Wybierz język:
Kyle Flynn, Paulina Olszewska, Frank Hrach
Abstrakcja
Przegląd odpowiedniej literatury wskazuje, że podjęto znaczące badania, aby zastosować elektrostatycznie
techniki separacji suchy granulowany pokarm na bazie roślin (Tj., organiczne) materiały. Ten rozwój przyspieszył w przeszłości 10 – 20 lata, z wieloma badaczami w Europie i Stanach Zjednoczonych separacja elektrostatyczna Techniki dla szerokiej gamy wyzwań związanych z dobroczynnością. Z badań, jest oczywiste, że elektrostatyczne metody mają potencjał, aby wygenerować nowy, produkty roślinne o wyższej wartości, lub stanowi alternatywę dla metod przetwarzania na mokro. Mimo, że zachęcanie rozbarwień ziarna zbóż, Materiały strączkowe i nasiona oleiste zostały zademonstrowane w laboratorium, a w niektórych przypadkach, Skala pilotażowa, elektrostatyczne systemy wykorzystywane do wykazania tych wyników może nie być odpowiednia lub ekonomiczne sprzęt do wykonywania takich rozbarwień na zasadach komercyjnych. Wiele technologii elektrostatycznego nie są odpowiednie dla procesu drobno szlifowane, o niskiej gęstości proszków materiałów roślinnych. Jednak, Sprzęt ST & Technologia (STET) triboelectrostatic pasek separatora ma wykazać zdolność do przetwarzania drobnych cząstek z 500 – 1 µm. Separator taśmowy STET jest wysokowydajny, urządzenie przemysłowo sprawdzony przetwarzania, które mogą być odpowiednie do komercjalizacji ostatnich wydarzeń w organicznej obróbki materiałów. STET pasek separatora był testowany na próbce z mąki pszennej i okazało się skuteczne w usuwaniu otręby z frakcji skrobi. Przyszłość badań z separatorem STET będą prowadzone na próbkach otrębów pszenicy, mąka kukurydziana
i impulsów, takich jak soja i łubin.
Słowa kluczowe: Tribo elektrostatyczne, Elektrostatyczne, Separacja, Frakcjonowania, Pszenicy, Ziarna, Mąka, Włókna, Białka, Nasiona oleiste, Impulsy
Wprowadzenie
Elektrostatycznej separacji metody zostały wykorzystane w ciągu ostatnich 50 lat na wzbogacanie skalę komercyjną z
surowce przemysłowe i recykling odpadów. Elektrostatyczne wzbogacanie sucha karma na bazie roślin ziarnistych (tj., organiczne) materiały zostały zbadane za pośrednictwem 140 lata, pierwszy patent na elektrostatycznej separacji mąki pszenne wypełnione jako wczesne jako 1880. [1] Wzbogacanie elektrostatyczne umożliwia rozbarwień, oparte na różnicach w chemii powierzchni (Funkcja pracy) lub właściwości dielektryczne. W niektórych przypadkach, te wyciągi barwne nie byłoby możliwe przy użyciu rozmiaru lub gęstość rozbarwień sam. Elektrostatycznej separacji systemów działają na podobnych zasadach. Wszystkie systemy elektrostatycznej separacji zawierają układ obciążyć elektrycznie cząstek, zewnętrznie wygenerowanego pola elektrycznego do oddzielania występuje w, i Metoda przekazywania cząstek do i z urządzenia do separacji. Elektryczna ładowania może wystąpić przez jeden lub wiele metod, w tym przewodzące indukcyjne, Tribo ładowanie (kontakt z elektryfikacji) i jonów lub corona ładowania. Elektrostatycznej separacji systemów wykorzystać przynajmniej jeden z tych mechanizmów ładowania. [2]
Wysokie napięcie roll elektrostatycznej separacji systemów zostały wykorzystane w wielu gałęziach przemysłu i aplikacjach gdzie jeden
