Valitse kieli:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank Hrach
Tiivistelmä
Asiaankuuluvan kirjallisuuden tarkistaminen osoittaa, että on toteutettu merkittävää tutkimusta sähköstaattisesti
erottaminen tekniikoita kuiva rakeinen kasviperäiset elintarvikkeet (eli, orgaaninen) materiaalit. Tämä kehitys on kiihtynyt aiemmin 10 - 20 vuotta, ja monet tutkijat Euroopasta ja Yhdysvalloista hakivat sähköstaattinen erotus Tekniikoita monenlaisiin rikastushaasteisiin. Tämän tutkimuksen, on selvää, sähköstaattinen menetelmät pystyvät Luo uusi, arvokkaammat kasvituotteet, tai tarjota vaihtoehto märkä käsittelymenetelmät. Vaikka kannustaa värierottelu viljanjyvät, Palkokasveja ja öljykasveja on osoitettu laboratoriossa ja joissakin tapauksissa, Pilot-mittakaava, näiden tulosten osoittamiseen käytettävät sähköstaattiset järjestelmät eivät ehkä ole sopivia tai kustannustehokkaita käsittely laitteita tällaisten erottelunoiden suorittamiseksi kaupalliselta pohjalta. Monia sähköstaattinen tekniikoita eivät sovellu prosessi hienoksi jauhettua, alhaisen tiheyden jauheet, kuten kasvi materiaalit. Kuitenkin, ST-laitteet & Tekniikka (STET) triboelectrostatic vyö erotin on osoittanut valmiudet käsitellä hieno hiukkaset 500 - 1 µm. STET-hihnan erotin on korkea nopeus, teollisesti todistettu käsittelyä laitteen, joka saattaa sopia kaupallistaa tapahtuneet orgaanisen materiaalin käsittely. STET Belt erotin testattiin näyte koko vehnä jauhoja ja todettiin onnistunut poistamaan leseet tärkkelyksen murto-osa. Tulevaisuuden testaus STET erottimella järjestetään vehnän leseet näytteet, maissijauhoja
ja palkokasveja kuten soija ja lupin.
Avainsanat: Tribo staattisen sähkön, Sähköstaattinen, Erottaminen, Fraktiointi, Vehnä, Viljan, Jauhot, Kuitu, Proteiini, Öljykasvien, Palkokasvit
Johdanto
Sähköstaattinen erottaminen menetelmiä on käytetty viime 50 vuotta kaupallisen mittakaavan rikastus
teollisuusmineraalien materiaalien kierrätykseen ja jätteiden. Sähköstaattinen rikastus kuiva rakeinen kasviperäiset elintarvikkeet (eli, orgaaninen) materiaalit on tutkittu yli 140 vuotta, ensimmäinen patentti sähköstaattinen erottelu vehnäjauhoja rehujauhona täytti jo 1880. [1] Sähköstaattinen rikastus mahdollistaa värierottelu perustuu pinta kemia (työ-toiminto) tai dielektrisen ominaisuudet. Joissakin tapa uksissa, nämä erottelut eivät olisi mahdollisia käyttämällä pelkästään koko-tai tiheys erottelut. Sähköstaattinen eriyttämisjärjestelmien toimivat vastaavia periaatteita. Sähköstaattinen eriyttämisjärjestelmien sisältävät järjestelmä veloittaa sähköisesti hiukkaset, muulla ohjelmalla luodun sähkökentän asumuseroon, esiintyy, ja tapa välittää hiukkasia ja erottaminen laite pois. Sähköinen lataus voi tapahtua yhden tai useita menetelmiä kuten johtava induktio, Tribo latauksen (yhteyttä sähköistys) ja ion tai corona latauksen. Sähköstaattinen eriyttämisjärjestelmien käyttää ainakin yksi näistä maksujärjestelyjä. [2]
Suurjännite roll sähköstaattinen eriyttämisjärjestelmien on käytetty monia aloille ja kaikkiin käyttökohteisiin joissa
komponentti on sähköä johtavampi kuin muut. Hakemukset suurjännite roll erottimet ovat esimerkiksi titaani kun otetaan mineraaleja erottaminen, sekä kierrätys sovellukset, esimerkiksi lajittelu metalli muovista. On olemassa useita muunnelmia ja kuvioita käytetään suurjännite rulla järjestelmät, mutta yleensä, ne toimivat vastaavia periaatteita. Rehun hiukkasten majoittuvat kielteisesti säteilyllä corona vastuuvapauden. Rehun hiukkaset ovat hajallaan pyörivä rumpu päälle, Jos rumpu on maadoitettu. Sähköä johtava hiukkasia luopua periä osuessa pinta maadoitettu rumpu. Rummun pyöriminen aiheuttaa johtavan hiukkasten heitetään rummun pinnalta ja talletetaan ensimmäiseen tuotteeseen suppilon. Johtamattomalla hiukkasia säilyttää niiden sähkövaraus ja kiinnitetty rummun pintaan. Lopulta, sähkövaraus eristävää partikkeleihin hälvenemään, tai hiukkaset harjataan rummulla sen jälkeen, kun rumpu on kierretty niin, että ei-johtavat hiukkaset on talletettu ei-johtavaan hiukkas säiliöön. Joissakin sovelluksissa, johtava ja ei-johtava tuote suppilon välissä on väli säiliö. Tämäntyyppisen erotus laitteen tehokkuus rajoittuu yleensä hiukkasiin, jotka ovat suhteellisen karkeita ja/tai joilla on suuri ominaispaino, koska kaikki hiukkaset yhteyttä rummun pintaa tarvitaan. Lisäksi, hiukkas virtaus dynamiikka on tärkeää, koska kulmikas vauhti on viime kädessä vastuussa hiukkasten kuljettamiseen rummun pinnasta vastaaviin tuote suppileihin. Pienet hiukkaset ja matalan tiheyden hiukkaset vaikuttavat helposti ilma virroista ja siten vähemmän todennäköisesti heitetään rummulla ennustettavalla alueella. [2] [3] [4]
Suurjännite vyö erotin on muunnelma suuria jännitteitä roll erotin edellä. Rehun hiukkaset ovat hajallaan tasaisesti koko leveyden sähköisesti maadoitettu liukuhihnalta. Hiukkasia majoittuvat, yleensä jäseneltä negatiivinen corona, Vaikka muita mekanismeja latauksen ovat mahdollista. Johtava hiukkasia antaa sähkövaraus jopa maadoitettu liukuhihnalta, kun taas ei-johtavalla hiukkasia säilyttää maksutta. Johtava hiukkaset putoavat vyön reunaan painovoiman, Kun ladattu eristävää hiukkasia ”lakkauttaa” pois pinta vyön sähköstaattisia voimia. Vielä kerran, että erottaminen olisi tehokas, jokaiselle ota vyö, jotta johtavuus hiukkasten luopua periä vyöhön pinta. Siksi, vain yksi kerros hiukkasia voi välittämiä erottimen kerralla. Kun rehun hiukkaskoko on pienempi, käsittely laite on alennettu. [5] [6]
