أشكال المواد الرئيسية التي تشكل صب جسيمات الكتلة الحيوية هي جزيئات ذات أحجام مختلفة من الجسيمات، وخصائص التعبئة وخصائص التدفق وخصائص ضغط الجسيمات أثناء عملية الضغط لها تأثير كبير على صب ضغط الكتلة الحيوية.
ينقسم صب ضغط الكتلة الحيوية إلى مرحلتين.
في المرحلة الأولى، في المرحلة المبكرة من الضغط، يتم نقل الضغط المنخفض إلى المواد الخام للكتلة الحيوية، بحيث يبدأ هيكل ترتيب المواد الخام الأصلي المعبأ بشكل فضفاض في التغيير، وتنخفض نسبة الفراغ الداخلي للكتلة الحيوية.
في المرحلة الثانية، عندما يزداد الضغط تدريجيًا، تقوم أسطوانة الضغط لآلة إنتاج الكتلة الحيوية بتكسير المواد الخام ذات الحبيبات الكبيرة تحت تأثير الضغط، وتتحول إلى جزيئات أدق، ويحدث تشوه أو تدفق بلاستيكي، وتبدأ الجزيئات في ملء الفراغات، والجزيئات أكثر إحكاما. وهي تتشابك مع بعضها البعض عندما تكون على اتصال بالأرض، ويتم تخزين جزء من الضغط المتبقي داخل الجزيئات المتكونة، مما يجعل الترابط بين الجزيئات أقوى.
كلما كانت المواد الخام التي تشكل الجسيمات المشكلة أدق، كلما ارتفعت درجة الملء بين الجسيمات وأصبح التلامس أكثر إحكامًا؛ عندما يكون حجم الجسيمات صغيرًا إلى حد معين (مئات إلى عدة ميكرونات)، فإن قوة الترابط داخل الجسيمات المشكلة وحتى الأولية والثانوية ستتغير أيضًا. تحدث التغييرات، ويبدأ التجاذب الجزيئي، والتجاذب الكهروستاتيكي، والتصاق الطور السائل (القوة الشعرية) بين الجزيئات في الارتفاع إلى الهيمنة.
أظهرت الدراسات أن عدم نفاذية واسترطابية الجزيئات المقولبة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحجم الجسيمات. تحتوي الجزيئات ذات حجم الجسيمات الصغيرة على مساحة سطح محددة كبيرة، والجزيئات المقولبة سهلة امتصاص الرطوبة واستعادة الرطوبة. صغيرة، من السهل ملء الفراغات بين الجزيئات، وتصبح الانضغاطية أكبر، بحيث يصبح الضغط الداخلي المتبقي داخل الجزيئات المشكلة أصغر، وبالتالي إضعاف محبة الماء للجزيئات المشكلة وتحسين نفاذية الماء.
في دراسة تشوه الجسيمات وشكل الربط أثناء صب ضغط المواد النباتية، أجرى مهندس ميكانيكي الجسيمات مراقبة مجهرية وقياس متوسط قطر الجسيمات ثنائي الأبعاد للجسيمات داخل كتلة القولبة، وأنشأ نموذج ربط مجهري للجسيمات. في اتجاه الضغط الرئيسي الأقصى، تمتد الجزيئات إلى المناطق المحيطة، ويتم دمج الجزيئات في شكل شبكات متبادلة؛ في الاتجاه على طول الإجهاد الرئيسي الأقصى، تصبح الجزيئات أرق وتصبح رقائق، ويتم دمج طبقات الجسيمات في شكل رابطة متبادلة.
وفقًا لهذا النموذج المركب، يمكن تفسير أنه كلما كانت جزيئات المادة الخام للكتلة الحيوية أكثر ليونة، أصبح من السهل أن يصبح متوسط قطر الجزيئات ثنائي الأبعاد أكبر، وأصبح من الأسهل ضغط الكتلة الحيوية وتشكيلها. عندما يكون محتوى الماء في المادة النباتية منخفضًا جدًا، لا يمكن تمديد الجزيئات بالكامل، ولا يتم دمج الجزيئات المحيطة بإحكام، لذلك لا يمكن تشكيلها؛ عندما يكون محتوى الماء مرتفعًا جدًا، على الرغم من أن الجزيئات ممتدة بالكامل في الاتجاه المتعامد مع الحد الأقصى للضغط الرئيسي، يمكن ربط الجزيئات معًا، ولكن بما أن الكثير من الماء في المادة الخام يتم بثقه وتوزيعه بين طبقات الجسيمات، طبقات الجسيمات لا يمكن أن تكون مرتبطة بشكل وثيق، لذلك لا يمكن تشكيلها.
وفقًا لبيانات الخبرة، توصل المهندس المعين خصيصًا إلى أنه من الأفضل التحكم في حجم جزيئات المادة الخام في حدود ثلث قطر القالب، ويجب ألا يكون محتوى المسحوق الناعم أعلى من 5%.
وقت النشر: 08 يونيو 2022