Επιλέξτε γλώσσα:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Φρανκ Hrach
Περίληψη
Ανασκόπηση της σχετικής βιβλιογραφίας δείχνει ότι σημαντική έρευνα έχει αναλάβει να εφαρμόσει ηλεκτροστατικά
τεχνικές διαχωρισμού να στεγνώσει σε κόκκους τρόφιμα φυτικής (Δηλαδή., βιολογικά) υλικά. Αυτή η ανάπτυξη επιταχύνθηκε κατά το παρελθόν 10 – 20 χρόνια, με πολλούς ερευνητές στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες να υποβάλλουν αίτηση ηλεκτροστατικός διαχωρισμός τεχνικές σε μια ευρεία ποικιλία προκλήσεων εμπλουτισμού. Από την έρευνα αυτή, είναι προφανές ότι η ηλεκτροστατική μέθοδοι έχουν το δυναμικό να δημιουργήσει νέα, φυτικά προϊόντα υψηλότερης αξίας, ή να προσφέρει μια εναλλακτική λύση σε υγρή μέθοδοι επεξεργασίας. Παρά το γεγονός ότι η ενθάρρυνση διαχωρισμούς των δημητριακών, Τα υλικά οσπρίων και ελαιούχων σπόρων έχουν αποδειχθεί στο εργαστήριο και σε ορισμένες περιπτώσεις, πιλοτική κλίμακα, η ηλεκτροστατική συστήματα που χρησιμοποιούνται για να αποδείξει αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να μην είναι κατάλληλα ή αποδοτική επεξεργασία εξοπλισμός για να εκτελέσει τέτοια διαχωρισμοί σε εμπορική βάση. Πολλές ηλεκτροστατική τεχνολογίες δεν είναι κατάλληλα για διαδικασία λεπτώς έδαφος, χαμηλής πυκνότητας σκόνες, όπως φυτικά υλικά. Ωστόσο, ο εξοπλισμός του ST & Τεχνολογία (STET) triboelectrostatic ζώνη διαχωριστικό έχει αποδεδειγμένη δυνατότητα επεξεργασίας λεπτών σωματιδίων από 500 – 1 µm. Ο διαχωριστής ζώνης STET είναι υψηλού ρυθμού, βιομηχανικά αποδεδειγμένη επεξεργασία συσκευή που μπορεί να είναι κατάλληλο να εμπορευματοποιήσει τις πρόσφατες εξελίξεις στη βιολογική επεξεργασία υλικού. Το διαχωριστικό ζώνη STET δοκιμάστηκε σε ένα δείγμα από ολόκληρο το αλεύρι σίτου και βρέθηκε να είναι επιτυχείς στην αφαίρεση το πίτουρο από το άμυλο κλάσμα. Δοκιμή με το διαχωριστικό STET μέλλον θα διεξαχθεί σε δείγματα Πίτουρο σίτου, αλεύρι καλαμποκιού
και τα όσπρια όπως η σόγια και το λούπινο.
Λέξεις-κλειδιά: TRIBO-ηλεκτροστατική, Ηλεκτροστατική, Διαχωρισμός, Κλασμάτωση, Σιτάρι, Σιτάρι, Αλεύρι, Φυτικές ίνες, Πρωτεΐνη, Ελαιούχοι σπόροι, Όσπρια
Εισαγωγή
Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό μέθοδοι έχουν χρησιμοποιηθεί για στο παρελθόν 50 χρόνια σχετικά με την εμπορική κλίμακα ο εμπλουτισμός του
βιομηχανικά ορυκτά και την ανακύκλωση των αποβλήτων υλικών. Ηλεκτροστατική ο εμπλουτισμός ξηρά κοκκώδη φυτικής τροφής (δηλ., βιολογικά) υλικά έχουν ερευνηθεί για πάνω από 140 χρόνια, με το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ηλεκτροστατικό διαχωρισμό των ψιλά πίτυρα αλεύρι σίτου γεμάτη ως νωρίς ως 1880. [1] Ηλεκτροστατική ο εμπλουτισμός επιτρέπει διαχωρισμοί βάσει διαφορές στην επιφανειακή χημεία (συνάρτηση εργασίας) ή διηλεκτρικές ιδιότητες. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτοί οι διαχωρισμοί δεν θα ήταν δυνατή χρησιμοποιώντας το μέγεθος ή η πυκνότητα διαχωρισμοί μόνος. Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό συστήματα λειτουργούν σε παρόμοιες αρχές. Όλα τα συστήματα ηλεκτροστατικού διαχωρισμού περιέχει ένα σύστημα ηλεκτρικά φόρτιση των σωματιδίων, ένα εξωτερικά που δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο για το χωρισμό να συμβεί σε, και μια μέθοδο μεταφοράς σωματιδίων σε και έξω από την συσκευή διαχωρισμού. Ηλεκτρική φόρτιση μπορεί να προκύψει από μία ή πολλαπλές μεθόδους, συμπεριλαμβανομένων των αγώγιμων επαγωγή, TRIBO-φόρτιση (Επικοινωνήστε με την ηλεκτροδότηση) και ιόντων ή corona φόρτισης. Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό συστήματα χρησιμοποιούν τουλάχιστον μία από αυτές τις μηχανισμών τελών. [2]
Υψηλή ένταση ρολό ηλεκτροστατικό διαχωρισμό συστήματα έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολλές βιομηχανίες και εφαρμογές όπου ένας
το στοιχείο είναι πιο ηλεκτρικά αγώγιμο από τους άλλους. Παραδείγματα εφαρμογών για υψηλή ένταση ρολό διαχωριστικά τιτανίου φέρουν διαχωρισμού ορυκτά, καθώς και εφαρμογών ανακύκλωσης, για παράδειγμα διαλογή μετάλλων από πλαστικό. Υπάρχουν πολλές παραλλαγές και γεωμετρίες που χρησιμοποιούνται για υψηλής τάσης συστήματα ρολών, αλλά σε γενικές γραμμές, λειτουργούν σε παρόμοιες αρχές. Ζωοτροφών σωματίδια χρεώνονται αρνητικά από μια ιοντιζουσών εκφόρτιση corona. Ζωοτροφών σωματίδια διασκορπίζονται επάνω σε ένα περιστρεφόμενο τύμπανο, όπου το τύμπανο είναι ηλεκτρικά γειωμένο. Τα ηλεκτρικά αγώγιμο σωματίδια να εγκαταλείψουν τους χρέωση κατά την επαφή με την επιφάνεια του τυμπάνου γειωμένο. Η περιστροφή του τυμπάνου προκαλεί το αγώγιμο σωματίδια να ρίχνονται από την επιφάνεια του τυμπάνου και να κατατεθεί στο πρώτο προϊόν χοάνη. Τα μη αγώγιμο σωματίδια διατηρούν τους ηλεκτρική δαπάνη και είναι καρφιτσωμένα στην επιφάνεια του τυμπάνου. Τελικά, το ηλεκτρικό φορτίο για τα μη αγώγιμο σωματίδια θα διαλύσει, ή τα σωματίδια θα βουρτσιστεί από το τύμπανο, μετά το τύμπανο έχει περιστραφεί, έτσι ώστε τα μη αγώγιμο σωματίδια που έχουν κατατεθεί στη χοάνη για μη αγώγιμο σωματιδίων. Σε ορισμένες εφαρμογές, μια χοάνη ψιλά πίτυρα τοποθετείται μεταξύ χοάνη αγώγιμα και μη αγώγιμο προϊόντος. Η αποτελεσματικότητα αυτού του είδους η συσκευή διαχωρισμού είναι γενικά περιορίζεται σε σωματίδια τα οποία είναι σχετικά χοντρό και/ή έχουν υψηλό ειδικό βάρος, λόγω της ανάγκης για όλα τα σωματίδια να επικοινωνήσετε με την επιφάνεια του τυμπάνου. Επιπλέον, δυναμική της ροής σωματιδίων είναι σημαντικό ως γωνιακή ορμή είναι υπεύθυνη για την μεταφορά τα σωματίδια από την επιφάνεια του τυμπάνου να τα χωνιά του αντίστοιχου προϊόντος. Πρόστιμο σωματίδια και χαμηλής πυκνότητας σωματιδίων είναι εύκολα επηρεάζεται από ρεύματα αέρα και έτσι είναι λιγότερο πιθανό να πεταχτούν από το τύμπανο σε μια προβλέψιμη περιοχή. [2] [3] [4]
Το διαχωριστικό ζώνη υψηλής έντασης είναι μια παραλλαγή της υψηλής έντασης ρολό διαχωριστικό που περιγράφεται παραπάνω. Ζωοτροφών σωματίδια είναι διάσπαρτες ομοιόμορφα σε όλο το πλάτος του ένα ηλεκτρικά γειωμένο ιμάντα. Σωματίδια χρεώνονται, συνήθως από μια αρνητική corona, Αν και άλλοι μηχανισμοί τιμολόγησης είναι δυνατόν. Και πάλι τα αγώγιμα σωματίδια δώσει τους ηλεκτρική δαπάνη μέχρι τον γειωμένο ιμάντα, ενώ τα μη αγώγιμο σωματίδια διατηρούν χρεώνουν τους. Τα αγώγιμα σωματίδια πέσει από την άκρη της ζώνης με τη βαρύτητα, ενώ τα φορτισμένα σωματίδια non-conductive είναι «σήκωσε» μακριά από την επιφάνεια της ζώνης από ηλεκτροστατικές δυνάμεις. Και πάλι για το διαχωρισμό να είναι αποτελεσματική, κάθε σωματίδιο πρέπει να επικοινωνήσετε με την επιφάνεια του ιμάντα, ώστε να επιτρέπουν τα αγώγιμα σωματίδια να εγκαταλείψουν τους χρέωση στη ζώνη. Ως εκ τούτου, μόνο ένα ενιαίο στρώμα του σωματίδια μπορούν να μεταφέρονται από το διαχωριστικό σε ένα χρόνο. Όπως το μέγεθος των σωματιδίων των ζωοτροφών γίνεται μικρότερο, μειώνεται η ταχύτητα επεξεργασίας της συσκευής. [5] [6]
