Vybrat jazyk:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank Hrach
Abstrakt
Přehled příslušné literatury ukazuje, že významný výzkum byl proveden použít elektrostaticky
separační techniky na suché granulované potraviny rostlinného (tj., organický) materiály. Tento vývoj se zrychlil v minulosti 10 – 20 roky, s mnoha výzkumnými pracovníky v Evropě a ve Spojených státech, kteří se hlásí elektrostatická separace techniky pro širokou škálu výzev spojených s příjemci;. Z tohoto výzkumu, je zřejmé, že elektrostatické metody mají potenciál generovat nový, rostlinné produkty s vyšší hodnotou, nebo nabídnout alternativu k mokré metody zpracování. Ačkoli podporuje separace zrna obilovin, V laboratoři a v některých případech byly předvedeny materiály luštěnin a olejnatých semen, pilotní váha, elektrostatické systémy používané k prokázání těchto výsledky nemusí být vhodný, nebo cenově výhodné zařízení k provádění takových výtažků na komerčním základě. Mnoho elektrostatické technologie nejsou vhodné pro proces jemně mletý, s nízkou hustotou prášky jako rostlinných materiálů. Nicméně, Zařízení ST & Technologie (STET) triboelectrostatic pásový separátor má prokázaná schopnost zpracování jemných částic z 500 – 1 µm. Pásový separátor STET je vysokorychlostní, průmyslově osvědčený zpracování zařízení, které mohou být vhodné uvést nedávný vývoj v ekologické zpracování materiálu na. Oddělovač pásu STET byl testován na vzorku z celozrnné mouky a bylo zjištěno, že být úspěšný v odstranění otrub z zlomek škrob. Budoucnost testování s oddělovač STET se povede na pšeničné otruby vzorků, Kukuřičná mouka
a luštěniny sóji a lupiny.
Klíčová slova: Tribo elektrostatické, Elektrostatické, Separace, Frakční destilace, Pšenice, Zrno, Mouka, Vlákno, Bílkoviny, Olejnatá semena, Luštěniny
Úvod
Elektrostatické separační metody byly využity pro minulost 50 let na komerčním měřítku beneficiation z
nerudních a recyklace odpadních materiálů. Elektrostatické beneficiation suché granulované potravy rostlinné bázi (tj., organický) materiály byly zkoumány pro nad 140 roky, první patent na elektrostatickou separaci krupičných otrub pšeničné mouky plněné jako brzy jako 1880. [1] Elektrostatické beneficiation umožňuje separaci na základě rozdílů v povrchové chemii (pracovní funkce) dielektrické vlastnosti nebo. V některých případech, Tyto výtažky by nebylo možné, pomocí velikosti nebo hustota separace sám. Elektrostatické separační systémy fungují na podobných principech. Všechny systémy pro elektrostatické odlučování obsahují systém elektricky nabíjet částice, externě generovaný elektrického pole pro separaci dochází v, a způsob předávání částice do a ven separační zařízení. Elektrické nabíjení může dojít jeden nebo více metodami včetně indukce vodivé, Tribo nabíjení (kontaktní elektrifikace) a iontů nebo corona nabíjení. Elektrostatické oddělování systémy využívají alespoň jeden z těchto nabíjecích mechanismů. [2]
Vysoké napětí roll elektrostatické separační systémy byly použity v mnoha průmyslových odvětvích a aplikacích kde jeden
komponenta je více elektricky vodivé než ostatní. Příklady aplikací pro vysoké napětí roll oddělovače Titan ložiskové minerály oddělení, a recyklaci aplikací, například třídění kovů z plastu. Existuje více variant a geometrie pro vysoké napětí roll systémy, ale obecně, oni pracují na podobných principech. Krmné částice jsou účtovány negativně ionizujícím korónového výboje. Krmné částice jsou rozptýleny na otáčející se buben, kde je elektricky uzemněn bubnu. Elektricky vodivých částic vzdát svého nabití po kontaktování povrchu uzemněného bubnu. Rotace bubnu způsobuje vodivých částic být vyvolána z povrchu bubnu a uloženy v prvním produktem násypky. Nevodivé částice udržet jejich elektrický náboj a jsou umístěny na povrchu bubnu. Nakonec, elektrický náboj na nevodivé částice rozptýlí, nebo částice bude kartáč z bubnu po buben se otáčí tak, aby nevodivé částice se usazují v násypce nevodivé částice. V některých aplikacích, hopper krupičných otrub se umístí mezi vodivé a nevodivé produktu násypky. Účinnost tohoto typu separační zařízení je obecně omezena na částice, které jsou relativně hrubé nebo mají vysoké hustoty, vzhledem k nutnosti pro všechny částice se obrátit na povrchu bubnu. Navíc, dynamics toku částic je důležité jako moment hybnosti je zodpovědný za dopravu částice z povrchu bubnu do násypky příslušných produktů. Jemné částice a s nízkou hustotou částic jsou snadno ovlivněn vzdušné proudy a tedy méně pravděpodobné, že být vyvolána z bubnu v předvídatelné oblasti. [2] [3] [4]
Oddělovač pásu vysokého napětí je variantou vysokého napětí roll oddělovač výše popsané. Krmné částice jsou rovnoměrně rozptýlené po celé šířce elektricky uzemněný dopravník. Částice jsou účtovány, obvykle o negativní corona, Přestože jsou možné jiné mechanismy nabíjení. Opět vodivých částic dát jejich elektrický náboj do uzemněné dopravní pás, zatímco nevodivé částice udržet jejich náboj. Vodivých částic odpadávají z okraji pásu samospádem, zatímco nabité nevodivé částice "zruší" od povrchu pásu elektrostatických sil. Opět pro separaci účinné, Každá částice musí obrátit na povrchu pásu pro vodivé částečky vzdát se vybíjejí na pás. Proto, pouze v jedné vrstvě částic může být dopravena oddělovač zároveň. Jak se zmenší velikost částic krmiva, zpracování přístroje se snižuje. [5] [6]
