Fè chwa lang:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank Hrach
Abstrè
Revize nan literati ki enpòtan endike ke rechèch enpòtan yo te antreprann pou aplike elektwostatikman
teknik separasyon sèk pou siye plant ki baze sou plant (sa vle di, òganik) Materyèl. Devlopman sa a akselere nan lepase 10 - 20 ane, with many researchers in Europe and the United States applying separasyon elektwostatik techniques to a wide variety of beneficiation challenges. Nan rechech sa a, li evidan ke metod elektwostatik gen potansyel pou jenere nouvo, higher-value plant products, oswa ofri yon altènatif pou metòd pwosesis mouye. Malgre ke ankouraje separasyon grenn sereyal, pulse and oilseed materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases, pilot scale, sistèm elektwostatik yo itilize pou demontre rezilta sa yo pa ka apwopriye oswa pri-efikas ekipman pwosesis pou fè separasyon sa yo sou yon baz komèsyal yo. Anpil teknoloji elektwostatik yo pa apwopriye pou pwosesis amann tè, poud dansite ki ba tankou materyèl plant yo. Sepandan, ekipman ST & Teknoloji (STET) Separatè triboelectrostatic gen kapasite nan demontre nan pwosesis patikil amann soti nan 500 - 1 μm. The STET belt separator is a high-rate, endistriyèlman pwouve aparèy pwosesis ki ka apwopriye pou komèsyalize devlopman yo ki sot pase yo nan pwosesis materyèl òganik. Separatè senti STET a te teste sou yon echantiyon farin ble epi yo te jwenn yo dwe reyisi nan retire mak la nan fraksyon an lanmidon. Tès nan lavni ak separatè a STET yo pral fèt sou echantiyon ble branch, farin mayi
e batman kè tankou soya ak lupin.
Mots: Tribo-electrostatic, Elektwostatik, Separasyon, Fraksyon, ble, grenn, Farin frans, fib, Pwoteyin, Lwil il, Batman kè
Yon ti rale
Metòd separasyon elektwostatik yo te itilize pou tan lontan an 50 ane sou benefisyè komèsyal-echèl
mineral endistriyèl ak resiklaj materyèl dechè. Benefis elektwostatik nan manje sèk ki baze sou plant ki baze sou (sa i.e, òganik) yo te envestige materyèl yo pou plis pase 140 ane, ak premye patant pou separasyon elektwostatik nan farin farin frans plen osi bonè ke 1880. [1] Benefisyasyon elektwostatik pèmèt pou separasyon ki baze sou diferans ki genyen nan chimi sifas la (fonksyon travay) oswa pwopriyete dyelektrik. Nan kèk ka, separasyon sa yo pa ta posib lè l sèvi avèk gwosè oswa separasyon dansite pou kont li. Sistèm separasyon elektwostatik opere sou prensip menm jan an. Tout sistèm separasyon elektwostatik gen yon sistèm pou chaje patikil yo, yon jaden ekstèn pwodwi elektrik pou separasyon an rive nan, ak yon metòd pou transmèt patikil yo an ak soti aparèy separasyon an. Chaje elektrik ka rive pa youn oswa plizyè metòd ki gen ladan endiksyon kondiktif, tribo-chaje (kontakte elektrisite) e kowona chaje. Sistèm separasyon elektwostatik itilize omwen youn nan mekanis sa yo chaje. [2]
Segondè tansyon woule sistèm separasyon elektwostatik yo te itilize nan anpil endistri ak aplikasyon pou kote yon sèl
eleman an pi kondiktif elektrik pase lòt yo. Men kèk egzanp sou aplikasyon pou separatè tansyon wo gen ladan titanium ki pote separasyon mineral, osi byen ke aplikasyon pou resiklaj, pou egzanp klasman metal soti nan plastik. There are multiple variations and geometries used for high tension roll systems, but in general, they operate on similar principles. Feed particles are charged negatively by an ionizing corona discharge. Feed particles are dispersed onto a rotating drum, where the drum is electrically grounded. The electrically conductive particles give up their charge upon contacting the surface of the grounded drum. The rotation of the drum causes the conductive particles to be thrown from the surface of the drum and deposited in the first product hopper. The non-conductive particles retain their electrical charge and are pinned to the surface of the drum. Eventually, the electrical charge on the non-conductive particles will dissipate, or the particles will be brushed from the drum after the drum has rotated so that the non-conductive particles are deposited in the non-conductive particle hopper. In some applications, a middlings hopper is placed between the conductive and non-conductive product hopper. The effectiveness of this type of separation device is generally limited to particles which are relatively coarse and/or have high specific gravity, due to the need for all particles to contact the surface of the drum. epi tou, particle flow dynamics is important as angular momentum is ultimately responsible for conveying the particles from the surface of the drum to the respective product hoppers. Patikil amann ak patikil ki ba-dansite yo fasil enfliyanse pa kouran lè e konsa mwens chans yo dwe jete soti nan tanbou a nan yon zòn previzib. [2] [3] [4]
