Odaberite jezik:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank Hrach
Sažetak
Pregled relevantne literature pokazuje da značajna istraživanja je poduzela za primjenu elektrostatički
separacijske tehnike da se osuši granuliranih biljne hrane (Tj., organski) materijala. Ovaj razvoj je ubrzan u prošlosti 10 – 20 godine, s mnogim istraživačima u Europi i Sjedinjenim Državama koji se prijavljuju elektrostatičko odvajanje tehnike za širok raspon izazova u vezi s dobročinstvom. Iz ovog istraživanja, To je vidljivo da elektrostatski metode imaju potencijal za stvaranje novih, biljni proizvodi veće vrijednosti, ili ponuditi alternativu za mokro metode obrade. Iako je poticanje odvajanja zrna žitarice, puls i materijali uljarica demonstrirani su u laboratoriju, au nekim slučajevima i, pilotska skala, Elektrostatički sustavi pokazuju rezultati možda neće biti prikladan i ekonomičan procesne opreme za izvođenje takve separacije na komercijalnoj osnovi. Mnoge elektrostatske tehnologije nisu pogodne za proces sitno tlo, niske gustoće praha kao što su biljni materijali. Međutim, ST oprema & Tehnologija (STET) triboelectrostatic pojas razdjelnik je pokazao sposobnost za obradu fine čestice iz 500 – 1 µm. Stet separator remena je visoke brzine, industrijski dokazane obrada uređaj koji može biti pogodan za komercijalizirati događajima u organska obrada materijala. STET pojas razdjelnik ispitana je na uzorku od cjelovitog pšeničnog brašna i utvrđeno je da uspješni u uklanjanju mekinje od škroba razlomak. Budućnost testiranje sa STET razdjelnik se provodi na uzoraka pšenične mekinje, Kukuruzno brašno
i mahunarke poput soje i Lupine.
Ključne riječi: TRIBO-elektrostatski, Elektrostatski, Odvajanje, Frakcioniranje, Pšenica, Zrno, Brašno, Vlakana, Proteina, Uljarica, Impulsa
Uvod
Elektrostatski odvajanje metode su koriste u proteklih 50 godine na komercijalne razmjera beneficiation od
industrijski minerali i recikliranje otpadnih materijala. Elektrostatski beneficiation suhe granuliranih biljne hrane (tj., organski) materijala istražena tijekom 140 godine, prvi patent za elektrostatski razdvajanja pšenično brašno middlings ispunjen kao već 1880. [1] Elektrostatski beneficiation omogućuje separacija temelji se na razlikama u površinske kemije (radne funkcije) dielektrična svojstva ili. U nekim slučajevima, Ova razdvajanja ne bi bilo moguće pomoću veličine ili gustoće separacije sama. Elektrostatski odvajanje sustavi rade na sličnim načelima. Sve elektrostatski odvajanje sustava sadrže sustav za električno punjenje čestice, eksterno generiranih elektriËnog polja, za odvajanje u, i metoda prenošenja čestice u i van odvajanje uređaja. Struje punjenja može doći po jedna ili više metoda uključujući vodljive indukcije, TRIBO-punjenje (obratite se Elektrifikacija) i ion ili Korona punjenja. Elektrostatski odvajanje sustava koristiti barem jedan od tih punjenja mehanizama. [2]
Visoke napetosti role elektrostatski odvajanje sustava su korišteni u mnogim industrijama i aplikacije gdje se
komponenta je više struju od ostalih. Primjeri aplikacija za visoke napetosti role razdjelnike Titan imajući minerali separacija, kao i recikliranje programi, na primjer sortiranje metala od plastike. Postoji više varijacija i geometrija za visoke napetosti role sustavi, Ali u suštini, Oni rade na sličnim načelima. Hranjenje čestice naplaćuju se negativno ionizacijsko corona iscjedak. Hranjenje čestice su raspršene na rotirajući bubanj, gdje bubanj električki temelji se. Električki vodljive čestice dati naknadu nakon kontakta površine uzemljeni bubanj. Rotaciju bubnja uzrokuje vodljive čestice sa površine bubnja i pohranjen u prvi lijevak. Ne provodi čestice zadržati njihov električni naboj i su zabodena na površinu bubnja. Na kraju, električni naboj na ne-vodljivi čestice će trošiti, čestice će se izbjegla iz bubnja nakon što se bubanj okrene tako da ne provodi čestice su deponirani u ne-vodljivi čestica lijevka. U nekim aplikacijama, middlings lijevak se nalazi između vodljive i ne provodi lijevak. Učinkovitost ove vrste odvajanje uređaja je uglavnom ograničena na čestice koje su relativno grubi i/ili imaju visoka specifična težina, zbog potrebe za sve čestice za dozvati površinu bubnja. osim toga, Dinamika protok čestica je važno kao i moment količine gibanja je u konačnici odgovoran za transport čestica s površine bubnja za svakog pojedinog proizvoda spremnika. Fine čestice i niske gustoće čestica su lako pod utjecajem zračne struje i stoga manje vjerojatno da će biti izbačen iz bubnja u predvidljivo područje. [2] [3] [4]
Visoka napetost trake razdjelnika je varijanta visoke napetosti role razdjelnik gore opisane. Hranjenje čestice ravnomjerno rastrkani širine električki uzemljeni pokretne trake. Čestice se naplaćuju, obično od negativne corona, Iako su ostali mehanizmi naplate moguće. Opet vodljive čestice daju njihov električni naboj na uzemljenu pokretne trake, dok ne provodi čestice zadržati svoj naboj. Vodljive čestice pasti s ruba pojasa od gravitacije, dok ne provodi nabijene su "podigao" na površinu pojas elektrostatskim silama. Opet za odvajanje biti djelotvoran, Svaka čestica mora kontaktirati površinu pojas za vodljive čestice da se njihove naknade pojas. Stoga, samo jedan sloj čestica može biti prenio od razdjelnika u jednom trenutku. Kao veličina čestica hrane postaje manje, smanjuje se brzina obrade uređaja. [5] [6]