Paralelní deska elektrostatických odlučovačů jsou obvykle založena na oddělování částic na základě vodivosti, ale na rozdílech v povrchové chemii, který umožňuje přenos elektrického náboje třecím kontaktem. Částice jsou elektricky nabité v intenzivním kontaktu s jinými částicemi, nebo s třetí povrchem kovu nebo plastu bude požadované vlastnosti tribo nabíjení. Materiály, které jsou elektronegativní (nachází se na negativní konec série tribo elektrické) Odstranit elektronů z povrchu tribo nabíjení a získat tak čistý záporný náboj. V kontaktu, materiály, které jsou na pozitivní konec série tribo elektrické elektronů a účtovat kladně. Nabité částice se pak představil do elektrické pole mezi dvěma elektrodami rovnoběžné desky různé dopravní prostředky (gravitace, pneumatické, vibrace). V přítomnosti elektrického pole, nabité částice pohybovat směrem k protilehle nabitá elektrody a jsou shromažďovány na odpovídající produkt násypky. Znovu, krupičných otrub frakci obsahující směs částic může nebo nemusí být shromažďovány, v závislosti na konfiguraci separační zařízení. [4] [7]
Obrázek 1: Obrázek oddělovače roll vysokého napětí (vlevo) a paralelní deska volného pádu oddělovač (Doprava).
Tabulka 1: Souhrnné informace o běžně používá elektrostatickou separaci zařízení.
Případ 1 -Pšenice a pšeničné otruby Beneficiation.
Pšeničné otruby je vedlejší produkt při frézování konvenční pšenice, představující 10-15% zrna pšenice. Pšeničné otruby sestává z vnějších vrstev včetně oplodí, Testa, a lepek. Pšeničné otruby obsahuje většinu stopových prvků, vlákno, a rostlinné látky obsažené v obilí, poukázaly na přínosy pro zdraví člověka. [8] Významný podíl v oddělení a beneficiating pšeničné otruby bylo hlášeno. Historický zájem o oddělování pšeničné otruby bylo zlepšit kvalitu a hodnotu produktu mouky. Nicméně, novější zájmu bylo hlášeno v obnovení cenné složky z pšeničné otruby.
V 1880, Thomas Osborne patentovat první komerční elektrostatický odlučovač pro odstranění otrub z mouky krupičných otrub. Oddělovače se skládala z válce potažené tvrdé pryže nebo rovnocenného materiálu, který byl schopen elektricky nabitá přes třecí tribo nabíjení s vlnou. Ačkoli není popsán, Předpokládá se, že gumové rohlíky získaná negativní náboj relativně vlny, v souladu s většinou tribo elektrické série. Elektricky nabité rohlíky pak přitahuje kladně nabité otruby částic vlákno, dopravu na povrchu bubnu, dokud leští připojených vláken částice z povrchu bubnu. Toto (předpokládá, že) pozitivní nabíjení pšeničné otruby je v rozporu s výsledky ohlášen jinými uživateli. Tribo nabíjení částic otrub asistoval fluidizován vzduchu na spodní části zařízení, které měly další přínos způsobit méně husté otruby částice na povrch, blíže k rolls. [1]
V 1958 zařízení pro elektrostatické oddělování otrub a endospermu obsažené v mouky krupičných otrub byla zveřejněna v patent podání Branstad pracuje ve společnosti General Mills. Přístroj se skládal z paralelní deska oddělovače, v němž byly přepravovány částice mezi dvěma deskami vibrací. Částic otrub, třecím kontaktem obviněn z částic endospermu, byly pak zvedl k nejvyšší elektrodu přes otvory v horní elektroda. [9]
V 1988 přístroje a proces obnovení aleuronová od komerčních pšeničné otruby byla zveřejněna v patentové přihlášky. Komerční pšeničné otruby s počáteční aleuronová obsah 34% byl obohacen na koncentrát 95% na 10% hmotnostní výnos (28% aleuronová zotavení) kombinací kladivo frézování, třídění podle screeningu, elutriation a elektrostatickou separaci pomocí paralelní deska elektrostatický odlučovač vzduchu. Částice, které byly účtovány v zařízení pro elutriator vzduchu, která má dvojí roli odstranění pokuty (<40 µm) dopravováním, současně s Tribo-nabíjení částic aleuronu pozitivních (hlášení k záporné desce elektrod) a částice pericarp/Testa jsou negativní. Velikost částic z otrub byla pečlivě kontrolována frézováním kladiva a víceúrovňové stínění, získat krmivo, které se většinou nachází v 130 – 290 dosah μm. [10]
Poslední práce na obnově aleuronu z pšeničných otrub pokračuje. V 2008, Buhler AG byl patentován elektrostatickým separační zařízením pro separaci aleurových částic ze skořápek z komutovaných otrub. Jedno ztělesnění zařízení se skládá z rotoru, který pracuje v úzce dimenzované oblasti, který umožňuje kontakt s částicemi na částice a částice-zeď a následný Tribo-nabíjení. Nabité částice se pak mechanicky dopravují do separační nádoby s paralelními desticemi elektrod. Částice procházejí separační nádobou o gravitaci, protože se diferencovaně nabité částice pohybují k opálně nabitými elektrodami pod vlivem elektrického pole. [11] V kombinaci s náležitou velikostí krmných otrub a mechanickým tříděním metod, aleuronová koncentrace až do 90% byly hlášeny. [12] [8]
Obrázek 2: Reprodukována z Hemery et al, 2007 [8].
