Одбери јазик:
Кајл Флин, Abhishek Гупта, Френк Hrach
Апстракт
Преглед на релевантна литература укажува на тоа дека значителен истражување се преземат за да се применуваат електростатски
сепарација техники да се исуши гранули растителна основа храна (т.е., органски) материјали. Овој развој е забрзана во минатото 10 - 20 години, with many researchers in Europe and the United States applying електростатско раздвојување techniques to a wide variety of beneficiation challenges. Од ова истражување, очигледно е дека електростатско методи имаат потенцијал да се генерираат нови, повисока вредност растителни производи, или да понуди алтернатива на влажна обработка методи. Иако охрабрувачки разделби на житни зрна, pulse and oilseed materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases, pilot scale, електростатско системи кои се користат за да се покаже овие резултати не може да биде соодветен и ефективен за обработка на опрема за вршење на такви поделби на комерцијална основа. Many electrostatic technologies are not suitable for process finely ground, low-density powders such as plant materials. Сепак, на ST опрема & технологија (STET) triboelectrostatic belt separator has the demonstrated capability to process fine particles from 500 - 1 цт. The STET belt separator is a high-rate, industrially proven processing device that may be suitable to commercialize the recent developments in organic material processing. The STET belt separator was tested on a sample of whole wheat flour and was found to be successful in removing the bran from the starch fraction. Future testing with the STET separator will be conducted on wheat bran samples, corn flour
and pulses such as soy and lupin.
Клучни зборови: Tribo-Electrostatic, Electrostatic, поделба, Fractionation, Wheat, Grain, Flour, Fiber, Протеини, Oilseeds, Pulses
Вовед
Electrostatic separation methods have been utilized for the past 50 years on the commercial-scale beneficiation of
industrial minerals and recycling of waste materials. Electrostatic beneficiation of dry granular plant-based food (i.e, органски) materials have been investigated for over 140 години, with the first patent for electrostatic separation of wheat flour middlings filled as early as 1880. [1] Electrostatic beneficiation allows for separations based on differences in surface chemistry (work function) or dielectric properties. In some instances, these separations would not be possible using size or density separations alone. Electrostatic separation systems operate on similar principles. All electrostatic separation systems contain a system to electrically charge the particles, an externally generated electric field for the separation to occur in, and a method of conveying particles into and out the separation device. Electrical charging can occur by one or multiple methods including conductive induction, tribo-полнење (contact electrification) and ion or corona charging. Electrostatic separation systems utilize at least one of these charging mechanisms. [2]
ролна системи електростатско поделба висок напон се користи во многу индустрии и апликации каде што еден
компонента е повеќе електрични проводници од другите. Примери на апликации за висок напон ролна сепаратори вклучуваат одвојување титаниум лого минерали, како и апликации за рециклирање, на пример сортирање метал од пластика. Постојат повеќе варијации и геометрии користи за системи со висока тензија ролна, но во целина, тие работат на слични принципи. 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, се должи на потребата за сите честички да се контактира со површината на барабанот. во прилог, проток на честички динамика е важно како аголен момент е одговорен за пренесување на честички од површината на барабанот на соодветните жирито производ. Фини честички и честички со ниска густина се лесно под влијание на струење на воздухот и на тој начин со помала веројатност да бидат исфрлени од тапанот во предвидлив област. [2] [3] [4]
сепаратор висока тензија појас е варијанта на ролна за одделување на висока тензија што е опишано погоре. Feed particles are dispersed evenly across the width of an electrically grounded conveyor belt. Particles are charged, usually by a negative corona, although other mechanisms of charging are possible. Again the conductive particles give their electrical charge up to the grounded conveyor belt, while the non-conductive particles retain their charge. The conductive particles fall off of the edge of the belt by gravity, а наплатените не-проводен честички се "крена" надвор од површината на појас со електростатско сили. Повторно за поделба за да бидат ефективни, секоја честичка мора да се јавите на површината на лента за да се овозможи на проводен честички да се откажат од нивното обвинение до појас. Затоа, само еден слој на честички може да се пренесе од страна на сепаратор на едно време. Како големина на честички од храната станува сè помала, стапката на обработка на уредот се намалува. [5] [6]
Паралелно плоча електростатско сепаратори обично се базирани врз одвојување честички не врз основа на спроводливост, но на разликите во површината хемија која им овозможува за пренос на електрична задолжен од страна на триење контакт. Честички се наелектризиран со енергична контакт со други честички, или со трети површина како метал или пластика ќе го саканиот tribo полнење својства. Материјали кои се електронегативен (се наоѓа на негативни крајот на tribo-електрични серија) Отстрани електроните од површината на tribo полнење и на тој начин се здобијат со нето негативен полнеж. Во контакт, материјали кои се на позитивната крајот на tribo-електрични серија донираат електрони и позитивно полнење. тогаш наелектризирани честички се воведени во електрични поле се создава помеѓу две паралелни електроди плоча од страна на разни превозни средства (гравитација, пневматски, вибрации). Во присуство на електричното поле, на честички се движи кон спротивната наплаќа електроди и се собираат во соодветните производ hoppers. повторно, на крмно брашно дел содржи мешавина на честички може или не може да се собираат, во зависност од конфигурацијата на уредот за поделба. [4] [7]
Слика 1: Дијаграм на ролна за одделување на висок напон (лево) и слободен пад сепаратор паралелно плоча (право).