Separatè segondè tansyon an se yon Variant nan separatè a tansyon wo ki dekri anwo a. Patikil manje yo dispèse menm atravè lajè yon senti elektrik tè. Patikil yo chaje, anjeneral pa yon kowona negatif, malgre ke lòt mekanis chaje yo posib. Ankò patikil yo kondiktif bay chaj elektrik yo jiska senti a tè, pandan patikil ki pa kondiktif yo kenbe chaj yo. Patikil yo kondiktif tonbe sou kwen senti a pa gravite, pandan ke chaje patikil ki pa kondiktif yo "leve" koupe nan sifas senti a pa fòs elektwostatik. Ankò pou separasyon an yo dwe efikas, chak patikil dwe kontakte sifas senti a pou pèmèt patikil yo kondwi abandone akizasyon yo nan senti a. Se poutet sa, sèlman yon kouch sèl nan patikil yo ka bay separatè a nan yon sèl fwa. Kòm gwosè a patikil nan manje a vin pi piti, pousantaj pwosesis aparèy la redwi. [5] [6]
Plak paralèl plak elektwostatik yo tipikman ki baze sou patikil separe pa sou baz konduktivite, men sou diferans nan chimi sifas ki pèmèt pou transfè chaj elektrik pa kontak friksyonèl. Patikil yo chaje elektrikman pa kontak wòdpòte ak lòt patikil, oswa avèk yon sifas twazyèm tankou yon metal oswa plastik pral pwopriyete yo tribo-chaje vle. Materyèl ki elektwonik (sitiye sou fen negatif seri tribo-elektrik la) retire elektwonik ki sòti nan sifas tribo-chaje e konsa jwenn yon chaj negatif. Nan kontakte, materyèl ki sou fen pozitif nan seri a tribo-elektrik bay elektwonik ak chaj pozitivman. Patikil yo chaje yo Lè sa a, prezante nan yon jaden elektrik pwodwi ant de elektwòd plak paralèl pa divès kalite transpò vle di (gravite, nnematik, vibrasyon). Nan prezans jaden elektrik la, patikil yo chaje deplase nan direksyon pou elektwòd yo opoze a epi yo ranmase nan pwodwi ki koresponn ak hoppers yo. Ankò, yon fraksyon mitan ki gen yon melanj de patikil ka oswa yo ka pa ranmase, tou depan de konfigirasyon aparèy separasyon an. [4] [7]
Figi 1: Dyagram nan yon separatè tansyon wo (Goch) e yon plak paralèl gratis otòn (Dwat).
Tab 1: Rezime souvan itilize aparèy separasyon elektwostatik.
Ka 1 - Ble ak Branch Benefisyè.
Branch ble se yon pa pwodwi nan fraisman ble konvansyonèl, reprezante 10-15% grenn ble a. Branch ble konsiste de kouch yo eksteryè ki gen ladan pericar la, testa, e aleuron. Bran ble gen pi fò nan mikwòb yo, fib, e fitochimik ki genyen an grenn, ki te demontre benefis sante pou moun. [8] Enterè enpòtan nan separe ak benefisye ble ble te rapòte. Enterè istorik nan separe ble ble te amelyore bon jan kalite a ak valè a nan pwodwi a farin frans. Sepandan, enterè ki pi resan te rapòte nan rekipere eleman valab soti nan ble ble.
Nan 1880, Thomas Osborne patante premye separatè elektwostatik komèsyal pou retire mak nan farin frans. Separatè a te fèt nan woule kouvwi ak kawotchou difisil oswa materyèl ekivalan ki te kapab ke yo te elektrik chaje atravè tribo friksyonèl-chaje ak lenn. Malgre ke pa dekri, li sipoze woulo kawotchou yo akeri yon chaj negatif nan lenn, ki konsistan avèk pifò seri tribo-elektrik. Woulo yo elektrik chaje Lè sa a, atire patikil fib pozitivman chaje, pale yo sou sifas woulo liv la jiskaske patikil fib yo pinned yo bwose soti nan sifas la nan woulo liv la. Sa a (sikonstan) chaje pozitif nan ble ble se nan konfli ak rezilta rapòte pa lòt moun. Tribo-chaje nan patikil yo branch te ede pa likid lè prezante nan pati anba aparèy la, ki te gen benefis anplis pou sa ki lakòz mwens patikil branch dans nan sifas la, pi pre woulo yo. [1]
Nan 1958 yon aparèy pou separasyon elektwostatik nan bran ak andosperm ki genyen nan farin frans te divilgasyon nan yon ranpli patant pa Branstad k ap travay nan Jeneral Mills. Aparèy la te fèt nan yon separatè plak paralèl nan ki patikil yo te transmèt ant de plak yo pa Vibration. patikil branch yo, chaje pa kontak friksyonèl ak patikil andosperm, lè sa a yo te leve nan elektwòd tèt la nan pèfòmans nan elektwòd tèt la. [9]
Nan 1988 yon aparèy ak pwosesis pou rekipere aleurone soti nan branch ble komèsyal yo te divilgasyon nan yon ranpli patant. Commercial wheat bran with a starting aleurone content of 34% was enriched to a concentrate of 95% at 10% mass yield (28% aleurone recovery) by a combination of hammer milling, sizing by screening, air elutriation and electrostatic separation using a parallel plate electrostatic separator. Particles were charged in the air elutriator device, which has a dual role of removing fines (<40 μm) by conveying, while simultaneously tribo-charging the aleurone particles positive (reporting to the negative electrode plate) and the pericarp/testa particles negative. The particle size of the bran mixture was carefully controlled by hammer milling and multi-level screening, to obtain a feed mostly sized in the 130 - 290 µm range. [10]
Recent work on recovering aleurone from wheat bran continues. Nan 2008, Buhler AG patante yon aparèy separasyon elektwostatik pou separe patikil aleurone soti nan patikil komèsyal te fè nan branch komèsyal. Yon anbago nan aparèy la konsiste de yon opere wotasyon nan yon zòn tretman etwatman gwosè, ki pèmèt pou patikil-a-patikil ak patikil-a-mi kontak ak tribo ki vin apre-chaje. Patikil yo chaje yo Lè sa a, transmèt mekanikman nan yon veso separasyon ki gen elektwòd plak paralèl. Patikil tonbe nan veso separasyon an pa gravite, kòm patikil yo diferansye deplase nan direksyon elektwòd yo opoze a chaje anba enfliyans nan jaden elektrik la. [11] Lè konbine avèk apwopriye gwosè nan metòd yo manje ak mekanik klasman, aleurone konsantrasyon ki rive jiska 90% yo te rapòte. [12] [8]
Figi 2: Repwodui soti nan Hemery et al, 2007 [8].