Παράλληλη πλάκα ηλεκτροστατική διαχωριστές βασίζονται συνήθως διαχωρισμού σωματιδίων όχι βάσει της αγωγιμότητας, αλλά σχετικά με τις διαφορές στην επιφανειακή χημεία που επιτρέπει τη ηλεκτρική δαπάνη μεταφοράς από τριβόμενες. Σωματίδια είναι ηλεκτρικά φορτισμένα από την έντονη επαφή με άλλα μόρια, ή με μια τρίτη επιφάνεια, όπως ένα μεταλλικό ή πλαστικό θα τις επιθυμητές ιδιότητες tribo-φόρτιση. Τα υλικά που είναι ηλεκτραρνητικό (βρίσκεται στο αρνητικό άκρο της σειράς tribo-ηλεκτρικό) Αφαιρέστε ηλεκτρόνια από την επιφάνεια του tribo-φόρτιση και έτσι αποκτούν ένα καθαρό αρνητικό φορτίο. Σε επαφή, τα υλικά που είναι στο θετικό άκρο της σειράς tribo-ηλεκτρικό δωρίσουν ηλεκτρόνια και χρεώνουν θετικά. Τα φορτισμένα σωματίδια εισάγονται στη συνέχεια σε ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων παράλληλη πλάκα από διάφορα μεταφορικά μέσα (βαρύτητας, πεπιεσμένου αέρα, δόνηση). Παρουσία ηλεκτρικού πεδίου, Οι φορτισμένοι κόκκοι κινούνται προς το oppositely χρεωμένο ηλεκτρόδια και συγκεντρώνονται στις χοάνες αντίστοιχο προϊόν. Και πάλι, ψιλά πίτυρα κλάσμα που περιέχει ένα μίγμα από σωματίδια μπορεί ή δεν μπορεί να συλλέγονται, ανάλογα με τη διαμόρφωση της συσκευής διαχωρισμού. [4] [7]
Σχήμα 1: Διάγραμμα ενός διαχωριστή ρολό υψηλής τάσης (αριστερά) και ένα διαχωριστικό ελεύθερη πτώση παράλληλη πλάκα (δικαίωμα).
Πίνακας 1: Περίληψη των ηλεκτροστατικό διαχωρισμό συσκευές που χρησιμοποιούνται συνήθως.
Υπόθεση 1 – Σιτάρι και ο εμπλουτισμός Πίτουρο σίτου.
Πίτουρο σίτου είναι ένα υποπροϊόν της άλεσης συμβατικά σιτάρι, που εκπροσωπούν 10-15% από του σιταριού. Πίτουρο σιταριού αποτελείται από τα εξωτερικά στρώματα συμπεριλαμβανομένου περικάρπιο, Testa, και αλευρόνης σπερμάτων. Πίτουρο σιταριού περιέχει τα περισσότερα από τα μικροθρεπτικά συστατικά, φυτικές ίνες, και φυτοχημικών που περιέχεται στο σιτάρι, οποία έχουν δείξει οφέλη για την υγεία για τον άνθρωπο. [8] Σημαντικό ενδιαφέρον για διαχωρισμό και beneficiating Πίτουρο σίτου έχει αναφερθεί. Ιστορικού ενδιαφέροντος τον διαχωρισμό Πίτουρο σίτου ήταν να βελτιώσει την ποιότητα και την αξία του προϊόντος αλεύρι. Ωστόσο, πιο πρόσφατο ενδιαφέρον έχει αναφερθεί για την ανάκτηση πολύτιμων συστατικών από Πίτουρο σίτου.
Σε 1880, Thomas Osborne κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το πρώτο εμπορικό ηλεκτροστατική διαχωριστικό για την αφαίρεση πίτουρο από ψιλά πίτυρα αλεύρι. Το διαχωριστικό που αποτελούνταν από ρολά με επικάλυψη με σκληρό καουτσούκ ή ισοδύναμο υλικό, τα οποία ήταν ικανή να φορτίζεται ηλεκτρικά μέσω tribo-φόρτιση λόγω τριβής με το μαλλί. Παρά το γεγονός ότι δεν περιγράφεται, εικάζεται ότι το ελαστικό κυλάει απέκτησε μια αρνητική δαπάνη σε σχέση με το μαλλί, συνεπής με τα περισσότερα ηλεκτρικά tribo σειρά. Τα ρολά ηλεκτρικά φορτισμένα προσέλκυσε στη συνέχεια τα σωματίδια ινών θετικά φορτισμένο πίτουρο, μεταφορά τους στην επιφάνεια του ρολού, έως ότου τα σωματίδια καρφιτσωμένα ίνα βουρτσισμένο από την επιφάνεια του ρολού. Αυτό (θεωρείται ότι) θετική φόρτιση του Πίτουρο σίτου είναι σε σύγκρουση με τα αποτελέσματα που αναφέρθηκαν από άλλους. TRIBO-φόρτιση των σωματιδίων πίτουρο βοηθήθηκε από fluidizing αέρα εισάγονται στο κάτω μέρος της συσκευής, το πρόσθετο όφελος προκαλώντας τα λιγότερο πυκνά σωματίδια πίτουρο στην επιφάνεια η οποία είχε, πιο κοντά στη τα ψωμάκια. [1]
Σε 1958 μία συσκευή για την ηλεκτροστατική διαχωρισμός πίτουρο και ενδοσπέρμιο που περιέχεται στο αλεύρι ψιλά πίτυρα αποκαλύφθηκε σε μια αρχειοθέτηση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας από Branstad που εργάζεται στο General Mills. Η συσκευή αποτελείται από ένα διαχωριστικό παράλληλη πλάκα στην οποία μεταβιβάστηκαν μόρια μεταξύ των δύο πλακών από τη δόνηση. Πίτουρο σωματίδια, χρεώνονται από τριβόμενες με ενδοσπέρμιο σωματίδια, στη συνέχεια αρθεί στο κορυφαίο ηλεκτρόδιο μέσω διατρήσεις στο επάνω ηλεκτρόδιο. [9]
Σε 1988 μια συσκευή και διαδικασία για την ανάκτηση αλευρόνης σπερμάτων από Πίτουρο σίτου εμπορική αποκαλύφθηκε σε μια αρχειοθέτηση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας. Εμπορική τα πίτουρα με ένα αρχικό αλευρόνης σπερμάτων περιεχόμενο 34% εμπλουτίστηκε με ένα συμπύκνωμα 95% στο 10% μαζική απόδοση (28% ανάκτηση αλευρόνης σπερμάτων) από τον συνδυασμό της άλεσης σφυρί, αλλαγή μεγέθους με κοσκίνισμα, elutriation αέρα και ηλεκτροστατικό διαχωρισμό χρησιμοποιώντας μια παράλληλη πλάκα ηλεκτροστατική διαχωριστικό. Σωματίδια χρεώθηκαν στη συσκευή elutriator αέρα, οποίο έχει διττό ρόλο της κατάργησης των προστίμων (<40 µm) μεταφέροντας, ταυτόχρονα με τη φόρτιση των σωματιδίων aleurone (αναφορά στην αρνητική πινακίδα ηλεκτροδίων) και τα σωματίδια του περικάρπ/. Το μέγεθος των σωματιδίων του μίγματος του μείγματος ελέγχεται προσεκτικά από σφυρόμυλους και πολύεπιπεδο έλεγχο, για την απόκτηση μιας ζωοτροφής κυρίως 130 – 290 σειρά μm. [10]
Πρόσφατες εργασίες για την ανάκτηση της aleurone από το σιτάρι συνεχίζεται. Σε 2008, Ο Buhler AG πατενταρισμένο μια συσκευή ηλεκτροστατικού διαχωρισμού για τον διαχωρισμό σωματιδίων aleurone από σωματίδια κελύφους κατασκευασμένα από. Μία ενσάρκωση της συσκευής αποτελείται από ένα ρότορα που λειτουργεί σε μια περιορισμένη περιοχή θεραπείας, που επιτρέπει την επαφή σωματιδίων-σωματιδίων και σωματιδίων προς τοίχο και την επακόλουθη. Στη συνέχεια, τα φορτισμένα σωματίδια μεταφέρονται μηχανικά σε ένα σκάφος διαχωρισμού που περιέχει ηλεκτρόδια παράλληλης πλάκας. Τα σωματίδια πέφτουν μέσα στο σκάφος διαχωρισμού από τη βαρύτητα, τα σωματίδια κινούνται προς τα διακριτικά φορτισμένα ηλεκτρόδια υπό την επήρεια του ηλεκτρικού πεδίου. [11] Όταν συνδυάζεται με την κατάλληλη διαστασιολόγηση των ζωοτροφών και μηχανικές μεθόδους ταξινόμησης, συγκεντρώσεις aleurone έως 90% έχουν αναφερθεί. [12] [8]
Σχήμα 2: Αναπαράγονται από Hemery et al, 2007 [8].