Табела 1: Краток преглед на најчесто се користи електростатско уреди поделба.
случај 1 - пченица и пченични трици Beneficiation.
Пченични трици е нус-производ на конвенционалните пченица мелење, representing 10-15% of the wheat grain. Wheat bran consists of the outer layers including the pericarp, testa, and aleurone. Wheat bran contains most of the micronutrients, влакна, and phytochemicals contained in grain, which have demonstrated health benefits to humans. [8] Significant interest in separating and beneficiating wheat bran has been reported. Historical interest in separating wheat bran was to improve the quality and the value of the flour product. Сепак, more recent interest has been reported in recovering valuable components from wheat bran.
во 1880, Thomas Osborne patented the first commercial electrostatic separator for removing bran from flour middlings. The separator consisted of rolls coated with hard rubber or equivalent material which was capable of being electrically charged via frictional tribo-charging with wool. Although not described, it is assumed the rubber rolls acquired a negative charge relative to wool, consistent with most tribo-electric series. The electrically charged rolls then attracted the positively charged bran fiber particles, conveying them on the surface of the roll until the pinned fiber particles are brushed from the surface of the roll. ова (assumed) positive charging of wheat bran is in conflict with results reported by others. Tribo-charging of the bran particles was assisted by fluidizing air introduced at the bottom of the device, which had the additional benefit of causing the less dense bran particles to the surface, closer to the rolls. [1]
во 1958 апарат за електростатско поделба на трици и ендосперм содржани во брашно крмно брашно е откриена во патент поднесување на Branstad работи во Општи Милс. Уредот се состои од сепаратор паралелно плоча во која честички се пренесе меѓу две плочи од вибрации. Бран честички, обвинет од страна на триење контакт со ендосперм честички, тогаш беа укинати до врвот електрода преку перфорации во горниот електрода. [9]
во 1988 апарати и процесот за враќање на aleurone од комерцијалните пченични трици е откриена во патент поднесување. Комерцијални пченични трици со почетна содржина на aleurone 34% беше збогатена со концентрат од 95% на 10% маса принос (28% обновување aleurone) со комбинација на чекан мелење, големината на скрининг, воздух elutriation и електростатско сепарација со помош на паралелни плоча електростатско сепаратор. Честичките се обвинети во уредот за воздух elutriator, која има двојна улога на отстранување на казни (<40 цт) 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. во 2008, Buhler AG patented an electrostatic separation device for separating aleurone particles from shell particles made of commuted bran. One embodiment of the device consists of a rotor operating in a narrowly sized treatment area, which allows for particle-to-particle and particle-to-wall contact and subsequent tribo-charging. The charged particles are then conveyed mechanically into a separation vessel containing parallel plate electrodes. Particles fall through the separation vessel by gravity, as the differentially charged particles move toward the oppositely charged electrodes under the influence of the electric field. [11] When combined with proper sizing of the feed bran and mechanical sorting methods, aleurone concentrations of up to 90% have been reported. [12] [8]
Слика 2: Репродуцираат од Hemery et al, 2007 [8].