Tribo-chaje ak kowona chaje eksperyans sou ble yo te pote soti nan travayè yo nan elektwostatik medya yo dispèse Inite Rechèch Medya, Inivèsite postiers, Lafrans nan 2010. Chèchè yo mezire chaj la sifas ak sifas potansyèl tan dekontrakte sou ble ak 10% imajine ak kwasans (glase sèch) branch ble. Yon tès separasyon te fèt sou yon echantiyon nan 50% branch ble sèch ak 50% friz-sèk aleurone manje lè l sèvi avèk yon senti kowona elektwostatik separatè. (Figi 3) Separasyon rezilta pou echèl laboratwa kowona a endike 67% de alewonn te refè a yon sèl moun ki pa kondiktè, pandan sèlman 2% ble a rapòte bay moun ki pa kondiktè a. Eksperyans tribo-chaje yo te fèt tou ak branch ble ak aleurone, men sèlman pou mezire chaj sifas espesifik la [μC/g] pwodwi sou chak fraksyon, kòm opoze a rekipere pwodwi ki sòti nan yon separasyon elektwostatik. Tou de materyèl manje yo te chaje lè l sèvi avèk Teflon kòm sifas la kontak. Tou de branch ble ak aleurone yo rapòte kòm chaje relatif pozitif nan Teflon, ki li menm li trè elektwonik. Yo te jwenn grandè chaj la pou depann de presyon opere yo itilize sou tribo-chajè a, sijere ke pi wo tibilans mennen nan plis kontak ak plis konplè tribo-chaje. [13]
Figi 3: Repwodui soti nan Dascalescu et al, 2010 [13]
Nan 2009, chèchè yo te evalye pwopriyete yo chaje elektwostatik nan materyèl aleurone rich ak pericarp manje materyèl manje. [14] Nan 2011 chèchè yo te fè tès separasyon elektwostatik sou echantiyon ble amann lè l sèvi avèk yon separatè plak pilòt elektwostatik (SISTÈM TEP, Separasyon tribo koule, Lexington, NAN ETAZINI). Sistèm TEP a itilize yon liy chaje, kote patikil manje yo prezante nan yon kouran lè boulvèse, ak konpneman transmèt nan liy lan chaje nan chanm lan separasyon. Patikil yo se tribo-chaje pa patikil la nan kontak patikil, osi byen ke kontak patikil ak sifas liy lan chaje. Rezilta yo jwenn ak sistèm TEP a demontre ke separasyon elektwostatik te efikas nan amelyore aleurone ak beta-glikan kontni ble nan ble ble. Enteresan, fraksyon an nan materyèl ki te jwenn gen kontni an selil ki pi wo aleurone, at 68%, se te amann (D50 = 8 μm) fraksyon ki te refè soti nan tib chaje a. Li pa klè poukisa materyèl sa a te preferansyèlman konsantre nan aparèy la chaje, Sepandan, li endike ke kapasite nan pwosesis kontni selil aleurone ka mande pou teknik elektwostatik ki kapab nan trete poud trè amann. Anplis de sa, travay sa a te demontre ke preparasyon manje pou branch ble a se te yon konsiderasyon enpòtan. Echantiyon prepare pa fanm kritik nan yon mouch mato yo te jwenn yo dwe mwens konplètman disosye (te libere) pase tè sa yo nan yon tip enpak nan tanperati anbisye. [15] [16]
Figi 4: Repwodui soti nan Hemery et al, 2011 [16]
Dènye travay te etidye konsantrasyon arabinoks soti nan ble pa metòd elektwostatik. Chèchè yo te itilize yon echèl laboratwa echèl elektwostatik ki gen ladan yon tib chaje ak separasyon ki gen de elektwòd plak paralèl. Milled wheat bran was introduced into the charging tube and conveyed pneumatically into the separation chamber using compressed nitrogen. The turbulence and high gas velocity in the charging tube provided the particle contact needed for tribo-charging. The charged particles (products of the separation) were collected from the surface of the electrodes for analysis. Due to the vertical orientation of the electrodes a significant amount of material was not collected. This middlings fraction may be recycled for further processing in conventional electrostatics, Sepandan, for the purposes of this experiment, material not collected on the electrodes was considered lost. The researchers reported an increase in both product grade (arabinoxylan content in the product) and separation efficiency as the conveying velocity increased. [17]
Dènye efò yo benefisye ble lè l sèvi avèk metòd elektwostatik yo rezime anba a nan tablo 2.
Tab 2: Rezime metòd elektwostatik yo evalye pou benefisye branch ble.