TRIBO-φόρτιση και corona φόρτισης πραγματοποίησαν πειράματα σε Πίτουρο σίτου εργαζομένων στην ηλεκτροστατική από διάσπαρτες μέσα ερευνητική μονάδα, Πανεπιστήμιο του Poitiers, Γαλλία 2010. Οι ερευνητές μέτρησαν το φορτίο επιφάνειας και επιφανειακά πιθανούς χρόνου αποσύνθεσης στο Πίτουρο σίτου με 10% υγρασία και λυοφιλοποιημένο (λυοφιλιμένος) πίτουρο σιταριού. Μια δοκιμή διαχωρισμού που πραγματοποιήθηκε σε δείγμα 50% λυοφιλιμένος Πίτουρο σίτου και 50% Λυοφιλοποιημένος αλευρόνης σπερμάτων ενημερώσεις χρησιμοποιώντας ένα ιμάντα τύπου corona ηλεκτροστατική διαχωριστικό. (Σχήμα 3) Διαχωρισμός αποτελέσματα για το διαχωριστικό corona κλίμακα εργαστήριο έδειξαν 67% της αλευρόνης σπερμάτων ανακτήθηκε σε μη-αγωγός χοάνη, ενώ μόνο το 2% από το πίτουρο σιταριού, αναφέρεται ότι η μη-αγωγός χοάνη. TRIBO-φόρτιση πειράματα διεξήχθησαν επίσης με Πίτουρο σίτου και αλευρόνης σπερμάτων, αλλά μόνο για να μετρήσει το συγκεκριμένο φορτίο επιφάνειας [µC/g] που δημιουργούνται σε κάθε κλάσμα, σε αντίθεση με την ανάκτηση των προϊόντων από ένα ηλεκτροστατικό διαχωρισμό. Δύο πρώτες ύλες ζωοτροφών χρεώθηκαν χρησιμοποιώντας τεφλόν ως επιφάνεια επαφής. Πίτουρο σίτου και αλευρόνης σπερμάτων αναφέρονται ως φορτίζει θετικά σε σχέση με τεφλόν, που ο ίδιος είναι πολύ ηλεκτραρνητικό. Το μέγεθος της επιβάρυνσης βρέθηκε να εξαρτάται από την λειτουργουσών πιέσεων που χρησιμοποιούνται στον tribo-φορτιστή, που υποδηλώνει ότι η υψηλότερη αναταράξεις οδηγεί σε περισσότερες επαφές και πληρέστερη tribo-φόρτιση. [13]
Σχήμα 3: Αναπαράγονται από Dascalescu et al, 2010 [13]
Σε 2009, ερευνητές αξιολόγησαν τις ηλεκτροστατικής φόρτισης ιδιότητες της αλευρόνης σπερμάτων πλούσια και περικάρπιο πλούσια πρώτες ύλες ζωοτροφών. [14] Σε 2011 Οι ερευνητές πραγματοποίησαν ηλεκτροστατικό διαχωρισμό δοκιμή δείγματα από λεπτώς Πίτουρο σίτου έδαφος χρησιμοποιώντας ένα διαχωριστικό ηλεκτροστατική πλάκα πιλοτική κλίμακα (Σύστημα TEP, Διαχωρισμοί TRIBO ροής, Λέξινγκτον, ΗΠΑ). Το σύστημα TEP χρησιμοποιεί μια γραμμή φόρτισης, όπου σωματίδια τροφής εισάγονται σε μια ροή τυρβώδης πεπιεσμένου αέρα, και πνευματικά μεταφερόμενο μέσω της φόρτισης γραμμής στο θάλαμο διαχωρισμού. Τα σωματίδια είναι tribo-χρεώνονται από μόριο σε μόριο επαφής, καθώς επίσης και σωματιδίων επαφή με την επιφάνεια της γραμμής φόρτισης. Αποτελέσματα που λαμβάνονται με το σύστημα TEP έδειξε ότι ηλεκτροστατικό διαχωρισμό ήταν αποτελεσματική στην αναβάθμιση αλευρόνης σπερμάτων και β-γλυκάνη περιεκτικότητα σε Πίτουρο σίτου. Είναι ενδιαφέρον, το κλάσμα του υλικού που βρέθηκε να περιέχουν την υψηλότερη περιεκτικότητα σε κελί αλευρόνης σπερμάτων, στο 68%, ήταν η πολύ λεπτή (D50 = 8 µm) κλάσμα που ανακτήθηκε από το σωλήνα φόρτισης. Δεν είναι σαφές γιατί αυτό το υλικό συγκεντρώθηκε κατά προτίμηση στη συσκευή φόρτισης, Ωστόσο, Αυτό υποδεικνύει ότι η δυνατότητα να τα περιεχόμενα ενός κελιού αλευρόνης σπερμάτων διαδικασία ενδέχεται να απαιτούν ηλεκτροστατική τεχνικές που είναι ικανό να επεξεργαστεί πολύ λεπτές σκόνες. Επιπλέον, Αυτό το έργο αποδεικνύεται ότι ζωοτροφές προετοιμασία για το Πίτουρο σίτου ήταν μια σημαντική εκτίμηση. Εκπονήθηκε από κρυογόνο άλεσμα σε ένα μύλο σφυρί δείγματα βρέθηκαν λιγότερο πλήρως να διαχωριστεί (απελευθέρωσε) από αυτές το έδαφος σε σφυρόμυλο τύπου σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. [15] [16]
Σχήμα 4: Αναπαράγονται από Hemery et al, 2011 [16]
Πρόσφατη εργασία μελετήθηκαν η συγκέντρωση των arabinoxylans από πίτουρο σιταριού από ηλεκτροστατική μεθόδους. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα εργαστήριο κλίμακα ηλεκτροστατική διαχωριστικό που αποτελείται από ένα φόρτισης σωλήνα και διαχωρισμός θάλαμο που περιέχει δύο παράλληλες πλάκα ηλεκτρόδια. Πίτουρο σιταριού αλεσμένα εισήχθη στο σωλήνα φόρτισης και πνευματικά μεταφέρεται στο θάλαμο διαχωρισμού χρησιμοποιώντας πεπιεσμένο άζωτο. Η αναταραχή και ταχύτητα υψηλής αερίου στο σωλήνα φόρτισης που παρέχεται την επαφή σωματιδίων απαιτείται για tribo-φόρτιση. Τα φορτισμένα σωματίδια (προϊόντα του διαχωρισμού) συλλέχθηκαν από την επιφάνεια των ηλεκτροδίων για την ανάλυση. Λόγω του κατακόρυφου προσανατολισμού των ηλεκτροδίων δεν συλλέγονται ένα σημαντικό ποσό του υλικού. Το κλάσμα αυτό ψιλά πίτυρα μπορεί να ανακυκλωθεί για περαιτέρω μεταποίηση σε συμβατικά ηλεκτροστατική, Ωστόσο, για τους σκοπούς αυτού του πειράματος, υλικό που δεν έχουν εισπραχθεί για τα ηλεκτρόδια θεωρούνταν χαμένη. Οι ερευνητές ανέφεραν αύξηση δύο προϊόν βαθμού (arabinoxylan περιεχόμενο του προϊόντος) και αυξημένη απόδοση του διαχωρισμού ως η ταχύτητα μεταφοράς. [17]
Πρόσφατες προσπάθειες να επωφεληθούν Πίτουρο σίτου με ηλεκτροστατική μεθόδους συνοψίζονται παρακάτω στον πίνακα 2.