składnik jest bardziej przewodzącego niż inni. Przykłady aplikacji dla wysokiego napięcia roll separatory tytanu łożysko minerałów separacji, a także zastosowań recyklingu, na przykład sortowania metali z tworzywa sztucznego. Istnieje wiele odmian i geometrii używane dla wysokiego napięcia roll systemów, ale w ogóle, działają na podobnych zasadach. Paszy cząstki są negatywnie obciąża jonizującego Wyładowanie koronowe. Paszy cząstki są rozproszone na obracający się bęben, gdy bęben jest uziemiona. Cząsteczki elektroprzewodzące zrezygnować z ich ładowania podczas kontaktu z powierzchnią bębna uziemionego. Obrót bębna powoduje cząstek przewodzących być wyrzucony z powierzchni bębna i zdeponowane w pierwszym zbiorniku produktu. Nieprzewodzące cząsteczki zachowują ich ładunek elektryczny i są przypięte do powierzchni bębna. Ostatecznie, ładunek elektryczny na nieprzewodzące cząsteczki rozwieje, lub cząstek będzie szczotkowane z bębna po bęben ma obrócony tak, że nieprzewodzące cząsteczki są zdeponowane w leju nieprzewodzące cząsteczki. W niektórych aplikacjach, Zbiornik śruty jest umieszczona między leja przewodzących i nieprzewodzących produktu. Skuteczność tego rodzaju urządzenia do separacji jest zazwyczaj ograniczone do cząsteczki, które są dość grube i/lub wysokiej gęstości, ze względu na potrzebę wszystkie cząstki do kontaktu powierzchni bębna. W dodatku, dynamiki przepływu cząstek jest ważne, jak moment pędu jest ostatecznie odpowiedzialny za transport cząstek z powierzchni bębna do odpowiedniego produktu leje. Drobne cząstki i niskiej gęstości cząstek są łatwo wpływem prądów powietrza i tym samym mniej prawdopodobne, aby być wyrzucony z bębna w okolicy przewidywalne. [2] [3] [4]
Wysokie napięcie pasa separatora jest wariant wysokiego napięcia roll opisane powyżej separatora. Paszy cząstki są równomiernie rozproszone szerokość taśmy przenośnika elektrycznie uziemionego. Opłata w cząstki, zwykle przez negatywne corona, Mimo, że możliwe są inne mechanizmy ładowania. Ponownie cząstek przewodzących dać ich ładunek elektryczny do uziemionego przenośnika taśmowego, podczas gdy nieprzewodzące cząsteczki zachowują ich za. Cząstek przewodzących spaść z krawędzi pasa grawitacyjnie, podczas gdy cząstki naładowane nieprzewodzących "" off powierzchni pasa poprzez zniesienie siły elektrostatyczne. Ponownie do oddzielania się skuteczne, każda cząstka musi skontaktować się z powierzchni taśmy umożliwiające cząstek przewodzących zrezygnować z ich ³adunku do pasa. W związku z tym, tylko jednej warstwy cząsteczek może być przekazywane przez separator w jednym czasie. Wielkość cząstek paszy staje się mniejsze, zmniejsza szybkość przetwarzania urządzenia. [5] [6]
Separatory elektrostatyczne równoległe płyty opierają się zazwyczaj po separacji cząstek nie w oparciu o przewodności, ale na różnice w chemii powierzchni, która pozwala na przeniesienie ładunku elektrycznego przez bainityczna. Cząstki są elektrycznie naładowane poprzez energiczne kontakt z innymi cząstkami, a na trzeci powierzchni, takich jak metalowe lub plastikowe żądane właściwości tribo ładowanie. Materiały, które są elektroujemności (położony na ujemny koniec serii tribo elektryczny) usunąć elektronów z powierzchni tribo ładowania i w ten sposób nabycia netto ładunek ujemny. W kontakcie, materiały, które są na pozytywny koniec serii tribo elektryczny oddawania elektronów i naładować pozytywnie. Naładowane cząstki są następnie wprowadzane do pola elektrycznego między dwiema elektrodami równoległe płyty różnymi środkami transportu (Grawitacja, pneumatyczne, wibracje). W obecności pola elektrycznego, naładowane cząstki przeciwne naładowanej elektrody w kierunku i są gromadzone w odpowiednim leje produktu. Ponownie, ułamek śruty, zawierających mieszaninę cząsteczek mogą lub nie mogą być zbierane, w zależności od konfiguracji urządzenia do separacji. [4] [7]
Postać 1: Schemat separatora roll wysokiego napięcia (po lewej stronie) i równolegle płyta separatora swobodnego spadania (prawo).
Tabela 1: Krótki opis z używanych urządzeń elektrostatycznej separacji.
Przypadek 1 -Pszenica i wzbogacanie otrębów pszenicy.