Samanaikaisesti levy sähköstaattinen erottimet perustuvat yleensä erottaa hiukkasia eikä perusteella sähkönjohtavuus, mutta erot pinta kemia joka sallii sähkövaraus kuljetus kitkavoiman yhteystiedot. Hiukkasia varautunutta voimakasta yhteyttä kanssa muita hiukkasia, tai kolmas pinta kuten metallia tai muovia haluamasi tribo latauksen ominaisuudet. Materiaalit, jotka ovat electronegative (sijaitsee tribo sähköllä sarjan negatiivinen loppuun) poistaa elektronit tribo latauksen pintaa ja saada siten net negatiivisen latauksen. Yhteyttä, materiaalit, jotka ovat positiivisen lopun Tribo-Electric sarja lahjoittaa elektronit ja lataa positiivisesti. Varautuneita hiukkasia tuodaan syntyvä kahden rinnakkaisen levy elektrodia, eri kuljetus tavoin Sähkökenttä (painovoima, Pneumaattiset, tärinä). Läsnäollessa Sähkökenttä, varautuneita hiukkasia kohti vastakkaisesti ladattu elektrodit ja kerätään vastaavan tuotteen hopparit. Uudelleen, murto rehujauhona hiukkasia sekoituksen voi tai ei kanneta, erottaminen laitteen määrityksistä riippuen. [4] [7]
Kuva 1: Kaavio suurjännite roll erotin (vasemmalle) ja samanaikaisesti levy vapaassa pudotuksessa (oikeus).
Taulukko 1: Yhteenveto yleisesti käytetty sähköstaattinen erottaminen laitteet.
Tapauksessa 1 -Vehnän ja vehnän leseet rikastus.
Vehnälese on sivutuote tavanomaisen vehnä jyrsintä, edustavat 10-15% vehnä viljaa. Vehnäleseet koostuu myös sekä siemenkalvon uloimmat kerrokset, Testa, ja aleurone. Vehnäleseet sisältää mikroravinteita, kuitu, ja kasvi kemikaalit, jotka sisältyvät vilja-, joka osoittaneet terveydelle hyötyä ihmisille. [8] Merkittäviä etuja erottaa ja beneficiating vehnäleseet on raportoitu. Historiallisten erottaminen vehnäleseet oli parantaa laatua ja jauhot tuotteen arvosta. Kuitenkin, uudempi korko on raportoitu arvokkaita toipumassa vehnäleseet.
Tässä 1880, Thomas Osborne patentoitu ensimmäinen kaupallinen sähköstaattinen erotin poistaa bran jauhot rehujauhona. Erottimen koostui rolls päällystetty kovakumia tai samanarvoista ainetta, joka kykeni sähköisesti syytetään kautta kitkavoiman tribo latauksen villaa. Vaikka ei, Oletetaan, kumi rullaa hankittu negatiivisen latauksen suhteessa villaa, mukainen eniten tribo sähköllä sarjoja. Sähköisesti varautunut rolls vetää puoleensa positiivisesti varautunut bran kuitua hiukkasia, viestien vieminen roll pinnalla, kunnes huippu kuitua hiukkasia sysätään rullan pinnasta. Tämä (olettaa) vehnäleseet positiivinen lataus on ristiriidassa muiden tulokset. Tribo latauksen bran hiukkasia avusti fluidizing Ilmastointi käyttöön laitteen pohjassa, joka oli lisähyötyä aiheuttaa vähemmän tiheää bran hiukkasia pintaan, lähempänä rullina. [1]
Tässä 1958 Sähköstaattinen erottelu leseiden ja palasista sisältyvät jauhot rehujauhona laite paljastettiin Patentti Arkistoiva ulkoisten töissä General Mills. Laite koostui rinnakkain levy erotin, jossa hiukkasia luovutettiin välillä kaksi levyä tärinää. Bran hiukkasia, hintaan kitkavoiman yhteyttä palasista hiukkasia, sitten nostetaan top elektrodi läpi reikiä top elektrodi. [9]
Tässä 1988 kaupallinen vehnä leseistä tehty aleuronen talteenottoon tarkoitettu laite ja prosessi paljastettiin patentti hakemuksena. Kaupallinen vehnäleseet alkaa aleurone sisältö 34% on rikastettu keskittää 95% klo 10% massa tuotto (28% aleurone palautus) yhdistelmä vasara jyrsintä, Kokolajittelu seulonta, elutriation ja sähköstaattinen erottaminen avulla rinnakkainen levy sähköstaattinen erotin. Hiukkasia syytettiin elutriator laite, joka on kaksoisrooli poistaa sakot (<40 µm) kuljettamalla, samalla kun samanaikaisesti ladataan aleuronen hiukkasia, (negatiivisen elektrodi levyn ilmoittaminen) ja pericarp/Testa-hiukkaset negatiiviset. Lese-seoksen partikkeli koko oli tarkasti hallinnassa vasara jyrsinnällä ja monitasoisen seulonnan avulla, saada rehu, joka on enimmäkseen mitoitettu 130 - 290 μm-vaihtelu väli. [10]
Äskettäin tehty työ aleuronen palauttamiseksi vehnän leseistä jatkuu. Tässä 2008, Buhler AG on patentoinut sähköstaattista erotus laitetta, joka erottaa aleuronen partikkelit kuorista, jotka on valmistettu työmatkalla leseistä. Yksi suoritus muoto laitteen koostuu roottori toimii kapeasti kokoinen hoito alueella, joka mahdollistaa hiukkasten ja hiukkasten välisen kosketuksen ja myöhemmän Tribo-latauksen. Sen jälkeen ladatut hiukkaset kuljetetaan mekaanisesti erottamiseen, joka sisältää rinnakkaislevyelektrodeja. Hiukkaset putoavat erotus astiaan paino voiman mukaan, koska differentiaalisesti latautunut partikkelit liikkuvat kohti vasta kohtia, jotka on veloitettu sähkö kentän vaikutuksesta.. [11] Yhdistettynä asianmukaiseen syöttö leseiden mitoitukseen ja mekaanisiin lajittelu menetelmiin, aleuronin pitoisuudet 90% on raportoitu. [12] [8]
Kuva 2: Toistettu Hemery ym, 2007 [8].
