Elekti lingvon:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank Hrach
Resumo
Revizio de la koncerna literaturo indikas ke signifa esplorado estis entreprenita por apliki elektrostatike
disigteknikoj por sekigi grajnecan plant-bazitan manĝaĵon (tio estas:, organika) materialoj. Ĉi tiu evoluo akceliĝis en la pasinteco 10 - 20 jaroj, with many researchers in Europe and the United States applying elektrostatika disiĝo techniques to a wide variety of beneficiation challenges. El ĉi tiu esplorado, estas evidente, ke elektrostatika metodoj havas la potencialon generi novajn, pli alta valoro planto produktoj, aŭ proponi alternativan malsekigi prilaborado metodoj. Kvankam kuraĝigante disiĝojn de cerealaj grenoj, pulse and oilseed materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases, pilot scale, la elektrostatikaj sistemoj uzataj por pruvi ĉi tiujn rezultojn eble ne estas taŭgaj aŭ kostefikaj pretigaj ekipaĵoj por plenumi tiajn apartaĵojn komerce.. Multaj elektrostatika teknologioj ne taŭgas por procezo pistita, malalta denseco pulvorojn kiel ekzemple planto materialoj. Tamen, la ST Equipment & teknologio (STET) triboelectrostatic zono separador havas la pruvita kapablo por procesi fajnaj eroj de 500 - 1 μm. The STET belt separator is a high-rate, industrie pruvita prilaborado aparato kiu povas esti taŭgaj por comercializar la lastatempaj evoluadoj en organika materialo rivelado. La STET zono separador estis provita en specimeno de tutaj faruno de tritiko kaj trovis esti sukcesa en forigado de la brano de la amelo frakcio. Estontaj testado kun la STET apartigilojn estos kondukita sur tritiko brano specimenoj, maizo faruno
kaj pulsos kiel sojo kaj Lupine.
Ŝlosilvortoj: Tribo-Electrostatic, elektrostatika, Apartigo, Frakcioj, tritiko, Akno, faruno, fibro, proteino, oilseeds, pulsoj
Enkonduko
Electrostatic apartigo metodoj estis uzitaj por la pasinteco 50 jaroj en la komerca-skalo Beneficiation de
industriaj mineraloj kaj reciklado de rubaĵo. Elektrostatika Beneficiation de seka granular planto-bazita manĝaĵo (i.e, organika) materialoj ili enketis dum pli 140 jaroj, kun la unua patento por elektrostatika disiĝo de faruno de tritiko middlings plenigita jam en 1880. [1] Elektrostatika Beneficiation enkalkulas disiĝoj surbaze diferencoj en surfaco kemio (laboro funkcio) aŭ proprietoj dieléctricas. En kelkaj kazoj, tiuj disiĝoj ne eblus uzante grandeco aŭ denseco disiĝoj sole. Electrostatic apartigo sistemoj funkcias laŭ similaj principoj. Ĉiuj elektrostatika apartiga sistemoj enhavas sistemon por elektre ŝarĝi la partikloj, an ekstere generita elektra kampo por la disiĝo okazas en, kaj metodo de perado partikloj en kaj eksteren la apartiga aparato. Elektra ŝarĝo povas okazi post unu aŭ plurajn metodojn inkluzive konduktiva indukto, tribo-akuzanta (kontakton elektrizo) kaj jono aŭ krono akuzanta. Electrostatic apartigo sistemoj utiligas almenaŭ unu el ĉi tiuj ŝarĝante mekanismoj. [2]
Alta streĉiĝo rulo elektrostatika apartiga sistemoj estis uzitaj en multaj industrioj kaj aplikoj kie oni
la komponanto estas pli elektre konduktiva ol la aliaj. Ekzemploj de aplikoj por alta streĉiĝo rulo apartigiloj inkludas titanio portanta mineralojn disiĝo, kaj ankaŭ reciklado aplikoj, ekzemple ordigado metalo de plasto. Ekzistas multnombraj variadoj kaj geometrioj uzitaj por alta streĉiĝo rulo sistemoj, sed ĝenerale, operacias sur similaj principoj. Paŝtaĵo eroj ŝarĝita negative de ionizante krono malŝarĝo. Paŝtaĵo partikloj estas dissemitaj sur turniĝanta tamburo, kie la tamburo estas elektre fundamentita. La elektre konduktiva partikloj rezigni sian postenon sur kontakti la surfaco de la tera tamburo. La rotacio de la tamburo kaŭzas la konduktiva partikloj esti ĵetita de la surfaco de la tamburo kaj deponitaj en la unua produkto tolva. La ne-konduktiva partikloj retenas la elektra ŝarĝo kaj estas alpinglita al la surfaco de la tamburo. finfine, la elektra ŝarĝo sur la ne-konduktiva partikloj havos dispeli, aŭ la partikloj estos brosis de la tamburo post la tamburo estas turnita tiel ke la ne-konduktiva partikloj estas deponitaj en la ne-konduktiva partiklo tolva. En iuj aplikoj, a middlings tolva lokas inter la ŝoforoj kaj ne-konduktiva produkto tolva. La efikeco de ĉi tiu tipo de disiĝo aparato estas ĝenerale limigita al partikloj kiuj estas relative kruda kaj / aŭ havas altan specifa graveco, pro la neceso de ĉiu partikloj kontakti la surfaco de la tamburo. Krome, partikla fluo dinamikon gravas kiel angula movokvanto estas finfine respondecas pri transportante la partikloj de la surfaco de la tamburo al la respektivaj produktoj tolvas. Fajnaj eroj kaj malalta denseco eroj estas facile influita de fluoj de aero kaj tiel malpli probabla esti ĵetita de la tamburo en antaŭvideblaj areon. [2] [3] [4]
La alta streĉiĝo zono apartigilon estas varianto de la alta tensio rulo separador priskribita supre. Paŝtaĵo partikloj estas dissemitaj egale trans la larĝo de elektre fundamentita bendo transportadora. Eroj estas ŝargita, kutime per negativa krono, kvankam aliaj mekanismoj de akuzanta eblas. Denove la konduktiva partikloj donas sian elektran ŝarĝon al la tera bendo transportadora, dum la ne-konduktiva partikloj reteni ilian gardadon. La ŝoforino partikloj falas de la rando de la zono de gravito, dum la ŝargita ne-konduktiva partikloj estas "levita" for de la surfaco de la zono fare de elektrostatikaj fortoj. Denove por la disiĝo esti efika, ĉiu partiklo devas kontakti la surfaco de la zono por permesi al la ŝoforoj partikloj rezigni sian postenon al la zono. sekve, nur ununura tavolo de partikloj povas esti transdonita de la apartigosigno iam. Kiel la partikla grandeco de la nutrado fariĝas pli malgranda, la prilaborado rapido de la mekanismo estas reduktita. [5] [6]