Tribo-charging and corona charging experiments on wheat bran were carried out by workers at the Electrostatics of Dispersed Media Research Unit, University of Poitiers, France in 2010. The researchers measured the surface charge and surface potential decay time on wheat bran with 10% moisture and lyophilized (freeze-dried) wheat bran. A separation test was performed on a sample of 50% freeze-dried wheat bran and 50% freeze-dried aleurone feed using a belt type corona electrostatic separator. (Слика 3) Поделба резултати за одделување на лабораторија скала корона е наведено 67% на aleurone беше пронајдено на бункер на материјали за изолација, додека само 2% трици пченицата пријавен во бункер на материјали за изолација. Tribo полнење експерименти беа спроведени со пченични трици и aleurone, но само за да се измери специфична површина полнење [μC / g] генерирана за секој дел, што е спротивно на наплата на производи од електростатичко сепарација. Двете суровини за храна се полни и со тефлон како површината на контактот. Двете пченични трици и aleurone се пријавени како полни позитивен во однос на тефлонот, кој сам по себе е многу електронегативен. Големината на обвинението беше откриено дека зависи од оперативниот притисоци се користи на tribo-полнач, укажува на тоа дека поголем турбуленции доведува до повеќе контакти и поцелосен tribo полнење. [13]
Слика 3: Репродуцираат од Dascalescu et al, 2010 [13]
во 2009, Истражувачите оценува полнење својства на aleurone богата електростатско и околоплодник богата храна материјали. [14] во 2011 истражувачите врши тестирање електростатско поделба на примероци од фино мелени пченични трици користење електростатско сепаратор плоча на пилот скала (ТЕП систем, Tribo одвојувања на проток, Лексингтон, САД). Систем ТЕП користи линија за полнење, каде што се хранат честички се воведени во турбулентни компримиран воздух поток, и пневматски пренесена преку линија за полнење на комората за сепарација. На честички се tribo-обвинет од страна на честички за да се контакт за честички, како и контакт на честички со површина од линијата за полнење. Резултатите добиени со системот за ТЕП покажа дека електростатско поделба беше ефикасен во надградба aleurone и бета-глукан содржината на пченични трици. Интересно, дел од материјалот што е пронајден содржи највисока содржина aleurone мобилен, на 68%, беше многу фини (D50 = 8 цт) дел кој беше обновен од цевката за полнење. Тоа не е јасно зошто овој материјал е првенствено концентрирано во апаратот за полнење, сепак, it does indicate that the ability to process aleurone cell contents may require electrostatic techniques that are capable of processing very fine powders. Исто така, this work demonstrated that feed preparation for the wheat bran was an important consideration. Samples prepared by cryogenic grinding in a hammer mill were found to be less completely dissociated (liberated) than those ground in an impact type mill at ambient temperature. [15] [16]
Слика 4: Репродуцираат од Hemery et al, 2011 [16]
Recent work studied the concentration of arabinoxylans from wheat bran by electrostatic methods. The researchers utilized a laboratory scale electrostatic separator consisting of a charging tube and separation chamber containing two parallel plate electrodes. 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, сепак, 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]
Recent efforts to beneficiate wheat bran using electrostatic methods are summarized below in Table 2.
Табела 2: Summary of electrostatic methods evaluated to beneficiate wheat bran.
случај 2 – Protein Recovery from Lupin Flour
Researchers at the Food Process Engineering Group in Wageningen, The Netherlands, evaluated the potential for protein enrichment using legumes. Pea and lupin flour were used as feeds for a variety of protein enrichment techniques including air classification combined with electrostatic separation. Untreated pea and lupin seeds were first milled to approximately 200 цт. Feed materials for classification and electrostatic separation were subsequently milled using an impact type mill with an internal classifier (Hosokawa-Alpine ZPS50). Median particle size (D50) was reported as approximately 25 µm for the pea flour, and approximately 200 µm for the lupin flour, prior to air classification. конечно, a subset of each sample, pea and lupin flour, was then air classified (Hosokawa-Alpine ATP50). The feed to the electrostatic separator consisted of both untreated flours, as well as the course and fine product from air classification. [18]
The electrostatic separation device used during the experiments was a parallel plate type, with charging carried out via triboelectric charging in a 125 mm length charging tube, with particles conveyed pneumatically by compressed nitrogen. Уредот е слична и во конфигурација на уред кој се користи од страна на Ванг et al (2015). [17] експерименти електростатско поделба беа спроведени на терен грашок брашно и брашно свиреп, како и за текот и парична казна фракции на зрно грашок брашно и свиреп брашно добиено од класификацијата на воздухот. брашно грашок покажа само мали движење на протеини во текот на електростатско тестирање. Сепак, брашно свиреп покажа значајни движење на протеини во сите три примероци тестирани (мелени брашно - 35% протеини, бланширан класифицирани казни - 45% протеини, бланширан класифицирани груб - 29% протеини). Богата со протеини производи од околу 60% биле пронајдени на основано електрода за секоја од трите свиреп примероци тестирани. [18]