Tribo latauksen ja corona latauksen kokeiluja vehnäleseet suoritti Sähköstatiikka hajallaan Media tutkimuksen yksikön työntekijöiden, University of Poitiers, Ranskassa 2010. Tutkijat mitattiin pinta maksu ja pinnan potentiaalinen hajoamis aika vehnä leseet kanssa 10% kosteus ja lyofilisoitu (Kylmäkuivattu) vehnäleseet. Erottaminen testi suoritetaan valituista 50% kylmäkuivattu vehnä leseet ja 50% kylmäkuivattu aleurone-rehu vyön tyypin Corona sähköstaattista erotinta käyttäen. (Kuva 3) Erottaminen tuloksena laboratorio mittakaavassa corona erotin 67% aleurone otettiin talteen kuin kapellimestari hopper, Jotavastoin ainoa 2% vehnän leseet raportoida kuin kapellimestari hopper. Tribo latauksen kokeet suoritettiin vehnäleseet ja aleurone, mutta vain mitata pinta erityismaksun [Kontrolleri/g] Luo kunkin, Toisin kuin tuotteiden talteenotto sähköstaattista erottelua varten. Sekä rehuaineiden on veloitettu käyttäen Teflon kosketuspinta. Vehnäleseet ja aleurone ilmoitetaan latauksen myönteinen suhteessa Teflon, joka itsessään on hyvin electronegative. Maksun suuruus oli todettiin riippuvan käyttöpaineen käyttää tribo-laturi, viittaa siihen, että korkeampi turbulenssi johtaa enemmän yhteyksiä ja enemmän täydellinen tribo latauksen. [13]
Kuva 3: Toistettu Dascalescu ym, 2010 [13]
Tässä 2009, Tutkijat arvioitu aleurone rikas ja kuoren rikas rehuaineiden sähköstaattisen latauksen ominaisuudet. [14] Tässä 2011 tutkijat suorittaa sähköstaattinen erottaminen testaus näytteitä hienoksi maahan vehnäleseet käyttäen ohjaajan mitta-asteikon sähköstaattinen levy erotinviiva (TEP-järjestelmä, Tribo virtaus värierottelu, Lexington, YHDYSVALLAT). TEP-järjestelmä hyödyntää latauksen linja, Jos rehun hiukkasten tuodaan myrskyisä paineilmaa stream, ja pneumaattisesti kuljetettavien läpi latauksen line erottaminen jaosto. Hiukkaset ovat Tribo-periä hiukkasen hiukkasten kontakti, sekä hiukkasten yhteyttä pinta latauksen linjan. TEP-järjestelmän tulokset osoittivat, että sähköstaattinen erottaminen tehokas parantaminen aleurone ja beetaglukaanin sisällöstä vehnäleseet. Mielenkiintoista, materiaalia, joka todettiin sisältävän eniten aleurone solun sisällön osa, klo 68%, oli erittäin hieno (D50 = 8 µm) osa, joka oli toipunut latauksen putki. Ei ole selvää, miksi tämä materiaali keskittyi ensisijaisesti latauksen laitteet, kuitenkin, Se osoittaa, että prosessin aleurone solun sisällön kyky saattaa edellyttää sähköstaattinen tekniikoita, jotka ovat voidaan käsitellä erittäin hieno jauheet. Lisäksi, Tämä työ osoittaa, että rehun valmistaminen vehnän leseet oli tärkeä huomioon. Näytteet valmistetaan jauhamalla kryogeenisten vasara mylly löytyivät lähes kokonaan erottaa (vapautunut) kuin ne maahan vaikutus tyypin myllyssä huoneenlämmössä. [15] [16]
Kuva 4: Toistettu Hemery ym, 2011 [16]
Viimeaikaiset opiskeli arabinoksylaaneja vehnäleseet pitoisuus sähköstaattinen menetelmillä. Tutkijat hyödyntää laboratorio mittakaavassa sähköstaattinen erotin koostuu latauksen putki ja erottaminen jaosto, joka sisältää kaksi rinnakkaista levy elektrodia. Hiotun vehnäleseet käyttöön latauksen putkeen ja välittää pneumaattisesti erottaminen täysistuntosaliin pakattu typen. Turbulenssi ja korkea kaasun nopeus lataus putkeen jos hiukkanen Yhteystiedot tarvitaan tribo kantamisen. Varautuneita hiukkasia (tuotteiden erottaminen) on kerätty pinnalta analyysia varten elektrodit. Koska elektrodit pystysuuntainen huomattavan määrän materiaalia kerättiin ei. Tämä rehujauhona osuus voi kierrättää jatkojalostukseen tavanomaisen Sähköstatiikka, kuitenkin, Tämä kokeilu tarkoituksiin, materiaali ei kerätä elektrodit pidettiin menettänyt. Tutkijat ilmoitti sekä tuotteen luokan (arabinoksylan pitoisuus tuotteessa) ja erotusteho kuin välittää nopeus. [17]
Toimet beneficiate vehnäleseet sähköstaattinen menetelmillä on esitetty alla taulukossa 2.
Taulukko 2: Yhteenveto sähköstaattinen menetelmiä arvioida beneficiate vehnäleseet.