Paralela telero elektrostatika apartigiloj estas tipe bazita sur disigante partikloj ne surbaze de konduktiveco, sed sur diferencoj en surfaco kemio kiu permesas por elektra ŝarĝo transigo de frotado kontakton. Partikloj estas elektre ŝargita fare viglan kontakton kun aliaj partikloj, aŭ kun tria surfaco kiel ekzemple metalo aŭ plasto havos la deziratan tribo-akuzanta ecoj. Materialoj kiuj estas electronegativos (lokita sur la negativa fino de la tribo-elektra serio) forigi elektronojn de la tribo-akuzanta surfaco kaj tiel akiri reton negativa ŝarĝo. en kontakto, materialoj, kiuj estas sur la pozitiva fino de la tribo-elektra serio donaci elektronojn kaj zorge pozitive. La eroj ŝarĝita tiam estas prezentita en elektra kampo generita inter la du paralelajn telero elektrodoj de diversaj transporto rimedoj (gravito, pneŭmatiko, vibrado). En la ĉeesto de la elektra kampo, la eroj ŝarĝitaj moviĝi al la kontraŭa ŝargita elektrodoj kaj estas kolektitaj en la responda produkto tolvas. denove, a middlings frakcio kiu enhavas miksaĵon de partikloj povas aŭ ne esti kolektita, depende de la agordo de la apartiga aparato. [4] [7]
figuro 1: Diagramo de alta streĉiĝo rulo apartigilon (forlasis) kaj paralela telero libera falo apartigilon (dekstra).
tablo 1: Resumo de komune uzitaj elektrostatika apartiga aparatoj.
kazo 1 - tritiko kaj Tritiko Bran Beneficiation.
Tritiko brano estas kromprodukto de konvencia tritiko molienda, reprezentanta 10-15% de la tritiko greno. Tritiko brano konsistas la eksteraj tavoloj inkluzive de la pericarpio, kapon, kaj aleurone. Tritiko brano entenas la plej multaj el la micronutrientes, fibro, kaj phytochemicals enhavas grenon, kiu montris sano profitojn al homoj. [8] Signifa intereso en disigi kaj beneficiating tritiko brano estis raportita. Historia intereso en disigi tritiko brano estis plibonigi la kvaliton kaj la valoro de la faruno de produktoj. Tamen, pli lastatempa intereso estis raportita en rekuperi valoran komponantojn de tritiko brano.
en 1880, Thomas Osborne patentis la unuan komercan elektrostatika apartigosigno por forigo brano el faruno middlings. La separador konsistis ruloj tegita per malfacila kaŭĉuko aŭ ekvivalenta materialo kiu kapablis esti elektre ŝargita per frotado tribo-ŝarĝante kun lano. Kvankam ne priskribita, ĝi supozas la kaŭĉuko ruloj akiris negativajn zorge relativa al lano, konsekvenca kun plej tribo-elektra serio. La elektre ŝargita ruloj tiam altiris la pozitive ŝargita brano fibro partikloj, transportante ilin sur la surfaco de la rulo ĝis la Kovris fibro eroj brosis de la surfaco de la rulo. Ĉi (supozis) pozitiva ŝarĝo de tritiko brano estas en konflikto kun la rezultoj raportitaj de aliaj. Tribo-ŝargado de la brano partikloj estis helpita fare fluidizing aero prezentita ĉe la fundo de la aparato, kiu havis la plian utilon de kaŭzi la malpli densa brano partikloj al la surfaco, pli proksima al la ruloj. [1]
en 1958 aparato por elektrostatika apartigo de brano kaj endosperm enhavas faruno middlings estis diskonigita en patenta fichar por Branstad laboranta ĉe General Mills. La aparato konsistis el paralelaj telero separador en kiu partikloj estis transdonitaj inter la du teleroj de vibro. Bran partikloj, ŝargita per frotado kontakto kun endosperm partikloj, estis tiam levita al la pinto elektrodon tra boradoj en la supra elektrodo. [9]
en 1988 aparato kaj proceso por reakiri aleurone de komercaj tritiko brano estis diskonigita en patenta fajlado. Komerca tritiko brano kun komencante aleurone enhavo de 34% ĝi riĉigis al koncentrita de 95% ĉe 10% maso rendimento (28% aleurone reakiro) per kombino de martelo molienda, dimensionamiento de rastrumo, aero elutriation kaj elektrostatika apartiga uzante paralelajn telero elektrostatika apartigilon. Eroj estis ŝargita en la aero elutriator aparato, kiu havas duoblan rolon de forigo monpunojn (<40 μm) per transdono, dum samtempe tribo-ŝargante la aleuronpartiklojn pozitivajn (raportante al la negativa elektrodplato) kaj la perikarpo/testaj partikloj negativaj. La partiklograndeco de la branmiksaĵo estis singarde kontrolita per martelmuelado kaj plurnivela kribrado, por akiri nutraĵon plejparte grandecon en la 130 - 290 µm gamo. [10]
Lastatempa laboro pri reakiro de aleurono el tritika brano daŭras. en 2008, Buhler AG patentis elektrostatikan apartigaparaton por apartigi aleuronpartiklojn de ŝelpartikloj faritaj el navedita brano. Unu formado de la aparato konsistas el rotoro funkcianta en mallarĝe granda kuracareo, kiu permesas partiklo-al-partiklon kaj partiklo-al-muran kontakton kaj postan tribo-ŝarĝadon. La ŝarĝitaj partikloj tiam estas peritaj meĥanike en apartigŝipon enhavantan paralelajn platelektrodojn. Partikloj falas tra la apartigujo per gravito, ĉar la diferencige ŝargitaj partikloj moviĝas al la kontraŭe ŝargitaj elektrodoj sub la influo de la elektra kampo. [11] Kiam kombinita kun taŭga grandeco de la furaĝbrano kaj mekanikaj ordigaj metodoj, aleŭronaj koncentriĝoj de ĝis 90% estis raportitaj. [12] [8]
figuro 2: Reproduktita de Hemery Et al, 2007 [8].