случај 3 - Отстранување на влакна од пченка
Истражувачите од Одделот за земјоделство и биолошки инженеринг, Мисисипи Државниот универзитет електростатско врши тестирање на пченкарно брашно земјата, со цел на отстранување на влакна. Уредот за електростатско поделба се состои од подвижна лента со негативна електрода се наоѓа на крајот на подвижни. На позитивно наелектризираните честички, честички влакна, во овој случај, се крена на подвижна лента и подредени во вториот бункер. честички не-влакна паднал на подвижна лента со помош на гравитацијата и се депонирани во првиот бункер производ. Авторите не објаснуваат како електрични полнењето се изведува. материјал за храна на оваа сепаратор беше релативно крупни, со големина на честички на храна кои се движат од 12 решетката (1,532 цт) до 24 решетката (704 цт). Тоа не се појави дека undersize (<704 цт) material was processed during this study. Each test condition was completed using 1 kg of feed material which was uniformly dispersed across the belt. [6]
Слика 5: Репродуцираат од Pandya et al, 2013 [6]
The Mississippi State researchers completed electrostatic separation testing on the unscreened corn flour, the screened corn flour fractions and the fiber-rich fractions recovered from air classification. Electrostatic testing was not completed on the low-fiber streams recovered from air classification. Analysis of the results of the electrostatic separation is provided below:
Табела 3: Results of fiber separation reproduced from Pandya et al, 2013 [6]
случај 4 – Protein Concentration from Oilseeds
Oilseeds such as rapeseed (канола), sunflower, sesame, сенф, -пченка, соја микроб, и ленено семе генерално содржат значителна количина на протеини и влакна. Обработка на технологии за отстранување на влакна, а со тоа зголемување на протеинската содржина, на маслодајни растенија ќе станат многу значајни глобалната побарувачка за протеини се зголемува. [19] Неодамнешните работа од страна на истражувачите од францускиот Национален институт за земјоделско истражување испитани ultrafine мелење во комбинација со електростатско обработка на сончогледово семе оброк, да се концентрира протеин. примероци јадење на храна сончоглед мелено во мелницата влијание работат на собна температура за големина на честички (D50) на 69.5 цт. Електростатско одвојувач кој се користи за тестирање е уред паралелно плоча каде механизам основните полнење беше tribo полнење. На tribo полнење беше спроведена течението на електроди во линија tribo полнење, со честички пренесена преку линија за полнење, и на електроди, преку пневматски транспорт. Протеини е пронајден да им наплаќаат на позитивни (известување на негативната електрода) and the fiber-rich fraction was found to charge negatively. Protein selectivity was found to be high. Feed protein was 30.8%, with the protein-rich product measuring 48.9% and the protein depleted (fiber-rich) product measuring only 5.1% протеини. Protein recovery was 93% to the positive product. Cellulose, hemicelluloses, and lignin were measured and found to report to the negatively charged product, opposite that of protein. [20]
Табела 4: Results of sunflower seed meal separation reproduced from Barakat et al, 2015 [20]
во 2016, an additional study was completed using finely ground rapeseed oil seed meal, or rapeseed oil cakes (ROC), as the feed to an electrostatic separation process. Again ultrafine milling at ambient temperature was performed using a knife mill device (Retsch SM 100). The milled material, with a median particle size (D50) of approximately 90 цт, was processed using a pilot scale parallel plate separator (ТЕП систем, Tribo одвојувања на проток). The TEP System utilizes triboelectric charging by pneumatic conveying of particles through a high pressure charging line under turbulent conditions. A single pass separation test with the TEP System resulted in the significant concentration of protein, with a feed protein of 37%, a positively charged product protein level of 47% and a negatively charged product protein level of 25%. Additional separation stages were performed, ultimately producing a protein-rich product with 51% protein after 3 successive separation stages. [21]
Табела 5: Results of rapeseed oil seed meal separation reproduced from Basset et al, 2016 [21]
дискусија
Review of the relevant literature indicates that significant research has been undertaken to develop electrostatic separation techniques for organic materials. This development has continued or even accelerated in the past 10 - 20 години, со многу истражувачи во Европа и САД примена на техники електростатско поделба на широк спектар на предизвици beneficiation. Од ова истражување, it is apparent that electrostatic methods have the potential to generate new, повисока вредност растителни производи, или да понуди алтернатива на влажна обработка методи.