Otręby pszenne jest produktem ubocznym Frezowanie konwencjonalne pszenicy, reprezentujących 10-15% ziarna pszenicy. Otręby pszenne składa się z zewnętrznych warstw owocni w tym, Testa, i aleuronowej. Otręby pszenne zawiera większość mikroelementów, włókna, i związki fitochemiczne zawarte w ziarnie, które wykazały korzyści dla zdrowia ludzi. [8] Odnotowano znaczne zainteresowanie oddzielenie i wzbogacania otręby pszenne. Historyczną w separacji otręby pszenne była poprawa jakości i wartości produktu mąki. Jednak, ostatnich odsetek odnotowano w odzyskanie cennych składników z otrębów pszennych.
W 1880, Thomas Osborne opatentował pierwszy handlowych separator elektrostatyczny do usuwania otręby z mąki śruty. Separator składał się z bułki, powlekany z gumy twardej lub równoważnego materiału, który był zdolny do bycia elektrycznie naładowane poprzez tarcia tribo ładowanie z wełny. Chociaż nie opisane, zakłada się, gumy rolkach nabytych ładunek ujemny względem wełny, zgodny z większości serii tribo elektryczny. Naładowane elektrycznie rolkach następnie przyciąga otręby dodatnio naładowane cząstki włókna, przenoszenia ich na powierzchni walca, aż cząstki przypiętych włókna są szczotkowane z powierzchni walca. To (zakłada, że) pozytywne ładowania otrąb pszennych jest w konflikcie z wyniki zgłaszane przez innych. Tribo ładowanie cząstki otręby był wspomagany przez fluidizing powietrze wprowadzane na spodzie urządzenia, który miał dodatkowe korzyści powodujące mniej gęsty cząstki otręby do powierzchni, bliżej do walców. [1]
W 1958 aparatów do elektrostatycznej separacji otrębów i bielma zawarte w mąki śruty została ujawniona w zgłoszenia patentowego przez Branstad pracy w firmie General Mills. Urządzenie składało się z separatora równoległe płyty, w którym cząstki były przekazywane między dwoma płytami przez wibracje. Cząstki otręby, pobieranych przez tarcia kontaktu z bielma cząstek, następnie zostały zniesione do górnej elektrody dzięki perforacji w górnej elektrody. [9]
W 1988 Aparatura i proces odzyskiwania aleuronowej z otrębów pszennych handlowych została ujawniona w zgłoszenia patentowego. Otręby pszenne komercyjnych z wyjścia aleuronowej zawartości 34% został wzbogacony do koncentrat 95% w 10% plon masy (28% aleuronowej odzyskiwania) kombinacją frezowania młot, Klasyfikacja według badań przesiewowych, elektrostatycznej separacji przy użyciu separator elektrostatyczny równoległe płyty i elutriation powietrza. Cząstki zostali oskarżeni w urządzeniu elutriator powietrza, który ma podwójną rolę usuwania grzywien (<40 µm) przenosząc, jednocześnie Tribo-ładowanie cząstek aleuronowej pozytywne (Raportowanie do ujemnej płytki elektrody) i cząstki perykarp/Testa ujemne. Wielkość cząstek mieszanki otrębów była starannie kontrolowana przez frezowanie młotem i wielopoziomowe badania przesiewowe, w celu uzyskania paszy o dużej wielkości 130 – 290 zakres μm. [10]
Ostatnie prace nad odzyskaniem aleuronowej z otrębów pszenicy nadal. W 2008, Buhler AG opatentował urządzenie do separacji elektrostatycznej do oddzielania cząstek aleuronu od cząstek powłoki wykonanych z otrębów. Jeden z uosobieniem urządzenia składa się z wirnika, który działa w wąskiej wielkości powierzchni leczono, który pozwala na kontakt cząstek do cząstek i cząstek do ściany, a następnie Tribo-ładowania. Naładowane cząstki są następnie przenoszone mechanicznie do naczynia separacyjnego zawierającego elektrody z płytkami równoległymi. Cząstki przepaść przez zbiornik separacji grawitacyjnie, ponieważ cząstki różnią się w kierunku oppositely naładowanych elektrod pod wpływem pola elektrycznego. [11] W połączeniu z właściwą rozmiarami otrębów paszowych i mechanicznymi metodami sortowania, aleuronowej stężeń do 90% Odnotowano. [12] [8]
Postać 2: Odtworzone z Hemery et al, 2007 [8].