Ka 2 - Pwoteyin Rekiperasyon soti nan Lupin farin frans
Chèchè nan gwoup la Pwosesis Jeni Manje nan Wageningen, olandè yo, evalye potansyèl pou anrichisman pwoteyin lè l sèvi avèk legum. Yo te itilize farin frans kòm manje pou yon varyete de teknik anrichisman pwoteyin ki gen ladan klasifikasyon lè konbine avèk separasyon elektwostatik. Pwa ki pa trete ak grenn lupin yo te premye miltipliye pou apeprè 200 μm. Materyèl manje pou klasifikasyon ak separasyon elektwostatik yo te imedyatman miltipliye lè l sèvi avèk yon mouch enpak ak yon klasifikasyon entèn (Hosokawa-Alpine ZPS50). gwosè patikil medyàn (d50) te rapòte kòm apeprè 25 μm pou farin lan pwa, e apeprè 200 μm pou farin lan lupin, anvan klasifikasyon lè. Finalman, yon subset nan chak echantiyon, pwa ak farin frans, se lè sa a yo klase (Hosokawa-Alpine ATP50). Manje a nan separatè a elektwostatik fèt nan tou de farin frans, osi byen ke kou a ak pwodwi amann soti nan klasifikasyon lè. [18]
Aparèy separasyon elektwostatik yo itilize pandan eksperyans yo te yon kalite plak paralèl, chaje te pote soti atravè chaje triboelektrik nan yon 125 mm chaje tib chaje, ak patikil yo bay negatif pa Azòt konprese. Aparèy la se menm jan an nan konfigirasyon nan aparèy la itilize pa Wang et al (2015). [17] Eksperyans separasyon elektwostatik yo te fèt sou farin frans ak farin frans, osi byen ke kou a ak fraksyon amann nan farin frans ak farin frans jwenn nan klasifikasyon lè. The pea flour demonstrated only minor movement of protein during electrostatic testing. Sepandan, the lupin flour demonstrated significant movement of protein in all three samples tested (milled flour – 35% protéines, milled classified fines – 45% protéines, milled classified coarse – 29% protéines). Protein-rich products of approximately 60% were recovered on the grounded electrode for each of the three lupin samples tested. [18]
Ka 3 – Fiber Removal from Corn
Researchers at the Department of Agricultural and Biological Engineering, Mississippi State University performed electrostatic testing on ground corn flour, with an objective of removing fiber. The electrostatic separation device consisted of a conveyor belt with a negative electrode placed at the end of the conveyor. The positively charged particles, fiber particles, in this case, yo te leve yo nan senti a CONVEYOR epi yo te klase nan yon dezyèm hopper. Patikil ki pa fib yo tonbe nan senti a CONVEYOR pa gravite epi yo te depoze nan premye pwodwi hopper la. Otè yo pa dekri kijan chaje elektrik la te pote soti. Materyèl la manje nan separatè sa a te relativman kolabore, ak gwosè patikil manje a sòti nan 12 may (1,532 μm) pou 24 may (704 μm). Li pa parèt ke souliye a (<704 μm) yo trete materyèl pandan etid sa a. Chak kondisyon tès te fini lè l sèvi avèk 1 kg nan materyèl manje ki te inifòm dispèse atravè senti a. [6]
Figi 5: Repwodui soti nan Pandya et al, 2013 [6]
Chèchè Leta Misisipi a te konplete tès separasyon elektwostatik sou farin lan dekouraje, fraksyon yo tès depistaj mayi ak fraksyon fib-rich yo refè soti nan klasifikasyon lè. Tès elektwostatik pa te ranpli sou kouran yo ki ba-fib refè soti nan klasifikasyon lè. Analiz de rezilta separasyon elektwostatik yo bay anba a:
Tab 3: Rezilta separasyon fib repwodwi soti nan Pandya et al, 2013 [6]
Ka 4 - Pwoteyin konsantrasyon soti nan Lwil oliv
Lwil oliv tankou kadejak (kannal bouton), solèy, wè ak bri, zepwòp, jèm mayi, e flakse jeneralman gen yon kantite lajan sibstansyèl nan tou de pwoteyin ak fib. Teknoloji Pwosesis yo retire fib la, e konsa ogmante kontni an pwoteyin, nan lwil oliv ap vin de pli zan pli enpòtan kòm demann mondyal pou pwoteyin ogmante. [19] Dènye travay pa chèchè nan Enstiti Nasyonal franse pou Rechèch Agrikòl egzamine ultrafin fraism konbine avèk pwosesis elektwostatik nan repa solèy, konsantre protrey. Echantiyon manje solèy yo te tè nan yon moulen enpak opere nan tanperati anbisye nan yon gwosè patikil (D50) de 69.5 μm. Separatè elektwostatik la itilize pou tès la se te yon aparèy plak paralèl kote mekanis prensipal la te tribo-chaje. Tribo-chaje a te pote soti nan elektwòd yo nan yon liy tribo-chaje, ak patikil ki parèt nan liy chaje a, e pou elektwòd yo, atravè transpò konpòtman. Pwoteyin te jwenn chaj pozitif (rapòte bay elektwòd negatif) e yo te jwenn fraksyon fib-rich yo pou chaje negatif. Selektivite pwoteyin yo te jwenn yo dwe wo. Pwoteyin manje se te 30.8%, ak pwodwi ki rich nan pwoteyin 48.9% e pwoteyin lan te efase (i rich) pwodwi ki mezire sèlman 5.1% protéines. Pwoteyin rekiperasyon te 93% a pwodwi pozitif. Cellulose, emisil, ak lignin yo te mezire epi yo te jwenn rapò a pwodwi a negatif chaje, opoze de pwoteyin sa. [20]