Tribo-akuzanta kaj corona akuzanta eksperimentoj sur tritiko brano estis efektivigitaj de laboristoj ĉe la elektrostatika Disigatan Media Research Unit, Universitato de Poitiers, Francio en 2010. La esploristoj mezuris la surfaco zorge kaj surfaco potencialo dekadenco tempo sur tritiko brano, kun 10% humideco kaj lyophilized (frostigi-sekigita) tritiko brano. Al apartiga provo estis realigita en specimeno de 50% stop-sekigitaj tritiko brano kaj 50% frostigi-sekigitaj aleurone feed uzante zono tipo krono elektrostatika apartigilon. (figuro 3) Apartigo rezultoj por la laboratorio skalo krono separador indikita 67% de aleurone estis restaŭrita al la ne-dirigento tolva, dum nur 2% de la tritiko brano raportis al la ne-dirigento tolva. Tribo-akuzanta eksperimentoj ankaŭ estis faritaj kun tritiko brano kaj aleurone, sed nur por mezuri la specifan surfaco zorge [μC / g] generita sur ĉiu frakcio, kontraste al la rekuperi produktojn de elektrostatika disiĝo. Ambaŭ manĝas materialoj estis ŝargita per Teflono kiel la kontakton surfaco. Ambaŭ tritiko brano kaj aleurone estas raportitaj kiel akuzanta pozitivaj relative al Teflon, kiu mem estas tre electronegativos. La grando de la akuzo estis trovita al dependi de la mastruma premoj uzitaj en la tribo-plado, sugestante ke alta turbuleco kondukas al pli kontaktoj kaj pli kompleta tribo-ŝargado. [13]
figuro 3: Reproduktita de Dăscălescu Et al, 2010 [13]
en 2009, esploristoj taksis la elektrostatika ŝargado propraĵoj de aleurone riĉa kaj pericarpio riĉa nutrado materialoj. [14] en 2011 la esploristoj faris elektrostatika apartiga testado sur specimenoj el fajne muelitaj tritiko brano uzante piloto skalo elektrostatika telero apartigilon (TEP Sistemo, Tribo Flow Separations, Lexington, Usono). La TEP Sistemo uzas ŝarĝo linio, kie manĝas partikloj enkondukas en turbulenta aero kunpremita rivereto, kaj pneumatically perita tra la ŝargado linion al la disiĝo ĉambro. La eroj tribo-ŝargita fare de la partiklo al partiklo kontakton, kaj ankaŭ partiklo kontakton kun la surfaco de la ŝargado linio. Rezultoj akiritaj kun la TEP Sistemo pruvis ke elektrostatika disiĝo estis efika en altgradiganta aleurone kaj beta-glucan enhavo de tritiko brano. Interese, la frakcio de materialo kiu estis trovita enhavi la plej alta aleurone ĉelo enhavo, ĉe 68%, estis la tre bona (D50 = 8 μm) frakcio kiu resaniĝis de la akuzanta tubon. Ne estas certe kial tiu materialo estis preferate koncentrita en la ŝargado aparato, tamen, ĝi indikas ke la kapablo procezi aleurone ĉela enhavo povas postuli elektrostatika teknikoj kiuj estas kapablaj de procesi tre bone pulvoroj. Plue, tiu laboro pruvis ke feed preparado por la tritiko brano estis grava konsidero. Specimenoj preparita de criogénicas mueli en martelo muelilo estis trovitaj esti malpli tute disociado (liberigita) ol tiuj grundo en efiko tipo muelilo je media temperaturo. [15] [16]
figuro 4: Reproduktita de Hemery Et al, 2011 [16]
Lastaj verkoj studis la koncentriĝo de arabinoxylans de tritiko brano de elektrostatika metodoj. La esploristoj uzis laboratorio skalo elektrostatika apartigilojn konsistas de akuzanta tubon kaj disiĝo ĉambro enhavas du paralelajn telero elektrodoj. Muelita tritiko brano estis prezentita en la akuzanta tubon kaj perita pneumatically en la apartiga ĉambro uzante kunpremita nitrogeno. La turbulado kaj alta gaso rapido en la akuzanta tubon provizis la partiklo kontakton bezonis por tribo-ŝargado. La eroj ŝarĝita (produktoj de la disiĝo) estis kolektitaj de la surfaco de la elektrodoj por analizo. Pro la vertikala orientiĝo de la elektrodoj signifan kvanton de materialo ne kolektita. Ĉi middlings frakcio povas esti reciklita por plua prilaborado en konvencia elektrostatiko, tamen, por la celoj de ĉi tiu eksperimento, materialo ne enkasigis la elektrodoj estis konsiderita perdita. La esploristoj raportis kreskon de ambaŭ produktoj grado (arabinoxylan enhavo en la produkto) kaj apartiga efikeco kiel la Conveying rapido pliigis. [17]
Lastaj penoj beneficiate tritiko brano uzanta elektrostatikan metodoj estas resumitaj malsupre en Tablo 2.
tablo 2: Resumo de elektrostatikaj metodoj taksita al beneficiate tritiko brano.