Although encouraging separations of cereal grains, пулсирања, and oilseed materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases pilot scale, the electrostatic systems used to demonstrate these results may ultimately not serve as the most suitable or cost-effective processing equipment to perform such separations on a commercial basis. Existing commercial electrostatic systems are most commonly used in separations of minerals, metals or plastics. Minerals and metals are both relatively dense materials with high specific gravity, as compared to plant materials. Even with the high specific gravity of minerals and metals, на ефективна ограничувања големина на честички за ролна барабан и паралелно плоча електростатско сепаратори е релативно груб, со неколку честички подолу 100 цт на пример. Пластика се со помала густина од минерали и метали, но често се обработуваат на груби честички големини, пластични снегулки за пример. The introduction of fine particles creates operational difficulties for both high-tension roll and parallel plate separators. парична казна, честички со ниска густина се многу чувствителни на воздушните струи, особено во споредба со минерали и метали. Мали разлики во воздушните струи внатре во уредот за поделба влијаат на патот патување на фини честички, подложувајќи ги на сили кои не се предизвикани од страна на електростатско поле.
За повеќето сепаратор системи паралелно плоча, фино земјата и со ниска густина честички кои се електростатски наполнета се собираат на електродите на сепаратори паралелни плоча. Ако овие убави електрично прилог честички не се отстранат на постојана основа, the electric field strength and efficiency of the device degrade. The work of the researchers at The Food Process Engineering Group Wageningen UR (Wang et al, 2015) took advantage of this phenomenon to collect samples off the surface of the electrodes of the parallel plate separator to analyze the products of the separation. Parallel plate separator systems, particularly those that rely upon gravity to convey particles through the electric field, have attempted to address this problem in several ways. Stone et al (1988) за процес во кој фини честички беа отстранети течението на електростатско сепаратор од воздух elutriation. [10] Други, пак, објавија одржување ламинарен проток на воздухот тече низ електродите за да се спречи фини честички од тоа да биде под влијание на воздушните струи. [22Сепак, одржување ламинарен проток на воздух станува предизвик како уред поделбата станува поголем, ефикасно ограничување на капацитет за обработка на такви уреди. На крајот на краиштата големина на честички во кои компоненти се физички одвоени од другите (присутни како дискретни честички), ќе биде најголемиот возач во одредувањето на големината на честичките, на кој треба да се случи за обработка на.
Како што споменавме претходно, конвенционалните уреди електростатско сепарација се ограничени во капацитет за обработка, especially with low-density and finely ground powders such as plant materials. For high-tension drum and belt separation devices, the effectiveness is limited to particles that are relatively coarse and/or have high specific gravity, се должи на потребата за сите честички да се контактира со површината на барабанот. Како честички стане помала стапка на обработка се намалува. Parallel plate separators are further limited by the particle density that can be processed in the electrode zone. Particle loading must be relatively low to prevent space charge effects.
ST опрема & Technology Belt Separator
На ST опрема & технологија (STET) сепаратор triboelectrostatic појас има демонстрира способност за обработка на фини честички од 500 - 1 цт. STET сепараторот е електростатички сепаратор со паралелна плоча, сепак, плочите на електродата се ориентирани хоризонтално за разлика од вертикално како што е случај кај повеќето паралелни сепаратори на плочи. (види слика 6) Исто така, сепараторот STET го постигнува трибо-полнење и пренесување на честичките истовремено со отворена мрежна подвижна лента со голема брзина. Оваа карактеристика овозможува и многу висока специфична стапка на обработка на добиточната храна, како и способноста да се обработуваат прашоци многу пофини од конвенционалните електростатички уреди. This type of separation device has been in commercial operation since 1995 одвојување на неизгорениот јаглерод од минералите од летечка пепел (типичен D50 приближно 20 цт) in coal-fired power plants. Оваа електростатско уред за одвојување исто така биле успешни во beneficiating други неоргански материјали, вклучувајќи ги и минерали како калциум карбонат, талк, Барите, и други.