Πίνακας 2: Περίληψη της ηλεκτροστατικής μέθοδοι που αξιολογείται για να επωφεληθούν Πίτουρο σίτου.
Υπόθεση 2 – Πρωτεΐνη αποκατάστασης από αλεύρι λούπινου
Ερευνητές από την ομάδα εφαρμοσμένης μηχανικής διαδικασίας τροφίμων στο Wageningen, Ολλανδία, αξιολογηθεί το ενδεχόμενο εμπλουτισμού πρωτεΐνης χρησιμοποιώντας όσπρια. Μπιζέλι και λούπινου αλεύρι χρησιμοποιήθηκαν ως τροφές για μια ποικιλία από τεχνικές εμπλουτισμού πρωτεΐνης συμπεριλαμβανομένης της ταξινόμησης του αέρα σε συνδυασμό με ηλεκτροστατικό διαχωρισμό. Ανεπεξέργαστα μπιζέλι και λούπινου σπόρους ήταν πρώτα να αλεστεί σε περίπου 200 µm. Πρώτες ύλες ζωοτροφών για την ταξινόμηση και ηλεκτροστατικό διαχωρισμό ήταν εν συνεχεία λευκασμένο με σφυρόμυλο τύπος με μια εσωτερική τάξη (Hosokawa-Alpine ZPS50). Μέγεθος σωματιδίων διάμεση (D50) αναφέρθηκε ότι περίπου 25 µm για το αλεύρι μπιζελιών, και περίπου 200 µm για το αλεύρι λούπινου, πριν από την ταξινόμηση του αέρα. Τέλος, ένα υποσύνολο του κάθε δείγματος, Αλεύρι μπιζελιών και λούπινου, ήταν τότε αέρα ταξινομούνται (Hosokawa-Alpine ATP50). Η ζωοτροφή για την ηλεκτροστατική διαχωριστικό αποτελούνταν από δύο μη επεξεργασμένα αλεύρια, καθώς και το μάθημα και το εκλεκτό αυτό προϊόν από αέρα ταξινόμηση. [18]
Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό συσκευής που χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια των πειραμάτων ήταν ένα είδος παράλληλων πλάκα, με φόρτιση πραγματοποιείται μέσω triboelectric φόρτιση σε ένα 125 mm μήκος φόρτισης σωλήνα, με σωματίδια μεταφέρονται πνευματικά από πεπιεσμένο άζωτο. Η συσκευή είναι παρόμοια με τη διαμόρφωση της συσκευής που χρησιμοποιείται από Wang et al (2015). [17] Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό πειράματα διεξήχθησαν σε έδαφος μπιζέλι αλεύρι και αλεύρι λούπινου, καθώς και την πορεία και τη λεπτή κλάσματα του μπιζελιού αλεύρι και αλεύρι λούπινου που προέρχονται από κατάταξη αέρα. Αλεύρι μπιζελιών καταδείχτηκε σε ηλεκτροστατικό έλεγχο μόνο ήσσονος σημασίας κίνηση της πρωτεΐνης. Ωστόσο, το αλεύρι λούπινου κατέδειξε σημαντική κίνηση της πρωτεΐνης σε όλα τα τρία δείγματα που δοκιμάστηκαν (αλεσμένο αλεύρι – 35% πρωτεΐνη, λευκασμένου ταξινομηθεί πρόστιμα – 45% πρωτεΐνη, λευκασμένου ταξινομηθεί χοντρό – 29% πρωτεΐνη). Προϊόντα πλούσια σε πρωτεΐνες περίπου 60% Ανακτήθηκαν στο γειωμένο ηλεκτρόδιο για καθένα από τα τρία λούπινου δείγματα που ελέγχθηκαν. [18]
Υπόθεση 3 – Ίνα απομάκρυνση από καλαμπόκι
Ερευνητές από το τμήμα γεωργικών και βιολογικών μηχανικών, Κρατικό Πανεπιστήμιο του Μισισιπή εκτελούνται ηλεκτροστατικό έλεγχο στο έδαφος αλεύρι καλαμποκιού, με ένα στόχο την αφαίρεση ινών. Το ηλεκτροστατικό διαχωρισμό συσκευή αποτελέσθηκε από έναν ιμάντα με ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο τοποθετείται στο τέλος από τον ιμάντα μεταφοράς. Τα θετικά χρεωμένα μόρια, σωματίδια ινών, στην περίπτωση αυτή, είχαν αρθεί πάνω από τον ιμάντα και ταξινομημένα σε μια δεύτερη χοάνη. Τα σωματίδια μη-ίνα έπεσε από τον ιμάντα από τη βαρύτητα και κατατέθηκαν στην πρώτη χοάνη προϊόντος. Οι συγγραφείς δεν περιγράφουν πώς η ηλεκτρική φόρτιση πραγματοποιείται. Το υλικό ζωοτροφών αυτός ο διαχωριστής ήταν σχετικά χοντρό, με το μέγεθος των σωματιδίων των ζωοτροφών που κυμαίνονται από 12 πλέγμα (1,532 µm) για να 24 πλέγμα (704 µm). Δεν φαίνεται ότι η υπομεγέθεις (<704 µm) επεξεργασία του υλικού κατά τη διάρκεια της μελέτης. Κάθε κατάσταση δοκιμής ολοκληρώθηκε με τη χρήση 1 kg υλικού ζωοτροφών που διασκορπίστηκε ομοιόμορφα σε όλη τη ζώνη. [6]
Σχήμα 5: Αναπαράγονται από ΡΟΥΣΣΟΥ et al, 2013 [6]
Οι ερευνητές του Mississippi State ολοκληρωθεί ηλεκτροστατικό διαχωρισμό δοκιμές σε το χωρίς θωράκιση αλεύρι καλαμποκιού, τα κλάσματα προβληθεί κορν φλάουρ και τα κλάσματα ίνα-πλούσια ανακτώνται από αέρα ταξινόμηση. Ηλεκτροστατικό έλεγχο δεν ολοκληρώθηκε στο η χαμηλή σε φυτικές ίνες ρέματα που ανακτώνται από αέρα ταξινόμηση. Ανάλυση των αποτελεσμάτων του ηλεκτροστατικού διαχωρισμού παρέχεται παρακάτω:
Πίνακας 3: Αποτελέσματα των ινών διαχωρισμός αναπαράγεται από ΡΟΥΣΣΟΥ et al, 2013 [6]
Υπόθεση 4 – Συγκέντρωση πρωτεϊνών από ελαιούχους σπόρους
Ελαιούχοι σπόροι, όπως η ελαιοκράμβη (canola), Ηλίανθος, σουσάμι, μουστάρδα, φύτρα σόγιας-καλαμποκιού, και λιναρόσπορος περιέχει γενικά ένα σημαντικό ποσό από πρωτεΐνες και φυτικές ίνες. Τεχνολογίες επεξεργασίας για να καταργήσετε την ίνα, και έτσι να αυξήσουν την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες, των ελαιούχων σπόρων θα γίνει ολοένα και πιο σημαντικό καθώς η παγκόσμια ζήτηση για πρωτεΐνη αυξάνει. [19] Πρόσφατη εργασία από ερευνητές στο γαλλικό Εθνικό Ινστιτούτο για τη γεωργική έρευνα εξέτασε πολύ λεπτά άλεσης σε συνδυασμό με την ηλεκτροστατική επεξεργασία σπόρους ηλίανθου γεύμα, συγκέντρωσης πρωτεΐνης. Τα δείγματα ζωοτροφών ηλίανθου γεύμα ήταν το έδαφος σε σφυρόμυλο για λειτουργία σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, μέγεθος σωματιδίων (D50) του 69.5 µm. Η ηλεκτροστατική διαχωριστικό που χρησιμοποιείται για τη δοκιμή ήταν μια συσκευή παράλληλης πλάκα όπου ο πρωταρχικός μηχανισμός φόρτισης ήταν tribo-φόρτιση. Το tribo φόρτισης πραγματοποιήθηκε ανάντη των ηλεκτροδίων σε μια γραμμή tribo-φόρτιση, με σωματίδια που μεταφέρονται μέσω της γραμμής φόρτισης, και στα ηλεκτρόδια, μέσω αέρος μεταφορών. Πρωτεΐνης βρέθηκε να φορτίσει θετικά (υποβολή εκθέσεων για το αρνητικό ηλεκτρόδιο) και το κλάσμα ίνα-πλούσια βρέθηκε να χρεώσει αρνητικά. Επιλεκτικότητα της πρωτεΐνης βρέθηκε να είναι υψηλή. Ζωοτροφών πρωτεΐνη ήταν 30.8%, με τη μέτρηση του προϊόντος πλούσια σε πρωτεΐνες 48.9% και η πρωτεΐνη εξαντλημένο (πλούσια σε φυτικές ίνες) μέτρηση μόνο το προϊόν 5.1% πρωτεΐνη. Πρωτεΐνη αποκατάστασης ήταν 93% το θετικό προϊόν. Κυτταρίνη, ημικυτταρίνη, και λιγνίνη μετρήθηκαν και βρέθηκαν να αναφέρουν το αρνητικά φορτισμένο προϊόν, απέναντί της πρωτεΐνης. [20]