kazo 2 - Proteino Reakiro de Lupin Faruno
Esploristoj ĉe la Manĝaĵo Process Engineering Group en Wageningen, Nederlando, taksis la potencialon por proteino riĉigo uzante guŝoj. Pizo kaj Lupine faruno estis uzitaj kiel nutras por vario de proteino riĉigo teknikoj inkluzive de aero klasado kombinita kun elektrostatikaj disiĝo. Traktita pizo kaj Lupine semoj estis unua muelita al proksimume 200 μm. Paŝtaĵo materialoj por klasifiko kaj elektrostatika disiĝo estis poste muelita uzante efiki tipo muelilo kun interna klasifikilo (Hosokawa-alpa ZPS50). Medo partiklo grandeco (D50) estis raportita kiel proksimume 25 μm por la pizo faruno, kaj proksimume 200 μm por la Lupine faruno, antaŭ aero klasado. fine, subaro de ĉiu specimeno, pizo kaj Lupine faruno, estis tiam aero klasifikitaj (Hosokawa-alpa ATP50). La servo al la elektrostatika separador konsistis el ambaŭ traktita farunoj, kaj ankaŭ la kurson kaj el produkto de aero klasado. [18]
La elektrostatika apartiga aparato uzita dum la eksperimentoj estis paralele telero tipo, kun akuzanta efektivigita pere triboelectric ŝargado en 125 mm longo ŝargado tubon, kun eroj perita pneumatically per kunpremita nitrogeno. La aparato estas simila en konfiguracio al la aparato uzata de Wang et al (2015). [17] Electrostatic apartigo eksperimentoj estis faritaj sur tero pizo faruno kaj Lupine faruno, kaj ankaŭ la kurson kaj el frakcioj de pizo faruno kaj Lupine faruno akirita de aero klasado. La pizo faruno montris nur negrava movado de proteino dum elektrostatika testado. Tamen, la Lupine faruno montris signifan movadon de proteino en la tri specimenojn provitaj (muelita faruno - 35% proteino, muelita klasifikitaj monpunojn - 45% proteino, muelita klasifikitaj kruda - 29% proteino). Proteino-riĉaj produktoj de proksimume 60% estis reakiritaj de la tera elektrodo por ĉiu el la tri Lupine specimenojn provitaj. [18]
kazo 3 - Fibro Forigo de Maizo
Esploristoj ĉe la Sekcio de Agrikultura kaj Biologia Inĝenierio, Misisipio Ŝtata Universitato faris elektrostatika testado sur tero maizo faruno, kun objektivo de forigi fibro. La elektrostatika apartiga aparato konsistis el bendo transportadora kun negativa elektrodo metita ĉe la fino de la transportadora. La pozitive ŝargitaj partikloj, fibro partikloj, tiuokaze, estis levita sur la transportadora kaj ordigitaj en sekundo tolva. La ne-fibro partikloj defalis de la bendo transportadora de gravito kaj estis deponitaj en la unua produkto tolva. La aŭtoroj ne priskribas kiel la elektra ŝarĝo estas efektivigita. La nutrado materialo al ĉi tiu separador estis relative kruda, kun partiklo grandecoj de la servo iras de 12 maŝo (1,532 μm) al 24 maŝo (704 μm). Ĝi ne aperas ke la undersize (<704 μm) materialo estis prilaborita dum ĉi tiu studo. Ĉiu testa kondiĉo estis kompletigita uzante 1 kg da furaĝmaterialo kiu estis unuforme disigita trans la zono. [6]
figuro 5: Reproduktita de Pandya Et al, 2013 [6]
La Mississippi State esploristoj kompletigita elektrostatika apartiga testado sur la unscreened maizo faruno, la ekzamenita maizo faruno frakcioj kaj la fibro-riĉa frakcioj resaniĝis de aero klasado. Elektrostatika testado ne estis kompletigita sur la malaltaj fibro riveretoj resaniĝis de aero klasado. Analizo de la rezultoj de la elektrostatika apartiga provizita:
tablo 3: Rezultoj de fibro apartiga reproduktita de Pandya Et al, 2013 [6]
kazo 4 - Proteino Koncentriĝo de oilseeds
Oilseeds kiel colza (canola), sunfloro, sésamo, mustardo, sojfabo-maizo ĝermon, kaj flaxseed ĝenerale enhavas grandan kvanton de kaj proteino kaj fibro. Procesante teknologioj por forigi la fibron, kaj tiel pliigi la proteino enhavo, de oilseeds fariĝos ĉiam pli gravaj kiel tutmonda postulo proteino pliiĝas. [19] Lastaj laboroj de investigadores de la franca Nacia Instituto por Agrikultura Esplorado ekzamenis ultrafine muelada kombinita kun elektrostatikaj pretigo de sunfloro semo manĝo, koncentri proteino. La servo sunfloro manĝo specimenoj estis muelitaj en efiko muelilo funkcii je media temperaturo al partiklo grandeco (D50) el 69.5 μm. La elektrostatika apartigosigno por la testado estis paralele telero aparato kie la ĉefa ŝarĝo mekanismo estis tribo-ŝargado. La tribo-ŝargado efektivigis kontraŭflue de la elektrodoj en tribo-akuzanta linio, kun eroj perita tra la ŝargado linio, kaj al la elektrodoj, per pneŭmatiko transporto. Proteinon estis trovita por ŝarĝi pozitiva (raportado al la negativa elektrodo) kaj la fibro-riĉa frakcio estis trovita por ŝarĝi negative. Proteinaj selectividad estis trovita esti altaj. Paŝtaĵo proteino estis 30.8%, kun la proteino-riĉaj produkto de mezurado 48.9% kaj la proteino forkonsumita (fibro-riĉa) produkto mezuri nur 5.1% proteino. Proteinaj reakiro estis 93% al la pozitiva produkto. celulozo, hemicelluloses, kaj lignina estis mezuritaj kaj trovis raporti al la negative ŝargita produkto, kontraŭa tiu de proteino. [20]
tablo 4: Rezultoj de sunfloro semo manĝo apartiga reproduktita de Barakat Et al, 2015 [20]
en 2016, kroman studo estis kompletigita uzante fajne muelitaj colza petrolo semo manĝo, aŭ colza oleo kukoj (ROC), kiel la servo al elektrostatika apartiga procezo. Denove ultrafine muelada ĉe ĉirkaŭa temperaturo estis farita uzante tranĉilon muelilo aparato (Retsch SM 100). La muelita materialo, kun mezala partiklo grandeco (D50) de proksimume 90 μm, procesis uzante piloto skalo paralelajn telero apartigilon (TEP Sistemo, Tribo Flow Separations). La TEP Sistemo uzas triboelectric ŝargado per pneŭmatiko Conveying de partikloj tra alta premo ŝargado linion sub turbulenta kondiĉoj. Sola pasejo apartiga testo kun la TEP Sistemo rezultigis la gravan koncentriĝon de proteino, per-servo proteino de 37%, pozitive ŝargita produkto proteino nivelo de 47% kaj ŝarĝita negative produkto proteino nivelo de 25%. Kromaj apartiga stadioj estis prezentitaj, fine produktas proteino-riĉaj produkto kun 51% proteino post 3 sinsekvaj apartiga stadioj. [21]
tablo 5: Rezultoj de colza petrolo semo manĝo apartiga reproduktita de Basset Et al, 2016 [21]
diskuto
Revizio de la koncerna literaturo indikas ke signifa esploro estis entreprenita por evoluigi elektrostatika apartiga teknikojn por organikaj materialoj. Tiu evoluo daŭris eĉ akcelis en la pasinta 10 - 20 jaroj, kun multaj esploristoj en Eŭropo kaj Usono aplikanta elektrostatikajn apartigteknikojn al vasta gamo de profitigaj defioj. El ĉi tiu esplorado, ĝi estas ŝajne ke elektrostatika metodoj havas la potencialon generi novajn, pli alta valoro planto produktoj, aŭ proponi alternativan malsekigi prilaborado metodoj.