Paralelna ploča elektrostatičkog separatora se obično temelje na odvajanje čestica ne na temelju vodljivosti, Ali na razlike u površinske kemije koji omogućava električni naboj prijenos zupčani kontakt. Čestice električki naplaćuju se snažan kontakt s drugim česticama, ili treći površine metala ili plastike će tribo-punjenje svojstva. Materijala koji su electronegative (nalazi se na samoj negativne serije tribo-električni) uklanjanje elektrona iz površine tribo punjenja i time steći neto negativnog naboja. U kontakt, materijala koje su pozitivne strane tribo-električne serije donirati elektrona i naplatiti pozitivno. Nabijene čestice se zatim uvodi u električno polje generira između dvije paralelne ploče elektroda po raznim prijevoznim sredstvima (gravitacija, pneumatski, vibracija). U prisustvu električnog polja, nabijene čestice krenuti prema suprotnom nabijenih elektroda i prikupljaju se u odgovarajući proizvod spremnika. Opet, middlings frakcija koja sadrži mješavinu čestice svibanj ili svibanj ne biti prikupljeni, ovisno o konfiguraciji odvajanje uređaja. [4] [7]
Slika 1: Dijagram visoke napetosti role razdjelnika (lijevo) i paralelna ploča slobodnog pada razdjelnika (pravo).
Tablica 1: Sažetak obično koriste elektrostatički odvajanje uređaja.
Slučaj 1 -Pšenice i pšenične mekinje Beneficiation.
Pšenične mekinje je nusproizvod konvencionalne pšenice glodanje, koji predstavlja 10-15% od pšenice u. Pšenične mekinje se sastoji od vanjskog sloja uključujući sjemeni omotač, testa, i aleurone. Pšenične mekinje sadrži većinu na mikronutrijenata, vlakana, i fitokemikalije sadržane u zrnu, koji su pokazali zdravstvene beneficije za ljude. [8] Prijavljena je značajan interes za odvajanje i beneficiating pšenične mekinje. Povijesni interes odvajanje pšenične mekinje je poboljšati kvalitetu i vrijednosti brašna proizvoda. Međutim, novije zanimanje je prijavljen u oporavlja vrijedne komponente od pšenične mekinje.
U 1880, Thomas Osborne patentirao prvi komercijalni elektrostatičkog separatora za uklanjanje mekinje od brašna middlings. Razdjelnik se sastoji od peciva obložen tvrde gume ili ekvivalent materijal koji je sposoban da se električki tereti preko zupčani tribo-punjenje vunom. Iako nisu opisane, pretpostavlja se gume role stečena negativnog naboja u odnosu na vuna, skladu s većina tribo-električne serije. Nabijenom role onda privlači čestice pozitivno nabijenih mekinje vlakana, Prenoseći ih na površini roll dok prikvačene vlakana čestice četkati površine roll. Ovo (pretpostavlja) pozitivan punjenje pšenične mekinje je protiv objavili drugi. TRIBO punjenje čestica mekinja uz pomoć fluidizing klima predstavljen na dnu uređaja, što je dodatna korist uzrokujući manje guste mekinje čestice na površinu, bliže peciva. [1]
U 1958 ureñaj elektrostatski odvajanje mekinje i endosperma u brašno middlings je otkrila u patenta podnošenja Branstad radio u General Mills. Uređaj se sastoji od paralelnih ploča razdjelnik u kojem čestice su prenosi između dvije ploče od vibracija. Čestica mekinja, naplaćuje se zupčani kontaktom s čestice endosperma, ukinuta su onda na vrhu elektrode kroz perforacije u vrh elektrode. [9]
U 1988 uređaja i procesa za oporavak aleurone iz komercijalne pšenične mekinje je otkrila u patenta podnošenja. Komercijalni pšenične mekinje s početka aleurone sadržaj 34% obogatio se koncentrirati na 95% u 10% masovno prinos (28% aleurone oporavak) kombinacijom čekić glodanje, za promjenu veličine kod provjere, klima elutriation i elektrostatski odvajanje pomoću paralelnih ploča elektrostatičkog separatora. Čestice su naplaćena u klima uređaj elutriator, koja ima dvostruku ulogu uklanjanja novčane kazne (<40 µm) za prenošenje, dok istovremeno punjenje tribo aleurone čestice pozitivne (izvještavanje prema negativnoj elektrodi ploča) i sjemeni omotač/testa čestice negativne. Veličina čestica mekinja smjese pažljivo kontrolira čekić glodanje i kaskadni screening, za dobivanje hrane uglavnom veličine u u 130 – 290 µm raspon. [10]
Ostvarena aleurone se oporavlja od pšenične mekinje nastavlja. U 2008, Buhler AG patentirao elektrostatski odvajanja uređaja za odvajanje aleurone čestice iz ljuske čestice od ublaženu mekinje. Jedan utjelovljenje uređaja sastoji se od rotora u usko veličine tretman površina, koji omogućuje čestica-čestica i čestica do zida kontakt i naknadne tribo-punjenje. Nabijene čestice tada ulazi mehanički u odvajanje posudu koja sadrži paralelna ploča elektroda. Čestice padaju kroz Odvajanje broda gravitacijom, kao različito nabijene pomiču prema suprotnom nabijenih elektroda pod utjecajem električnog polja. [11] Kada je u kombinaciji s pravilno dimenzioniranje sadržaja mekinja i mehanički Načini sortiranja, aleurone koncentracije do 90% zabilježeni su. [12] [8]
Slika 2: Reproducirati iz Hemery et al, 2007 [8].