Πίνακας 4: Αποτελέσματα της σπόρους ηλίανθου γεύμα διαχωρισμός αναπαράγεται από Barakat et al, 2015 [20]
Σε 2016, συμπληρωματική μελέτη ολοκληρώθηκε χρησιμοποιώντας λεπτώς έδαφος κραμβέλαιο σπόρων γεύμα, ή κέικ κραμβέλαιο (ROC), ως τις ζωοτροφές σε μια διαδικασία ηλεκτροστατικό διαχωρισμό. Και πάλι πολύ λεπτά άλεσης σε θερμοκρασία περιβάλλοντος πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μια συσκευή Μύλος μαχαίρι (Retsch SM 100). Το λευκασμένο υλικό, με διάμεσο μέγεθος (D50) από περίπου 90 µm, έγινε επεξεργασία χρησιμοποιώντας ένα διαχωριστικό παράλληλη πλάκα πιλοτική κλίμακα (Σύστημα TEP, Διαχωρισμοί TRIBO ροής). Το σύστημα TEP χρησιμοποιεί triboelectric χρέωσης από ΑΕΡΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ σωματιδίων μέσα από μια υψηλή πίεση, φόρτιση γραμμή ταραχώδεις συνθήκες. Ένα ενιαίο περάσει δοκιμή διαχωρισμού με το σύστημα TEP είχε ως αποτέλεσμα τη σημαντική συγκέντρωση της πρωτεΐνης, με μια πρωτεΐνη τροφών 37%, ένα θετικά φορτισμένο προϊόν πρωτεΐνης επίπεδο 47% και ένα αρνητικά φορτισμένο προϊόν πρωτεΐνης επίπεδο 25%. Πραγματοποιήθηκαν επιπλέον διαχωρισμός στάδια, τελικά να παράγουν ένα προϊόν πλούσιο σε πρωτεΐνη με 51% πρωτεΐνη μετά 3 διαδοχικές διαχωρισμού στάδια. [21]
Πίνακας 5: Αποτελέσματα του κραμβελαίου σπόρων γεύμα διαχωρισμός αναπαράγεται από Basset et al, 2016 [21]
Συζήτηση
Ανασκόπηση της σχετικής βιβλιογραφίας δείχνει ότι σημαντική έρευνα έχει αναλάβει να αναπτύξουν τεχνικές ηλεκτροστατικό διαχωρισμό για οργανικά υλικά. Αυτή η εξέλιξη έχει συνεχιστεί ή ακόμη καλύτερα θα επιταχυνθεί κατά το παρελθόν 10 – 20 χρόνια, με πολλούς ερευνητές στην Ευρώπη και οι Ηνωμένες Πολιτείες εφαρμόζουν τεχνικές ηλεκτροστατικό διαχωρισμό σε μια ποικιλία από προκλήσεις ο εμπλουτισμός. Από την έρευνα αυτή, είναι προφανές ότι ηλεκτροστατική μέθοδοι έχουν το δυναμικό να δημιουργήσει νέες, φυτικά προϊόντα υψηλότερης αξίας, ή να προσφέρει μια εναλλακτική λύση σε υγρή μέθοδοι επεξεργασίας.
Παρά το γεγονός ότι η ενθάρρυνση διαχωρισμούς των δημητριακών, όσπρια, και ελαιούχων σπόρων υλικά έχουν καταδειχθεί στο εργαστήριο και σε ορισμένες περιπτώσεις πιλοτική κλίμακα, η ηλεκτροστατική συστήματα που χρησιμοποιούνται για να αποδείξει αυτά τα αποτελέσματα τελικά δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως το πιο κατάλληλο ή οικονομικά αποδοτικές εξοπλισμός επεξεργασίας να εκτελέσει τέτοια διαχωρισμοί σε εμπορική βάση. Συνηθέστερα χρησιμοποιούνται υπάρχοντα εμπορικά συστήματα ηλεκτροστατικού σε διαχωρισμούς των ορυκτών, μέταλλα ή πλαστικά. Ορυκτά και μέταλλα είναι δύο σχετικά πυκνά υλικών με υψηλό ειδικό βάρος, σε σύγκριση με φυτικές ύλες. Ακόμη και με το υψηλό ειδικό βάρος των ορυκτών και των μετάλλων, τους περιορισμούς μεγέθους ικανού για το τύμπανο ρολό και παράλληλη πλάκα ηλεκτροστατική διαχωριστές είναι σχετικά χοντρό, με τα παρακάτω μερικά μόρια 100 µm για παράδειγμα. Πλαστικά είναι μικρότερη πυκνότητα από ορυκτά και μέταλλα, αλλά συχνά υποβάλλονται σε επεξεργασία στο χοντρό σωματιδίων μεγέθη, ως πλαστική νιφάδες για παράδειγμα. Η εισαγωγή λεπτών σωματιδίων δημιουργεί λειτουργικές δυσκολίες τόσο για τους κυλίνδρους υψηλής τάσης όσο και για τους διαχωριστές παράλληλων πλακών. Πρόστιμο, χαμηλής πυκνότητας σωματιδίων είναι πολύ ευαίσθητα σε ρεύματα αέρα, ειδικά σε σύγκριση με ιχνοστοιχεία και μέταλλα. Μικρές διαφορές σε ρεύματα αέρα μέσα στη συσκευή διαχωρισμού επηρεάζουν τη διαδρομή κίνησης των λεπτών σωματιδίων, υπαγωγή τους στις δυνάμεις εκείνες που προκαλούνται από το ηλεκτροστατικό πεδίο.
Για τα περισσότερα συστήματα παράλληλης πλάκα διαχωριστικό, λεπτώς έδαφος και χαμηλής πυκνότητας σωματιδίων που είναι φορτισμένα συλλέγονται σε ηλεκτρόδια του τα διαχωριστικά παράλληλη πλάκα. Εάν αυτά τα λεπτά σωματίδια ηλεκτρικά συνημμένα δεν καταργούνται σε σταθερή βάση, υποβαθμίσει την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου και την αποτελεσματικότητα της συσκευής. Το έργο των ερευνητών στο The τροφίμων διαδικασία μηχανικού ομάδα Wageningen UR (Wang et al, 2015) εκμεταλλεύτηκαν αυτό το φαινόμενο να συλλέξει δείγματα από την επιφάνεια των ηλεκτροδίων από το διαχωριστικό παράλληλη πλάκα να αναλύσουν τα προϊόντα του διαχωρισμού. Συστήματα διαχωρισμού παράλληλη πλάκα, ιδιαίτερα εκείνες που στηρίζονται σε βαρύτητα να μεταφέρω σωματίδια μέσα από το ηλεκτρικό πεδίο, έχουν προσπαθήσει να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα με διάφορους τρόπους. Πέτρα et al (1988) περιγράφεται μια διαδικασία στην οποία καταργήθηκαν σωματίδια ανάντη από το ηλεκτροστατικό διαχωριστικό με αέρα elutriation. [10] Άλλοι έχουν αναφερθεί διατηρώντας μια στρωτή ροή αέρα που ρέει πέρα από τα ηλεκτρόδια για να αποτρέψετε την επηρεάζεται από ρεύματα αέρα σωματιδίων. [22Ωστόσο, διατήρηση στρωτή ροή αέρα γίνεται πρόκληση, καθώς η συσκευή διαχωρισμού γίνεται μεγαλύτερο, περιορίζοντας αποτελεσματικά την ικανότητα επεξεργασίας των συσκευών αυτών. Τελικά το μέγεθος των σωματιδίων στην οποία είναι διαχωρίζονται από άλλα στοιχεία (παρόν ως διακριτά σωματίδια), θα είναι ο μεγαλύτερος οδηγός για τον προσδιορισμό του μεγέθους σωματιδίων στο οποίο επεξεργασίας πρέπει να παρουσιαστεί.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, συμβατικά ηλεκτροστατικό διαχωρισμό συσκευές περιορίζονται σε μεταποίησης ικανότητα, ειδικά με χαμηλής πυκνότητας και λεπτώς αλεσμένες σκόνες όπως φυτικά υλικά. Για διατάξεις διαχωρισμού τυμπάνου και ιμάντα υψηλής τάσης, η αποτελεσματικότητα περιορίζεται σε σωματίδια που είναι σχετικά χονδροειδή και/ή έχουν υψηλό ειδικό βάρος, λόγω της ανάγκης για όλα τα σωματίδια να επικοινωνήσετε με την επιφάνεια του τυμπάνου. Όπως σωματίδια μικραίνουν μειώνεται ο ρυθμός επεξεργασίας. Παράλληλη πλάκα διαχωριστικά περιορίζονται περαιτέρω από την πυκνότητα σωματιδίων που μπορούν να υποστούν επεξεργασία στη ζώνη ηλεκτρόδιο. Σωματιδίων φόρτωσης πρέπει να είναι σχετικά χαμηλή για την πρόληψη επιπτώσεων διάστημα χρέωση.