Kvankam kuraĝigas disiĝoj de aknoj de cerealo, pulsoj, kaj oilseed materialoj estis pruvita en la laboratorio kaj en iuj kazoj piloto skalo, la elektrostatika sistemoj uzataj por montri tiujn rezultojn eble fine ne servas kiel la plej taŭga aŭ kostefika pretiganta ekipaĵon plenumi tiajn disiĝojn sur komerca bazo. Ekzistantaj komercaj elektrostatika sistemoj estas plej ofte uzita en disiĝoj de mineraloj, metaloj aŭ plastoj. Mineraloj kaj metaloj estas ambaŭ relative densaj materialoj kun alta specifa graveco, kompare al planto materialoj. Eĉ kun la alta specifa graveco de mineraloj kaj metaloj, la efika partiklo grandeco limigoj por la tamburo rulo kaj paralela telero elektrostatika apartigiloj estas relative kruda, kun kelkaj partikloj sube 100 μm ekzemple. Plastoj estas de pli malalta denseco ol ambaŭ mineraloj kaj metaloj sed ofte estas prilaborita en kruda partiklo grandecoj, kiel plasta flokojn ekzemple. The introduction of fine particles creates operational difficulties for both high-tension roll and parallel plate separators. fajnan, malalta denseco partikloj estas tre sentema al aero fluoj, precipe kompare al mineraloj kaj metaloj. Malgrandaj diferencoj en aerfluoj interne de la apartiga aparato efiki la vojaĝoj vojo de la fajnaj eroj, submetante ilin al fortoj aliaj ol tiuj kaŭzitaj de la elektrostatika kampo.
Por plej paralelajn telero separador sistemoj, pistita kaj malalta denseco eroj kiuj estas elektrostatike ŝargita estas kolektita sur la elektrodoj de la paralela telero apartigiloj. Se tiuj belaj elektre ligita partikloj ne estas forigita sur konstanta bazo, la elektra kampo forto kaj efikeco de la aparato Degradi. La laboro de la esploristoj ĉe La Manĝaĵo Process Engineering Group Wageningen UR (Wang et al, 2015) utiligis ĉi fenomeno kolekti specimenojn de la surfaco de la elektrodoj de la paralela telero apartigosigno por analizi la produktoj de la disiĝo. Paralela telero separador sistemoj, aparte tiuj, kiuj fidas gravito por transdoni partikloj tra la elektra kampo, provis trakti tiun problemon en pluraj manieroj. Ŝtono Et al (1988) priskribita procezo en kiu fajnaj eroj estis forigitaj kontraŭflue de la elektrostatika separador de aero elutriation. [10] Aliaj raportis konservado laminar fluo de aero fluanta trans la elektrodoj malhelpi fajnaj eroj de esti influita de fluoj de aero. [22Tamen, konservado laminar aerfluo iĝas defia kiel la apartiga aparato iĝas pli grandaj, efike limigi la prilaborado kapablo de tiaj aparatoj. Finfine la partiklo grandeco en kiuj eroj estas fizike apartaj de aliaj (Nuntempe kiel individuaj partikloj), estos la plej granda ŝoforo por determini la partiklo grandeco en kiu prilaborado devas okazi.
Kiel menciita antaŭe, konvencia elektrostatika apartiga aparatoj estas limigitaj en prilaborado kapablo, especially with low-density and finely ground powders such as plant materials. For high-tension drum and belt separation devices, la efikeco estas limigita al partikloj kiuj estas relative krudaj kaj/aŭ havas altan specifan pezon, pro la neceso de ĉiu partikloj kontakti la surfaco de la tamburo. Kiel partikloj iĝi pli malgranda la prilaborado rapido estas reduktita. Paralela telero apartigiloj estas plue limigita de la partikla denseco kiu povas esti traktata en la elektrodo zono. Partiklo ŝarĝo devas esti relative malaltaj malhelpi spaca ŝarĝo efikoj.