Tribo nabíjení a corona nabíjení, experimenty na pšeničné otruby byly provedeny zaměstnanci při Elektrostatika rozptýlené mediální výzkum jednotky, Univerzitě v Poitiers, Francie v 2010. Výzkumníci změřili povrchový náboj a povrchu potenciální pokles na pšeničné otruby s 10% vlhkost a lyofilizované (lyofilizované) pšeničné otruby. Separační test byl proveden na vzorku 50% lyofilizované pšeničné otruby a 50% hluboce zmrazená aleuronová krmit dělicím pásu typu corona elektrostatické. (Obrázek 3) Rozdělení výsledků laboratorním měřítku corona oddělovač 67% aleuronová byl obnoven do násypky dirigent, Zatímco pouze 2% z pšeničné otruby hlášeny do násypky dirigent. Tribo nabíjení experimenty byly provedeny s pšeničné otruby a lepek, ale pouze pro zjištění konkrétní povrchový náboj [µC/g] generován na každý zlomek, na rozdíl od obnovení produktů z elektrostatickou separaci. Obě krmné suroviny byly nabíjeny Teflon jako kontaktní plocha. Pšeničné otruby a aleuronová jsou hlášeny jako nabíjení pozitivní relativní Teflon, což samo o sobě je velmi elektronegativní. Bylo zjištěno, že výše poplatku závisí na provozní tlaky na tribo nabíječka, naznačuje, že vyšší turbulence vede k více kontaktů a více kompletní tribo nabíjení. [13]
Obrázek 3: Reprodukována z Dascalescu et al, 2010 [13]
V 2009, Výzkumníci vyhodnocena elektrostatické nabíjení vlastnosti aleuronová bohaté a bohaté krmné suroviny, oplodí. [14] V 2011 vědci provádí elektrostatickou separaci prováděná na vzorcích jemně pozemní pšeničné otruby dělicím elektrostatické deska pilotního (TEP systém, Tribo toku separace, Lexington, SPOJENÉ STÁTY AMERICKÉ). TEP systém využívá nabíjecí linie, kde krmiva částice jsou vložena do proudu turbulentní stlačeného vzduchu, a pneumaticky přepravovaná prostřednictvím nabíjecí vedení oddělení komory. Částice jsou tribo nabité částice na částice kontaktem, stejně jako částice kontakt s povrchem řádku nabíjecí. Výsledky získané pomocí systému TEP prokázal, že elektrostatické oddělování efektivní v inovaci aleuronová a beta glukan obsah pšeničné otruby. Je zajímavé, část materiálu, který byl zjištěno, že obsahují nejvyšší obsah buňky aleuronová, na 68%, byl velmi jemné (D50 = 8 µm) zlomek, který byl obnoven z nabíjecí trubice. Není jasné, proč tento materiál byl přednostně soustředěna v nabíjecí přístroje, Nicméně, naznačují, že schopnost obsahu buněk aleuronová proces může vyžadovat elektrostatické techniky, které jsou schopné zpracovat velmi jemný prášek. Navíc, Tato práce prokázaly, že podávání přípravu pro pšeničné otruby byl důležitým aspektem. Bylo zjištěno, že vzorky připravené kryogenní mletí v kladivovém mlýně méně úplně oddělit (osvobodil) než ty, které v lisovně typu nárazu při pokojové teplotě. [15] [16]
Obrázek 4: Reprodukována z Hemery et al, 2011 [16]
Nedávná práce studoval koncentrace arabinoxylany z pšeničné otruby elektrostatické metodami. Výzkumníci využít laboratorním měřítku elektrostatický odlučovač skládající se z nabíjecí trubice a separace komory obsahující dvě paralelní elektrodách. Mleté pšeničné otruby byla zavedena do nabíjecí trubice a pneumaticky dopravena do oddělení komory pomocí stlačeným dusíkem. Turbulence a rychlosti vysoké plynu v nabíjecí trubice k dispozici potřebné pro tribo nabíjení částic kontakt. Nabité částice (produkty z oddělení) byly získávány od povrchu elektrod pro analýzu. V důsledku vertikální orientace elektrod nebyla vyzvednutá značné množství materiálu. Tato frakce krupičných otrub může být recyklován pro další zpracování v konvenční Elektrostatika, Nicméně, pro účely tohoto experimentu, materiál není shromážděné na elektrody byl považován za ztracený. Vědci hlásí nárůst obou produktů třídy (arabinoxylan mléčné výrobky) a separační účinnost jako dopravní rychlost zvýšila. [17]
Nedávná snaha profitovat pšeničné otruby elektrostatické metodami jsou shrnuty níže v tabulce 2.
Tabulka 2: Přehled elektrostatické metod, které jsou hodnoceny s cílem profitovat pšeničné otruby.