TRIBO-punjenje i corona punjenja na pšenične mekinje provedena od strane radnika Elektrostatika od raspršenih medijskih istraživanja jedinice, Sveučilište Poitiers, Francuskoj u 2010. Istraživači mjeri površinskog naboja i površine potencijalni raspad vrijeme na pšenične mekinje sa 10% vlaga i liofilizirane (zamrznutu hranu) pšenične mekinje. Odvajanje test je provedeno na uzorku od 50% zamrznutu hranu pšenične mekinje i 50% suho aleurone pomoću pojasa tip corona elektrostatičkog separatora. (Slika 3) Odvajanje za laboratorij razmjera corona razdjelnik Rezultati 67% od aleurone bio oporavio-dirigent Hopperu, dok samo 2% od pšenične mekinje prijaviti-dirigent lijevka. TRIBO-punjenje i pokusi su pšenične mekinje i aleurone, Ali samo za mjerenje specifične površinskog naboja [µC/g] generiran na svaki razlomak, za razliku od oporavlja proizvoda od elektrostatičkog odvajanje. Obje hrane materijala su naplaćuje se koristi Teflon kao kontaktne površine. Pšenične mekinje i aleurone su prikazani kao punjenje pozitivan u odnosu na Teflon, koji je vrlo electronegative. Veličine naboja je utvrđeno da ovise o radni pritisci na tribo-punjač, sugerirajući da veća turbulencija dovodi do više kontakata i više kompletan tribo-punjenje. [13]
Slika 3: Reproducirati iz Dascalescu et al, 2010 [13]
U 2009, Znanstvenici ocjenjuju elektrostatičkog punjenja svojstva aleurone bogata i sjemeni omotač bogate hrane materijala. [14] U 2011 Istraživači obavljaju elektrostatski odvajanje ispitivanja na uzorcima od sitno tlo pšenične mekinje koristeći razdjelnik. pokusni opseg elektrostatski ploča (TEP sustav, TRIBO protok separacije, Lexington, SJEDINJENE AMERIČKE DRŽAVE). TEP sustav koristi punjenje liniju, gdje hrane čestice uvode u burnoj komprimiranog zraka, i pneumatski preko punjenja crta razdvajanja komoru. Čestice su naplaćuje se tribo dodiru čestica-čestica, kao čestica kontakt s površinom punjenja linije. Rezultati dobiveni s TEP sustav pokazao da elektrostatski odvajanje je učinkovit u nadogradnju aleurone i beta-glukan sadržaj pšenične mekinje. Zanimljivo, dio materijala koje je utvrđeno da sadrže najviše aleurone sadržaj ćelije, u 68%, je vrlo dobro (D50 = 8 µm) dio koji je iskopan iz punjenje cijevi. Nije jasno zašto ovaj materijal je po mogućnosti na području punjenje aparata, Međutim, To znaèi da sposobnost da se proces aleurone ćelija može zahtijevati elektrostatski tehnike koje su u stanju da obrade vrlo fini prah. Nadalje, Ovaj rad je pokazao koje priprema za pšenične mekinje je važno razmatranje. Uzorci pripremio kriogene brušenje u hammer mill utvrđeno je da se manje potpuno odvojenog (oslobođena) od onih u mlin tip za utjecaj na sobnoj temperaturi. [15] [16]
Slika 4: Reproducirati iz Hemery et al, 2011 [16]
Nedavni rad proučavali koncentraciju arabinoxylans iz pšenične mekinje elektrostatski metodama. Istraživači koriste laboratorij razmjera elektrostatičkog separatora koji se sastoji od punjenja cijevi i odvajanje komoru koja sadrži dvije paralelne ploče elektroda. Mljeven pšenične mekinje je uvedena u cijev za punjenje i pneumatski ulazi u komore za odvajanje koristeći komprimirani dušik. Turbulencije i brzine visoka plin u cijev za punjenje koje čestica kontakt za tribo-punjenje. Nabijenih čestica (proizvodi za odvajanje) su prikupljeni iz površine elektrode za analizu. Zbog okomitog usmjerenja elektrode značajnu količinu materijala je prikupljeno. Ovaj dio middlings može se reciklirati za daljnju obradu u konvencionalnim Elektrostatika, Međutim, za potrebe ovog eksperimenta, materijal ne prikupljaju na elektrode smatra izgubio. Istraživači izvijestili povećanje u oba proizvoda (arabinoxylan sadržaja u proizvodu) i odvajanje učinkovitost kao transportni brzina povećana. [17]
Nedavni napori za kvalietno pšenične mekinje elektrostatski metodama sažete su ispod tablice 2.
Tablica 2: Sažetak elektrostatski metoda ocijeniti kvalietno pšenične mekinje.