Основните детали за одвојувачот на STET се прикажани на слика 7. На честички се обвинети од страна на triboelectric ефект преку честички-за-честички судири во рамките на празнината помеѓу електродите. Примената на напон помеѓу електродите е помеѓу 4 и ± ± 10 kV во однос на земјата, давање на вкупно напон разлика од 8 - 20 kV низ многу тесен јаз на електродата од номинално 1.5 цм (0.6 инчи). Честичките за храна се внесуваат во сепараторот STET на една од трите локации (Пристаништа за снабдување) via a distributor air slide system with knife gate valves. Сепараторот STET произведува само два производи, негативно наелектризиран проток на честички собран на позитивно наелектризираната електрода, и позитивно наелектризираните честички собрани на негативно наелектризираната електрода. The products are conveyed to the respective hoppers at each end of the STET separator by the separator belt and conveyed out of the separator by gravity. Сепараторот STET не произведува средна струја или рециклирање, иако се можни конфигурации за повеќекратни премини за подобрување на чистотата и/или обновувањето на производот.
Слика 6: STET Triboelectric Belt Separator
Честичките се пренесуваат преку јазот на електродата (зона поделба) со континуирана јамка, појас со отворена мрежа. Ременот работи со голема брзина, variable from 4 до 20 Госпоѓица (13 - 65 ФТ / ови). Геометријата на ременот служи за бришење на фините честички од површината на електродите, preventing the accumulation of fine particles that degrade the performance and voltage field of traditional free-fall parallel plate type separation devices. во прилог, појасот генерира висок проѕир, зона со висока турбуленција помеѓу двете електроди, промовирање на tribo-полнење. Патувањето против струјата на појасот на сепараторот овозможува континуирано полнење и повторно полнење или честички во сепараторот, елиминирање на потребата за систем пред-полнење возводно од одвојувачот на STET.
Слика 7: Основи на работењето на STET Појас за разделување
Одвојувачот на STET висока стапка на храна, комерцијално докажан систем за обработка на. максималниот капацитет на обработка на одвојувачот на STET е главно во функција на стапката на волуметриски храна која може да се пренесе преку јазот електрода од страна на STET сепаратор појас. други варијабли, како што се брзината на ременот, растојанието помеѓу електродите и газираната густина на прашокот влијае на максималната стапка на напојување, типично во помала мера. For relatively high-density materials, на пример, летечка пепел, максималната брзина на обработка на a 42 инчен (106 цм) ширина на електрода комерцијална сепарација единица е приближно 40 - 45 Тони на час храна. За помалку густи материјали за добиточна храна, максималната стапка на напојување е помала.
Табела 6: Approximate maximum feed rate for various materials processed with STET 42 inch electrostatic separator.
Прашина експлозии се голема опасност во жито и други операции за обработка на органски прав. Одвојувачот на STET е погодна за обработка запаливи органски прав со само мали измени. Нема загреан површини во одвојувачот на STET. Единствениот подвижни делови се сепаратор појас и возење на ролери. лежишта ролери се наоѓа надвор од поток во прав на надворешната школка на единицата. Поради тоа, тие не се ризик за прегревање / предизвикувајќи во материјалот поток. Исто така, лежишта STET сепаратор се достапни со фабрички вградени способност за мерење на температурата за откривање на лого неуспех и пред да се постигне опасно високи температури. појас сепаратор и систем дискот не претставуваат поголем ризик од други конвенционални ротирачки машини. компоненти висок напон STET сепаратор, исто така, се наоѓаат надвор од материјалот поток и содржани во прашина-тесни куќишта. Максималната енергија искра низ празнината сепаратор е ограничен од страна на дизајнот на компоненти на висок напон. Дополнително ниво на безбедност може да се претстави преку азот прочистување.
