KR102358649B1 - 펠릿의 제조방법 - Google Patents

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KR102358649B1
KR102358649B1 KR1020210057992A KR20210057992A KR102358649B1 KR 102358649 B1 KR102358649 B1 KR 102358649B1 KR 1020210057992 A KR1020210057992 A KR 1020210057992A KR 20210057992 A KR20210057992 A KR 20210057992A KR 102358649 B1 KR102358649 B1 KR 102358649B1
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Abstract

본 발명은, 커피부산물과 왕겨를 분쇄하는 분쇄단계; 커피부산물 분말과 왕겨분말을 건조하는 단계와; 건조된 커피부산물 분말 및 왕겨분말을 반탄화시키는 단계와; 반탄화된 왕겨분말 및 커피부산물 분말을 바인더와, 식물 부산물, 발향식물을 혼합하는 단계와; 혼합물을 압축성형하는 단계와; 압축성형물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿의 제조방법을 제공한다.

Description

펠릿의 제조방법{pellet manufacturing method}
본 발명은 펠릿의 제조방법에 관한 것으로서, 발열량, 함수율, 밀도 및 내구성 등 제반 특성이 우수하고, 특히 발열량이 매우 높아 바이오매스 연료로 적용하기에 매우 적합하며, 성형성 또한 우수한 펠릿의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 커피는 그 자체로는 아무런 맛이나 향도 나지 않기 때문에 로스팅 공정 예컨대 커피 생두(coffee bean)를 가열처리하여 원두를 만드는 공정을 통해 생두의 세포 조직이 파괴되면서 지방 성분, 당분, 산성성분, 카페인 등이 활성화되고 외부로 발산됨으로써 은은한 향을 내는 로스팅 원두를 얻게 된다. 이러한 커피는 전세계인의 기호식품으로서 소비량이 지속적으로 증가하고 있으나 원두 커피는 한번 사용 후에는 일상 속에서 탈취제로 소소한 재활용을 할 뿐 거의 그대로 버려지고 있는 실정이다.
구체적으로는 이와 같이 커피를 제조한 후 발생하는 커피 부산물은 연간 몇 십 만톤 이상인 것으로 알려져 있으며, 이러한 커피부산물은 통기성이 뛰어나고 입도분포가 균일하고, 커피오일이 함유되어 있으며, 고열량의 높은 에너지 특성을 갖고 있어 새로운 에너지 자원으로 주목 받고 있다.
특히, 최근 온실가스 감축이 세계적인 화두가 되면서 온실가스 발생량이 적은 바이오매스 가공 연료에 대한 수요가 지속적으로 확대됨에 따라, 커피부산물을 이용하여 새로운 연료용 원재료로 사용하려는 다양한 노력들이 진행되고 있다.
예컨대, 커피부산물을 이용한 종래의 연료 펠릿의 경우 내구성이 상대적으로 취약하고 저위발열량(lower heating value)이 연료 펠릿에 요구되는 수준에 미치지 못하고 있으며, 아울러 성형성이 충분치 못하여 제형화가 잘 되지 않는 문제점들이 존재한다.
그렇기 때문에 커피부산물을 이용한 연료용 펠릿으로서, 발열량, 함수율, 밀도 및 내구성 등 제반 특성이 우수하고, 특히 발열량이 매우 높아 바이오매스 연료로 적용하기에 매우 적합하며, 성형성 또한 우수하여 제조 시 제형상으로도 이상이 없는 새로운 제품에 대한 시장의 요구가 계속되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1589234호 대한민국 공개특허 제2018-0060192호
본 발명의 목적은, 발열량, 함수율, 밀도 및 내구성 등 제반 특성이 우수하고, 특히 발열량이 매우 높아 바이오매스 연료로 적용하기에 매우 적합하며, 성형성 또한 우수한 펠릿의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 커피부산물과 왕겨를 분쇄하는 분쇄단계; 커피부산물 분말과 왕겨분말을 건조하는 단계와; 건조된 커피부산물 분말 및 왕겨분말을 반탄화시키는 단계와; 반탄화된 왕겨분말 및 커피부산물 분말을 바인더와, 식물 부산물, 발향식물을 혼합하는 단계와; 혼합물을 압축성형하는 단계와; 압축성형물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿의 제조방법에 의해 달성된다.