ST Equipment & Teknologio Zonon Apartigilo
La ST Equipment & teknologio (STET) triboelectrostatic zono apartigilon havas la pruvita kapablo por procesi fajnaj eroj de 500 - 1 μm. La STET apartigilon estas paralela telero elektrostatika apartigilon, tamen, la elektrodo telerojn estas orientitaj horizontale kontraste al vertikale kiel estas la kazo en plej paralelajn telero apartigiloj. (Vidu Figuro 6) Plue, la STET separador plenumas la partiklo tribo-akuzanta kaj transportante samtempe per rapidega malferma maŝo bendo transportadora. Tiu trajto permesas al ambaŭ tre altan specifan prilaborado rapido de servo, kaj ankaŭ la kapablo por procesi pulvoroj multe pli fajna ol tradicia elektrostatika aparatoj. Ĉi tiu tipo de disiĝo aparato estis en komerca operacio ekde 1995 disigante unburned karbono de muŝo cindro mineraloj (tipa D50 proksimume 20 μm) en karbo-pafadita potencajn fabrikejojn. Ĉi elektrostatika apartiga aparato ankaŭ estis sukcesa ĉe beneficiating aliaj neorganikaj materialoj, inkluzive de mineraloj kiel kalcio karbonato, talko, Barite, kaj aliaj.
La fundamenta detaloj de la STET apartigilon estas ilustrita en la figuro 7. La eroj ŝarĝitaj de la triboelectric efikon tra partiklo-al-partiklo kolizioj ene de la distanco inter la elektrodoj. La aplikata tensio inter la elektrodoj estas inter ± 4 kaj ± 10 kV relative al grundo, donante tuta tensio diferenco de 8 - 20 kV trans tre mallarĝa elektrodo breĉo de nominale 1.5 cm (0.6 coloj). Paŝtaĵo eroj estas prezentita al la STET separador en unu el tri lokoj (paŝtaĵo Havenoj) per distribuidor aero glito sistemo kun tranĉilo pordego valvoj. La STET separador produktas nur du produktoj, ŝarĝita negative partikla fluo kolektita sur la pozitive ŝargita elektrodo, kaj pozitive ŝargita partiklo rivereto kolektis sur la negative ŝargita elektrodo. La produktoj estas transdonita al la respektivaj tolvas ambaŭfine de la STET separador de la apartigosigno zono kaj transportis el la separador de gravito. La STET separador ne produktas middlings aŭ recikli rivereto, kvankam multoblajn pasejo agordoj plibonigi produkton pureco kaj / aŭ reakiro estas ebla.
figuro 6: STET Triboelectric Zonon Apartigilo
Eroj estas perita tra la elektrodo breĉo (apartiga zono) per kontinua banto, malferma maŝo zono. La zono funkcias al granda rapido, ŝanĝiĝemaj de 4 al 20 m / s (13 - 65 ft / s). La geometrio de la zono servas por balai fajnaj eroj de la surfaco de la elektrodoj, malhelpante la amasiĝo de fajnaj eroj kiuj degradas la rendimento kaj tensio kampo de tradicia libera-falo paralelajn telero tipo apartiga aparatoj. Krome, la zono generas altajn kruta, alta turbuleco zono inter la du elektrodoj, antaŭeniganta tribo-ŝargado. La kontraŭ-nuna vojaĝoj de la apartigosigno zono permesas por kontinua ŝargado kaj re-ŝargado aŭ partikloj ene de la apartigilon, eliminante la bezonon de be- akuzanta sistemon kontraŭflue de la STET apartigilon.
figuro 7: Fundamentoj de operacio de STET Zonon Apartigilo
La STET apartigilon estas alta-servo rapideco, komerce pruvita prilaborado sistemo. La maksimuma prilaborado kapablo de la STET apartigilon estas plejparte funkcio de la kapitalo feed kurzo kiu povas perita tra la elektrodo breĉo de la STET separador zono. aliaj variabloj, kiel ekzemple la rapido de la zono, la distanco inter la elektrodoj kaj la aireado denseco de la pulvoro efekto la maksimuma servo rapideco, tipe en plej malgranda mezuro. Por relative alta denseco materialoj, ekzemple, flugi cindro, la maksimuma prilaborado rapido de 42 colo (106 cm) elektrodo larĝa komerca apartiga unuo estas krude 40 - 45 Tunoj por horo da servo. Por malpli densa manĝas materialoj, la maksimuma servo indico estas pli malalta.
tablo 6: Proksimuma maksimuma feed kurzo por diversaj materialoj procesis kun STET 42 colo elektrostatikaj apartigilon.
Polvo eksplodoj estas grava danĝero en grajno kaj aliaj organikaj pulvoro prilaborado operacioj. La STET separador taŭgas por procesante brulaĵo organika pulvoroj kun nur negravaj modifoj. Ne estas hejtita surfacoj en la STET apartigilon. La sola movanta partoj estas la apartigosigno zono kaj veturado ruloj. La onda lagroj troviĝas ekster la pulvoro rivereto sur la ekstera ŝelo de la unuo. Tial ili ne estas risko por sobrecalentamiento / deĉenigante en la materialo rivereto. Plue, la STET separador lagroj estas disponeblaj kun fabriko agordis temperaturo mezurado kapablo detekti portanta fiaskon bone antaux danĝere altaj temperaturoj estas atingitaj. La separador zono kaj veturado sistemo prezentas neniun pli altan riskon ol aliaj convencional Turnanta maŝinaro. La alttensiaj komponantoj de STET-apartigiloj ankaŭ troviĝas ekster la materiala fluo kaj enhavataj en polv-strekaj enfermaĵoj.. La maksimuma energio de sparko trans la apartiginterspaco estas limigita per la dezajno de la alttensiaj komponentoj. Plia nivelo de sekureco povas esti lanĉita per nitrogenpurigo.