Slučaj 2 – Protein oporavka od Lupine brašna
Istraživači na hranu proces inženjering grupa u Wageningen, Nizozemska, procijeniti potencijal za obogaćivanje proteina pomoću mahunarki. Graška i Lupine brašna su korišteni kao izvori za razne bjelančevine obogaćivanje tehnike uključujući klima klasifikacija u kombinaciji s elektrostatskim odvajanje. Neobrađen sjeme graška i Lupine su najprije usitniti oko 200 µm. Sadržaja materijala za klasifikaciju i elektrostatski odvajanje su naknadno usitniti pomoću utjecaj vrsta mlin s unutarnje klasifikator (Hosokawa alpski ZPS50). Medijan čestica veličine (D50) prijavljena kao približno 25 µm za brašno graška, i približno 200 µm za Lupine brašna, prije zrak klasifikacija. Konačno, podskup svakog uzorka, graška i Lupine brašna, je tada klima povjerljivo (Hosokawa alpski ATP50). Feed za elektrostatičkog separatora se sastojao od oba ne liječi brašna, kao i tijek i prekid stvarajući od klasifikacija klima. [18]
Elektrostatski odvajanje uređaja tijekom pokusa je paralelna ploča tip, s punjenja odvija preko triboelectric za punjenje u i 125 mm dužina cijevi za punjenje, česticama pneumatski PREDVIÐENI komprimirani dušik. Uređaj je sličan u konfiguraciji uređaj koristi od strane Wang et al (2015). [17] Elektrostatski odvajanje eksperimenti su provedena na prizemlju graška i Lupine brašna, kao naravno i dobro frakcije brašno graška i vučji brašna dobivenih od klasifikacija klima. Brašno graška pokazao samo manje kretanje proteina tijekom elektrostatski testiranja. Međutim, brašno Lupine pokazao značajan pokret proteina u sve tri ispitanih (samljevenog brašna – 35% proteina, mljeven povjerljive kazne- 45% proteina, mljevena klasificiran grubo – 29% proteina). Bogat proteinima proizvode od otprilike 60% nađeno na uzemljene elektrode za svaki od tri Lupine ispitanih. [18]
Slučaj 3 -Vlakana uklanjanje od kukuruza
Istraživača u Ministarstvu poljoprivrede i biološke, Mississippi State University obavlja elektrostatički testiranja na terenu Kukuruzno brašno, s ciljem uklanjanja vlakana. Elektrostatski odvajanje uređaja koja se sastoji od pokretne trake s negativne elektrode postavljene na kraju transporter. Pozitivno nabijene čestice, čestice vlakana, u ovom slučaju, su ukinute s pokretne trake i razvrstavaju u drugi spremnik. Sobe-vlakno čestice pao s pokretne trake gravitacijom i taložene su u prvi lijevak. Autori opisuju kako struje punjenja vrši se. Hranjenje materijala za ovaj razdjelnik je relativno gruba, s veličina čestica hrane od 12 mreže (1,532 µm) da 24 mreže (704 µm). Ne čini se da je od standardom propisane (<704 µm) materijal je obrađen u ovoj studiji. Svaki test uvjet je završen pomoću 1 kg hrane materijala koji ravnomjerno distribuira preko pojasa. [6]
Slika 5: Reproducirati iz Pandya et al, 2013 [6]
Mississippi State istraživači završio elektrostatski odvajanje testiranja na unscreened Kukuruzno brašno, prikazivan kukuruzno brašno frakcije i frakcije vlaknima bogata oporavio od klasifikacija klima. Elektrostatski testiranje nije dovršena na nisko-vlakno strujanja iz zraka klasifikacija. Analiza rezultata elektrostatski odvajanje nalazi se ispod:
Tablica 3: Rezultati odvajanje vlakana reproducirati iz Pandya et al, 2013 [6]
Slučaj 4 – Proteina koncentracija od uljarica
Uljarica kao što su uljane repice (uljane repice), suncokret, Sezam, senf, klice soje-kukuruza, i laneno općenito sadrže znatnu količinu proteina i vlakana. Prerade ukloniti vlakana, a time i povećati sadržaj proteina, sjemenki uljarica će postati sve više važan kao globalna potražnja za proteina se povećava. [19] Nedavni rad istraživača na francuski Nacionalni institut za poljoprivredna istraživanja ispituje ultrafine glodanje u kombinaciji s elektrostatskim obrada sjemena suncokreta, da se koncentriraju proteini. Uzorci hrane suncokretove su tlo u mlin za utjecaj na sobnoj temperaturi da veličina čestica (D50) od 69.5 µm. Elektrostatski razdjelnik koji se koristi za testiranje je paralelna ploča uređaja gdje primarni naplaćujući mehanizam je tribo-punjenje. Tribo-punjenje provedena uzvodno od elektrode u nizu tribo-punjenje, česticama prolazi punjenja linija, i elektrode, preko pneumatskog transporta. Proteina je utvrđeno da je naboj pozitivan (Izvještavanje prema negativnoj elektrodi) a vlaknima bogata frakcija je pronađen za punjenje negativno. Selektivnost proteina je utvrđeno da je visoka. Sadržaja proteina je 30.8%, s proteinima bogate proizvoda mjernim 48.9% i proteina bez (vlaknima bogata) proizvod samo za mjerenje 5.1% proteina. Protein oporavka je 93% pozitivan proizvod. Celuloza, hemicelluloses, i lignina su mjerene i pronašao da negativno nabijenih proizvoda, nasuprot toga proteina. [20]