Tab 4: Rezilta nan separasyon repa solèy repwodwi soti nan Barakat et al, 2015 [20]
Nan 2016, yon etid adisyonèl te konplete lè l sèvi avèk amann vyòl lwil oliv vyòl, oubyen kadejak gaz lwil (ROK), kòm manje a nan yon pwosesis separasyon elektwostatik. Ankò fraisaj ultrafine nan tanperati anbyen te fèt lè l sèvi avèk yon aparèy moulen kouto (Retch SM 100). Materyèl la miltipliye, ak yon gwosè patikil medyàn (D50) de apeprè 90 μm, te trete lè l sèvi avèk yon separatè plak pilòt paralèl (SISTÈM TEP, Separasyon tribo koule). Sistèm TEP itilize chaje triboelektrik pa pneumatic convey nan patikil nan yon liy presyon ki wo chaje anba kondisyon boulvèse. Yon tès separasyon sèl pase ak Sistèm tep la rezilta nan konsantrasyon an enpòtan nan pwoteyin, avèk yon pwoteyin manje de 37%, yon nivo pwodwi pozitivman chaje nan 47% ak yon nivo pwodwi negatif chaje nan 25%. Lòt etap separasyon yo te fèt, finalman pwodwi yon pwodwi pwoteyin ki rich ak 51% protestin apre 3 etap separasyon siksesif. [21]
Tab 5: Rezilta nan separasyon lwil vyòl lwil oliv repwodwi soti nan Basset et al, 2016 [21]
Diskisyon
Revize nan literati ki enpòtan endike ke rechèch enpòtan yo te antreprann yo devlope teknik separasyon elektwostatik pou materyèl òganik. Devlopman sa a te kontinye oswa menm akselere nan tan lontan an 10 - 20 ane, ak anpil chèchè nan Ewòp ak Etazini aplike teknik separasyon elektwostatik nan yon gran varyete defi benefisye. Nan rechech sa a, li aparan ke metòd elektwostatik gen potansyèl pou jenere nouvo, pi wo pwodwi plant valè, oswa ofri yon altènatif pou metòd pwosesis mouye.
Malgre ke ankouraje separasyon grenn sereyal, yo, ak materyèl lwil oliv yo te demontre nan laboratwa a ak nan kèk ka pilòt echèl, sistèm yo elektwostatik itilize pou demontre rezilta sa yo ka finalman pa sèvi kòm ekipman ki pi apwopriye oswa pri-efikas fè separasyon sa yo sou yon baz komèsyal yo. Sistèm elektwostatik komèsyal ki deja egziste yo pi souvan itilize nan separasyon nan mineral, metal oswa plastik. Mineral ak metal yo tou de relativman dans materyèl ak gravite espesifik segondè, jan yo konpare ak materyèl plante yo. Menm ak gravite a espesifik segondè nan mineral ak metal, limit gwosè patikil efikas pou woulo tanbou a ak paralèl plak elektwostatik separatè relativman, ak kèk patikil anba a 100 μm pa egzanp. Plastik yo nan dansite pi ba pase tou de mineral ak metal men yo souvan trete nan gwosè patikil kolye, kòm plastik flak pou egzanp. The introduction of fine particles creates operational difficulties for both high-tension roll and parallel plate separators. Byen, patikil ki ba-dansite yo trè sansib a kouran lè, espesyalman an konparezon ak mineral ak metal. Ti diferans nan aktyèl lè andedan aparèy la separasyon enpak sou chemen an vwayaj nan patikil yo amann, sijè yo fòse lòt pase sa yo ki te koze pa jaden elektwostatik la.
Pou pifò sistèm plak paralèl, amann tè ak patikil ki ba-dansite ki elektwostatik chaje yo kolekte sou elektwòd yo nan separatè plak paralèl yo. Si patikil sa yo amann elektrik tache yo pa retire sou yon baz konstan, fòs jaden elektrik ak efifisite degradan aparèy la. Travay chèchè yo nan Pwosesis Jeni Pwosesis Manje gwoup Wageningen UR (Wang et al, 2015) te pran avantaj de fenomèn sa a pou kolekte echantiyon yo sou sifas elektwòd yo nan separatè plak paralèl la analize pwodwi yo nan separasyon an. Paralèl plak sistèm separatè, patikilyèman moun ki konte sou gravite pou devwale patikil yo nan jaden elektrik la, eseye adrese pwoblèm sa a nan plizyè fason. Stone et al (1988) ki dekri yon pwosesis kote patikil amann yo te retire en nan separatè elektwostatik la pa elitris. [10] Gen lòt ki rapòte kenbe yon kouran laminè nan lè a ap koule tankou dlo atravè elektwòd yo pou anpeche patikil amann yo te enfliyanse pa aktyèl lè yo. [22Sepandan, kenbe avyon laminè vin difisil kòm aparèy la separasyon vin pi gwo, efektivman limite kapasite nan pwosesis aparèy sa yo. Alafen gwosè a patikil nan ki eleman yo fizikman separe de lòt (prezan kòm patikil disrè), yo pral chofè a pi gwo nan detèmine gwosè a patikil nan ki pwosesis dwe rive.
Kòm mansyone deja, aparèy separasyon elektwostatik konvansyonèl yo limite nan kapasite pwosesis, especially with low-density and finely ground powders such as plant materials. For high-tension drum and belt separation devices, efikasite a limite a patikil ki relativman kolye ak / oswa gen gwo gravite espesifik, due to the need for all particles to contact the surface of the drum. Kòm patikil vin pi piti pousantaj la pwosesis redwi. Separatè plak paralèl yo plis limite pa dansite patikil ki ka trete nan zòn nan elektwòd. Chaje patikil yo dwe relativman ba pou anpeche efè chaj espas.