Брашно обработка на STET Разделувач
Брашно е изведен од мелење на целиот зрно пченица (трици, микроб, и ендосперм). Комерцијалната, надвор од полицата, whole wheat flour was purchased for use as test material to evaluate the capability of the STET separator to remove the fibrous bran and germ from the starchy endosperm fraction of wheat flour. The whole wheat flour sample was analyzed by STET prior to beginning the testing. Ash content was tested by ICC Standard 104 / 1 (900° C). Repeated ash measurements of the same sample, an unseparated feed sample, measured 10 times, were found to have an ash content of 1.61%, a standard deviation of 0.01 and a relative standard deviation of 0.7%. Големина на честички анализа беше завршен со помош на ласерска дифракција користење на Malvern Mastersizer 3000 со апарат за сува дисперзија. анализа на протеини беше спроведено со користење на методот DUMAS, со основно брзо N надминува азот / протеин анализатор. Фактор на конверзија од N x 6.25 беше користено. Различни својства на целиот примерок пченично брашно се сумирани подолу. (види Табела 7)
Табела 7: Анализа на целата храна пченично брашно од страна на STET
Содржина на пепел и содржина на протеини беа пронајдени да биде многу повторливи кога се тестираат во истата мостра, but significant variability was identified between the multiple bags of whole wheat flour used as the feed sample. (види Табела 8) This feed sample variability resulted in some scatter in the test data.
Табела 8: Analysis of separation test results of whole wheat flour by STET
Electrostatic separation testing of the whole wheat flour sample was performed at the ST Equipment & технологија (STET) pilot plant facility in Needham, Масачусетс. The STET pilot plant contains two pilot scale STET separators along with ancillary equipment used to investigate the separation of materials from candidate sources. The pilot-scale STET separators are the same length as a commercial STET separator, на 30 стапалата (9.1 метри) долг, сепак, the pilot plant separator electrode width is only 6 инчи (150 mm), or one-seventh the width of the largest commercial STET separator at 42 инчи (1070 mm) electrode width. The feed capacity of the STET separator is directly proportional to the width of the electrodes, therefore, the feed rate of the pilot plant separator is one-seventh the feed rate of the 42-inch wide commercial separator unit. The maximum feed rate with whole wheat flour was 2.3 Tons per hour at pilot scale, which corresponds to 16 Tons per hour for the 42-inch wide commercial separator. In comparison to the scale at which the majority of the electrostatic separation studies have been conducted to date, the STET separator testing was carried out at a considerably higher feed rate. Testing was performed in 10 килограм (20 pound) batch tests, due to the practical considerations of supplying 2.3 Tons per hour of feed continuously. For each batch test condition, 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.
Слика 8: STET Pilot Plant Separator.
Particle size measurement of the whole wheat flour feed and two product samples is shown below in Figure 9.
Слика 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. (види слика 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.
Слика 10: Typical products recovered from the STET separation process.
Ash content for all products from the separation process was measured. (види слика 11)
Слика 11: Ash content versus the mass recovery of low ash product for whole wheat flour separation tests by STET
Тестирање на STET електростатско сепаратор со целиот пченично брашно покажа значајни движење на високо пепел (трици) дел од јадрото на пченицата на позитивната електрода. Намалената производ пепел подоцна беа собрани на негативната електрода. Тестирањето го изврши на шема еден премин, сепак, тоа е можно да се изврши понатамошна надградба на било кој од производите на поделба со вршење на друга фаза поделба. Future testing with the STET separator will be conducted on wheat bran samples, како и пченкарно брашно и мешунките како Лупин.
заклучоци
Review of the relevant literature indicates that significant research has been undertaken to develop electrostatic separation techniques for organic materials. This development has continued or even accelerated in the past 10 - 20 години, со многу истражувачи во Европа и САД примена на техники електростатско поделба на широк спектар на предизвици beneficiation. Од ова истражување, очигледно е дека електростатско методи имаат потенцијал да се генерираат нови, повисока вредност растителни производи, или да понуди алтернатива на влажна обработка методи. Иако поттикнување разделби на пченица, corn and lupin-based plant materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases pilot scale, the electrostatic systems used to demonstrate these results may not be the most suitable or cost-effective processing equipment to perform such separations on a commercial basis. Many electrostatic technologies are not suitable for process finely ground, low-density powders such as plant materials. Сепак, на ST опрема & технологија (STET) triboelectrostatic belt separator has the demonstrated capability to process fine particles from 500 - 1 µm at high rates. The STET belt separator is a high rate, industrially proven processing device that may be suitable to commercialize the recent developments in plant material processing. The STET belt separator was tested on a sample of whole wheat flour and was found to be successful in removing the bran from the starch fraction. Future testing with the STET separator will be conducted on wheat bran samples, as well as corn flour and pulses such as soy and lupin.