Případ 2 – Bílkoviny zotavení z lupiny mouky
Výzkumní pracovníci na skupině potravin proces inženýrství ve Wageningen, Nizozemsko, vyhodnotit potenciál pro obohacování bílkoviny pomocí luštěnin. Hrášek a Lupina mouky byly použity jako kanály pro řadu bílkovin obohacování technik včetně klasifikace vzduch v kombinaci s elektrostatickou separaci. Neléčené semen hrachu a Lupina byly nejprve frézované na přibližně 200 µm. Krmné suroviny pro klasifikaci a elektrostatickou separaci byly následně vroubkovaná fréza typu dopad pomocí vnitřního třídění (Hosokawa Alpine ZPS50). Velikost střední částic (D50) byla hlášena jako přibližně 25 µm pro Hrachová mouka, a přibližně 200 µm Lupina mouky, před vzduchu klasifikace. Nakonec, podmnožinu každého vzorku, hrášek a Lupina mouka, byl pak vzduch klasifikován (Hosokawa Alpine ATP50). Krmivo pro elektrostatický odlučovač se skládala z obou neléčené mouky, kurz a jemné produkt ze vzduchu klasifikace. [18]
Elektrostatickou separaci zařízení používané během experimentů byla paralelní deska typ, s možností nabíjení přes Triboelektrický nabíjení v 125 Délka mm nabíjecí trubice, s částicemi přepravovaných pneumaticky stlačeným dusíkem. Zařízení je podobné v konfiguraci do zařízení používané v Wang et al (2015). [17] Elektrostatické oddělování experimenty byly provedeny na hrachové mouky a Lupina mouky, stejně jako kurz a jemné frakce hrachové mouky a vlčí mouky získané ze vzduchu klasifikace. Hrachová mouka demonstrovat jen malý pohyb bílkovin během zkoušení elektrostatických. Nicméně, lupin mouky prokázal významný pohyb bílkovin ve všech třech testovaných vzorků (mletá mouka – 35% bílkoviny, frézované utajované pokuty- 45% bílkoviny, frézované klasifikovány hrubý – 29% bílkoviny). Výrobky bohaté na bílkoviny z přibližně 60% byly obnoveny v uzemněné elektroda pro každého z testovaných vzorků tří Lupina. [18]
Případ 3 – Odstranění vlákno z kukuřice
Vědci z oddělení zemědělství a biologické inženýrství, Mississippi State University provádí elektrostatické testování na kukuřičné mouky, s cílem odstranit vlákno. Elektrostatické separační zařízení se skládala z dopravního pásu s záporné elektrody umístěné na konci dopravníku. Kladně nabité částice, částic vlákno, v tomto případě, byla zrušena dopravní pás a seřazeny do druhého zásobníku. -Vlákno částice klesly z pásového dopravníku gravitací a byly uloženy do prvního produktu násypky. Autoři popisují jak elektrické nabíjení se provádí. Krmné suroviny k tomuto oddělovač byla relativně hrubý, s velikostí částic krmiva od 12 pletivo (1,532 µm) do 24 pletivo (704 µm). Nezdá se že Podsítný (<704 µm) materiál byl během této studie zpracován. Každá podmínka testu byla dokončena pomocí 1 kg krmné suroviny, které byly rovnoměrně rozptýleny přes pás. [6]
Obrázek 5: Reprodukována z Pandya et al, 2013 [6]
Výzkumníci Mississippi State dokončil elektrostatickou separaci testování na nestíněná kukuřičné mouky, vytříděné kukuřičné mouky frakce a frakce bohaté na vlákninu zotavil ze vzduchu klasifikace. Elektrostatické testování nebyla dokončena na low-fiber proudy z letecké klasifikace. Analýza výsledků elektrostatickou separaci je uveden níže:
Tabulka 3: Výsledky rozdělení vláken reprodukována z Pandya et al, 2013 [6]
Případ 4 – Proteinů z olejnatých semen
Olejnatá semena jako řepkový (Řepka), Slunečnice, Sezamová, hořčice, Sója kukuřice klíčků, a lněné semínko obecně obsahují značné množství bílkovin a vlákniny. Technologie zpracování odstranit vlákno, a tím zvýšit obsah bílkovin, olejnatých semen bude čím dál důležitější, jako globální poptávka po zvýšení bílkovin. [19] Nedávná práce výzkumníků na francouzského Národního institutu pro zemědělský výzkum zkoumal ultrajemných frézování v kombinaci s elektrostatickým zpracování slunečnicových semen moučky, zaměřit se na bílkoviny. Vzorky krmiva slunečnicový šrot bylo mleté v lisovně dopad provozu při pokojové teplotě na velikost částic (D50) z 69.5 µm. Elektrostatický separátor pro testování paralelního deska zařízení kde byl primární nabíjecí mechanismus tribo nabíjení. Tribo nabíjení bylo provedeno proti proudu od elektrody v řádku tribo nabíjení, s částicemi, které jsou předávány prostřednictvím nabíjecí vedení, a na elektrody, Via pneumatické dopravy. Byla nalezena bílkovina účtovat pozitivní (hlášení k záporné elektrodě) a bylo zjištěno, že bohaté na vlákninu zlomek negativně účtovat. Bylo zjištěno, že selektivita bílkovin vysoké. Bylo podávání bílkovin 30.8%, s měřením produktů bohaté na bílkoviny 48.9% a protein vyčerpán (bohaté na vlákninu) produkt pouze měření 5.1% bílkoviny. Bílkovin zotavení byl 93% k pozitivní produktu. Celulóza, hemicelluloses, a lignin byly měřeny a zjištěno, že zprávu k záporně nabité produktu, naproti bílkoviny. [20]