Sen ekipman & Teknoloji Belt Separatè
Ekipman Sen & Teknoloji (STET) triboelectrostatic senti séparateur gen a posiblite pou travay byen matyè nan 500 - 1 μm. Séparation a STET se yon plak paralel electrostatic separator, Sepandan, plak yo elektwod yo oryante orizontal kom opoze a vetikal kom se ka a nan ki pi paralel plak separateur. (Gade figi 6) Anplis de sa, STET séparateur la a patikil tribo-chaje ak transporte ansanm pa yon gwo vites ouve louvri. Karakteristik sa a pemet pou tou de yon tre wo nivo pwosesis espesifik nan manje, osi byen ke kapasite nan pwosesis poud anpil sibtilite pase aparey electrostatic konvansyonel. Sa a ki kalite aparèy separasyon te nan operasyon komèsyal depi 1995 separe de Kabon (tipik D50 apepre 20 μm) an chabon plant pouvwa. Aparey sa a electrostatic separasyon te tou te reyisi nan beneficiating lot materyel inoganik, ki gen ladan mineral tankou kalsyom carbonate, talc, barite, e lòt yo.
Detay fondamantal separatè STET yo ilistre nan figi 7. Patikil yo chaje pa Efe a triboelectric nan patikil-a-patikil kolizyon nan diferans ki genyen ant elektwod la. Voltaj la aplike ant elektwod la se ant ± 4 ak ± 10 kV relatif nan te, bay yon diferans total voltaj 8 - 20 kV atrave yon Gap tre etwat elektwod nan nominal 1.5 cm (0.6 pous). Manje patikil yo prezante nan séparation a STET nan youn nan twa kote (Po manje) atravè yon sistèm glise lè distribitè ak tiyo baryè kouto. Séparation a STET pwodui Selman de pwodwi, yon negativman chaje kouran patikil ranmase sou elektwod yo ki chaje, ak yon pozitivman chaje kouran patikil ranmase sou negativman yo chaje elektwod. Pwodwi yo yo yo patisipe nan espwa yo respektif nan chak fen separatè a STET pa separatè a separe ak demisyone soti nan separatè a pa gravite. Séparation a STET pa pwodwi yon middlings oswa resikle kouran, Malgre ke konfigirasyon pas miltip amelyore pite pwodwi ak/oswa Rekiperasyon yo se posib.
Figi 6: STET Triboelectric Belt Separatè
Patikil yo kominike nan espas ki la elektwod (zon separasyon) pa yon bouk kontinyel, senti ouve. Senti a opere nan gwo vites, varyab de 4 pou 20 m/ s (13 - 65 pye). Jeometri nan senti a sevi ak bale amann patikil sou sifas la nan elektwod la, anpeche akimilasyon nan patikil amann ki degrade pèfòmans lan ak jaden vòltaj nan tradisyonèl gratis-tonbe plak paralèl kalite aparèy separasyon. epi tou, senti a jenere yon absoli segonde, zon tibilans segonde ant de elektwod yo, fe pwomosyon/chaje. Vwayaj la kontwa-aktyel nan senti a séparation pemet pou chaje kontinyel ak re-chaje oswa patikil nan séparateur la, elimine bezwen an pou yon sistem pre-chaje en nan séparation a STET.
Figi 7: Fondamantal operasyon STET Belt Separatè
Séparation a STET se yon pousantaj manje segonde, commerciale pwouve sistem pwosesis. Kapasite nan pwosesis maksimom nan séparation a STET se sitou yon fonksyon nan to a manje joje ki ka kominike nan Gap nan elektwod pa senti a séparation STET. Lot varyab, tankou vites senti a, distans ki genyen ant elektwod a ak mas aerated nan Efe poud lan nan yon maksimom pousantaj manje, tipikman yon pi piti limit. Pou materyèl relativman wo-dansite, pa ekzanp, mande pou vole, vites la pwosesis maksimom de yon 42 Pous (106 cm) elektwod laje inite separasyon komesyal se apepre 40 - 45 Ton pou chak edtan nan manje. Pou mwens dans materyel manje, maksimom vites manje a pi ba.
Tab 6: Apeprè maksimòm manje pou divès materyèl trete ak STET 42 pous elektwostatic separatè.
Eksplozyon pousyè yo se yon gwo danje nan grenn ak lòt operasyon poud pwosesis òganik. Separatè STET a apwopriye pou trete poud konbinezon òganik ak sèlman modifikasyon minè. Pa gen okenn sifas chofe nan separatè STET. Pati yo sèlman k ap deplase yo se senti a separe ak kondwi roulo. Bi yo woulo yo sitiye deyò nan kouran an poud sou kokiy la ekstèn nan inite a. Se poutèt sa yo pa yon risk pou chofe / etensèl nan kouran an materyèl. Anplis de sa, bi separatè STET yo disponib ak faktori kapasite mezi tanperati a pou detekte echèk byen anvan tanperati ki wo yo rive jwenn. Separatè a ak sistèm kondwi poze pa gen pi gwo risk pase lòt machin rotasyon konvansyonèl. Eleman separe a STET segondè vòltaj yo tou sitiye deyò nan kouran an materyèl ak genyen nan patiraj pousyè-sere. Enèji maksimòm yon etensèl atravè espas separatè a limite pa konsepsyon an nan eleman yo vòltaj segondè. Yon nivo adisyonèl nan sekirite ka prezante atravè azòt.