Tribo ładowanie i corona ładowania na otręby pszenne eksperymenty zostały przeprowadzone przez pracowników o elektrostatyki rozproszone Media Research Unit, Uniwersytet w Poitiers, Francja w 2010. Naukowcy zmierzyli bezpłatnie powierzchni i powierzchni potencjalny czas rozpadu na otręby pszenne z 10% wilgoć i liofilizowany (LIOFILIZOWANE) otręby pszenne. Badanie oddzielenia została przeprowadzona na próbce 50% LIOFILIZOWANE otręby pszenne i 50% liofilizowana aleuronowej paszy, za pomocą pasa separator elektrostatyczny typu corona. (Postać 3) Wyniki separacji separatora corona w skali laboratorium wykazały 67% aleuronowej odzyskano do leja-dyrygent, podczas, gdy jest to tylko 2% otrąb pszennych, zgłoszone do leja-dyrygent. Tribo ładowania eksperymenty przeprowadzono także z otrębów pszennych i aleuronowej, ale tylko do pomiaru powierzchni opłat szczególnych [µC/g] generowane na każdej frakcji, w przeciwieństwie do odzyskiwania produktów z elektrostatycznej separacji. Oba materiały paszowe zostali oskarżeni za pomocą Teflon jako powierzchnia styku. Otręby pszenne i aleuronowej są zgłaszane jako ładowania pozytywnego stosunku do teflonu, który sam jest bardzo elektroujemności. Stwierdzono, że wielkość opłaty zależą od ciśnienia robocze używane na tribo ładowarki, sugerując, że większe turbulencje prowadzi do więcej kontaktów i bardziej pełne ładowanie tribo. [13]
Postać 3: Odtworzone z Dascalescu et al, 2010 [13]
W 2009, Badacze oceniane ładowania właściwości elektrostatyczne aleuronowej bogate i bogate materiały paszowe owocni. [14] W 2011 Naukowcy wykonywane elektrostatycznej separacji badania na próbkach drobno ziemi za pomocą skali pilotażowej separator elektrostatyczny płyta otręby pszenne (TEP System, Tribo przepływu rozbarwień, Lexington, STANY ZJEDNOCZONE AMERYKI). TEP System wykorzystuje ładowania linii, którym paszy cząstki są wprowadzane do strumienia burzliwej sprężonego powietrza, pneumatycznie łany przez linię ładowania do komory separacji. Cząstki są tribo opłata przez kontakt cząstek do cząstek, a także cząstek kontakcie z powierzchnią ładowania linii. Wyniki otrzymane z systemu TEP wykazały, że elektrostatycznej separacji było skuteczne w modernizacji aleuronowej i beta glukan zawartości otrąb pszennych. Co ciekawe, część materiału, który został znaleziony zawierają najwyższą zawartość komórki aleuronowej, w 68%, było bardzo dobrze (D50 = 8 µm) Frakcja, która została odzyskana z ładowania robota. Nie jest jasne, dlaczego ten materiał koncentrowała się preferencyjnie w aparaturę ładującą, Jednak, wskazują, że zdolność do procesu aleuronowej zawartość komórki może wymagać elektrostatyczne technik, które są zdolne do przetwarzania bardzo drobny proszek. Ponadto, tej pracy wykazały, że przygotowanie dla otręby pszenne paszy była ważnym czynnikiem. Próbki przygotowane przez kriogeniczne mielenia w Młynie młot okazały się mniej całkowicie oddzielić (wyzwolony) niż te mielone w Młynie typu wpływ w temperaturze otoczenia. [15] [16]
Postać 4: Odtworzone z Hemery et al, 2011 [16]
Ostatnie prace badane stężenie arabinoxylans z otrębów pszennych metodami elektrostatyczne. Naukowcy wykorzystywane laboratorium skali separator elektrostatyczny, składający się z ładowania Izba Sex i separacji, zawierające dwa równoległe elektrodach. Otręby pszenne bielony został wprowadzony do przewodu ładowania i transportowany pneumatycznie do komory separacji, przy użyciu sprężonego azotu. Turbulencje i prędkość wysoką gazu w rurze ładowania dostarczonych kontakt cząstek, potrzebne do ładowania tribo. Naładowane cząstki (Produkty separacji) zostały zebrane z powierzchni elektrody do analizy. Z powodu orientacji pionowej z elektrody nie zebrano znaczną ilość materiału. Ten ułamek śruty może być poddana recyklingowi w celu dalszego przetwarzania w konwencjonalnych elektrostatyki, Jednak, na potrzeby tego eksperymentu, materiał nie zebrane na elektrody uznano za utracone. Naukowcy zgłaszane zwiększenie zarówno jakości produktu (arabinoksylan zawartość w produkcie) i zwiększona wydajność rozdzielania jako prędkość przenoszenia. [17]
Ostatnie próby otręby pszenne beneficiate przy użyciu metody elektrostatyczne przedstawiono poniżej w tabeli 2.