ST εξοπλισμός & Τεχνολογία διαχωρισμού ζωνών
Ο εξοπλισμός του ST & Τεχνολογία (STET) triboelectrostatic ζώνη διαχωριστικό έχει την αποδεδειγμένη ικανότητα να επεξεργάζεται τα λεπτά σωματίδια από 500 – 1 µm. Το διαχωριστικό STET είναι ένα παράλληλο πλάκα ηλεκτροστατική διαχωριστικό, Ωστόσο, Οι πλάκες ηλεκτρόδιο είναι προσανατολισμένο οριζόντια σε αντίθεση με κατακόρυφα, όπως συμβαίνει στις περισσότερες παράλληλες πλάκα διαχωριστικά. (Δείτε εικόνα 6) Επιπλέον, το διαχωριστικό STET πετυχαίνει το σωματίδιο tribo φόρτισης και μεταφοράς ταυτόχρονα με ένα υψηλής ταχύτητας από πλέγμα ιμάντα. Αυτή η δυνατότητα επιτρέπει για δύο ένα ποσοστό πολύ υψηλό συγκεκριμένη επεξεργασία ζωοτροφών, καθώς και τη δυνατότητα να επεξεργάζονται σκόνες πολύ λεπτότερα από συμβατικά ηλεκτροστατικές συσκευές. Αυτού του είδους η συσκευή διαχωρισμού έχει τεθεί σε εμπορική λειτουργία από 1995 χωρίζει το άκαυτο άνθρακα από ορυκτά ιπτάμενης τέφρας (τυπικό D50 περίπου 20 µm) σε μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. Αυτή η συσκευή ηλεκτροστατικό διαχωρισμό έχει γνωρίσει επίσης επιτυχίες στο beneficiating άλλα ανόργανα υλικά, συμπεριλαμβανομένων των ορυκτών όπως ανθρακικό ασβέστιο, τάλκης, βαρίτη, και άλλοι.
Τα θεμελιώδη στοιχεία της STET διαχωριστικό απεικονίζονται στο σχήμα 7. Τα σωματίδια που χρεώνονται από το triboelectric αποτέλεσμα μέσα από συγκρούσεις σωματιδίων-να-σωματιδίων μέσα το χάσμα μεταξύ των ηλεκτροδίων. Η εφαρμοσμένη τάση μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι μεταξύ ±4 και ±10 kV σε σχέση με το έδαφος, δίνοντας μια συνολική τάση διαφορά 8 – 20 kV σε όλη την χάσμα ένα πολύ στενό ηλεκτροδίων ονομαστικά 1.5 cm (0.6 ίντσες). Σωματίδια τροφής εισάγονται στο διαχωριστή STET σε μία από τις τρεις θέσεις (Θύρες ζωοτροφών) μέσω ενός συστήματος διανομέας αέρα διαφανειών με Βάνες μαχαιρωτές. Το διαχωριστικό STET παράγει μόνο δύο προϊόντα, ένα αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο ρεύμα που συλλέγονται από το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο, και μια ροή θετικά φορτισμένων σωματιδίων που συλλέγονται στο αρνητικά χρεωμένο ηλεκτρόδιο. Τα προϊόντα μεταφέρονται σε αντίστοιχες χωνιά σε κάθε άκρο του το διαχωριστικό STET από τη διαχωριστική ζώνη και μεταφέρεται από το διαχωριστικό με τη βαρύτητα. Το διαχωριστικό STET δεν παράγουν ένα ψιλά πίτυρα ή ανακύκλωση ρεύμα, Αν και πολλαπλές διαμορφώσεις pass να βελτιώσει την καθαρότητα του προϊόντος ή/και ανάκτησης είναι δυνατόν.
Σχήμα 6: Ράντι ΠΆΙΠΕΡ Triboelectric ζώνη διαχωρισμού
Σωματίδια μεταφέρονται μέσω το χάσμα ηλεκτροδίων (ζώνη διαχωρισμού) από ένα συνεχή βρόχο, πλέγμα ιμάντα. Η ζώνη λειτουργεί σε υψηλή ταχύτητα, μεταβλητή από 4 για να 20 m/s (13 – 65 ft/s). Η γεωμετρία της ζώνης που χρησιμεύει για να σαρώνουν τα σωματίδια από την επιφάνεια των ηλεκτροδίων, πρόληψη της συσσώρευσης σωματιδίων που θα υποβαθμίσει την απόδοση και την τάση πεδίο των παραδοσιακών free-fall παράλληλη πλάκα τύπου διαχωρισμού συσκευών. Επιπλέον, η ζώνη δημιουργεί μια υψηλή καθαρή, ζώνη υψηλής αναταραχής μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων, προώθηση tribo-φόρτιση. Αντίρροπη ταξιδιού της ζώνης διαχωρισμού επιτρέπει για συνεχή φόρτιση ή επαναφόρτιση και σωματίδια εντός του διαχωριστικού, εξαλείφοντας την ανάγκη για ένα προ-φόρτισης σύστημα ανάντη από το διαχωριστικό STET.
Σχήμα 7: Βασικές αρχές λειτουργίας της STET ζώνη διαχωρισμού
Το διαχωριστικό STET είναι μια υψηλή ταχύτητα τροφοδοσίας, εμπορικά αποδεδειγμένο σύστημα επεξεργασίας. Την ικανότητα επεξεργασίας μέγιστη από το διαχωριστικό STET είναι ως επί το πλείστον σε συνάρτηση με την ογκομετρική ταχύτητα τροφοδοσίας που μπορούν να μεταφέρονται μέσω το χάσμα ηλεκτροδίων από τον ιμάντα διαχωριστικό STET. Άλλες μεταβλητές, όπως η ταχύτητα του µεταφορικού ιµάντα, η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων και η αεριούχος πυκνότητα του φαινομένου σε σκόνη το μέγιστο ποσοστό των ζωοτροφών, συνήθως σε μικρότερο βαθμό. Για σχετικά υψηλής πυκνότητας υλικό, για παράδειγμα, ιπτάμενη τέφρα, το ποσοστό μέγιστης επεξεργασία ενός 42 ίντσα (106 cm) μονάδα εμπορική διάσταση πλάτους ηλεκτρόδιο είναι περίπου 40 – 45 Τόνων ανά ώρα. Για λιγότερο πυκνό πρώτων υλών ζωοτροφών, ο μέγιστος ρυθμός τροφοδοσίας είναι χαμηλότερη.
Πίνακας 6: Κατά προσέγγιση μέγιστο ποσοστό για διάφορα υλικά που υποβάλλονται σε επεξεργασία με STET των ζωοτροφών 42 ηλεκτροστατική διαχωριστικό ίντσα.
Εκρήξεις σκόνης είναι ένας σημαντικός κίνδυνος στο σιτάρι και άλλα βιολογικά σκόνη επεξεργασίες. Το διαχωριστικό STET είναι κατάλληλη για την επεξεργασία οργανικές σκόνες καύσιμα με μόνο μικρές τροποποιήσεις. Υπάρχουν καμία θερμαινόμενες επιφάνειες στο διαχωριστή STET. Το μόνο κινούμενα μέρη είναι οι κύλινδροι διαχωριστική ζώνη και το αυτοκίνητο. Το ρουλεμάν κυλίνδρων βρίσκονται έξω από το ρεύμα σε σκόνη για το εξωτερικό περίβλημα της μονάδας. Ως εκ τούτου, δεν είναι ο κίνδυνος για υπερθέρμανση/πυροδοτώντας στη ροή του υλικού. Επιπλέον, τα ρουλεμάν διαχωριστικό STET διατίθενται με δυνατότητα μέτρησης θερμοκρασίας εργοστασιακής τοποθέτησης για την ανίχνευση αστοχίας ρουλεμάν καλά πριν επικίνδυνα υψηλές θερμοκρασίες επιτυγχάνονται. Το σύστημα ιμάντα και δίσκο διαχωριστικό θέτουν κανένα υψηλότερο κίνδυνο από άλλες συμβατικές περιστρεφόμενα μηχανήματα. Τα στοιχεία διαχωριστή με υψηλής τάσης STET επίσης βρίσκονται έξω από τη ροή υλικού και περιέχονται σε σκόνη περιβλήματα. Η μέγιστη ενέργεια από μια σπίθα σε ολόκληρη το χάσμα διαχωριστικό περιορίζεται από το σχεδιασμό των εξαρτημάτων υψηλής τάσης. Ένα πρόσθετο επίπεδο ασφαλείας μπορεί να εισαχθεί μέσω αζώτου εκκαθάριση.