Pwosesis farin frans pa STET Separatè
Tout farin ble sòti nan farin frans tout antye nan ble a (branch, mikwòb, e andosperm). Komèsyal disponib, etajè a, Farin ble antye te achte pou itilize kòm materyèl tès yo evalye kapasite separe a nan separatè a STET yo retire branch la fib ak jèm soti nan fraksyon an andose nan farin ble. Echantiyon farin lan tout antye te analize pa STET anvan yo kòmanse tès la. Kontni sann teste pa ICC Creole 104 / 1 (900°C). Repete mezi sann nan menm echantiyon an, yon echantiyon manje ki pa prepare, mezire 10 Fwa, yo te jwenn yo gen yon kontni sann 1.61%, yon devyasyon estanda de 0.01 ak yon devyasyon estanda relatif de 0.7%. Gwosè gwosè patikilye te konplete pa difraksyon lazè lè l sèvi avèk yon Malvern Mastersizer 3000 avèk yon aparèy dispèsyon sèk. Analiz pwoteyin te fèt lè l sèvi avèk metòd la DUMAS, ak yon elemantè rapid N depase Azòt / protéines analyser. Yon faktè konvèsyon nan N x 6.25 yo te itilize. Pwopriyete yo divès kalite echantiyon farin ble yo rezime anba a. (Wè tab la 7)
Tab 7: Analiz de farin frans tout antye manje pa STET
Sann kontni ak kontni pwoteyin yo te jwenn yo dwe trè repetab lè yo teste nan echantiyon an menm, men varyab enpòtan yo te idantifye ant sache yo miltip nan farin ble yo itilize kòm echantiyon an manje. (Wè tab la 8) Sa a manje echantiyon varyab rezilta nan kèk gaye nan done yo tès.
Tab 8: Analiz de rezilta tès separasyon nan tout farin ble pa STET
Tès separasyon elektwostatik nan echantiyon an farin ble te fèt nan ekipman ST & Teknoloji (STET) etablisman plant pilòt nan Bezwenm, Massachusetts. Plant pilòt STET gen de separatè pilòt STET ansanm ak ekipman ankèt yo itilize pou mennen ankèt sou separasyon materyèl ki soti nan sous kandida yo. Separatè yo pilòt-echèl STET yo se menm longè kòm yon separatè STET komèsyal STET, at 30 Pye (9.1 met) lontan, Sepandan, lajè plant pilòt lajè separatè sèlman 6 pous (150 mm), oswa setyèm lajè separatè komèsyal STET komèsyal la nan 42 pous (1070 mm) lajè elèktwonik. Kapasite manje a nan separatè a STET dirèkteman pwopòsyonèl ak lajè elektwòd yo, se poutèt sa, pousantaj la manje nan separatè plant pilòt la se yon sèl-setyèm pousantaj manje nan 42-pous inite separe komèsyal lajè. Pousantaj maksimòm manje ak farin ble antye te 2.3 Tòn pou chak èdtan nan echèl pilòt, ki koresponn ak 16 Tòn pou chak èdtan pou separatè komèsyal lajè 42-pous lajè komèsyal. An konparezon ak echèl la nan ki majorite nan syans yo separasyon elektwostatik yo te fèt nan dat, tès separatè STET a te pote soti nan yon pousantaj konsiderableman pi wo manje. Tès la te fèt nan 10 kg (20 Pound) tès pakèt, akòz konsiderasyon pratik kap founi bay 2.3 Tòn pou chak èdtan nan manje kontinyèlman. Pou chak kondisyon tès pakèt, the products of the separation process were weighed to calculate the mass recovery. Subsamples from each test were collected and analyzed for ash content and protein content.
Figi 8: STET Pilot Plant Separator.
Particle size measurement of the whole wheat flour feed and two product samples is shown below in Figure 9.
Figi 9: Particle size measurement of whole wheat flour feed, and the two separated product samples.
A picture of the recovered separation products is included below. (Gade figi 10) A noticeable color shift was observed during the separation, which the high ash content product fraction considerably darker than the feed whole wheat flour sample.
Figi 10: Typical products recovered from the STET separation process.
Ash content for all products from the separation process was measured. (Gade figi 11)
Figi 11: Ash content versus the mass recovery of low ash product for whole wheat flour separation tests by STET
Testing of the STET electrostatic separator with whole wheat flour demonstrated significant movement of the high ash (branch) fraction of the wheat kernel to the positive electrode. The reduced ash product was subsequently collected on the negative electrode. Testing was performed on a single pass scheme, Sepandan, it is possible to perform further upgrading of either of the separation products by performing another separation stage. Tès nan lavni ak separatè a STET yo pral fèt sou echantiyon ble branch, as well as corn flour and legumes such as Lupin.