Prilaborado de Tuta Tritika Faruno per STET Apartigilo
Tuta tritika faruno estas derivita de muelado de la tuta tritika grajno (brano, ĝermo, kaj endospermo). Komerce havebla, el la breto, tutaj faruno de tritiko estis aĉetita por uzo kiel provo materialo por taksi la kapablon de la STET apartigosigno por forigi la fibrosa brano kaj ĝermo de la amelo endosperm frakcio de faruno de tritiko. La tuta faruno de tritiko specimeno estis analizita de STET antaŭ komenci la testado. Cindro enhavo spertis ICC Norma 104 / 1 (900° C). Ripetis cindro mezuradojn de la sama specimeno, an unseparated manĝas specimeno, mezuris 10 tempoj, estis trovitaj havi cindro enhavo de 1.61%, norma devio de 0.01 kaj parenco norma devio de 0.7%. Partiklo grandeco analizo estis kompletigita de laseron difrakto uzante Malvern Mastersizer 3000 kun seka dispersión aparato. Proteinaj analizo estis kondukita uzante la DUMAS metodo, kun Elementa rapida N superi nitrogeno / proteino analizilo. A konvertiĝo faktoro de N x 6.25 estis uzata. La diversaj ecoj de la tuta faruno de tritiko specimeno estas resumitaj malsupre. (Vidu Tablo 7)
tablo 7: Analizo de tutaj faruno de tritiko-servo de STET
Cindro enhavo kaj proteino enhavo estis trovitaj esti tre ripetebla kiam provitaj en la sama specimeno, sed signifa ŝanĝebleco estis identigita inter la pluraj sakoj de tutaj faruno de tritiko uzata kiel la nutrado specimeno. (Vidu Tablo 8) Ĉi-servo specimeno variabilidad rezultis en iuj la glavo en la testo datumoj.
tablo 8: Analizo de apartiga teston rezultoj de tutaj faruno de tritiko de STET
Electrostatic apartigo testado de la tuta faruno de tritiko specimeno estis farita ĉe la ST Equipment & teknologio (STET) piloto planto instalaĵo en Needham, Masaĉuseco. La STET piloto planto enhavas du piloto skalo STET apartigiloj kune kun helpaj teamoj uzitaj por esplori la disiĝo de materialoj de kandidato fontoj. La piloto-skalo STET apartigiloj estas samaj longo kiel komerca STET apartigilon, ĉe 30 piedoj (9.1 metroj) longa, tamen, la piloto planto separador elektrodo larĝo estas nur 6 coloj (150 mm), aŭ unu-sepa de la larĝo de la plej grandaj komercaj STET apartigilon ĉe 42 coloj (1070 mm) elektrodo larĝo. La servo kapablo de la STET apartigilon estas rekte proporcia al la larĝo de la elektrodoj, tial, la feed kurzo de la piloto planto separador Estas unu-sepa de la feed kurzo de la 42-colo larĝa komerca separador unuo. La maksimuma feed kurzo kun tutaj faruno de tritiko estis 2.3 Tunoj por horo ĉe piloto skalo, kiu korespondas al 16 Tunoj por horo por la 42-colo larĝa komerca apartigilon. En komparo al la skalo en kiu la plimulto de la elektrostatika apartiga studoj estis kondukita ĝisdata, la STET separador testado estis aranĝita je konsiderinde pli altaj feed kurzo. Testado estis farita en 10 kg (20 funton) batch testoj, pro la praktikaj konsideroj de provizado 2.3 Tunoj por horo de nutrado kontinue. Por ĉiu parto testo kondiĉo, la produktoj de la procezo de disiĝo estis pesis por kalkuli la mason reakiro. Subsamples unu de provo estis kolektitaj kaj analizitaj por cindro enhavo kaj proteino enhavo.
figuro 8: STET Pilot Plant Apartigilo.
Partiklo grandeco mezurado de la tuta faruno de tritiko-servo kaj du produkto specimenoj estas montrata sube en Figuro 9.
figuro 9: Partiklo grandeco mezuron de tutaj faruno de tritiko-servo, kaj la du apartigitaj produkto specimenoj.
Portreto de la reakiris apartiga produktoj estas inkluzivita sube. (Vidu Figuro 10) Al videbla koloro movo estis observita dum la disiĝo, kiun la alta frakseno enhavo produkto frakcio konsiderinde pli malhelaj ol la servo tutaj faruno de tritiko specimeno.
figuro 10: Tipaj produktoj resaniĝis de la STET apartiga procezo.
Cindro enhavo por ĉiuj produktoj de la procezo de disiĝo estis mezurita. (Vidu Figuro 11)
figuro 11: Cindro enhavo kontraŭ la maso reakiro de malalta cindro produkto por tutaj faruno de tritiko apartiga testoj de STET
Testado de la STET elektrostatika apartigilon kun tutaj faruno de tritiko montris signifan movadon de la alta frakseno (brano) parto de la tritiko kerno al la pozitiva elektrodo. La reduktita cindro produkto poste estis kolektitaj sur la negativa elektrodo. Testado estis realigita en ununura enirpermesilo skemo, tamen, eblas plenumi plua modernigo de iu el la apartigaj produktoj plenumante alian apartiga stadio. Estontaj testado kun la STET apartigilojn estos kondukita sur tritiko brano specimenoj, kaj ankaŭ maizo faruno kaj guŝoj kiel ekzemple Lupin.
konkludoj
Revizio de la koncerna literaturo indikas ke signifa esploro estis entreprenita por evoluigi elektrostatika apartiga teknikojn por organikaj materialoj. Tiu evoluo daŭris eĉ akcelis en la pasinta 10 - 20 jaroj, kun multaj esploristoj en Eŭropo kaj Usono aplikanta elektrostatikajn apartigteknikojn al vasta gamo de profitigaj defioj. El ĉi tiu esplorado, estas evidente, ke elektrostatika metodoj havas la potencialon generi novajn, pli alta valoro planto produktoj, aŭ proponi alternativan malsekigi prilaborado metodoj. Kvankam kuraĝigas disiĝoj de tritiko, maizo kaj Lupine-bazita planto materialoj estis pruvita en la laboratorio kaj en iuj kazoj piloto skalo, la elektrostatika sistemoj uzataj por montri tiujn rezultojn eble ne estas la plej taŭga aŭ kostefika pretiganta ekipaĵon plenumi tiajn disiĝojn sur komerca bazo. Multaj elektrostatika teknologioj ne taŭgas por procezo pistita, malalta denseco pulvorojn kiel ekzemple planto materialoj. Tamen, la ST Equipment & teknologio (STET) triboelectrostatic zono separador havas la pruvita kapablo por procesi fajnaj eroj de 500 - 1 μm ĉe altaj impostoj. La STET zono apartigilon estas alta indico, industrie pruvita prilaborado aparato kiu povas esti taŭgaj por comercializar la lastatempaj evoluadoj en plantomaterialo rivelado. La STET zono separador estis provita en specimeno de tutaj faruno de tritiko kaj trovis esti sukcesa en forigado de la brano de la amelo frakcio. Estontaj testado kun la STET apartigilojn estos kondukita sur tritiko brano specimenoj, kaj ankaŭ maizo faruno kaj pulsos kiel sojo kaj Lupine.