Αλεύρι ολικής αλέσεως, την επεξεργασία, Ράντι ΠΆΙΠΕΡ διαχωριστικό
Αλεύρι ολικής άλεσης προέρχεται από την άλεση ολόκληρο τον καρπό του σιταριού (Μπραν, φύτρο, και το ενδοσπέρμιο). Εμπορικά διαθέσιμο, off-the-shelf, αλεύρι ολικής αλέσεως αγοράστηκε για χρήση ως υλικό δοκιμής να αξιολογήσει την ικανότητα του διαχωριστή STET για να καταργήσετε το ινώδες πίτουρο και το φύτρο από το αμυλούχο ενδοσπέρμιο κλάσμα από αλεύρι σίτου. Το δείγμα αλεύρι ολικής αλέσεως αναλύθηκε από STET πριν από την έναρξη της δοκιμής. Περιεκτικότητα σε τέφρα ελέγχθηκε από το πρότυπο ICC 104 / 1 (900° C). Τέφρα επανειλημμένες μετρήσεις του ίδιου δείγματος, ένα πισινό τέταρτο μη ζωοτροφών δείγμα, μετράται 10 φορές, Βρέθηκαν να έχουν μια περιεκτικότητα τέφρας 1.61%, τυπική απόκλιση 0.01 και μια σχετική τυπική απόκλιση της 0.7%. Ανάλυση μεγέθους σωματιδίων ολοκληρώθηκε με περίθλαση laser χρησιμοποιώντας ένα Malvern Mastersizer 3000 με μια συσκευή ξηρή διασπορά. Πρωτεϊνική ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο του ΔΟΥΜΆ, με ένα στοιχειώδη ταχεία N υπερβαίνει αζώτου/πρωτεΐνη αναλυτή. Ένα συντελεστή μετατροπής N x 6.25 χρησιμοποιήθηκε. Τις διάφορες ιδιότητες του δείγματος αλεύρι ολικής αλέσεως συνοψίζονται παρακάτω. (Δείτε τον πίνακα 7)
Πίνακας 7: Ανάλυση από αλεύρι ολικής αλέσεως ζωοτροφών από STET
Περιεκτικότητα σε τέφρα και την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες βρέθηκαν να είναι πολύ επαναλαμβανόμενη, όταν δοκιμάζεται στο ίδιο δείγμα, αλλά σημαντική μεταβλητότητα εντοπίστηκε μεταξύ τις πολλές σακούλες από ολόκληρο το αλεύρι σίτου χρησιμοποιείται ως ζωοτροφών δείγματος. (Δείτε τον πίνακα 8) Αυτό τροφοδοσία μεταβλητότητα του δείγματος είχε ως αποτέλεσμα ορισμένες διασποράς των δεδομένων της δοκιμής.
Πίνακας 8: Αποτελέσματα από αλεύρι ολικής αλέσεως από STET δοκιμής ανάλυση του διαχωρισμού
Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό δοκιμή το δείγμα αλεύρι ολικής αλέσεως πραγματοποιήθηκε στο ST εξοπλισμού & Τεχνολογία (STET) πιλοτικές εγκαταστάσεις στο Needham, Μασαχουσέτη. Η STET πιλοτική μονάδα περιέχει δύο διαχωριστικά STET πιλοτική κλίμακα μαζί με βοηθητικό εξοπλισμό που χρησιμοποιείται για να ερευνήσει το διαχωρισμό των υλικών από πηγές υποψήφιος. Τα διαχωριστικά STET πιλοτικής κλίμακας έχουν το ίδιο μήκος ως διαχωριστικό STET εμπορική, στο 30 πόδια (9.1 μέτρα) μακρύ, Ωστόσο, το πιλοτικό εργοστάσιο διαχωριστικό ηλεκτρόδιο πλάτος είναι μόνο 6 ίντσες (150 mm), ή ένα-έβδομο του πλάτους από το μεγαλύτερο εμπορικό STET διαχωριστικό στο 42 ίντσες (1070 mm) Πλάτος ηλεκτρόδιο. Η δυνατότητα τροφοδοσίας από το διαχωριστικό STET είναι ευθέως ανάλογη προς το πλάτος του τα ηλεκτρόδια, ως εκ τούτου, ο ρυθμός τροφοδοσίας του διαχωριστή πιλοτικό εργοστάσιο είναι ένα έβδομο ο ρυθμός τροφοδοσίας της μονάδας 42 ιντσών ευρεία εμπορική διαχωριστικό. Ήταν ο μέγιστος ρυθμός τροφοδοσίας με αλεύρι ολικής άλεσης 2.3 Τόνοι ανά ώρα σε πιλοτική κλίμακα, το οποίο αντιστοιχεί 16 Τόνους ανά ώρα για το 42-ιντσών ευρεία εμπορική διαχωριστικό. Σε σύγκριση με την κλίμακα στην οποία η πλειοψηφία των μελετών ηλεκτροστατικό διαχωρισμό έχουν διεξαχθεί μέχρι σήμερα, η STET διαχωριστικό δοκιμή πραγματοποιήθηκε σε ένα σημαντικά υψηλότερο ποσοστό ζωοτροφών. Δοκιμές 10 kg (20 Λίρα) παρτίδα δοκιμών, λόγω της πρακτικά ζητήματα της προμήθειας 2.3 Τόνους ανά ώρα ζωοτροφές συνεχώς. Για κάθε παρτίδα δοκιμής κατάσταση, τα προϊόντα της διαδικασίας χωρισμού ήταν ζυγίζεται για να υπολογίσετε την μάζα ανάκτηση. Επιμέρους δείγματα από κάθε δοκιμή ήταν συλλέγονται και αναλύονται για την περιεκτικότητα σε τέφρα και την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες.
Σχήμα 8: Ράντι ΠΆΙΠΕΡ πιλοτική μονάδα διαχωριστών.
Μέτρηση μέγεθος σωματιδίων των ζωοτροφών αλεύρι ολικής αλέσεως και δείγματα των δύο προϊόντων φαίνεται παρακάτω στο σχήμα 9.
Σχήμα 9: Μέτρηση μέγεθος σωματιδίων από αλεύρι ολικής αλέσεως ζωοτροφών, και τα δύο διαχωρίζονται δείγματα προϊόντων.
Μια εικόνα από το ανακτημένο διαχωρισμού προϊόντα περιλαμβάνονται παρακάτω. (Δείτε εικόνα 10) Μια αισθητή χρωματική μετατόπιση παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια του διαχωρισμού, οποία το κλάσμα του περιεχομένου προϊόντος υψηλής περιεκτικότητας σε τέφρα σημαντικά πιο σκούρα από το δείγμα τροφών ολικής αλέσεως αλεύρι.
Σχήμα 10: Τυπικά προϊόντα που ανακτώνται από τη διαδικασία διαχωρισμού STET.
Περιεκτικότητα σε τέφρα για όλα τα προϊόντα από τη διαδικασία διαχωρισμού μετρήθηκε. (Δείτε εικόνα 11)
Σχήμα 11: Τέφρα έναντι της μαζικής είσπραξης χαμηλή τέφρα προϊόν ολικής αλέσεως αλεύρι χωρισμού δοκιμές από STET
Δοκιμές από το διαχωριστικό ηλεκτροστατική STET με αλεύρι ολικής άλεσης κατέδειξε σημαντική κίνηση από την υψηλή τέφρα (Μπραν) κλάσμα του σιταριού για το θετικό ηλεκτρόδιο. Το προϊόν μειωμένη τέφρα συλλέχθηκε στη συνέχεια στο αρνητικό ηλεκτρόδιο. Έλεγχοι σχετικά με ένα καθεστώς πέρασμα, Ωστόσο, είναι δυνατό να εκτελέσει περαιτέρω αναβάθμιση της είτε από τα προϊόντα του διαχωρισμού, εκτελώντας ένα άλλο στάδιο διαχωρισμού. Δοκιμή με το διαχωριστικό STET μέλλον θα διεξαχθεί σε δείγματα Πίτουρο σίτου, καθώς και το κορν φλάουρ και όσπρια όπως λούπινου.