그리고, 상기 바인더로는 페당밀, 칼슘 파우더, 구아검, 전분, PVA, 실리카 파우더, 식물성오일, 피치, 및 타르 중 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 식물 부산물로는, 조 짚, 메밀 줄기, 고추 줄기, 유채 줄기, 사과 전정가지, 포도 전정가지, 감귤 전정가지, 밤 전정가지 중 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 발향 식물 부산물로는, 헬리오트로프, 레몬밤, 애플민트, 차빌, 무스크말로우, 세이지, 및 세이보리 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 압축성형단계에서 압착압력은 6.0~7.0MPa이며, 상기 압축성형물의 건조단계에서는 50~60℃에서 24~30시간동안 건조할 수 있다.
또한, 상기 반탄화 왕겨 분말은, 100메시(mesh)로 분말화 및 수분함량이 5%이하로 건조되며, 상기 반탄화 커피 부산물 분말은, 수분함량이 3%이하로 건조될 수 있다.
한편, 상기 펠릿은 저위발열량 4300kcal/kg, 고위발열량 4750kcal/kg, 수분 2.6% 및 회분 9.9%이며, 길이 85mm및 직경 50mm의 펠릿형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 발열량, 함수율, 밀도 및 내구성 등 제반 특성이 우수하고, 특히 발열량이 매우 높아 바이오매스 연료로 적용하기에 매우 적합하며, 성형성 또한 우수한 펠릿의 제조방법이 제공된다.
그리고 이와 같이 생활 부산물을 혼합처리하여 친환경적이면서 효율적으로 펠릿을 제조할 수 있게 된다.
또한 매우 가벼우면서도 지속시간이 향상되었을 뿐만 아니라, 연소 시 불쾌한 향이 발생하는 것을 억제할 수 있는 펠릿을 제조할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 펠릿의 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 펠릿의 시험결과이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 도면 및 실시예를 통해 본 발명에 따른 펠릿의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펠릿의 제조방법은, 커피부산물과 왕겨를 분쇄하는 분쇄단계; 커피부산물 분말과 왕겨분말을 건조하는 단계와; 건조된 커피부산물 분말 및 왕겨분말을 반탄화시키는 단계와; 반탄화된 왕겨분말 및 커피부산물 분말을 바인더와, 식물 부산물과 발향식물과 혼합하는 단계와; 혼합물을 압축성형하는 단계와; 압축성형물을 건조하는 단계를 포함한다.
상기 분쇄단계에 있어서, 커피 부산물은 식물성 원두를 사용하고 발생된 부산물로서, 식물의 주성분인 셀룰로즈 및 리그닌 등을 포함하는 다공성 물질이다. 이러한 커피 부산물은 식물세포 조직의 특성 상 통기성이 뛰어나고, 일정한 압축 성형을 통해 일정 시간 이상 지속적인 발열이 가능하게 된다.
그리고, 커피를 제조하고 난 후의 부산물이므로, 많은 수분을 함유하고 있으며, 따라서 커피 부산물을 이용하여 고형 연료를 제조하기 위해 부산물의 전체 수분함량을 매우 낮추는 것이 중요하다.
본 발명에서 상기 커피 부산물 분말을 형성하는 단계는 수집된 커피 부산물을 분쇄하여 입경이 고른 분말 형태로 형성하는 단계로서, 일반적으로 커피 부산물은 덩어리 형태와 가루 형태가 혼재하고 있기 때문에, 후속 공정인 커피 부산물 입자의 내부 간극수 제거를 위한 탄화 공정의 효율을 높이기 위해서는 수집된 커피 부산물을 분쇄하여 입자의 크기를 고르게 하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 건조단계에서는, 분쇄단계에서 분말화 된 커피 부산물의 입자의 표면에 존재하는 표면수를 제거하는 단계로서, 건조 온도 및 건조 시간은 120℃의 온도에서 5시간 동안 건조하는 것이 커피 부산물 분말 입자의 표면수의 효율적인 제거를 위해 바람직할 수 있다.