Tabela 2: Podsumowanie metod elektrostatycznych oceniane do beneficiate otręby pszenne.
Przypadek 2 – Białko odzyskiwania z mąki łubin
Naukowcy z grupy inżynierii procesów żywności w mieście Wageningen, Holandia, oceny możliwości wzbogacenia białka przy użyciu roślin strączkowych. Grochu i łubinu mąki były używane jako źródła danych dla różnych technik wzbogacania białka, w tym klasyfikacji powietrza w połączeniu z elektrostatycznej separacji. Surowe Nasiona grochu i łubinu najpierw były frezowane do około 200 µm. Materiały paszowe dla klasyfikacji i elektrostatycznej separacji były następnie bielonego przy użyciu wpływ typu młyn z wewnętrznego klasyfikatora (ZPS50 Hosokawa Alpine). Wielkość cząstek mediana (D50) zgłaszano jako około 25 µm do mąki z grochu, i około 200 µm dla mąki łubin, przed klasyfikacji powietrza. Wreszcie, podzbiór każdej próbki, grochu i łubinu mąki, był następnie powietrza sklasyfikowane (ATP50 Hosokawa Alpine). Paszy do elektrostatycznego separatora składał się z obydwu nieleczoną mąki, a także kurs i dobrze produktu z powietrza klasyfikacji. [18]
Elektrostatycznej separacji urządzenie używane podczas eksperymentów była typu równoległe płyty, z ładowaniem, przeprowadzane za pośrednictwem tryboelektryczny ładowania w 125 mm długość ładowania robota, z cząsteczkami transportowany pneumatycznie przez sprężony azot. Urządzenie jest podobne w konfiguracji urządzenia używane przez Wang et al (2015). [17] Elektrostatycznej separacji eksperymentów przeprowadzonych na zmielonej mąki z grochu i łubinu mąki, a także kurs i drobnych frakcji mąki z grochu i Wilcza mąki uzyskane z powietrza klasyfikacji. Perlowa wykazać tylko drobne ruchy białka podczas testowania elektrostatyczne. Jednak, lupin mąki wykazały istotny ruch białka we wszystkich trzech badanych próbkach (mielona mąka – 35% białka, bielony grzywien niejawnych – 45% białka, frezowane klasyfikować szorstkie – 29% białka). Produkty bogate w białko z około 60% zostały odzyskane na elektrodzie uziemionego dla każdej próbki trzech łubinu testowane. [18]
Przypadek 3 -Włókna usuwania z kukurydzy
Naukowcy na wydziale inżynierii rolniczej i biologicznych, Mississippi State University wykonywane elektrostatyczne testów na ziemi mąki kukurydzianej, z celem usunięcia włókna. Elektrostatycznej separacji Urządzenie składało się z przenośnika taśmowego z elektroda ujemna, umieszczone na końcu przenośnika. Pozytywnie naładowane cząstki, włókna cząstek, w takim przypadku, były podnoszone off przenośnika taśmowego i posegregowane na drugi Kosz zasypowy. Cząstki-fiber spadł z przenośnika przez grawitację i zostały wpłacone na pierwszym zasobnikiem na produkt. Autorzy opisują, jak elektryczne ładowanie odbywa się. Materiał paszowy do tego separatora był stosunkowo grubej, z wielkości cząstek paszy, począwszy od 12 siatki (1,532 µm) do 24 siatki (704 µm). Nie ma to znacznie (<704 µm) materiał został przetworzony podczas tego badania. Każdy warunek testowy został ukończony przy użyciu 1 kg materiału paszowego, który był równomiernie rozproszony w poprzek pasa. [6]
Postać 5: Odtworzone z Pandya et al, 2013 [6]
Naukowcy Mississippi State zakończone elektrostatycznej separacji testów na nieekranowany mąki kukurydzianej, frakcje ekranowaną mąki kukurydzianej i frakcji bogatych w błonnik odzyskane z powietrza klasyfikacji. Elektrostatyczne badania nie została ukończona na strumieni niskie włókna odzyskane z powietrza klasyfikacji. Poniżej przedstawiono analizę wyników separacja elektrostatyczna:
Tabela 3: Wyniki oddzielenia włókna reprodukowane z Pandya et al, 2013 [6]
Przypadek 4 – Stężenie białka z nasion roślin oleistych
Nasion oleistych, takich jak rzepak (rzepak), Słonecznik, sezam, musztarda, Kiełki soi i kukurydzy, i siemię lniane zazwyczaj zawierają znaczne ilości białka i błonnika. Technologie przetwarzania, aby usunąć włókna, i tym samym zwiększyć zawartość białka, z nasion oleistych staną się coraz bardziej ważne, jak globalne zapotrzebowanie na białko wzrasta. [19] Ostatnie prace przez naukowców francuski Narodowy Instytut badań rolnych zbadane najdrobniejszych frezowanie w połączeniu z elektrostatyczne przetwarzania mączki nasion słonecznika, do koncentratu białka. Próbek paszy Śruta słonecznikowa były szlifowane w Młynie wpływ pracy w temperaturze otoczenia do wielkości cząstek (D50) z 69.5 µm. Separator elektrostatyczny, stosowane do badania urządzenie równoległe płyty, gdzie był podstawowy mechanizm ładowania ładowanie tribo. Tribo ładowanie zostało przeprowadzone pod prąd elektrod w linii tribo ładowanie, z cząsteczkami przekazywane za pośrednictwem linii ładowania, i do elektrod, za pośrednictwem transportu pneumatycznego. Białka został znaleziony za pozytywne (zgłoszenie do elektrody ujemnej) i stwierdzono, że frakcji bogatych w błonnik naładować negatywnie. Selektywność białka okazał się wysoki. Paszy białka było 30.8%, z pomiaru produktów bogatych w białko 48.9% i białka, wyczerpane (bogate w błonnik) produkt tylko pomiaru 5.1% białka. Regeneracja mięśni był 93% do pozytywnych produktu. Celuloza, hemicelulozy, i ligniny były mierzone i stwierdzono, że sprawozdanie ujemnie naładowane produktu, naprzeciwko białka. [20]
Tabela 4: Wyniki słonecznika posiłek separacji reprodukowane z Barakat et al, 2015 [20]
W 2016, dodatkowe badanie została zakończona za pomocą drobno posiłek nasion olej rzepakowy ziemi, lub ciasta olej rzepakowy (ROC), jako źródła danych do procesu elektrostatycznej separacji. Ponownie najdrobniejszych frezowanie w temperaturze otoczenia została wykonana za pomocą urządzenia nóż Młyn (Zmiksować SM 100). Zmielony materiał, przy rozmiarze cząstek mediana (D50) z około 90 µm, został przetworzony przy użyciu separatora równoległe płyty skali pilotażowej (TEP System, Tribo przepływu rozbarwień). TEP System wykorzystuje tryboelektryczny ładowania przez transport pneumatyczny cząstek poprzez wysokie ciśnienie ładowania linii burzliwej warunkach. Jeden w teście separacji z systemem TEP spowodowało znaczne stężenie białka, z paszy białka 37%, poziom białka dodatnio naładowane produktu 47% i poziom białka ujemnie naładowane produktu 25%. Przeprowadzono dodatkowe oddzielenie etapów, ostatecznie produkcji produktów bogatych w białko z 51% białka, po 3 oddzielenie kolejnych etapów. [21]
Tabela 5: Wyniki rozdzielenie mączki nasion olej rzepakowy reprodukowane z Basset et al, 2016 [21]
Dyskusja
Przegląd odpowiedniej literatury wskazuje, że podjęto znaczące badania, opracowanie techniki elektrostatycznej separacji materiałów organicznych. Rozwój ten ma nadal lub nawet przyspieszyć w przeszłości 10 – 20 lata, z wielu naukowców w Europie i Stanach Zjednoczonych zastosowanie technik elektrostatycznej separacji do szerokiego wachlarza wzbogacanie. Z badań, jest oczywiste, że elektrostatyczne metody mają potencjał, aby wygenerować nowy, wyższa wartość roślin, lub stanowi alternatywę dla metod przetwarzania na mokro.