Tapauksessa 2 -Proteiini toipuminen Lupin jauhoja
Tutkijat Wageningen ruoka prosessi Engineering-ryhmä, Alankomaat, arvioidaan mahdollisuudet proteiini etua käyttämällä palkokasvit. Herneen ja lupiinin jauhot käytettiin syötteet eri proteiinia rikastamiseen tekniikoita kuten ilmastointi luokittelu yhdistettynä sähköstaattinen erottaminen. Hoitamaton herneen ja lupiinin siemenet olivat ensin hiottu noin 200 µm. Rehuaineiden luokittelu ja sähköstaattinen erottaminen oli myöhemmin hiottu vaikutus tyypin mill käyttäminen sisäisen valitsin (Hosokawa-Alpine ZPS50). Mediaani partikkelikoko (D50) raportoitiin noin 25 µm Herne jauhon, ja noin 200 µm lupin jauhon, ennen Ilmastointi luokittelu. Lopuksi, kunkin näytteen osajoukko, herneen ja lupiinin jauhot, sitten Ilmastointi luokiteltiin (Hosokawa-Alpine ATP50). Rehun sähköstaattinen erotin koostui sekä hoitamaton jauhot, sekä kurssi ja hieno tuote ilman luokituksesta. [18]
Sähköstaattinen erottaminen laite käyttää kokeissa oli samanaikaisesti levy tyyppi, Kun lataus suoritetaan triboelektrisen latauksen kautta 125 mm pituus latauksen putki, hiukkasia välittämiä pneumaattisesti pakattu typen. Laite on samanlainen kokoonpano, Wang ym laitetta (2015). [17] Sähköstaattinen erottaminen kokeiluja hoidettiin jauhoja, herneen ja lupiinin jauhot, sekä ilma-luokituksesta saatujen Herne jauhojen ja lupiini jauhojen kurssi ja hienot jakeet. Herne jauhot osoittanut vain vähäinen liikkuvuus proteiini sähköstaattinen testauksen aikana. Kuitenkin, lupin jauhot osoitti merkittävää liikettä proteiinin kaikki kolme näytteet testattiin (hiotun jauhoja- 35% proteiini, hiotun luokiteltu sakot – 45% proteiini, hiottu luokiteltu karkea- 29% proteiini). Proteiinipitoisia tuotteita, noin 60% otettu talteen maadoitettu elektrodi kunkin kolmen lupin testatussa. [18]
Tapauksessa 3 – Kuitua poisto maissi
Tutkijat ja biologisen Engineering Department, Mississippi State University suoritettu sähköstaattinen testaus maahan maissijauhoja, tavoitteena poistaa kuitu. Sähköstaattinen erottaminen laite koostui liukuhihnalta negatiivinen elektrodi asetetaan kuljetin lopussa. Positiivisesti varautuneita hiukkasia, kuitu hiukkaset, Tässä tapa uksessa, poistetaan liukuhihnan pois ja jaoteltava toinen hopper. -Fiber hiukkaset putosi hihnakuljettimen painovoiman ja säilytettiin ensimmäisen tuotteen syöttökaukaloon. Kirjoittajat eivät kuvaa, miten sähkö lataus suoritetaan. Tämän erottimen rehuaineen oli melko karkeaa, jossa hiukkaskoko vaihtelevat rehun 12 Mesh (1,532 µm) jotta 24 Mesh (704 µm). Näyttää siltä, että alamittainen (<704 µm) materiaalia käsiteltiin tämän tutkimuksen aikana. Jokainen testi ehto suoritettiin käyttäen 1 kg rehu aineesta, joka on jakautunut tasaisesti vyöhön. [6]
Kuva 5: Jäljentää Pandya ym, 2013 [6]
Mississippi State tutkijat valmis sähköstaattinen erottaminen testaus joita ei ole turvatarkastettu maissijauhoja, seulottu maissi jauho jakeet ja kuiturikkaat murto-osuudet talteen ilman luokituksesta. Sähköstaattinen testaus valmistui vähäkuituinen virrat toipunut Ilmastointi luokittelu. Sähköstaattinen erottaminen tulosten analysointi on esitetty alla:
Taulukko 3: Tulokset kuitu erottaminen toistettu Pandya ym, 2013 [6]
Tapauksessa 4 -Proteiinin pitoisuus öljykasvien siemenistä
Öljykasvien kuten rypsi (rypsiöljy), auringonkukka, seesami, sinappi, soijapapu-maissi alkiota, ja pellavan siemenet sisältävät yleensä huomattavan määrän sekä proteiinia että kuitua. Käsittely teknologia poistaa kuidun, ja siten lisätä proteiinipitoisuus, öljykasvien tulevat yhä tärkeämmiksi kuin maailmanlaajuinen kysyntä proteiini kasvaa. [19] Viimeaikaiset tutkijat Ranskan National Institute maatalouden tutkimus tarkasteli ultrapienten jyrsintä yhdistettynä sähköstaattinen käsittely auringonkukansiemeniä ateria, keskittyä proteiinia. Rehun auringonkukkarouheella näytteet olivat kentällä toimivien huoneenlämmössä partikkelikoon vaikutusta myllyssä (D50) ja 69.5 µm. Sähköstaattinen erottimena käytetään testaus oli samanaikaisesti levy laite jossa ensisijainen latausjärjestelmä tribo latauksen. Tribo latauksen toteutettiin ylävirtaan elektrodit tribo latauksen jonossa, hiukkasia välittyy latauksen linja, ja elektrodit, Via mekaaninen kuljetus. Proteiini löytyi veloittaa positiivinen (raportoi negatiivinen elektrodi) ja kuitupitoisen osan havaittiin latautuminen negatiivisesti. Proteiini valikoivuus todettiin korkea. Rehun proteiini oli 30.8%, proteiini-rikas tuote mittaus 48.9% ja proteiinia, köyhdytettyä (kuitu-rikas) mittaus vain tuotteen 5.1% proteiini. Proteiini elpyminen oli 93% positiivinen tuotteeseen. Selluloosa, hemiselluloosat, ja ligniiniä mitattiin ja todettiin raportoituvan negatiivisesti veloitettu tuote, vastapäätä että proteiini. [20]
Taulukko 4: Tulokset auringonkukansiemeniä aterian erottaminen toistettu Saqrahin ym, 2015 [20]