Tabulka 4: Výsledky ze slunečnicových semen jídlo oddělení reprodukována z et al Barakat, 2015 [20]
V 2016, Další studie byla dokončena, pomocí jemně moukou řepkové semeno, nebo řepky olejné pokrutiny (ROC), ivě elektrostatickou separaci procesu. Opět velmi jemných frézování při pokojové teplotě byla provedena pomocí zařízení mlýna nůž (Retsch SM 100). Mletý materiál, s velikostí částic střední (D50) z přibližně 90 µm, byl zpracován pomocí oddělovač paralelní deska pilotního (TEP systém, Tribo toku separace). TEP systém využívá Triboelektrický nabíjení pneumatická doprava částic pomocí vysokého tlaku nabíjení linie v turbulentních podmínkách. Jednoprůchodový test separace s TEP systém za následek významné koncentrace bílkovin, s krmné proteinu 37%, kladně nabité výrobku úroveň bílkovin 47% a úroveň bílkovin negativně nabité produktu 25%. Byly provedeny dodatečné oddělování fází, Nakonec se vytvoří bohaté na bílkoviny produkt s 51% protein po 3 následné separační fáze. [21]
Tabulka 5: Výsledky z řepkového oleje semen jídlo oddělení reprodukována z Basset et al, 2016 [21]
Diskuse
Přehled příslušné literatury ukazuje, že významný výzkum byl proveden vyvíjet techniky elektrostatickou separaci organických látek. Tento vývoj pokračoval nebo dokonce zrychlil v minulosti 10 – 20 roky, s mnoha výzkumnými pracovníky v Evropě a Spojených státech použití elektrostatické separační techniky pro širokou škálu problémů beneficiation. Z tohoto výzkumu, je zřejmé, že elektrostatické metody mají potenciál generovat nový, vyšší hodnota rostlinné produkty, nebo nabídnout alternativu k mokré metody zpracování.
Ačkoli podporuje separace zrna obilovin, luštěniny, a materiály řepky byly prokázány v laboratoři a v některých případech pilotního, elektrostatické systémy používané k prokázání těchto výsledků nemusí nakonec sloužit jako vhodný nebo nákladově efektivní zpracování zařízení k provádění takových výtažků na komerčním základě. Stávající obchodní elektrostatické systémy se nejčastěji používají v separace minerálů, kovy nebo plasty. Minerály a kovy jsou oba relativně husté materiály s vysokou specifickou váhu, v porovnání s rostlinné materiály. I s vysokou specifickou váhu z minerálů a kovů, omezení velikosti účinných částic pro buben roll a paralelní deska elektrostatických odlučovačů je poměrně hrubé, s několika částic pod 100 µm pro příklad. Plasty mají nižší hustotu než minerály a kovy, ale jsou často zpracovány na hrubé částice, jako plastové vločky pro příklad. Zavedení jemných částic vytváří provozní potíže jak pro vysokonapěťové válce, tak pro paralelní separátory desek. Jemné, s nízkou hustotou částic jsou velmi citlivé na vzduchové proudy, zejména ve srovnání s minerály a kovy. Malé rozdíly v proudění vzduchu uvnitř separační zařízení ovlivnit cestu cestovní jemných částic, podrobení silám než ty, které elektrostatického pole.
Pro většinu paralelní deska oddělovací systémy, jemně pozemní a nízkou hustotou částic, které jsou nabité jsou shromažďovány na elektrody paralelně deska oddělovače. Pokud tyto jemné elektricky připojenou částice nejsou odebrány na základě neustále, Intenzita elektrického pole a účinnost zařízení snížit. Práce výzkumných pracovníků na The jídlo procesu Engineering Group Wageningen UR (Wang et al, 2015) využil tohoto jevu ke shromažďování vzorků z povrchu elektrod paralelní deska oddělovač analyzovat produkty oddělení. Paralelní deska separační systémy, zejména těch, kteří spoléhají na gravitaci sdělit prostřednictvím elektrického pole částice, pokus o řešení tohoto problému v několika způsoby. Stone et al (1988) popsaný proces, v němž byly odebrány jemných částic proti proudu elektrostatických odlučovačů ve vzduchu elutriation. [10] Jiní hlásili, udržování laminární proud vzduchu proudící přes elektrody zabránit jemných částic byly ovlivňovány vzdušné proudy. [22Nicméně, zachování laminární proudění vzduchu se stává výzvou jako separační zařízení se stává větší, účinně omezují zpracovatelské kapacity těchto zařízení. Nakonec velikost částic ve které součásti jsou fyzicky oddělené od ostatních (jako diskrétní částice), bude největší řidič při určování velikosti částic zpracování musí dojít.
Jak již bylo zmíněno dříve, konvenční elektrostatickou separaci zařízení jsou omezené zpracovatelské kapacity, zejména s nízkou hustotou a jemně mletými prášky, jako jsou rostlinné materiály. Pro vysokonapěťová bubnová a pásová separační zařízení, Účinnost je omezena na částice, které jsou relativně hrubé a/nebo mají vysokou specifickou hmotnost, vzhledem k nutnosti pro všechny částice se obrátit na povrchu bubnu. Jak se částice stávají menší se sníží rychlost zpracování. Paralelní deska oddělovače jsou dále omezeny hustota částic, které mohou být zpracovány v zóně elektrody. Načítání částic musí být relativně nízký zabránit účinkům prostor zdarma.