상기 반탄화단계에 있어서, 본 발명에서는 왕겨와 커피부산물을 반탄화 처리를 하게 되는데, 운송 및 보관비용 절감하기 위해 에너지 밀도가 높아야 하는데 이와 같은 문제를 해결하기 위해 반탄화 (Torrefaction)기술로 처리한다.
200~300℃의 온도에서 산소가 없는 상태로 10~60분 간 가열하는 전처리 하게 된다. 이렇게 반탄화 처리하게 되면 본 발명에 따라 제조된 펠릿(Pellet)은 소수성을 가지며, 함수율이 매우 낮아 미생물로 인한 부패나 뒤틀림 등 외형 변화가 적다. 또한, 고정탄소 (Fixed carbon) 성분이 증가하여 장거리 운송 비용 절감, 취급과 저장 등 취급성 우수, 분쇄성 향상, 높은 에너지 밀도를 가지게 된다.
반탄화 왕겨 분말은, 100메시(mesh)로 분말화 및 수분함량이 5%이하로 건조되며, 반탄화 커피 부산물 분말은, 수분함량이 3%이하로 건조될 수 있다. 여기서 100메시로 분쇄하게 되면 성형성이 향상되어 대량생산에 더욱 적합할 수 있다.
상기 혼합단계에 있어서, 바인더는 왕겨 분말과 커피 부산물 분말을 균질하게 혼합하기 위해 필요한 것으로, 페당밀, 칼슘 파우더, 구아검, 전분, PVA, 실리카 파우더, 식물성오일, 피치, 및 타르 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한 톱밥, 파쇄된 종이 및 알콜류 중 어느 하나 이상을 사용할 수도 있다.
여기서, 피치는 원유나 식물에서 추출한 점탄성을 가진 고형 중합체로서, 원유에서 추출한 피치는 비투멘이라고 한다. 타르는 소나무의 뿌리나 나무에서 분해 증류에 의해 주로 만들어지는 변형된 수지로서, 끈끈한 검정색의 액체이다. 전분은 식물의 종자나 뿌리에 많이 포함되어 있으며, 고등식물의 세포에 있는 녹말의 결정이나 그것을 추출한 것이다. 그리고 PVA이외에 다양한 플라스틱을 사용할 수 있는데 이러한 플락스틱은 합성수지라고 하며 열과 압력을 가해 성형할 수 있는 고분자화합물로서, 많은 종류가 있으며 열을 가해서 재가공이 가능한지에 따라서 열가소성수지와 열경화성수지로 구분되는데, 대부분의 플라스틱은 100℃로 가열될 때 녹거나 분해된다. 식물성 오일로는 다양하게 사용될 수 있으며 예컨대 폐식용유는 지방산의 오존 산화에 의한 접착제로서, 수산화나트품에 의해 폐식용유를 지방산과 글리세롤로 분리하고 이 지방산을 오존산화시킴으로써 다량의 OH기가 생성되어 pMDI와 오존산화 지방산이 적극적으로 반응함으로써 접착력을 향상시킨 무공해 신 접착제이다.
또한, 상기 식물 부산물로는, 조 짚, 메밀 줄기, 고추 줄기, 유채 줄기, 사과 전정가지, 포도 전정가지, 감귤 전정가지, 밤 전정가지 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이러한 식물 부산물은 농업 부산물로서 농산물에서 발생하는 폐부산물들이 많이 발생하는데 이를 펠릿의 제조에 사용하면 원료 조달이 용이할 뿐만 아니라 이에 원료 비용을 절감할 수도 있고, 성형률을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 발향 식물 부산물로는 헬리오트로프, 레몬밤, 애플민트, 차빌, 무스크말로우, 세이지, 및 세이보리 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 왕겨 분말 : 커피 : 바인더 : 식물 부산물 : 발향 식물 부산물은, 가장 바람직하게는 40:15:40:2.5:2.5의 중량비율로 혼합될 수 있다 특히 왕겨 분말과 커피가 상기 비율로 혼합되면 회분율(재 발생량)이 작고, 수분율이 낮으며, 우수한 발열량을 제공할 수 있다. 또한 바인더가 상기 비율로 혼합되면, 기존 펠릿 보다 매우 낮은 온도 및 압력으로 성형할 수 있어 성형성이 향상되고 가공 시 에너지 소비량을 대폭 절감할 수 있어 저비용으로 대량생산할 수 있게 된다. 또한 발향 식물 부산물을 상기 비율로 혼합하게 되면 연소 시 부산물에서 발생하는 불쾌한 향을 제거할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 상기 농업에서 발생하는 식물 부산물을 폐기하지 않고 재활용할 수 있는 친환경 펠릿을 제공할 수 있다.