Tässä 2016, lisäselvityksen valmistui käyttäen hienoksi maahan rypsiöljyä siemenet aterian, tai rypsiöljyä kakkuja (ROC), Sähköstaattinen erotusprosessia rehuna. Jälleen ultrapienten jyrsintä huoneenlämmössä suoritettiin laitteella knife mill (Retsch SM 100). Hiotun materiaali, mediaani partikkelikoon (D50) ja noin 90 µm, käsiteltiin käyttämällä ohjaajan mitta-asteikon rinnakkain levy erotinviiva (TEP-järjestelmä, Tribo virtaus värierottelu). TEP-järjestelmä käyttää triboelektristä latausta paine ilma kuljettamalla hiukkasia korkeapaineisen lataus linjan kautta turbulenttisissa olosuhteissa. TEP-järjestelmällä on yksi läpäistävä erotus testi, mikä johti proteiinien merkittävään pitoisuuteen, kanssa rehun proteiinin 37%, positiivisesti varautunut tuotteen proteiinin määrä 47% ja negatiivisesti varautuneet tuotteen proteiini 25%. Lisäksi erottaminen vaiheessa suoritettiin, tuottaa proteiini rikasta tuotetta, joka on 51% proteiinia jälkeen 3 peräkkäisten erottaminen vaiheet. [21]
Taulukko 5: Tulokset rypsiöljyä siemenet aterian erottaminen toistettu Basset ym, 2016 [21]
Keskustelu
Katsaus asiaa koskevasta kirjallisuudesta osoittaa merkittäviä tutkimus on toteutettu kehittää sähköstaattinen erottaminen tekniikoita ja orgaanisia aineita. Tämä kehitys on edelleen tai jopa kiihtynyt aiemmin 10 - 20 vuotta, Monet tutkijat Euroopassa ja Yhdysvalloissa soveltamalla sähköstaattinen erottaminen tekniikoita monenlaisia rikastus haasteet. Tämän tutkimuksen, on ilmeistä, sähköstaattinen menetelmät pystyvät Luo uusi, arvokkaampien tehtaan tuotteiden, tai tarjota vaihtoehto märkä käsittelymenetelmät.
Vaikka kannustaa värierottelu viljanjyvät, Pulssin, ja öljy kasvien raaka-aineista on osoitettu laboratoriossa ja joissain tapa uksissa pilotti-, näiden tulosten osoittamiseen käytettävät sähköstaattiset järjestelmät eivät loppujen lopuksi ole sopivimimmat tai kustannustehokkaimpia käsittely laitteita, joilla ne voivat suorittaa tällaiset erottelut kaupalliselta pohjalta. Nykyiset kaupalliset sähköstaattinen järjestelmät ovat yleisimmin käytetty värierotteluissa mineraalien, metallien tai muovia. Mineraali- ja metalliteknologioiden ovat molempien suhteellisen tiheä materiaalien korkea ominaispaino, verrattuna kasvimateriaalit. Edes avulla korkea ominaispaino mineraalien ja metallien, rumpu rullan ja rinnakkaislevyn sähköstaattisten erottimien efektiiviset hiukkas koko rajoitukset ovat suhteellisen karkeita, vähän hiukkasia alla 100 µm esim.. Muovit ovat alhaisempia kuin mineraalit ja metallit, mutta niitä käsitellään usein karkeilla hiukkas kokoilla, kuin muovi hiutaleet esim.. Pienhiukkasten lisääminen aiheuttaa käyttövaikeuksia sekä suurjännitetelalle että rinnakkaisille levyerottimille. Sakon, alhaisen tiheyden hiukkaset ovat hyvin herkkiä ilma virroille, varsinkin verrattuna mineraali- ja metalliteknologioiden. Pieniä eroja ilmavirtaukset erottaminen laitteen sisällä vaikuttaa matka polku hienoja hiukkasia, heidän joutumisensa voimia kuin sähköstaattisen kentän aiheuttamat.
Useimmissa rinnakkain levy erotin järjestelmissä, hienoksi jauhetut ja matalan tiheyden hiukkaset, jotka ovat sähköstaattisesti ladatut, kerätään rinnakkaislevyerottimien elektrodeista. Jos nämä sähköisesti liitteenä pienhiukkaset ei poisteta jatkuvasti, sähkökentän voimakkuus ja laitteen tehokkuutta heikentää. Ruoka prosessi Engineering Group Wageningen UR tutkijat työtä (Wang ym, 2015) käytti ilmiön keräämään pois rinnakkain levy erotin analysoimaan tuotteiden erottaminen elektrodit pinta. Samanaikaisesti levy erotin järjestelmät, erityisesti ne, jotka tarvitsevat painovoima välittää partikkelien sähkökentän, yrittänyt ratkaista ongelman monella tavalla. Stone ym (1988) kuvataan prosessia, jossa pienhiukkaset poistettiin ylävirtaan sähköstaattinen erotin jäseneltä Ilmastointi elutriation. [10] Muut ovat ilmoittaneet säilyttää laminaarista stream ilma virtaa koko estää pieniä hiukkasia on vaikuttanut ilmavirtaukset elektrodit. [22Kuitenkin, ylläpitää laminaarista ilmavirtauksen on haastavaa, koska erottaminen laitteesta tulee suurempi, tosiasiassa rajoittaa tällaisten laitteiden kapasiteetiltaan. Lopulta partikkelikoko, jossa osat ovat fyysisesti erillään muista (läsnä niin diskreetti hiukkasia), suurin kuljettaja määritettäessä partikkelikoko käsittelyn on tapahduttava.
Kuten edellä mainittiin, perinteiset sähköstaattinen erottaminen laitteet on rajoitettu jalostuskapasiteetti, erityisesti pienitiheyksisten ja hienoksi jauhettujen jauheiden, kuten kasvimateriaalien, kanssa. Korkeajännitteisiin rummun ja hihnojen erotuslaitteisiin, tehokkuus rajoittuu hiukkasiin, jotka ovat suhteellisen karkeita ja/tai joilla on korkea ominaispaino, koska kaikki hiukkaset yhteyttä rummun pintaa tarvitaan. Kun hiukkaset ovat pienempiä käsittely on alennettu. Hiukkasten tiheys, jota voidaan käsitellä elektrodi-alueella rajoitettu entisestään rinnakkainen levy erottimet. Hiukkanen lastaus on oltava suhteellisen alhainen tilaa ilmaiseksi vaikutusten välttämiseksi.
