Effect of Mechanical Pre-Treatment of the Agricultural Substrates on Yield of Biogas and Kinetics of Anaerobic Digestion

The effect of mechanical pre-treatment of nine different agricultural substrates minced to particle sizes of 1.5 mm, 5 mm and 10 mm on biogas and methane yields and fermentation kinetics was investigated. The results showed, that for five of the nine tested substrates (grass, Progas rye, Palazzo rye, tall wheatgrass, beet), a higher biogas production was obtained for the degree of fragmentation of 10 mm compared to fragmentation of 5 mm and 1.5 mm. For fragmentation of 5 mm, the highest biogas production was achieved for sorghum silage, Atletico maize and Cannavaro maize—649.80, 735.59 and 671.83 Nm3/Mg VS, respectively. However, for the degree of fragmentation of 1.5 mm, the highest biogas production (510.43 Nm3/Mg volatile solid (VS)) was obtained with Topinambur silage. The modified Gompertz model fitted well the kinetics of anaerobic digestion of substrates and show a significant dependence of the model parameters Hmax (biogas production potential) and Rmax (maximum rate of biogas production) on the degree of substrate fragmentation

Kształtowanie się sił wciągania strzyka do gum strzykowych o różnej konstrukcji części trzonowej

A liner is the only part of the milking unit which has a direct contact with a cow’s teat. It ensures a correct circulation of body liquids in a teat with its suitable massage and creates conditions for a teat to open and milk to flow out and maintains a milking cup on a teat. The result of the last task is generation of a suction force that sucks a teat into a liner. During milking, when a cup is placed on a teat, counter forces are generated that try to remove a liner from a teat and forces that cause that a teat moves up to a liner producing a phenomenon of “a climbing cup”. Forces that tend to separate a teat from a liner depend on the mass of a milking cup set and the value of the friction force. A counter force that tends to suck a teat into a liner is proportional to the level of negative pressure in a liner and the surface of cross-section of a teat that is subjected to negative pressure. We should also assume that also the structure of a liner will influence this force. The paper presents results of the laboratory tests on the impact of the shape of the cross-section of a rubber core and construction solutions of liners on the vacuum force of a liner when a teat is sucked into a teat chamber. Eight liners, popular in milking machines used in our country were used in the tests. Various penetrations of a teat (50, 62, 75 and 100 mm), working pressure (25-55 kPa) and a working stage of the milking cup were additional variables. In order to determine whether and what is the degree of the impact of variability sources on shaping the suction forces of a liner, a static processing of results was carried out using a multi-variance analysis. It was proved that at the significance level of α=0.05, the source of variability assumed in the experiment in the form of the liner shape, negative pressure and penetration affected the analysed sizes, i.e. Average values of suction forces in the suction phase (Fws) and massage phase (Fwm). The investigation of the impact of the rubber core part on the determined values of the suction force in the function of variable negative pressure proved that at teat penetration of 50 and 62 mm (the most popular lengths of teats in milked cows), the lowest suction force was observed in case of a liner with a triangular cross-section, slightly bigger with a square cross-section and the highest suction force is generated by round and oval liners.Guma strzykowa jest jedynym elementem aparatu udojowego, który ma bezpośredni kontakt ze strzykiem dojonej krowy. Ma ona za zadanie zapewniać prawidłowy obieg płynów ustrojowych w strzyku przez odpowiedni jego masaż oraz stworzenie warunków do przyjęcia przez strzyk „pozycji otwarcia” i wypływu mleka oraz do prawidłowego utrzymywania się kubka udojowego na strzyku. Efektem ostatniego zadania jest generowanie siły wciągania strzyka do gumy strzykowej. Podczas doju, kiedy kubek założony jest na strzyku, pojawiają się przeciwstawne siły starające się usunąć gumę ze strzyka jak również powodujące ruch strzyka głębiej do gumy wywołując zjawisko „wspinania się kubka". Tendencja sił do separacji strzyka i gumy jest uzależniona od masy zestawu kubka udojowego i wielkości siły tarcia. Siła przeciwna mająca tendencję do wciągania strzyka do gumy strzykowej jest proporcjonalna do poziomu podciśnienia w gumie strzykowej i powierzchni przekroju strzyka wystawionego na działanie podciśnienia. Należy przypuszczać, że również konstrukcja gumy strzykowej będzie wpływała na tę siłę. W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych wpływu kształtu przekroju trzonu oraz rozwiązań konstrukcyjnych gum strzykowych na siłę wciągania strzyka do komory podstrzykowej kubka udojowego. W badaniach użyto osiem gum strzykowych powszechnie stosowanych w dojarkach użytkowanych w kraju. Dodatkowymi zmiennymi były różne penetracje strzyka (50, 62, 75 i 100 mm), podciśnienia robocze (25-55 kPa) i faza pracy kubka udojowego. W celu określenia, czy i na jakim poziomie poszczególne źródła zmienności wpływają na kształtowanie się sił wciągania strzyka przeprowadzono statystyczną obróbkę wyników, używając wieloczynnikowej analizy wariancji. Wykazano na poziomie istotności α=0.05, że przyjęte w doświadczeniu źródła zmienności w postaci kształtu gumy strzykowej, podciśnienia i penetracji miały wpływ na analizowane wielkości, tj. średnie wartości sił wciągania w fazie ssania (Fws) i w fazie masażu (Fwm). Badania wpływu profilu części trzonowej gumy na wyznaczone wartości sił wciągania w funkcji zmiennego podciśnienia wykazały, że przy penetracjach strzyków 50 i 62 mm (najczęściej występujące długości strzyków u dojonych krów) najmniejszą siłę wciągania zaobserwowano w przypadku gumy o przekroju trójkątnym, nieco większą o przekroju kwadratowym, zaś największą siłę wciągania generują gumy okrągłe i owalne

Improving the Energetic Efficiency of Biogas Plants Using Enzymatic Additives to Anaerobic Digestion

This study was carried out to estimate the relevance of biological supplementation in improving the economic efficiency of anaerobic digestion (AD). Three kinds of silages—maize, grass, and igniscum—were initially inoculated with digestate and then supplemented with one of four vaccines containing different bacteria species (APD®, PPT®, JENOR®) or a yeast and mold mixture (HAP®). In addition, each plant silage was fermented without any additives (control A—maize silage, B—grass silage, and C—igniscum silage). The biodegradability process was performed in batch tests at a mesophilic temperature (38 °C). To compare the energetic efficiency of AD, the process kinetics, biogas, and methane production were analyzed. We found that the applied supplementation measures improved biogas production in the case of maize and igniscum (7–62% higher than controls), but decreased the yield of AD when grass silage was fermented (2–34% lower than controls). The greatest increase in methane production (by 79%) was observed when maize silage was digested with the PPT® pretreatment, with 427 Nm3∙Mg−1 VS (volatile solids)

Sustainability Biogas Production from Ensiled Plants Consisting of the Transformation of the Digestate into a Valuable Organic-Mineral Granular Fertilizer

The research concerned the elaborate of non-waste biogas production technology based on the development of digestate from anaerobic digestion. In the anaerobic digestion process, the substrates of plant origin in the form of silage were used. The digestate obtained after biogas production was processed using the ORTWED method into a valuable granulated organic-mineral fertilizer, which contains a solid fraction of digestate, calcium and biogenic elements. This method can be successfully applied in agriculture in the context of its sustainable development due to the growing problem of utilization of digestate forming in agricultural biogas plants