референци
[1] Т. B. Osborne, “Middlings-Purifier”. Соединетите Американски Држави за патенти 224,719, 17 февруари 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Hanumantha Рао и K. Форсберг, “Преглед на методите електрични поделба – дел 1: основните аспекти,” минерали & металуршки обработка, вол. 17, нема. 1, стр. 23-36, 2000.
[3] J. Старец и Е. Јан, “eForce – Најновата генерација на електростатско сепаратор за индустријата на минерали песок,” во тешки минерали конференција, Јоханесбург, 2003.
[4] R. H. Пери и D. W. зелена, Хемиски инженери Пери’ Прирачник седмото издание, Њујорк: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, јас. Chetan, R. Ouiddir, K. Medles и L. dascalescu, “Електростатско сепаратор за микронизиран мешавини на метали и пластика со потекло од електричен отпад и електронска опрема,” Весник за физика, вол. 646, стр. 1-4, 2015.
[6] Т. S. Pandya, R. Srinivasan and C. P. Thompson, “Fiber Separation for Ground Corn Flour Using an Electrostatic Method,”Cereal Chemistry, вол. 90, нема. 6, стр. 535-539, 2013.
[7] L. брендови, P. M. Beier, и јас. Стал, електростатско Одделување, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & ко. KGaA, 2005.
[8] и. 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, нема. 46, стр. 327-347, 2007.
[9] W. А. Brastad and E. C. Gear, “Method and Apparatus for Electrostatic Separation”. Соединетите Американски Држави за патенти 2,848,108, 19 август 1958.
[10] B. А. Stone and J. Minifie, “Recovery of Aleurone Cells from Wheat Bran”. Соединетите Американски Држави за патенти 4,746,073,24 мај 1988.
[11] А. Bohm and A. нула, “Method for Isolating Aleurone Particles”. Соединетите Американски Држави за патенти 7,431,228, 7 октомври 2008.
[12] J. А. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen and R. Ranieri, “Technologies for enhanced exploitation of the health-promoting potential of cereals,” Trends in Food Science & технологија, стр. 1-9, 2012.
[13] L. dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, и. Hemery and X. Rouau, “Electrostatic Basis for Separation of Wheat Bran Tissues,” IEEE Transactions on Industry Applications, вол. 46, нема. 2, стр. 659-665, 2010.
[14] и. 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, нема. 93, стр. 114-124, 2009.
[15] и. Hemery, M. Chaurand, на. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, А. Sadoudi and X. Rouau, “Потенцијал на сува фракционирање на пченични трици за развој на прехранбени состојки, дел I: Влијанието на ултра-фини мелење,” Journal of Cereal Science, нема. 53, стр. 1-8, 2011.
[16] и. Hemery, на. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, Т. трева, V. Piironen, M. Edlemann и X. Rouau, “Потенцијал на сува фракционирање на пченични трици за развој на прехранбени состојки, дел II: Електростатичко поделба на честички,” Journal of Cereal Science, нема. 53, стр. 9-18, 2011.
[17] J. Ванг, Е. Smits, R. M. бум, и M. А. Schutyser, “Arabinoxylans концентрати од пченични трици со електростатско поделба,” Journal of Food Engineering, нема. 155, стр. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Ванг, R. M. бум, и M. А. Schutyser, “Пре- и пост-третман подобрување на збогатување на протеини од мелење и воздух класификација на мешунките,” Journal of Food Engineering, нема. 155, стр. 53-61, 2015.
[19] D. Шеро, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, Ј-C. Моте, S. Belaid, J. Ventureira и M. Лопез, “Combination of existing and alternative technologies to promote oilseeds and pulses proteins in food applications,” Oilseeds & fats Crops and Lipids, вол. 23, нема. 4, стр. 1-11, 2016.
[20] А. Barakat, F. Jerome and X. Rouau, “A Dry Platform for Separation of Proteins from Biomass-Containing
Polysaccharides, Lignin, and Polyphenols,” ChemSusChem, вол. 8, стр. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi and A. Barakat, “Chemical- и растворувачи Mechanophysical Фракционирање на биомаса предизвикани од Tribo-електростатичко полнење: Separation Proteins and Lignin,” ACS Sustainable Chemistry & Engineering, вол. 4, стр. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Шефер, H. Бан, и Ј. K. Neathery, “Apparatus and Method for Triboelectrostatic Separation”.Соединетите Американски Држави за патенти 5,938,041, 17 август 1999.