Tablica 4: Rezultati odvajanja sjemena suncokreta obrok reproducirati iz Barakat et al, 2015 [20]
U 2016, dodatnim je dovršen koristeći sitno tlo repičino ulje sjeme obrok, ili kolača uljane repice (ROČ), kao feed elektrostatski razdvajanje procesa. Opet ultrafine glodanje pri sobnoj temperaturi provedeno je nož mlin uređaja (Retsch SM 100). Mljeven materijal, Medijan čestica veličine (D50) od približno 90 µm, je obrađen koristeći razdjelnik. pokusni opseg paralelna ploča (TEP sustav, TRIBO protok separacije). TEP sustav koristi triboelectric naplata prema pneumatski transport čestica kroz visoki tlak punjenja crta u turbulentnim uvjetima. Jednom proći odvajanje s TEP sustava dovela do značajne koncentracije proteina, s hrane proteinima od 37%, razina proteina pozitivno nabijenih proizvoda od 47% i na razinu proteina negativno nabijenih proizvoda 25%. Izvršena su dodatna odvajanja faze, na kraju proizvodnje bjelančevina-bogat proizvod sa 51% proteina nakon 3 uzastopna razdvajanje faza. [21]
Tablica 5: Rezultati odvajanja obrok sjeme uljane repice reproducirati iz Basset et al, 2016 [21]
Rasprava
Pregled relevantne literature pokazuje da značajna istraživanja poduzme razviti elektrostatski separacijske tehnike za organske materijale. Ovaj razvoj je nastavio i još se ubrzava u prošlosti 10 – 20 godine, s mnogim istraživačima u Europi i SAD-a primjenom elektrostatski separacijske tehnike na širok spektar beneficiation izazova. Iz ovog istraživanja, To je očito da elektrostatski metode imaju potencijal za stvaranje novih, veća vrijednost biljnih proizvoda, ili ponuditi alternativu za mokro metode obrade.
Iako ohrabrujući separacije od žitarica, impulsa, i uljane materijala su pokazali u laboratoriju i u nekim slučajevima pokusni opseg, Elektrostatički sustavi pokazuju rezultati u konačnici ne može služiti kao pogodan i ekonomičan procesne opreme za izvođenje takve separacije na komercijalnoj osnovi. Postojeći komercijalni elektrostatički sustavi se najčešće koriste u separacija minerala, metala ili plastike. Minerali i metali su oba relativno guste materijale s visoka Specifična težina, u odnosu na biljni materijali. Čak i uz visoke specifične gustoće minerala i metala, učinkovit čestica ograničenja za bubanj svitak i paralelna ploča elektrostatičkog separatora je relativno gruba, s nekoliko čestica ispod 100 µm npr.. Plastike su niže gustoće od minerala i metala, ali se često obrađuju u grubo čestica veličine, kao plastične pahuljice npr.. Uvođenje sitnih čestica stvara operativne poteškoće i za visokonapete valjke i za paralelne separatore ploča. Dobro, niske gustoće čestica su vrlo osjetljive na struje zraka, posebno u odnosu na minerali i metali. Male razlike u zračnim strujama unutar odvajanje uređaja utjecaj putovanja putem fine čestice, Subjecting ih snage osim onih uzrokovanih elektrostatskog polja.
Za većinu paralelna ploča razdjelnik sustava, sitno tlo i niske gustoće čestica koje elektrostatički naplaćuje se prikupljaju se na elektrode paralelna ploča razdjelnike. Ako te dobro električki priložene čestice se ne uklanjaju na stalno, jakost električnog polja i učinkovitost uređaja smanjiti. Rad istraživača na The Food proces inženjering grupa Wageningen UR (Wang i sur., 2015) su iskoristili ovaj fenomen prikupiti uzorke s površine elektrode paralelna ploča razdjelnik za analizu proizvoda odvajanje. Paralelna ploča razdjelnik sustava, osobito oni koji se oslanjaju na gravitaciju da prenesu čestice kroz električno polje, Pokušali su riješiti ovaj problem na nekoliko načina. Stone i sur. (1988) opisan je proces u kojem su uklonjeni fine čestice uzvodno od elektrostatičkog separatora od klima elutriation. [10] Drugi su izvijestili održavanje laminarna strujanje zraka teče preko elektroda kako spriječiti fine čestice pod utjecajem zračne struje. [22Međutim, održavanje laminarna zraka postaje izazovna kao odvajanje uređaj postaje veća, učinkovito ograničava kapacitet obrade takvih uređaja. Na kraju veličina čestica u kojem su fizički odvojeni od drugih komponenti (prisutan kao diskretne čestice), bit će najveći vozač u određivanju veličine čestica u kojem obrada mora uslijediti.
Kako je već spomenuto, konvencionalne elektrostatski odvajanje uređaja su ograničene u obradi kapaciteta, posebno kod praha niske gustoće i fino mljevenog praha kao što su biljni materijali. Za visokonapete uređaje za odvajanje bubnjeva i remena, učinkovitost je ograničena na čestice koje su relativno grube i/ili imaju visoku specifičnu težinu, zbog potrebe za sve čestice za dozvati površinu bubnja. Čestice postaju manji obrada stopa se smanjuje. Paralelna ploča razdjelnike su dodatno ograničene gustoća može obraditi u zoni elektrode. Čestica utovar mora biti relativno niska kako bi se spriječilo prostor glavni učinci.