Konklizyon
Revize nan literati ki enpòtan endike ke rechèch enpòtan yo te antreprann yo devlope teknik separasyon elektwostatik pou materyèl òganik. Devlopman sa a te kontinye oswa menm akselere nan tan lontan an 10 - 20 ane, ak anpil chèchè nan Ewòp ak Etazini aplike teknik separasyon elektwostatik nan yon gran varyete defi benefisye. Nan rechech sa a, li evidan ke metod elektwostatik gen potansyel pou jenere nouvo, pi wo pwodwi plant valè, oswa ofri yon altènatif pou metòd pwosesis mouye. Although encouraging separations of wheat, corn and lupin-based plant materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases pilot scale, sistèm elektwostatik yo itilize pou demontre rezilta sa yo pa ka ekipman ki pi apwopriye oswa pri-efikas pou fè separasyon sa yo sou yon baz komèsyal yo. Anpil teknoloji elektwostatik yo pa apwopriye pou pwosesis amann tè, poud dansite ki ba tankou materyèl plant yo. Sepandan, ekipman ST & Teknoloji (STET) Separatè triboelectrostatic gen kapasite nan demontre nan pwosesis patikil amann soti nan 500 - 1 μm nan pousantaj segondè. Separatè senti STET a se yon pousantaj segondè, endistriyèlman pwouve aparèy pwosesis ki ka apwopriye pou komèsyalize devlopman yo ki sot pase yo nan pwosesis materyèl plant. Separatè senti STET a te teste sou yon echantiyon farin ble epi yo te jwenn yo dwe reyisi nan retire mak la nan fraksyon an lanmidon. Tès nan lavni ak separatè a STET yo pral fèt sou echantiyon ble branch, osi byen ke farin mayi ak batman kè tankou soya ak lupin.
Referans
[1] T. B. Osborne, “Middlings-Purifier”. patant Amerik 224,719, 17 Fevriye 1880.
[2] H. Manouchehri, SOUFRI. Hanumantha Rao ak K. Forsberg, “Revize metòd separasyon elektrik – Pati 1: Aspè fondamantal yo,” Inewo & Métallurgiques otomatik, vol. 17, Non. 1, pp. 23-36, 2000.
[3] J. Èldè ak E. Yan, “eforce – Nouvo jenerasyon separatè elektwostatik pou endistri mineral yo,” nan Konferans Lou Mineral, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry ak D. W. Vèt, Enjenyè chimik Perry’ Manyèl Liv setyèm edisyon, Nouyòk: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Mesal, R. Kowondan, mwen. Chetan, R. Ouiddir, SOUFRI. Meddles ak L. Dascalescu, “Electrostatic separator for micronized mixtures of metals and plastics originating from waste electric and electronic equipment,” Journal of Physics, vol. 646, pp. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Srinivasan and C. P I. Thompson, “Fiber Separation for Ground Corn Flour Using an Electrostatic Method,”Cereal Chemistry, vol. 90, Non. 6, pp. 535-539, 2013.
[7] L. Brands, P I. M. Beier, and I. Stahl, Separasyon elektwostatik, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Plak bla. KGaA, 2005.
[8] Yo. Hemery, X. Rouau, v. Lullien-Pellerin, C. Barron and J. Abecassis, “Dry process to develop wheat fractions and products with enhanced nutritional quality,” Journal of Cereal Science, Non. 46, pp. 327-347, 2007.
[9] W. YON. Brastad and E. C. Gear, “Method and Apparatus for Electrostatic Separation”. patant Amerik 2,848,108, 19 Out 1958.
[10] B. YON. Stone and J. Minifie, “Recovery of Aleurone Cells from Wheat Bran”. patant Amerik 4,746,073,24 Me 1988.
[11] YON. Bohm and A. Karatze, “Method for Isolating Aleurone Particles”. patant Amerik 7,431,228, 7 Oktòb 2008.
[12] J. YON. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, SOUFRI. Poutanen and R. Ranieri, “Technologies for enhanced exploitation of the health-promoting potential of cereals,” Trends in Food Science & Teknoloji, pp. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, Yo. Hemery and X. Rouau, “Electrostatic Basis for Separation of Wheat Bran Tissues,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, Non. 2, pp. 659-665, 2010.
[14] Yo. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici and L. Dascalescu, “Electrostatic properties of wheat bran and its constitutive layers: Influence of particle size, composition, and moisture content,” Journal of Food Engineering, Non. 93, pp. 114-124, 2009.
[15] Yo. Hemery, M. Chaurand, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P I. Lehtinen, v. Piironen, YON. Sadoudi and X. Rouau, “Potential of dry fractionation of wheat bran for the development of food ingredients, part I: Influence of ultra-fine grinding,” Journal of Cereal Science, Non. 53, pp. 1-8, 2011.
[16] Yo. Hemery, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P I. Lehtinen, T. Nurmi, v. Piironen, M. Edlemann and X. Rouau, “Potential of dry fractionation of wheat bran for the development of food ingredients, part II: Electrostatic separation of particles,” Journal of Cereal Science, Non. 53, pp. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Boom, and M. YON. Schutyser, “Arabinoxylans concentrates from wheat bran by electrostatic separation,” Journal of Food Engineering, Non. 155, pp. 29-36, 2015.
[18] P I. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Boom, and M. YON. Schutyser, “Pre- and post-treatment enhance the protein enrichment from milling and air classification of legumes,” Journal of Food Engineering, Non. 155, pp. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P I. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira and M. Lopez, “Combination of existing and alternative technologies to promote oilseeds and pulses proteins in food applications,” Lwil il & fats Crops and Lipids, vol. 23, Non. 4, pp. 1-11, 2016.
[20] YON. Barakat, F. Jerome and X. Rouau, “A Dry Platform for Separation of Proteins from Biomass-Containing
Polysaccharides, Lignin, and Polyphenols,” ChemSusChem, vol. 8, pp. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi and A. Barakat, “Chemical- and Solvent-Free Mechanophysical Fractionation of Biomass Induced by Tribo-Electrostatic Charging: Separation Proteins and Lignin,” ACS Sustainable Chemistry & Engineering, vol. 4, pp. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Pyes, J. L. Schaefer, H. Ban, and J. SOUFRI. Neathery, “Apparatus and Method for Triboelectrostatic Separation”.patant Amerik 5,938,041, 17 Out 1999.