상기 압축성형단계에서는, 혼합물을 압축성형하여 팰릿 형상으로 성형하는 단계로서, 충분한 내구성을 부여하기 위하여 압축 성형 시의 압력은 압착압력은 6.0~7.0MPa인 것이 바람직할 수 있다.
상기 압축성형물의 건조단계에서는 50~60℃에서 24~30시간동안 건조하는 것이 바람직할 수 있다. 성형단계를 거친 압축성형물의 표면에 압축성형물에 함유되어 있는 바인더 중 일부가 피막을 형성하도록 유도하기 위한 것으로서, 본 발명의 펠릿은 상기 건조단계를 거쳐 표면에 바인더 층의 피막이 형성되어 펠릿 내부로 외부 수분 유입을 차단할 수 있으며, 이에 따라 제품의 보관성을 높일 수 있는 효과가 있다. 가장 바람직하게는 6.50MPa 압력으로 압축성형 한 후, 50℃의 온도에서 24시간 동안 건조하여 펠릿을 제조하면 밀도가 우수하고 성형성이 우수한 펠릿을 제조할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 펠릿은 저위발열량 4300kcal/kg, 고위발열량 4750kcal/kg, 수분 2.6% 및 회분 9.9%이며, 길이 85mm및 직경 50mm의 펠릿형태로 형성된 것을 특징으로 하여 발열량, 함수율, 밀도 및 내구성 등 제반 특성이 우수하고, 특히 발열량이 매우 높아 바이오매스 연료로 적용하기에 매우 적합하며, 성형성 또한 우수한 펠릿을 제공할 수 있게 된다. 이에 내습성이 우수하고 보관 수송이 용이한 펠릿을 용이하게 제조할 수 있게 된다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예1,2
커피부산물과 왕겨를 분쇄기로 고르게 분쇄하여, 분말을 제조한 후, 120℃의 온도에서 5시간 동안 건조하였다.
다음으로 200℃의 온도에서 산소가 없는 상태로 60분 간 가열처리하여 커피부산물 분말과 왕겨 분말을 반탄화를 완료하였다.
그리고, 반탄화된 왕겨분말, 반탄화 커피부산물과 나머지 재료들을 표 1과 같이 혼합하고, 혼합물을 압축성형장치에 투입하여 6.50MPa 압력으로 압축성형 한 후, 50℃의 온도에서 24시간 동안 건조하여 펠릿을 제조하였다.
혼합물 실시예1
(중량%)
실시예2
(중량%)
반탄화 왕겨 50 40
반탄화 커피부산물 10 15
왕겨분말
커피부산물 분말
페당밀 6
칼슘파우더 5 4.5
구아검 2 4.5
전분 5.5
PVA 3 4
실리카 파우더 7 4.5
식물성오일 5.5
피치 6 5
타르 7 0.5
조 짚 0.5 0.1
메밀 줄기 2.5 0.2
고추 줄기 0.5 0.1
유채 줄기 0.5 0.1
사과 전정가지 1 0.5
포도 전정가지 0.5
감귤 전정가지 0.5
밤 전정가지 0.5
헬리오트로프 1.5 0.4
레몬밤 0.5
애플민트 0.5 0.1
차빌 0.5
무스크말로우 0.4
세이지 1.5 0.3
세이보리 1.5 0.3
실험예 (물성 시험)
상기 실시예 1,2와 시중에서 구입한 고체 연료를 비교예로 하여 다음 항목을 비교시험하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 하기 항목 중 발향도는 악취정도를 측정한 것으로서 본 기술 분야와 무관한 일반인 10명을 대상으로 연소 시 향을 맡고 평가를 하도록 한 후 평균을 낸 결과이다.(매우강함 : 5, 약간 강함 : 4, 보통 : 3, 약함 : 2, 매우 약함 : 1)
시험항목 실시예 1 실시예 2 비교예
지속시간 3시간20분 4시간 40분
단가 4%이하 3%이하 평균가
원가수급 최적합 최적합 적합
발향 강도 2.5 1.5 4
이와 같이 실시예 1,2는 시중에서 판매하는 비교예 보다 연소 시 지속되는 시간도 우수하고, 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며, 연소 시 불쾌한 냄새가 발생하는 것을 억제하는 효과가 우수함을 확인할 수 있었다. 이러한 실시예 1,2 중에서 표 2의 결과가 제일 우수한 본 발명의 실시예2에 따른 펠릿의 샘플을 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 테스트 한 결과는 표 3 및 도 2와 같다. 표3 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 저위발열량, 고위발열량, 수분, 회분에 있어서 메우 우수한 데이터를 나타냄을 확인할 수 있었다.