ST oprema & Tehnologija trake razdjelnika
ST oprema & Tehnologija (STET) triboelectrostatic trake razdjelnika je pokazao sposobnost za obradu fine čestice iz 500 – 1 µm. STET razdjelnik je paralelna ploča elektrostatičkog separatora, Međutim, elektroda ploče su orijentirane horizontalno s vertikalno kao što je slučaj u većini paralelna ploča razdjelnike. (Vidi sliku 6) Nadalje, Razdjelnik STET ostvaruje čestica tribo-punjenje i transportni istovremeno po brzom otvorene mreže pokretne trake. Ova značajka omogućuje obje stopu vrlo visoka obrade hrane, kao i sposobnost za obradu praha finija od konvencionalnih elektrostatskih uređaja. Ovaj tip odvajanja uređaja je u komercijalni rad od 1995 odvajanje neizgorenu ugljika iz pepela minerala (tipična D50 oko 20 µm) u ugljen elektrane. Elektrostatski odvajanje uređaj je također bio uspješan u beneficiating ostalih anorganskih materijala, uključujući minerale kao što su kalcijev karbonat, Talk, barit, i drugi.
Temeljna pojedinosti STET razdjelnik prikazane su na slici 7. Čestice naplaćuju se triboelectric učinak kroz sudari čestica-čestica unutar jaz između elektroda. Primijenjen napon između elektroda je između ±4 i ± 10 kV u odnosu na tlo, daje ukupan napon razlika od 8 – 20 kV preko vrlo uskim elektroda razmak od nominalno 1.5 cm (0.6 inča). Hranjenje čestice su uvedeni u STET razdjelnika na jednoj od tri lokacije (Feed luka) preko distributera klima klizni sustav s nožem protočni ventili. Razdjelnik STET proizvodi samo dva proizvoda, negativno nabijene čestice na pozitivno nabijenih elektroda, i pozitivno nabijene čestice sakupljene na negativno nabijenih elektroda. Prenosi do odgovarajućih spremnika na svakom kraju STET razdjelnika po razdjelnika remena i prenio iz razdjelnika od težine proizvoda. STET razdjelnik proizvoditi u middlings ili reciklirati tok, Iako više proći konfiguracije za poboljšanje proizvoda čistoće i oporavak su moguce.
Slika 6: STET Triboelectric pojas razdjelnika
Čestice se prenosi kroz elektrode jaz (odvajanje zona) za ponavljanje, otvorene mrežaste trake. Pojas djeluje na brzinu, varijable od 4 da 20 m/s (13 – 65 FT/s). Geometrija pojas služi pomesti fine čestice s površine elektrode, sprječava nakupljanje fine čestice koje degradira performanse i napon polje tradicionalne free-fall paralelna ploča tip odvajanja uređaja. osim toga, pojas generira visok sheer, visokim turbulencijama zona između dvije elektrode, promicanje tribo-punjenje. Protustrujno putovanja trake razdjelnika omogućuje kontinuirano punjenja i ponovno punjenje ili čestice unutar separatora, eliminirajući potrebu za pre punjenja sustava uzvodno od STET razdjelnika.
Slika 7: Osnove rada STET trake razdjelnika
STET razdjelnik je visoka posmak, komercijalno dokazana sustav obrade. Kapacitet maksimalno obrade STET razdjelnik je uglavnom funkcija volumetrijski posmak koji prenosi kroz razmak elektroda od STET razdjelnika remena. Ostale varijable, kao što su brzina trake, razmak između elektrode i prozračnog gustoća prah učinak Maksimalna brzina unosa, obično u manjoj mjeri. Za relativno velike gustoće materijala, na primjer, pepeo, Maksimalna obrada stopa je 42 palac (106 cm) elektroda komercijalne odvajanje je otprilike 40 – 45 Tona hrane po satu. Za manje guste hrane materijala, Maksimalni posmak je niža.
Tablica 6: Približna Maksimalna brzina za razne materijale, obrađene STET unosa 42 palac elektrostatičkog separatora.
Eksplozije prašine su veliki rizik u zrnu i drugi organski prah postupaka obrade. STET razdjelnik je pogodan za obradu zapaljivi organski prah sa manjim izmjenama. U razdjelnik STET su grijane površine. Jedini pokretni dijelovi su razdjelnika remena i pogon valjaka. Valjkasti ležajevi su smješteni izvan prah tok na vanjske ljuske jedinice. Dakle nisu rizik za pregrijavanje/iskrenja u materijalni tok. Nadalje, STET razdjelnik ležajevi su dostupni s tvornički opremljen temperatura mjerenja mogućnosti otkriti smjer neuspjeh pa prije nego što su stigli opasno visoke temperature. Razdjelnik remen i pogonski sustav predstavljaju veći rizik od drugih konvencionalnih rotirajućih strojeva. STET razdjelnik visokog napona komponenti također se nalaze izvan materijalne tok i sadržane u prašinu-uske ormare. Maksimalna energija iskre preko razdjelnik prazninu ograničen dizajn komponenti visokog napona. Dodatna razina sigurnosti može upoznati preko dušika čišćenje.