Referencoj
[1] T. B. Osborne, “Middlings-Purifier”. Usono Patento 224,719, 17 februaro 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Hanumantha Rao kaj K.. Forsberg, “Revizio de elektra disiĝo metodoj – parto 1: fundamentaj aspektoj,” mineraloj & Metallurgical Processing, vol. 17, neniu. 1, pp. 23-36, 2000.
[3] J. Elder kaj E. Yan, “eForce – Plej novaj generacio de la elektrostatika apartigosigno por la mineraloj sabloj industrio,” en Pezaj Mineraloj Konferenco, Johanesburgo, 2003.
[4] R. H. Perry kaj D. Ok. verda, Perry Kemia Inĝenieroj’ Manlibro Sepa Eldono, Novjorko: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, mi. Chetan, R. Ouiddir, K. Medles kaj L. Dăscălescu, “Elektrostatika apartigilon por micronized miksaĵoj de metaloj kaj plastoj devenaj de malŝparo elektra kaj elektronika ekipaĵo,” Ĵurnalo de Fiziko, vol. 646, pp. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Srinivasan kaj C. P. Thompson, “Fibro Apartigo por Tera Maizo Faruno Uzante Electrostatic Metodo,”cerealo Kemio, vol. 90, neniu. 6, pp. 535-539, 2013.
[7] L. markoj, P. M. Beier, kaj mi. Stahl, Electrostatic apartigo, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] kaj. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. Barron kaj J. Abecassis, “Seka procezo evoluigi tritiko frakcioj kaj produktoj kun plibonigita kvalito nutricional,” Ĵurnalo de Cerealo Scienco, neniu. 46, pp. 327-347, 2007.
[9] Ok. A. Brastad kaj E. C. Ilaro, “Metodo kaj aparato por Electrostatic Apartigo”. Usono Patento 2,848,108, 19 aŭgusto 1958.
[10] B. A. Ŝtono kaj J. Minifie, “Reakiro de Aleurone Ĉeloj de tritiko Bran”. Usono Patento 4,746,073,24 majo 1988.
[11] A. Bohm kaj A. nenio, “Metodo por izola Aleurone Eroj”. Usono Patento 7,431,228, 7 oktobro 2008.
[12] J. A. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen kaj R. Ranieri, “Teknologioj por plibonigita ekspluatado de la sano-antaŭeniganta potencialo de cerealoj,” Tendencoj en Manĝaĵo Scienco & teknologio, pp. 1-9, 2012.
[13] L. Dăscălescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, kaj. Hemery kaj X. Rouau, “Elektrostatika Fundamentoj de Disiĝo de tritiko Bran Ŝtofoj,” IEEE Transactions sur Industrio Aplikoj, vol. 46, neniu. 2, pp. 659-665, 2010.
[14] kaj. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici kaj L. Dăscălescu, “Elektrostatika propraĵoj de tritiko brano kaj ĝia konsistigaj tavoloj: Influo de partikla grandeco, komponaĵo, kaj humideco enhavo,” Ĵurnalo de Manĝaĵo Inĝenierio, neniu. 93, pp. 114-124, 2009.
[15] kaj. Hemery, M. Curnd, la. Holopainen, ESTAS. lampoj, P. Lehtinen, V. piironen, A. Sadoudi kaj X. Rouau, “Potencialo de seka frakciigon de tritiko brano por la disvolviĝo de nutraĵoj ingrediencoj, parton mi: Influo de ultra bone muelanta,” Ĵurnalo de Cerealo Scienco, neniu. 53, pp. 1-8, 2011.
[16] kaj. Hemery, la. Holopainen, ESTAS. lampoj, P. Lehtinen, T. herbo, V. piironen, M. Edlemann kaj X. Rouau, “Potencialo de seka frakciigon de tritiko brano por la disvolviĝo de nutraĵoj ingrediencoj, parto II: Electrostatic apartigo de partikloj,” Ĵurnalo de Cerealo Scienco, neniu. 53, pp. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Eksplodo, kaj M. A. Schutyser, “Arabinoxylans koncentritaj de tritiko brano de elektrostatika disiĝo,” Ĵurnalo de Manĝaĵo Inĝenierio, neniu. 155, pp. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Eksplodo, kaj M. A. Schutyser, “pre- kaj post-traktado plibonigi la proteino riĉigo de molienda kaj aero klasifiko de guŝoj,” Ĵurnalo de Manĝaĵo Inĝenierio, neniu. 155, pp. 53-61, 2015.
[19] D. Chéreau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira kaj M. López, “Kombino de ekzistantaj kaj alternativaj teknologioj por antaŭenigi oilseeds kaj pulsos proteinojn en nutraĵoj aplikoj,” oilseeds & grasoj plantadoj kaj Lipidoj, vol. 23, neniu. 4, pp. 1-11, 2016.
[20] A. Barakat, F. Jerome kaj X. Rouau, “A Seka Platformo por Disiĝo de proteinoj el Biomasa-Enhavante
polisakaridojn, lignina, kaj polifenoles,” ChemSusChem, vol. 8, pp. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi kaj A. Barakat, “kemia- kaj Solventa-Libera Mechanophysical Frakcioj de biomasa Induktita de tribo-elektrostatika ŝarĝo: Apartigo proteinoj kaj lignina,” ACS Daŭrigebla Kemio & Inĝenierio, vol. 4, pp. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Schaefer, H. malpermeso, kaj J. K. Neathery, “Aparato kaj Metodo por Triboelectrostatic Apartigo”.Usono Patento 5,938,041, 17 aŭgusto 1999.