Figure 112021052064835-pat00001
이와 같이 본 발명에 따르면, 원료를 쉽게 조달받을 수 있고 성형성이 좋아 제조가 용이함에 따라 제조단가를 절감할 수 있고, 연소 시 악취가 발생하지 아니하며 발열량, 수분, 회분 항목에서 모두 우수한 펠릿을 제공할 수 있게된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (3)

  1. 커피부산물과 왕겨를 분쇄하는 분쇄단계;
    커피부산물 분말과 왕겨분말을 120℃의 온도에서 5시간 동안 건조하는 단계;
    건조된 커피부산물 분말 및 왕겨분말을 반탄화시키는 단계로서, 200℃의 온도에서 산소가 없는 상태로 60분 간 가열처리하여 반탄화시키는 단계;
    반탄화된 왕겨분말 및 커피부산물 분말을 바인더와, 식물 부산물과 발향식물부산물과 혼합하는 단계로서, 40 : 15 : 40 : 2.5 : 2.5의 중량비율로 혼합하는 단계;
    혼합물을 6.50MPa 압력으로 압축성형하는 단계; 및
    압축성형물을 50℃의 온도에서 24시간 동안 건조하는 단계;를 포함하는 펠릿의 제조방법으로서,
    상기 펠릿은, 저위발열량 4300kcal/kg, 고위발열량 4750kcal/kg, 수분 2.6% 및 회분 9.9%이고, 길이 85mm 및 직경 50mm의 펠릿형태이며,
    상기 반탄화 왕겨 분말은, 100메시(mesh)로 분말화 및 수분함량이 5%이하로 건조된 것이고, 상기 반탄화 커피 부산물 분말은, 수분함량이 3%이하로 건조된 것이고,
    상기 바인더로는 페당밀, 칼슘 파우더, 구아검, 전분, PVA, 실리카 파우더, 식물성오일, 피치, 및 타르를 포함하고,
    상기 식물 부산물로는, 조 짚, 메밀 줄기, 고추 줄기, 유채 줄기, 사과 전정가지, 포도 전정가지, 감귤 전정가지, 및 밤 전정가지를 포함하고,
    상기 발향 식물 부산물로는, 헬리오트로프, 레몬밤, 애플민트, 차빌, 무스크말로우, 세이지, 및 세이보리를 포함하며,
    상기 혼합하는 단계에서는, 상기 반탄화 왕겨 40중량%, 상기 반탄화 커피부산물 15중량%, 상기 페당밀 6중량%, 상기 칼슘파우더 4.5중량%, 상기 구아검 4.5중량%, 상기 전분 5.5중량%, 상기 PVA 4중량%, 상기 실리카 파우더 4.5중량%, 상기 식물성오일 5.5중량%, 상기 피치 5중량%, 상기 타르 0.5중량%, 상기 조 짚 0.1중량%, 상기 메밀 줄기 0.2중량%, 상기 고추 줄기 0.1중량%, 상기 유채 줄기 0.1중량%, 상기 사과 전정가지 0.5 중량%, 상기 포도 전정가지 0.5중량%, 상기 감귤 전정가지 0.5중량%, 상기 밤 전정가지 0.5중량%, 상기 헬리오트로프 0.4중량%, 상기 레몬밤 0.5중량%, 상기 애플민트 0.1중량%, 상기 차빌 0.5중량%, 상기 무스크말로우 0.4중량%, 상기 세이지 0.3중량%, 및 상기 세이보리 0.3중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는 펠릿의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240083194A (ko) 2022-12-01 2024-06-12 충남대학교산학협력단 도축혈액을 이용한 펠릿 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조된 펠릿

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070095361A (ko) * 2005-01-24 2007-09-28 재단법인 오사카산업진흥기구 바이오매스 고형물 및 그 제조 방법
JP2012528008A (ja) * 2009-05-26 2012-11-12 アメリカン ペレット サプライ エルエルシー 圧縮されたバイオマスによるペレット及びブリケット
JP2014024934A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Silver Roi Hanbai:Kk タケ類の粉砕物を含む成形体、固形燃料及びその製造方法
KR101371884B1 (ko) * 2012-09-13 2014-03-12 주식회사 경동 바이오매스 원료를 이용한 고체 연료의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고체 연료