ST laitteet & Teknologian vyö erotin
ST-laitteet & Tekniikka (STET) triboelectrostatic vyö erotin on osoitettu olevan kyky käsitellä hieno hiukkaset 500 - 1 µm. STET erotin on samanaikaisesti levy sähköstaattinen erotin, kuitenkin, Elektrodilevyjen ovat suuntautuneet vaakasuunnassa verrattuna pystysuoraan kuten useimmat rinnakkain levy erottimet. (Katso kuva 6) Lisäksi, STET-erotin saavuttaa hiukkasen Tribo-latauksen ja välittää samanaikaisesti nopealla, avoimalla Mesh-kuljetin hihnalla. Tämä ominaisuus mahdollistaa erittäin käsittelyä määrä rehun, sekä valmiudet käsitellä jauheet paljon hienompi kuin perinteisiin sähköstaattinen laitteet. Tällainen erottaminen laite on ollut kaupallista toimintaa 1995 erottaa palamattoman hiilen poltossa syntyvä lentotuhka mineraaleja (tyypillinen D50 noin 20 µm) hiili voimaloissa. Sähköstaattinen erottaminen laite on myös onnistunut beneficiating muiden epäorgaanisten aineiden, myös kivennäisaineita kuten kalsiumkarbonaatti, talkki, baryyttia, ym.
STET erotin perustavanlaatuisia tietoja havainnollistetaan kuvassa 7. Hiukkaset ladataan triboelektrisen vaikutuksen kautta hiukkasten ja hiukkasten törmäykset sisällä kuilu elektrodien. Jännitteen välillä elektrodit on ±4 ±10 kV suhteessa maahan, antaa yhteensä jännite ero 8 - 20 kV koko hyvin kapea elektrodivälit nimellisesti 1.5 cm (0.6 tuumaa). Rehun hiukkasten otetaan käyttöön yksi kolmesta sijainnista STET-erotin (Rehu porttien) kautta jakelija ilma liuku Mäki järjestelmä veitsi Gate venttiilit. STET erotin tuottaa kaksi tavaraluokkaa, negatiivisesti varautuneet hiukkaset stream kerätään positiivisesti varautunut elektrodi, ja positiivisesti varautuneita hiukkanen stream negatiivisesti varautuneet elektrodi. Tuotteet on kuljetettava vastaaviin suppiloon STET-erottimen kummassakin päässä erotin vyöllä ja välitettava erottimesta paino voiman mukaan. STET-erotin ei tuota rehujauhona tai kierrättää stream, Vaikka useita pass kokoonpanot parantaa tuotteiden puhtautta ja/tai hyödyntämistä ovat mahdollisia.
Kuva 6: STET Triboelectric vyö erotin
Hiukkaset ovat välitetään elektrodivälit (erottaminen zone) mennessä keskeytyksettä, avoin verkko vyö. Vyö toimii suurella nopeudella, vaihtelee 4 jotta 20 m/s (13 - 65 FT/s). Vyön geometria on tarjolla lakaista pienhiukkaset pois elektrodit pinta, sellaisten hienorakeisten hiukkasten kerääntymisen estäminen, jotka heikentyisi perinteisten vapaasti laskevan rinnakkaisen levy tyypin erotus laitteiden suoritus kykyä ja jännite kenttää. Lisäksi, vyön tuottaa korkea jyrkkä, korkea turbulenssi alueen välillä kaksi elektrodia, edistää tribo latauksen. Vastavirta travel erotin-vyön avulla jatkuva ja uudelleen latauksen tai hiukkasia sisällä erotin, poistaa tarve on valmiiksi maksujärjestelmää ylävirtaan STET erottimen.
Kuva 7: Perusteet toiminnan STET vyö erotin
STET erotin on suuri syöttönopeus, kaupallisesti todistettu käsittelyjärjestelmä. STET erotin suurin jalostuskapasiteetti on enimmäkseen tehtävä tilavuuden syöttönopeus, jotka voidaan luovuttaa kautta elektrodivälit STET erotin vyö. Muut muuttujat, kuten hihnan nopeus, Etäisyys elektrodit ja hiilihapotettu tiheys jauhe vaikutus suurin syöttö, yleensä vähemmässä. Suhteellisen tiheää materiaalia, esimerkiksi, lentotuhka, jalostuksen osuus 42 tuuma (106 cm) elektrodi leveyden kaupallinen erottaminen yksikkö on noin 40 - 45 Tonnia tunnissa rehun. Vähemmän tiheä rehuaineiden, suurin syöttönopeus on pienempi.
Taulukko 6: Arvioitu enintään syöttönopeus eri materiaaleja käsitellään STET 42 tuuman sähköstaattinen erotin.
Pöly räjähdykset ovat suuren vaaran viljaa ja muita orgaanisia jauhe käsittelyt. STET erotin on jalostuksessa palavien hyvänmakuisia jauheita vain pienin muutoksin. Eivät ole lämmitetty pinnat STET-erotin. Vain liikkuvat osat ovat erotin vyö ja ajaa rullat. Rullan laakerit sijaitsevat ulkopuolella yksikön ulkoinen kuori jauhe-stream. Siksi ne eivät ole vaara ylikuumenemisen/kela uksen materiaalin Stream. Lisäksi, STET-erotin laakerit on saatavana tehtaalla asennettavaan lämpö tilan mittaus kykyyn havaita laakeri vika hyvin, ennen kuin vaarallisen korkeita lämpö tiloja saavutetaan. Erotin vyö ja ajaa järjestelmä aiheuttaa ole suurempi riski kuin muut perinteiset pyörivien koneiden. STET-erottimen korkeajännitekomponentit sijaitsevat myös materiaali virran ulkopuolella ja sisältyvät pölytiiviisiin koteloihin. Suurin energia kipinä erotin kuilun yli on rajoitettu suurjännite-komponenttien suunnittelu. Turvallisuustaso on lisäksi otettava käyttöön kautta typen huuhtelua.