Brašna obradi STET razdjelnika
Brašna je izveden od cijelog zrna pšenice (mekinje, klice, i endosperma). Komercijalno dostupan, gotovim, brašna je kupljen kao probni materijal za procjenu mogućnosti STET razdjelnik za uklanjanje vlaknastih mekinje i klica iz škroba endosperma dio pšeničnog brašna. Cjelovitog pšeničnog brašna uzorka analizirana STET prije početka testiranja. Pepeo je testiran od strane ICC Standard 104 / 1 (900° C). Ponovljeni pepela mjerenja istog uzorka, unseparated hrane uzorak, mjeri 10 puta, utvrđeno je da su sadržaj pepela 1.61%, standardnu devijaciju 0.01 i relativna standardna devijacija 0.7%. Analiza veličine čestica dovršio je laserska difrakcija koristeći Malvern Mastersizer 3000 suha disperzija aparatom. Analiza proteina provedeno je metodom DUMAS, uz osnovne brzo N premašiti analizator dušika/bjelančevina. Faktor konverzije od N x 6.25 korišten je. Raznih svojstava uzorka cjelovitog pšeničnog brašna sažete su ispod. (Vidi tablicu 7)
Tablica 7: Analiza brašna hraniti po STET
Pepeo i sadržaj proteina su pronađeni biti vrlo neponovljivom našto test in jednak uzorak, ali značajnu varijabilnost je identificiran između više vreća brašna koristi se kao feed uzorak. (Vidi tablicu 8) To hraniti varijabilnost uzoraka u neki raspršeni u test podataka.
Tablica 8: Analiza odvajanja test rezultat cjelovitog pšeničnog brašna od STET
Elektrostatski odvajanje testiranje uzorka cjelovitog pšeničnog brašna izvršena je u ST opreme & Tehnologija (STET) pilot postrojenja objekta u Needham, Massachusetts. STET pilot postrojenja sadrži dva pilota razmjera STET razdjelnike uz prateće opreme koristi istražiti odvajanje materijala od kandidata izvora. Pilot-razini STET Razdjelnici su iste dužine kao i komercijalni STET razdjelnika, u 30 noge (9.1 metara) dugo, Međutim, pilot postrojenja separatora elektroda širina je samo 6 inča (150 mm), ili jedna sedmina širine najveći komercijalni STET razdjelnika u 42 inča (1070 mm) širina elektroda. Hranjenje kapacitet STET razdjelnik je izravno proporcionalna širini elektrode, Stoga, posmak pilot postrojenja razdjelnik je jedna sedmina posmak 42-palac širok komercijalni razdjelnik jedinice. Maksimalni posmak s brašna je 2.3 Tona na sat, na pokusni opseg, što odgovara 16 Tona na sat za 42-palac širok komercijalni razdjelnika. U odnosu na skali na kojoj većina elektrostatski odvajanje studije su provedena do danas, STET razdjelnik testiranje je provedeno na znatno veći posmak. Testiranje je provedeno u 10 kg (20 funta) serije testova, zbog praktičnih razmatranja opskrbljuje 2.3 Tona na sat hrane kontinuirano. Za svaku seriju testirati stanje, proizvodi proces izdvajanja bili težak za izračunavanje mase oporavak. Poduzoraka od svaki test prikupljeni su i analizirani za pepeo i sadržaj proteina.
Slika 8: STET Pilot postrojenja razdjelnika.
Mjerenje veličine čestica od cjelovitog pšeničnog brašna hrane i uzoraka dva proizvoda prikazan je na slici ispod 9.
Slika 9: Mjerenje veličine čestica od brašna hrane, i dva odvojena uzoraka proizvoda.
Slika oporavljene odvajanje proizvoda nalaze se u nastavku. (Vidi sliku 10) Promjene vidljive boje zabilježen tijekom razdvajanja, koji visoki pepeo sadržaja proizvoda udio znatno tamniji od uzorka hrane cjelovitog pšeničnog brašna.
Slika 10: Tipični proizvodi iz STET proces izdvajanja.
Mjeren je pepeo za sve proizvode iz procesa odvajanja. (Vidi sliku 11)
Slika 11: Pepeo sadržaja u odnosu na masovne oporavak nisko pepela proizvod cjelovitog pšeničnog brašna odvajanje testovi od STET
Ispitivanje STET elektrostatičkog separatora sa cijelog pšeničnog brašna pokazao značajan pokret visoke pepela (mekinje) udio zrna prema pozitivnoj elektrodi. Smanjena pepela proizvoda je naknadno prikupljeno na negativnoj elektrodi. Testiranje je provedeno na jednom prolazu shema, Međutim, moguće je obaviti daljnje nadogradnje bilo odvajanje proizvoda izvođenjem drugog odvajanja faza. Budućnost testiranje sa STET razdjelnik se provodi na uzoraka pšenične mekinje, kao i kukuruznog brašna i mahunarke kao što su Lupine.
Zaključci
Pregled relevantne literature pokazuje da značajna istraživanja poduzme razviti elektrostatski separacijske tehnike za organske materijale. Ovaj razvoj je nastavio i još se ubrzava u prošlosti 10 – 20 godine, s mnogim istraživačima u Europi i SAD-a primjenom elektrostatski separacijske tehnike na širok spektar beneficiation izazova. Iz ovog istraživanja, To je vidljivo da elektrostatski metode imaju potencijal za stvaranje novih, veća vrijednost biljnih proizvoda, ili ponuditi alternativu za mokro metode obrade. Iako ohrabrujući separacije od pšenice, kukuruza i na temelju Lupine biljnih materijala su pokazali u laboratoriju i u nekim slučajevima pokusni opseg, Elektrostatički sustavi pokazuju rezultati možda neće biti prikladan i ekonomičan procesne opreme za izvođenje takve separacije na komercijalnoj osnovi. Mnoge elektrostatske tehnologije nisu pogodne za proces sitno tlo, niske gustoće praha kao što su biljni materijali. Međutim, ST oprema & Tehnologija (STET) triboelectrostatic pojas razdjelnik je pokazao sposobnost za obradu fine čestice iz 500 – 1 µm po visokim cijenama. Razdjelnik STET pojas je visoka stopa, industrijski dokazane obrada uređaj koji može biti pogodna komercijalizirati događajima u biljka obrada materijala. STET pojas razdjelnik ispitana je na uzorku od cjelovitog pšeničnog brašna i utvrđeno je da uspješni u uklanjanju mekinje od škroba razlomak. Budućnost testiranje sa STET razdjelnik se provodi na uzoraka pšenične mekinje, kao što se kukuruz brašna i mahunarke poput soje i Lupine.