KR101589234B1 (ko) 2013-09-17 2016-01-29 건국대학교 산학협력단 바이오 고형 연료 및 이의 제조 방법
KR101705612B1 (ko) * 2015-10-13 2017-02-10 나용훈 커피부산물을 이용한 고형 연료의 제조방법
KR20170021497A (ko) * 2015-08-18 2017-02-28 (주)경동월드와이드 반탄화 바이오매스 고형 연료 및 그 제조방법
KR20180060192A (ko) 2016-11-28 2018-06-07 이태은 꺼피찌꺼기를 이용한 장작의 제조 방법
KR20190128503A (ko) * 2018-05-08 2019-11-18 한국에너지기술연구원 Red를 연계한 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 및 발전 시스템
WO2020035751A1 (en) * 2018-08-13 2020-02-20 Perera Bethmage Malinda Thivanka Organic mixture for a fuel source
KR102155762B1 (ko) * 2019-05-23 2020-09-16 정채규 환경친화적 고체 연료 및 그의 제조 방법
KR20200116283A (ko) * 2019-04-01 2020-10-12 동해에코에너지(주) 바이오매스와 반탄화 재료를 혼용한 고형연료 및 완효성 퇴비

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070095361A (ko) * 2005-01-24 2007-09-28 재단법인 오사카산업진흥기구 바이오매스 고형물 및 그 제조 방법
JP2012528008A (ja) * 2009-05-26 2012-11-12 アメリカン ペレット サプライ エルエルシー 圧縮されたバイオマスによるペレット及びブリケット
JP2014024934A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Silver Roi Hanbai:Kk タケ類の粉砕物を含む成形体、固形燃料及びその製造方法
KR101371884B1 (ko) * 2012-09-13 2014-03-12 주식회사 경동 바이오매스 원료를 이용한 고체 연료의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고체 연료
KR101589234B1 (ko) 2013-09-17 2016-01-29 건국대학교 산학협력단 바이오 고형 연료 및 이의 제조 방법
KR20170021497A (ko) * 2015-08-18 2017-02-28 (주)경동월드와이드 반탄화 바이오매스 고형 연료 및 그 제조방법
KR101705612B1 (ko) * 2015-10-13 2017-02-10 나용훈 커피부산물을 이용한 고형 연료의 제조방법
KR20180060192A (ko) 2016-11-28 2018-06-07 이태은 꺼피찌꺼기를 이용한 장작의 제조 방법
KR20190128503A (ko) * 2018-05-08 2019-11-18 한국에너지기술연구원 Red를 연계한 저온조건의 바이오매스내 회분유발성분을 제거한 연료 생산 및 발전 시스템
WO2020035751A1 (en) * 2018-08-13 2020-02-20 Perera Bethmage Malinda Thivanka Organic mixture for a fuel source
KR20200116283A (ko) * 2019-04-01 2020-10-12 동해에코에너지(주) 바이오매스와 반탄화 재료를 혼용한 고형연료 및 완효성 퇴비
KR102155762B1 (ko) * 2019-05-23 2020-09-16 정채규 환경친화적 고체 연료 및 그의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240083194A (ko) 2022-12-01 2024-06-12 충남대학교산학협력단 도축혈액을 이용한 펠릿 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조된 펠릿

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