Koko vehnäjauhoja käsittely STET erotin
Koko vehnäjauhoja on peräisin hionta koko viljan siemenen verran (Bran, Alkio, ja guarkumin ytimen). Kaupallisesti saatavilla, Off-the-shelf, koko vehnä jauhoja ostettiin käytettäväksi testi aineena arvioimaan STET-erottimen kykyä poistaa kuitu-leseet ja alkiat vehnä jauhojen tärkkelyspitoisen endospermin murto-osan avulla. Koko vehnäjauhoja näytettä analysoitiin STET ennen alkua, testaus. Tuhkapitoisuus on testattu ICC-standardin 104 / 1 (900° C). Samasta näytteestä mittaukset toistuvasti ash, erottamattomat näytteeseen, Mitattu 10 kertaa, todettiin tuhkapitoisuus on 1.61%, keskihajonta 0.01 ja suhteellinen keskihajonta 0.7%. Seula-analyysi valmistui laser diffraktio käyttäen Malvern Mastersizer 3000 kuiva hajonta laite. Proteiini analyysi on suoritettu, DUMAS-menetelmällä, kanssa alkeis Rapid N ylittää typpi/proteiini analysaattori. N luottovasta-arvokerrointa x 6.25 käytettiin. Koko vehnä jauhon näyte eri ominaisuuksia on esitetty alla. (Katso taulukko 7)
Taulukko 7: Analyysi rehujen STET koko vehnäjauhoja
Tuhkapitoisuus ja proteiinipitoisuus osoittautuivat erittäin toistettavissa, jahka koekäyttää kotona sama näyte, mutta välillä useita pussit koko vehnäjauhoja käytetään rehusta otettuun näytteeseen havaittiin merkittäviä eroavuuksia. (Katso taulukko 8) Syötteen näytteen vaihtelu aiheutti joitakin scatter testitulokset.
Taulukko 8: Analyysi erottaminen testitulokset koko vehnäjauhoja jäseneltä STET
Sähköstaattinen erottaminen koko vehnä jauhon näytteen testauksessa on ST-laitteet & Tekniikka (STET) koelaitoksen laitoksen Needham, Massachusetts. STET koelaitoksen sisältää kaksi ohjaajan mittakaavassa STET erottimet sekä apulaitteille kerättiin materiaalit erillään ehdokas lähteet. Pilot-Scale STET-erottimet ovat samanpituisia kuin kaupallinen STET-erotin, klo 30 jalat (9.1 metriä) pitkä, kuitenkin, koelaitoksen erotin elektrodi leveys on vain 6 tuumaa (150 mm), tai yksi seitsemäsosa leveys suurin kaupallinen STET erotin 42 tuumaa (1070 mm) elektrodi leveys. STET erotin rehun kapasiteetti on suoraan verrannollinen elektrodit leveys, Siksi, pilotti laitoksen erottimen syöttö taajuus on yksi seitsemänneksi 42-tuumaisen laajan kaupallisen erotin yksikön syöttö taajuus. Suurin syöttönopeus koko vehnäjauhoja tehty 2.3 Tonnia tunnissa ohjaajan mittakaavassa, joka vastaa 16 Tonnia tunnissa 42-tuumainen leveä kaupallinen erotin. Verrattuna asteikko, jossa suurin osa sähköstaattinen erottaminen tutkimukset on tehty päivämäärä, STET erotin testaus toteutettiin huomattavasti suurempi syöttönopeus. Testaus suoritetaan 10 kg (20 Punta) erän testeissä, koska käytännön näkökohtiin, jotka toimittavat 2.3 Tonnia tunnissa rehun jatkuvasti. Kunkin erän testata kunnossa, tuotteiden erottaminen prosessi oli punnittu lasketaan massan hyödyntäminen. Kunkin testin reunuksilta kerätään ja analysoidaan tuhkapitoisuus ja proteiinipitoisuus.
Kuva 8: STET Pilot Plant erotin.
Hiukkasten koon mittaus koko vehnä jauhon ja kaksi tuotenäytteitä on kuvassa alla 9.
Kuva 9: Hiukkasten koon mittaaminen koko vehnäjauhoja syötteen, kaksi jakaa tuotenäytteitä.
Seuraavassa on kuva talteen erottaminen tuotteet. (Katso kuva 10) Havaittavissa värisiirtymä havaittiin erottaminen, joka korkea ash tyytyväinen hedelmä murto huomattavasti tummempi kuin rehun koko vehnä jauhon näyte.
Kuva 10: Tyypillisiä tuotteita toipunut STET erotusprosessia.
Tuhkapitoisuus kaikkien tuotteiden erottaminen prosessi mitattiin. (Katso kuva 11)
Kuva 11: Tuhka pitoisuus verrattuna alhaisen tuhkan tuotteen massa talteenottoon STET:N koko vehnä jauhojen erotus testeissä
Testaus STET sähköstaattinen erotin koko vehnäjauhoja osoitti merkittävää liikettä korkea ash (Bran) osa vehnä ytimen positiivista elektrodia. Vähentää tuhka tuotteen kerättiin myöhemmin negatiivinen elektrodi. Testaus suoritetaan kerralla järjestelmästä, kuitenkin, on mahdollista samankielisiä edelleen joko erottaminen tuotteita tekemällä toinen erottaminen vaihe. Tulevaisuuden testaus STET erottimella järjestetään vehnän leseet näytteet, sekä maissi jauho ja palko kasvit, kuten lupiini.