Mimo, że zachęcanie rozbarwień ziarna zbóż, impulsy, i oleistego materiały zostały wykazane w laboratorium i w niektórych przypadkach pilotażowych, elektrostatyczne systemy wykorzystywane do wykazania tych wyników może ostatecznie nie służą jako najbardziej odpowiednie i opłacalne przetwarzania sprzętu do wykonywania takich rozbarwień na zasadach komercyjnych. Istniejące systemy handlowe elektrostatyczne są najczęściej używane w rozbarwień minerałów, metali lub tworzyw sztucznych. Minerały i metale są zarówno stosunkowo gęste materiały o wysokiej gęstości, w porównaniu do materiałów roślinnych. Nawet z wysoki ciężar właściwy minerałów i metali, ograniczenia rozmiaru skuteczne cząstek do bębna rolki i separatory elektrostatyczne równoległe płyty jest stosunkowo grubej, z kilka cząstek poniżej 100 µm, np.. Tworzywa sztuczne są o mniejszej gęstości niż minerałów i metali, ale często są przetwarzane w rozmiarach gruboziarnista, płatki z tworzyw sztucznych, np.. Wprowadzenie drobnych cząstek stwarza trudności operacyjne zarówno dla separatorów rolkowych wysokiego naprężenia, jak i równoległych płyt. Grzywny, o niskiej gęstości cząstek są bardzo wrażliwe na prądy powietrza, zwłaszcza w porównaniu z minerałów i metali. Niewielkie różnice w prądach powietrza wewnątrz urządzenia do separacji wpływ ścieżki podróży drobnych cząstek, poddanie ich siły, innych niż te spowodowane przez pole elektrostatyczne.
Dla większości systemów równoległych płyta separatora, drobno ziemi i niskiej gęstości cząstek, które są elektrostatycznie są zbierane na elektrodach równoległe płytkowe separatory. Jeśli te drobne cząstki elektrycznie dołączone nie są usuwane w sposób ciągły, natężenia pola elektrycznego i sprawność urządzenia. Badania naukowców o The Food proces Engineering Group Wageningen UR (Wang et al, 2015) skorzystał z tego zjawiska do pobierania próbek z powierzchni elektrody równoległe płyty separatora do analizowania produktów separacji. Równoległe płyty separatora systemów, szczególnie tych, które opierają się na grawitację, by przekazać cząstek przez pole elektryczne, próbowali rozwiązać ten problem na kilka sposobów. Kamień i wsp. (1988) opisany proces, w którym Usunięto drobne cząstki przed licznikiem separator elektrostatyczny przez powietrza elutriation. [10] Inne stwierdziły, że utrzymanie na laminarny strumień powietrza przepływającego przez elektrody, aby zapobiec pod wpływem prądów powietrza przez drobne cząstki. [22Jednak, utrzymanie na laminarny przepływ powietrza staje się wyzwaniem, jak urządzenia do separacji staje się większa, skutecznie ograniczając zdolności przetwarzania takich urządzeń. Ostatecznie wielkość cząstek, w którym komponenty są fizycznie oddzielone od innych (obecny jako cząsteczek), będzie największym kierowca przy określaniu wielkości cząstek musi wystąpić, w których przetwarzanie danych.
Jak wspomniano wcześniej, elektrostatycznej separacji konwencjonalnych urządzeń są ograniczone w zdolności przetwarzania, Zwłaszcza w przypadku proszków o niskiej gęstości i drobno zmielonych, takich jak materiały roślinne. Do wysokonaprężających urządzeń do separacji bębnów i taśm, skuteczność jest ograniczona do cząstek, które są stosunkowo grube i/lub mają wysoki ciężar właściwy, ze względu na potrzebę wszystkie cząstki do kontaktu powierzchni bębna. Staną się mniejsze cząstki zmniejsza się szybkość przetwarzania. Równoległe płytkowe separatory są bardziej ograniczone przez gęstość cząstek, które mogą być przetwarzane w strefie elektrody. Załadunku cząstek musi być stosunkowo niskie, aby uniknąć niepożądanych przestrzeni bezpłatnie.
Sprzęt do ST & Technologii pasek separatora
Sprzęt ST & Technologia (STET) triboelectrostatic pasek separatora ma wykazać zdolność do procesu drobnych cząstek z 500 – 1 µm. STET separator jest separator elektrostatyczny równoległe płyty, Jednak, Elektrody są zorientowane poziomo w przeciwieństwie do pionowo, jak w przypadku większości równoległy płytkowe separatory. (Patrz rysunek 6) Ponadto, STET separator realizuje cząstek tribo ładowania i transportu jednocześnie przez szybkie otwieranie siatki Przenośnik taśmowy. Ta funkcja umożliwia zarówno przetwarzania określonego w bardzo wysokie stawki, paszy, a także zdolność do przetwarzania proszków znacznie drobniejsze niż konwencjonalne urządzenia elektrostatycznego. Tego typu urządzenia do separacji została działalność handlową od 1995 oddzielenie niespalonego węgla z popiołu lotnego minerałów (Typowy D50 około 20 µm) w elektrowniach opalanych węglem. Elektrostatycznej separacji urządzenie ma także sukcesy w wzbogacania innych materiałów nieorganicznych, łącznie z minerałów takich jak węglan wapnia, Talk, baryt, i inni.