Reference
[1] T. B. Osborne, “Middlings-pročistač”. Sjedinjene Američke Države Patent 224,719, 17 Veljača 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Člana Žarko i K. Forsberg, “Prikaz električne odvajanje metoda – Dio 1: Temeljni aspekti,” Minerala & Metalurške obrade, Vol. 17, ne. 1, pp. 23-36, 2000.
[3] J. Stariji i E. Yan, “eForce – Najnovija generacija elektrostatičkog separatora za pijesak industrija minerala,” u teške minerale konferencije, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry i D. W. Zelena, Perry je kemijskih inženjera i tehnologa’ Priručnik izdanje, New York: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Ja. Vlatka, R. Ouiddir, K. Medles i L. Dascalescu, “Elektrostatičkog separatora za mikronizirani smjese metala i plastike iz otpada električne i elektroničke opreme,” Časopis za fiziku, Vol. 646, pp. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Zahrudin i C. P. Thompson, “Odvajanje vlakana za zemlju Kukuruzno brašno pomoću elektrostatički način,”Žitarica kemija, Vol. 90, ne. 6, pp. 535-539, 2013.
[7] L. Marke, P. M. Beier, i ja. Stahl, Elektrostatski odvajanje, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. Barron i J. Abecassis, “Suhi postupak razvoja pšenice frakcija i proizvodi s poboljšanim prehrambene kvalitete,” Časopis žitarica znanosti, ne. 46, pp. 327-347, 2007.
[9] W. A. Gradu: Brastad i E. C. Zupčanik, “Metoda i uređaja za elektrostatsko odvajanje”. Sjedinjene Američke Države Patent 2,848,108, 19 Kolovoz 1958.
[10] B. A. Kamena i J. Minifie, “Oporavak Aleurone stanica od pšenične mekinje”. Sjedinjene Američke Države Patent 4,746,073,24 Svibanj 1988.
[11] A. Bohm i A. Kratzer, “Metoda za izolaciju Aleurone čestice”. Sjedinjene Američke Države Patent 7,431,228, 7 Travanj 2008.
[12] J. A. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen i R. Ranieri, “Tehnologija za poboljšano iskorištavanje promiču zdravlje potencijala žitarice,” Trendovi u hrane znanosti & Tehnologija, pp. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery i X. Rouau, “Elektrostatski osnova za odvajanje pšenične mekinje tkiva,” IEEE transakcija na industriju aplikacije, Vol. 46, ne. 2, pp. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici i L. Dascalescu, “Elektrostatska svojstva pšenične mekinje i konstitutivna slojevima: Utjecaj veličine čestica, sastav, i sadržaja vlage,” Časopis za Prehrambeno inženjerstvo, ne. 93, pp. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Symphonic, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi i X. Rouau, “Potencijal suha frakcioniranja pšenične mekinje za razvoj sastojci hrane, i dio: Utjecaj ultra-fino mljevenje,” Časopis žitarica znanosti, ne. 53, pp. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Symphonic, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, T. Atletskoj, V. Piironen, M. Edlemann i X. Rouau, “Potencijal suha frakcioniranja pšenične mekinje za razvoj sastojci hrane, II dio: Elektrostatski odvajanja čestica,” Časopis žitarica znanosti, ne. 53, pp. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Bum, i M. A. Schutyser, “Arabinoxylans koncentrira od pšenične mekinje elektrostatski razdvajanjem,” Časopis za Prehrambeno inženjerstvo, ne. 155, pp. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Bum, i M. A. Schutyser, “Pre- i nakon tretmana poboljšati obogaćenje proteina od mljevenja i klima klasifikacija mahunarke,” Časopis za Prehrambeno inženjerstvo, ne. 155, pp. 53-61, 2015.
[19] D. Šero, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira i M. Lopez, “Kombinacija postojećih i alternativnih tehnologija za promicanje uljarice i mahunarke proteina u hrani aplikacija,” Uljarica & masti usjeva i lipida, Vol. 23, ne. 4, pp. 1-11, 2016.
[20] A. Barakat, F. Jeronima i X. Rouau, “Suha platformu za razdvajanje proteina iz biomase koja sadrži
Polisaharidi, Lignina, i polifenoli,” ChemSusChem, Vol. 8, pp. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi i A. Barakat, “Kemijski- i razrjeđivač Mechanophysical frakcioniranje biomase izazvane Tribo elektrostatički naboj: Razdvajanje proteini i Lignin,” ACS održivu kemiju & Inženjerstvo, Vol. 4, pp. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Schaefer, H. Zabrana, i J. K. Neathery, “Uređaji i metode za odvajanje Triboelectrostatic”.Sjedinjene Američke Države Patent 5,938,041, 17 Kolovoz 1999.