Päätelmät
Katsaus asiaa koskevasta kirjallisuudesta osoittaa merkittäviä tutkimus on toteutettu kehittää sähköstaattinen erottaminen tekniikoita ja orgaanisia aineita. Tämä kehitys on edelleen tai jopa kiihtynyt aiemmin 10 - 20 vuotta, Monet tutkijat Euroopassa ja Yhdysvalloissa soveltamalla sähköstaattinen erottaminen tekniikoita monenlaisia rikastus haasteet. Tämän tutkimuksen, on selvää, sähköstaattinen menetelmät pystyvät Luo uusi, arvokkaampien tehtaan tuotteiden, tai tarjota vaihtoehto märkä käsittelymenetelmät. Vaikka kannustaa värierottelu vehnää, maissia ja lupiinipohjaisia kasvi materiaaleja on osoitettu laboratoriossa ja joissain tapa uksissa pilotti hankkeiden, näiden tulosten osoittamiseen käytettävät sähköstaattiset järjestelmät eivät ehkä ole sopivimimmat tai kustannustehokkaat käsittely laitteet, joilla nämä erottelut voidaan suorittaa kaupalliselta pohjalta. Monia sähköstaattinen tekniikoita eivät sovellu prosessi hienoksi jauhettua, alhaisen tiheyden jauheet, kuten kasvi materiaalit. Kuitenkin, ST-laitteet & Tekniikka (STET) triboelectrostatic vyö erotin on osoittanut valmiudet käsitellä hieno hiukkaset 500 - 1 µm korkeat. STET vyö erotin on korkea, teollisesti todistettu käsittelyä laitteen, joka saattaa sopia kaupallistaa tapahtuneet kasvi materiaalin käsittely. STET Belt erotin testattiin näyte koko vehnä jauhoja ja todettiin onnistunut poistamaan leseet tärkkelyksen murto-osa. Tulevaisuuden testaus STET erottimella järjestetään vehnän leseet näytteet, samoin kuin maissi jauhot ja palkokasveja kuten soija ja lupin.
Viitteet
[1] T. B. Osborne, “Rehujauhona puhdistamot”. Yhdysvallat patentti 224,719, 17 Helmikuuta 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Kati ja K. Forsberg, “Katsaus sähkö erottaminen menetelmiä – Osa 1: Keskeisiä näkökohtia,” Kivennäisaineita & Metallurgisen jalostuksen, Vol. 17, Ei. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Vanhin ja E. Yan, “eForce – Uusin suku polvi Sähköstaattinen erotin mineraalien hiekka teollisuudelle,” Raskaat mineraalit konferenssissa, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry ja D. W. Vihreä, Perryn kemian insinööri’ Käsikirja seitsemäs painos, New York: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Olen. Niina, R. Ouiddir, K. Medles ja L. Dascalescu, “Sähköstaattinen erotin mikrosoituja seosten metallien ja muovien peräisin jätteiden sähkö-ja,” Lehdessä fysiikka, Vol. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Juho ja C. P. Thompson, “Kuitu erottaminen maahan maissijauhoja staattisen menetelmän,”Viljan kemia, Vol. 90, Ei. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Tuotemerkit, P. M. Beier, ja minä. Stahl, Sähköstaattinen erottaminen, Weinheim: Wiley-VCH-Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien Pellerin, C. Barron ja J. Kunniamerkillä, “Kemiallinen prosessi kehittää vehnä jakeet ja tuotteiden ravitsemuksellista laatua,” Lehdessä viljan tiede, Ei. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. A. Brastad ja E. C. Vaihde, “Menetelmä ja laitteet sähköstaattinen erottelu”. Yhdysvallat patentti 2,848,108, 19 Elokuu 1958.
[10] B. A. Kivi- ja J. Minifie, “Aleurone solujen toipuminen vehnäleseet”. Yhdysvallat patentti 4,746,073,24 Voi 1988.
[11] A. Bohm ja A. Kratzer, “Keinon eristää Aleurone hiukkasia”. Yhdysvallat patentti 7,431,228, 7 Lokakuuta 2008.
[12] J. A. Benedict, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen ja R. Ranieri, “Teknologian parempaa hyväksikäyttöä terveyttä edistäviä mahdollisuuksia viljan,” Suuntaukset elintarvikkeiden tieteen & Tekniikka, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery ja X. Rouau, “Sähköstaattinen perusteella asumuseroon, vehnän leseet kudosten,” IEEE tapahtumat asfalttiteollisuuden sovelluksiin, Vol. 46, Ei. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici ja L. Dascalescu, “Elektrostaattiset ominaisuudet, vehnäleseet ja sen perustava kerrokset: Hiukkaskoko vaikuttaa, kokoonpano, ja kosteuspitoisuus,” Lehti ruoan suunnittelu, Ei. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi ja X. Rouau, “Mahdollisuuksia kuiva jakotislaamalla vehnäleseet elintarvikkeiden ainesosien kehittämiseen, osa I: Vaikuttaa erittäin hieno hionta,” Lehdessä viljan tiede, Ei. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, M. Edlemann ja X. Rouau, “Mahdollisuuksia kuiva jakotislaamalla vehnäleseet elintarvikkeiden ainesosien kehittämiseen, osa II: Sähköstaattinen erottaminen hiukkasia,” Lehdessä viljan tiede, Ei. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Puomi, ja M. A. Schutyser, “Arabinoksylaaneja keskittyy vehnäleseet erottamalla sähköstaattinen toisistaan,” Lehti ruoan suunnittelu, Ei. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Puomi, ja M. A. Schutyser, “Pre- ja jälkikäsittely parantaa proteiini rikastamiseen jyrsintä ja ilmastointi luokituksen palkokasvit,” Lehti ruoan suunnittelu, Ei. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira ja M. Lopez, “Yhdistelmä nykyisten ja vaihtoehtoisten energianlähteiden edistämiseksi öljykasvit ja palkokasvit proteiineja food-käyttötarkoitusten,” Öljykasvien & rasvat viljelykasvien ja lipidien, Vol. 23, Ei. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] A. Saqrahin, F. Jerome ja X. Rouau, “Kuiva Platform proteiinien erottamiseen biomassan sisältäviä
Polysakkaridit, Ligniini, ja polyfenolit,” ChemSusChem, Vol. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi ja A. Saqrahin, “Kemialliset- ja liuotinvapaata mekaanista, Tribo-sähköstaattista latausta indusoiman biomassan: Erottaminen proteiineja ja ligniini,” ACS kemianteollisuuden kestävää kehitystä & Suunnittelu, Vol. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Schaefer, H. Ban, ja J. K. Neathery, “Laitteet ja menetelmä Triboelectrostatic erottaminen”.Yhdysvallat patentti 5,938,041, 17 Elokuu 1999.