St. zařízení & Oddělovač pásu technologie
Zařízení ST & Technologie (STET) triboelectrostatic pás oddělovač má prokázané schopnosti zpracování jemných částic z 500 – 1 µm. STET oddělovač je paralelní deska elektrostatický odlučovač, Nicméně, desky elektrod jsou orientovány vodorovně v protikladu k svisle jako je tomu ve většině paralelní deska oddělovače. (Viz obrázek 6) Navíc, STET oddělovač dosahuje částic tribo nabíjení a dopravní současně vysokorychlostní mřížkové dopravní pás. Tato funkce umožňuje pro konkrétní zpracování velmi vysokou sazbu krmiv, stejně jako schopnost zpracovat prášků mnohem jemnější než konvenční elektrostatického zařízení. Tento druh separační zařízení bylo v komerčním provozu od 1995 oddělení nespálené uhlí od popílku minerálů (Typická D50 přibližně 20 µm) v uhlí vypaloval elektrárny. Toto zařízení elektrostatickou separaci byl také úspěšný v beneficiating jiných anorganických materiálů, včetně minerálů, například uhličitanu vápenatého, mastek, barytu, a další.
Základní údaje o STET oddělovače jsou znázorněny na obrázku 7. Částice jsou účtovány Triboelektrický jev prostřednictvím srážky částic částic v rámci mezera mezi elektrodami. Přiloženého napětí mezi elektrodami je mezi ±4 a ±10 kV proti zemi, dává rozdíl celkové napětí 8 – 20 kV přes velmi úzké elektrod formálně 1.5 cm (0.6 palce). Krmné částice jsou zavedeny STET oddělovač v jednom ze tří míst (Kanál porty) Via systémem distributor snímek s nožová šoupátka. STET oddělovač produkuje pouze dva produkty, proud záporně nabité částice zachytí na kladně nabitá elektroda, a pozitivně nabitých částic proud zachytí na záporně nabitá elektroda. Produkty jsou dopravena do odpovídajících násypek na každém konci STET oddělovač oddělovač pásu a dopravena z oddělovač samospádem. STET oddělovač vyrobit krupičných otrub nebo recyklovat proudu, Ačkoli více konfigurací pass zlepšit čistotu produktu a/nebo zotavení jsou možné.
Obrázek 6: STET Triboelektrický pásu oddělovač
Částice jsou přepravovány prostřednictvím elektrod (oddělení zóna) o nekonečnou smyčku, mřížkové pás. Řemen pracuje vysokou rychlostí, Proměnná 4 do 20 m/s (13 – 65 ft/s). Geometrii pásu slouží k plynulé jemné částice z povrchu elektrody, brání hromadění jemných částic, které snížit výkon a napětí oblasti tradiční volný pád paralelní deska typ zařízení. Navíc, pás generuje vysoké čiré, vysoké turbulence zóna mezi dvěma elektrodami, podpora, tribo nabíjení. Protiproudy cestování oddělovač pásu umožňuje trvalé nabíjení a dobíjení nebo částice v rámci oddělovač, eliminuje potřebu předem nabíjecí systém proti proudu STET oddělovače.
Obrázek 7: Základy fungování STET pásový separátor
STET oddělovač je vysoká rychlost posuvu, komerčně osvědčený systém zpracování. Maximální zpracovatelské kapacity STET oddělovač je většinou funkce objemové rychlosti posuvu, který může být dopravena prostřednictvím elektrod STET oddělovač pásu. Jiné proměnné, například rychlost pásu, vzdálenost mezi elektrodami a oxidem uhličitým hustota prášek efekt maximální rychlost posuvu, obvykle se v menší míře. Relativně vysoká hustota materiálů, například, Popílek, maximální výši 42 palec (106 cm) elektroda šířka komerční separační jednotka je zhruba 40 – 45 Tun za hodinu krmiv. Pro méně husté krmné suroviny, maximální rychlost posuvu je nižší.
Tabulka 6: Přibližné maximální posuv při nejrůznějších materiálů zpracovaných s STET 42 palec elektrostatický odlučovač.
Výbuchy prachu jsou zásadní nebezpečí v zrnu a dalších organických prášku, operace. STET oddělovač je vhodný pro zpracování hořlavé organické prášky pouze s drobnými úpravami. V STET oddělovače nejsou žádné horkých povrchů. Jediné pohyblivé části jsou válečky a vyjete oddělovač. Válečková ložiska jsou umístěny mimo proud prášek na vnější plášť jednotky. Proto nejsou riziko přehřátí/jiskření v materiálu proudu. Navíc, STET oddělovač ložiska jsou k dispozici s spoušti teploty měření schopnost rozpoznat selhání ložiska, dlouho předtím, než jsou nebezpečně vysoké teploty dosáhly. Oddělovač pásu a jednotku systému nepředstavují žádné vyšší riziko než jiné konvenční rotační stroje. STET oddělovač VYSOKONAPĚTOVÉ komponenty jsou také umístěny mimo materiální proudu a obsaženy v prachotěsné skříně. Maximální energie jiskra přes oddělovací mezery je omezen design VYSOKONAPĚTOVÉ komponenty. Další úroveň bezpečnosti mohou být zavedeny prostřednictvím odstraňování dusíku.