Συμπεράσματα
Ανασκόπηση της σχετικής βιβλιογραφίας δείχνει ότι σημαντική έρευνα έχει αναλάβει να αναπτύξουν τεχνικές ηλεκτροστατικό διαχωρισμό για οργανικά υλικά. Αυτή η εξέλιξη έχει συνεχιστεί ή ακόμη καλύτερα θα επιταχυνθεί κατά το παρελθόν 10 – 20 χρόνια, με πολλούς ερευνητές στην Ευρώπη και οι Ηνωμένες Πολιτείες εφαρμόζουν τεχνικές ηλεκτροστατικό διαχωρισμό σε μια ποικιλία από προκλήσεις ο εμπλουτισμός. Από την έρευνα αυτή, είναι προφανές ότι η ηλεκτροστατική μέθοδοι έχουν το δυναμικό να δημιουργήσει νέα, φυτικά προϊόντα υψηλότερης αξίας, ή να προσφέρει μια εναλλακτική λύση σε υγρή μέθοδοι επεξεργασίας. Αν και η ενθάρρυνση των διαχωρισμών του σίτου, καλαμπόκι και λούπινου με βάση φυτικά υλικά έχουν καταδειχθεί στο εργαστήριο και σε ορισμένες περιπτώσεις πιλοτική κλίμακα, η ηλεκτροστατική συστήματα που χρησιμοποιούνται για να αποδείξει αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να μην είναι το πιο κατάλληλο ή οικονομικά αποδοτικές εξοπλισμός επεξεργασίας να εκτελέσει τέτοια διαχωρισμοί σε εμπορική βάση. Πολλές ηλεκτροστατική τεχνολογίες δεν είναι κατάλληλα για διαδικασία λεπτώς έδαφος, χαμηλής πυκνότητας σκόνες, όπως φυτικά υλικά. Ωστόσο, ο εξοπλισμός του ST & Τεχνολογία (STET) triboelectrostatic ζώνη διαχωριστικό έχει αποδεδειγμένη δυνατότητα επεξεργασίας λεπτών σωματιδίων από 500 – 1 µm σε υψηλά ποσοστά. Το διαχωριστικό STET ζώνη είναι ένα υψηλό ποσοστό, βιομηχανικά αποδεδειγμένη επεξεργασία συσκευή που μπορεί να είναι κατάλληλο να εμπορευματοποιήσει τις πρόσφατες εξελίξεις στη μονάδα μεταποίησης υλικών. Το διαχωριστικό ζώνη STET δοκιμάστηκε σε ένα δείγμα από ολόκληρο το αλεύρι σίτου και βρέθηκε να είναι επιτυχείς στην αφαίρεση το πίτουρο από το άμυλο κλάσμα. Δοκιμή με το διαχωριστικό STET μέλλον θα διεξαχθεί σε δείγματα Πίτουρο σίτου, καθώς όπως καλαμπόκι αλεύρι και τα όσπρια όπως η σόγια και το λούπινο.
Αναφορές
[1] T. Β. Osborne, “Ψιλά πίτυρα-καθαριστής”. Ηνωμένες Πολιτείες ευρεσιτεχνίας 224,719, 17 Φεβρουάριος 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Hanumantha Rao και K. Forsberg, “Αναθεώρηση των μεθόδων ηλεκτρικό διαχωρισμό – Μέρος 1: Θεμελιώδεις πτυχές,” Ανόργανα άλατα & Μεταλλουργική επεξεργασία, vol. 17, Όχι. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Γέρων και Ε. Yan, “eForce – Νεότερη γενιά από την ηλεκτροστατική διαχωριστικό για τη βιομηχανία sands ορυκτά,” στο Συνέδριο βαριά μέταλλα, Γιοχάνεσμπουργκ, 2003.
[4] R. H. Perry και Δ. W. Πράσινο, Perry χημικών μηχανικών’ Έβδομη έκδοση εγχειριδίου, Νέα Υόρκη: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Εγώ. Chetan, R. Ouiddir, K. Medles και L. Dascalescu, “Ηλεκτροστατική διαχωριστικό για μικρονιζέ μίγματα των μετάλλων και πλαστικών που προέρχονται από τα απόβλητα ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού,” Εφημερίδα της φυσικής, vol. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. ΡΟΥΣΣΟΥ, R. Srinivasan και Γ. P. Thompson, “Ίνα διαχωρισμού για αλεύρι καλαμποκιού εδάφους χρησιμοποιώντας μια ηλεκτροστατική μέθοδο,”Χημείας σιτηρών, vol. 90, Όχι. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Εμπορικά σήματα, P. M. Beier, και. Stahl, Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό, Weinheim: Ουίλι VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-προσκυνητής, C. Barron και J. Abecassis, “Ξηρά διαδικασία να αναπτύξουν κλάσματα σιτάρι και προϊόντα με βελτιωμένη ποιότητα διατροφής,” Περιοδικό της επιστήμης δημητριακών, Όχι. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. Α. Brastad και Ε. C. Γρανάζι, “Μέθοδος και συσκευές για το διαχωρισμό των ηλεκτροστατικών”. Ηνωμένες Πολιτείες ευρεσιτεχνίας 2,848,108, 19 Αύγουστος 1958.
[10] Β. Α. Πέτρα και J. Minifie, “Ανάκτηση κύτταρα της αλευρόνης σπερμάτων από Πίτουρο σίτου”. Ηνωμένες Πολιτείες ευρεσιτεχνίας 4,746,073,24 Μπορεί να 1988.
[11] Α. Bohm και Α. Kratzer, “Μέθοδος για την απομόνωση αλευρόνης σπερμάτων σωματίδια”. Ηνωμένες Πολιτείες ευρεσιτεχνίας 7,431,228, 7 Οκτώβριος 2008.
[12] J. Α. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen και R. Ranieri, “Τεχνολογίες για βελτιωμένη αξιοποίηση των δυνατοτήτων σιτηρών που προάγουν την υγεία,” Τάσεις στην επιστήμη τροφίμων & Τεχνολογία, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Ντράγκαν, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery και X. Rouau, “Ηλεκτροστατική βάση για το διαχωρισμό των ιστών Πίτουρο σίτου,” IEEE συναλλαγές στη βιομηχανία εφαρμογές, vol. 46, Όχι. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. Ντράγκαν, R. Bilici και L. Dascalescu, “Ηλεκτροστατικές ιδιότητες Πίτουρο σίτου και τα στρώματά της συστατικής: Επιρροή του μεγέθους των σωματιδίων, Σύνθεση, και την περιεκτικότητα σε υγρασία,” Εφημερίδα των τροφίμων μηχανικής, Όχι. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Χολοπάινεν, A.-M. Λάμπη, P. Lehtinen, V. Piironen, Α. Sadoudi και X. Rouau, “Δυναμικό ξηρό κλασμάτωση Πίτουρο σίτου για την ανάπτυξη των συστατικών τροφίμων, μέρος ι: Επιρροή των υπερ-λεπτή άλεση,” Περιοδικό της επιστήμης δημητριακών, Όχι. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Χολοπάινεν, A.-M. Λάμπη, P. Lehtinen, T. Νούρμι, V. Piironen, M. Edlemann και X. Rouau, “Δυναμικό ξηρό κλασμάτωση Πίτουρο σίτου για την ανάπτυξη των συστατικών τροφίμων, μέρος ΙΙ: Ηλεκτροστατικό διαχωρισμό των μορίων,” Περιοδικό της επιστήμης δημητριακών, Όχι. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, Ε. Smits, R. M. Έκρηξη, και M. Α. Schutyser, “Arabinoxylans συμπυκνώματα από πίτουρο σιταριού από ηλεκτροστατικό διαχωρισμό,” Εφημερίδα των τροφίμων μηχανικής, Όχι. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Έκρηξη, και M. Α. Schutyser, “Προ- και μετά τη θεραπεία ενισχύουν τον εμπλουτισμό πρωτεϊνών από άλεση και αέρα ταξινόμηση των οσπρίων,” Εφημερίδα των τροφίμων μηχανικής, Όχι. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] Δ. Σερό, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-Γ. Motte, S. Belaid, J. Ventureira και Μ.. Lopez, “Συνδυασμός των υφιστάμενων και εναλλακτικών τεχνολογιών για την προώθηση τους ελαιούχους σπόρους και τα όσπρια πρωτεΐνες σε εφαρμογές τροφίμων,” Ελαιούχοι σπόροι & λίπη καλλιέργειες και λιπίδια, vol. 23, Όχι. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] Α. Το Barakat, F. Jerome και X. Rouau, “Ένα ξηρό πλατφόρμα για το διαχωρισμό των πρωτεϊνών από βιομάζα που περιέχουν
Πολυσακχαρίτες, Λιγνίνη, και πολυφαινόλες,” ChemSusChem, vol. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Μπασέ, S. Kedidi και Α. Το Barakat, “Χημική ουσία- και Solvent-Free Mechanophysical κλασμάτωση βιομάζας που προκαλείται από Tribo-ηλεκτροστατική φόρτιση: Διαχωρισμός πρωτεϊνών και λιγνίνη,” ACS αειφόρος χημεία & Εφαρμοσμένη μηχανική, vol. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Σέφερ, H. Απαγόρευση, και J. K. Neathery, “Συσκευές και μέθοδος για το διαχωρισμό των Triboelectrostatic”.Ηνωμένες Πολιτείες ευρεσιτεχνίας 5,938,041, 17 Αύγουστος 1999.
