری باشد که در این آزمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد .

مجدداً این قارچ ها ، قارچ های فاسد کننده چوب هستند .

این قارچ ها باید به طور اقتصادی مورد استفاده قرار گیرند تا آلاینده های شیمیایی را پاک کنند .

نتایج : پس از گذشت 10 سال از تحقیقات ، ما خمیرسازی بیومکانیکی اقتصادی و تجاری را تاسیس کردیم .

در مقیاس آزمایشگاهی ، ما روش های عفونت زدایی برای خرده چوب ها را توسعه دادیم .

خنک کردن و آغشته سازی در نقاله های مارپیچی انجام می شوند و کنترل درجه حرارت در رطوبت در ذخیره خرده چوب ها انجام می شود .

پالایش در مقیاس کارخانه ای خرده چوب های تیمار شده توسط قارچ ها نتایجی همانند استفاده از مقیاس آزمایشگاهی در واکنشگرهای بیولوژیکی داشتند .

با این اطلاعات ، نمودار جریان کامل مراحل برای اقتصادی شدن عملیات طراحی شد .

بر اساس صرفه جویی در مصرف انرژی و بهبود مقاومت ها به نظر می رسد که فرآیند به طور اقتصادی امکان پذیر می باشد .

افزایش سایر مزایا و کاهش مقدار قیر و زیان‌های زیست محیطی جنبه های اقتصادی این فن آوری را افزایش می دهد .

این تحقیقات بر روی توسعه استفاده از پیش تیمار قارچی برای خمیرسازی کرانت و گیاهان غیرچوبی و آگاهی از مکانیسم خمیرسازی بیومکانیکی تمرکز دارد .

سپاسگزاری : نویسنده از تمام افرادی که در این پژوهش نقش عمده ای داشتند از جمله ریک برگمن ، رابرت کت ، خبی باست و از کارکنان آزمایشگاه مهندسی مکانیک و از تمام کارکنان FPL تشکر می کنم .

این کار با حمایت مالی کنسرسیوم خمیرسازی بیومکانیکی و مرکز انرژی ویسکانسن و دانشگاه ویسکانسن و خمیرسازی بیومکانیکی بین المللی و inc انجام شد .