Celozrnné mouky zpracování STET oddělovač
Celozrnné mouky je odvozen od mletí celého zrna pšenice (otruby, klíčků, a endospermu). Komerčně dostupné, běžně dostupné, celozrnné mouky byl zakoupen pro použití jako zkoušený materiál hodnotit schopnost STET oddělovač odstranit vláknité otrub a klíčků ze škrobnatých endosperm část pšeničné mouky. Celozrnné mouky vzorku byla analyzována STET před začátkem testování. Obsah popela byl testován podle normy ICC 104 / 1 (900° C). Opakované popela měření téhož vzorku, neoddělené krmiva vzorek, měřeno 10 krát, bylo zjištěno, že mají s obsahem popela 1.61%, směrodatná odchylka 0.01 a relativní směrodatnou odchylkou 0.7%. Laserové difrakce pomocí Malvern Mastersizer byla dokončena analýza velikosti částic 3000 s přístrojem suché disperze. Byla provedena analýza proteinů metodou DUMAS, s elementární dravý N překročit dusík/protein analyzer. Konverzní faktor N x 6.25 byl použit. Níže jsou shrnuty různé vlastnosti vzorku mouky celozrnné. (Viz tabulka 7)
Tabulka 7: Analýza krmiv STET celozrnné mouky
Obsah popela a obsah bílkovin bylo zjištěno, že velmi opakovatelné, při zkoušce v stejném vzorku, Ale značná variabilita byl zjištěn mezi několika sáčky celozrnné mouky použité jako krmiva vzorek. (Viz tabulka 8) To krmení vzorku variabilita vyústil v některých bodový v testovací data.
Tabulka 8: Analýza rozdělení výsledky testů z celozrnné mouky STET
Elektrostatickou separaci testování vzorku mouky celozrnné byla provedena na zařízení ST & Technologie (STET) poloprovozního zařízení v Needham, Massachusetts. STET poloprovozního obsahuje dva oddělovače STET pilotního rozsahu spolu pomocného zařízení používá k vyšetření oddělení materiálu od kandidáta zdrojů. Pilot měřítku STET oddělovače jsou stejné délky jako komerční STET oddělovač, na 30 nohy (9.1 metrů) dlouhá, Nicméně, Šířka poloprovozního oddělovač elektroda je pouze 6 palce (150 mm), nebo jedna sedmina šířka největší komerční STET oddělovač na 42 palce (1070 mm) Šířka elektroda. Plnicí kapacita STET oddělovač je přímo úměrná šířce elektrody, Proto, rychlost posuvu poloprovozního oddělovač je jedna sedmina rychlost posuvu 42coul široký komerční oddělovač jednotek. Maximální rychlost posuvu s celozrnné mouky byl 2.3 Tun za hodinu v poloprovozním měřítku, což odpovídá 16 Tun za hodinu pro 42coul široký komerční oddělovač. V porovnání s měřítko, kdy většina studií elektrostatickou separaci vedla k datu, STET oddělovač testování bylo provedeno na podstatně vyšší rychlosti posuvu. Testování bylo provedeno v 10 kg (20 Libra) dávkový testy, z praktických důvodů zásobování 2.3 Tun za hodinu krmiva nepřetržitě. Pro každou šarži podmínky zkoušky, produkty procesu separace byly váženy k výpočtu hromadného vymáhání. Laboratorních vzorků z každé zkoušky byly shromážděny a analyzovány na obsah popela a obsah bílkovin.
Obrázek 8: STET pilotní rostlin oddělovač.
Měření velikosti částic z celozrnné mouky krmiva a ukázky dvou produktů je zobrazeno níže na obrázku 9.
Obrázek 9: Měření velikosti částic z celozrnné mouky podávání, a dva oddělené vzorky produktů.
Obrázek obnovené separace produktů je zahrnuta níže. (Viz obrázek 10) Znatelný barevný posun byl pozorován během separace, které výrazně tmavší než vzorek krmiva celozrnné mouky zlomek obsahu výrobku vysoký jasan.
Obrázek 10: Typické produkty z procesu separace STET.
Obsah popela pro všechny výrobky z procesu separace byla měřena. (Viz obrázek 11)
Obrázek 11: Obsah versus hromadného vymáhání nízká ash produktu pro celozrnné mouky odloučení popela testuje STET
Zkoušení elektrostatických odlučovačů STET s celozrnné mouky prokázal významný pohyb vysoké popela (otruby) zlomek z pšeniãných pozitivní elektrody. Snížená popela produkt byl následně shromažďovány na záporné elektrodě. Testování bylo provedeno v jednom průchodu schématu, Nicméně, To je možné provést další zlepšení jednoho z oddělení produktů provedením další separační fázi. Budoucnost testování s oddělovač STET se povede na pšeničné otruby vzorků, obilí a luštěniny, jako Lupina.
Závěry
Přehled příslušné literatury ukazuje, že významný výzkum byl proveden vyvíjet techniky elektrostatickou separaci organických látek. Tento vývoj pokračoval nebo dokonce zrychlil v minulosti 10 – 20 roky, s mnoha výzkumnými pracovníky v Evropě a Spojených státech použití elektrostatické separační techniky pro širokou škálu problémů beneficiation. Z tohoto výzkumu, je zřejmé, že elektrostatické metody mají potenciál generovat nový, vyšší hodnota rostlinné produkty, nebo nabídnout alternativu k mokré metody zpracování. Ačkoli podporuje separace pšenice, kukuřice a založené na Lupina rostlinných materiálů byly prokázány v laboratoři a v některých případech pilotního, elektrostatické systémy používané k prokázání těchto výsledky nemusí být vhodné nebo nákladově efektivní zpracování zařízení k provádění takových výtažků na komerčním základě. Mnoho elektrostatické technologie nejsou vhodné pro proces jemně mletý, s nízkou hustotou prášky jako rostlinných materiálů. Nicméně, Zařízení ST & Technologie (STET) triboelectrostatic pásový separátor má prokázaná schopnost zpracování jemných částic z 500 – 1 µm, vysoké míry. STET pásový separátor je vysoká míra, průmyslově osvědčený zpracování zařízení, které mohou být vhodné uvést nedávný vývoj ve zpracování materiálu rostlin na. Oddělovač pásu STET byl testován na vzorku z celozrnné mouky a bylo zjištěno, že být úspěšný v odstranění otrub z zlomek škrob. Budoucnost testování s oddělovač STET se povede na pšeničné otruby vzorků, stejně jako kukuřičné mouky a luštěniny sóji a lupiny.
Odkazy
[1] T. B. Osborne, “Krupičných otrub čistička”. Spojené státy Patent 224,719, 17 Února 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Si Vlastimil a K. Forsberg, “Kontrola elektrických separačních metod – Část 1: Základní aspekty,” Minerály & Hutního zpracování, Vol. 17, Ne. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Starší a E. Yan, “eForce – Nejnovější generace elektrostatický odlučovač pro minerály písky průmysl,” v těžkých minerálů konference, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry a D. W. Zelená, Perry's Chemical Engineers’ Sedmé vydání příručky, New York: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Já. Danuše, R. Ouiddir, K. Medles a L. Dascalescu, “Elektrostatický separátor pro mikronizovaný směsi kovů a plastických hmot pocházející z odpadů elektrických a elektronických zařízení,” Deník z fyziky, Vol. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Bohdana a C. P. Thompson, “Oddělení vláken pro kukuřičné mouky elektrostatickou metodou,”Cereal Chemistry, Vol. 90, Ne. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Značky, P. M. Beier, a já jsem. Stahl, Elektrostatické oddělování, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. Barron a J. Abecassis, “Suchý proces pro rozvoj frakce pšenice a výrobků s vyšší výživovou kvalitou,” Deník z obilovin vědy, Ne. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. A. Brastad a E. C. Gear, “Metody a přístroje pro elektrostatické oddělování”. Spojené státy Patent 2,848,108, 19 Srpen 1958.
[10] B. A. Kámen a J. Minifie, “Obnova buněk aleuronová z pšeničné otruby”. Spojené státy Patent 4,746,073,24 Květen 1988.
[11] A. Bohm a A. Kratzer, “Metoda pro izolaci aleuronová částice”. Spojené státy Patent 7,431,228, 7 Října 2008.
[12] J. A. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen a R. Ranieri, “Technologie pro lepší využívání potenciálu zdraví podpora obilovin,” Trendy v oblasti potravinářské vědy & Technologie, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery a X. Rouau, “Elektrostatické základ pro oddělení pšeničné otruby tkání,” IEEE transakce na aplikace v průmyslu, Vol. 46, Ne. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici a L. Dascalescu, “Elektrostatické vlastnosti pšeničné otruby a její nosné vrstvy: Vliv velikosti částic, složení, a obsah vlhkosti,” Journal potravinářského inženýrství, Ne. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi a X. Rouau, “Potenciál suché frakcionace pšeničné otruby pro rozvoj potravinových složek, část I: Vliv Ultra jemné broušení,” Deník z obilovin vědy, Ne. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, M. Edlemann a X. Rouau, “Potenciál suché frakcionace pšeničné otruby pro rozvoj potravinových složek, část II: Elektrostatické oddělování částic,” Deník z obilovin vědy, Ne. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Boom, a M. A. Schutyser, “Arabinoxylany koncentráty z pšeničné otruby elektrostatické oddělením,” Journal potravinářského inženýrství, Ne. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Boom, a M. A. Schutyser, “Před rokem- a po ukončení léčby zvýšit obohacování bílkoviny od frézování a vzduchu zařazení luštěnin,” Journal potravinářského inženýrství, Ne. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira a M. Lopez, “Kombinace stávajících a alternativních technologií na podporu olejnatá semena a luštěniny proteiny v potravinářských aplikacích,” Olejnatá semena & tuky, plodiny a lipidů, Vol. 23, Ne. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] A. Barakat, F. Jerome a X. Rouau, “Suché platforma pro separaci proteinů z biomasy obsahující
Polysacharidy, Ligninu, a polyfenoly,” ChemSusChem, Vol. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi a A. Barakat, “Chemická látka- a frakční destilace rozpouštědel Mechanophysical biomasy vyvolané Tribo elektrostatické nabíjení: Separace proteinů a Lignin,” ACS udržitelnou chemii & Inženýrství, Vol. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Štencel, J. L. Schaefer, H. Ban, a J. K. Neathery, “Přístroje a metody pro Triboelectrostatic oddělení”.Spojené státy Patent 5,938,041, 17 Srpen 1999.