Podstawowych informacji STET separatora są przedstawione na rysunku 7. Cząstki są pobierane przez tryboelektryczny wpływu poprzez zderzenia cząstek do cząstek w szczeliny między elektrodami. Przyłożonego napięcia między elektrodami jest między ±4 i ±10 kV względem ziemi, co daje całkowite napięcie różnicy 8 – 20 kV na odstęp elektrod bardzo wąskie nominalnie 1.5 cm (0.6 cale). Cząstek paszy są wprowadzane do separatora STET w jednej z trzech lokalizacji (Porty kanału) Dystrybutor powietrza slajdów system z Zasuwy szlamowe. STET separator produkuje tylko dwa produkty, strumienia ujemnie naładowanych cząsteczek zebrane na dodatnio naładowane elektrody, strumień cząstek naładowanych dodatnio zebrane na ujemnie naładowane elektrody. Produkty są przekazywane do odpowiednich leje na każdym końcu separatora STET przez pasek separatora i przekazane z separator grawitacyjny. STET separatora nie produkują śruty lub recyklingu strumienia, Chociaż wielu konfiguracji pass do poprawy czystości produktu i/lub odzyskiwania są możliwe.
Postać 6: STET tryboelektryczny Separator paska
Cząstki są przekazywane za pośrednictwem odstęp elektrod (Oddzielenie strefy) przez pętli ciągłej, siateczkowe pasa. Pas działa przy wysokiej prędkości, Zmienna z 4 do 20 m/s (13 – 65 FT/s). Geometrię pasa zaprasza do zmiatania drobnych cząstek z powierzchni elektrody, zapobiega gromadzeniu się drobnych cząstek, które zmniejszyć wydajność i napięcie dziedzinie tradycyjnych upadania równoległe płyty typu urządzenia rozdzielające. W dodatku, Pas generuje wysokie sama, wysokiej turbulencji strefy między dwiema elektrodami, promowanie tribo ładowanie. Przeciwprądem podróży separator paska pozwala na ciągłe ładowanie i ponownego ładowania lub cząstek w separatorze, eliminując potrzebę wstępnego ładowania systemu upstream STET separatora.
Postać 7: Podstawy funkcjonowania STET pasek separatora
STET separator jest wysoki posuw, komercyjnie sprawdzony system przetwarzania. Pojemność maksymalna przetwarzania STET separatora jest głównie funkcją objętościowego prędkość posuwu, który może być przekazywane za pośrednictwem odstęp elektrod przez pasek separatora STET. Innych zmiennych, takich jak prędkości przesuwu taśmy, Odległość między elektrodami i gazowane gęstość proszku efekt maksymalna prędkość posuwu, zazwyczaj w mniejszym stopniu. Do stosunkowo wysokiej gęstości materiałów, na przykład, popioły, stawka maksymalna przetwarzania 42 cal (106 cm) jednostki handlowe separacji szerokości elektrody jest mniej więcej 40 – 45 Ton na godzinę paszy. Dla mniej gęste materiały paszowe, Maksymalna prędkość posuwu jest niższa.
Tabela 6: Przybliżona Maksymalna ilość paszy dla różnych materiałów przetworzonych z STET 42 separator elektrostatyczny cala.
Wybuchy pyłu są poważne zagrożenie w ziarna i inne organiczne w proszku operacji przetwarzania. STET separator nadaje się do przetwarzania palne proszków organicznych zawierających tylko nieznaczne modyfikacje. Istnieją nie ogrzewane powierzchnie w separatorze STET. Tylko części ruchome są rolki taśmy i jazdy separatora. Łożyska igiełkowe są usytuowane na zewnątrz strumień proszku na powłoce zewnętrznej jednostki. W związku z tym nie są one na ryzyko przegrzania/świece w strumieniu materiału. Ponadto, STET separatora łożyska są dostępne z możliwością pomiaru temperatury montowane fabrycznie do wykrywania awarii łożyska przed niebezpiecznie wysokie temperatury są osiągnięte. System separacji pasa i jazdy stanowić nie większe ryzyko niż innych konwencjonalnych maszyn wirujących. STET separatora wysokiego napięcia składniki są również spoza strumienia materiału i zawarte w pył obudów. Maksymalna energia iskra na gap separatora jest ograniczona przez konstrukcja elementów wysokiego napięcia. Dodatkowy poziom bezpieczeństwa, które mogą zostać wprowadzone przez usuwanie azotu.
Mąki pszennej, przetwarzanie przez STET separatora
Mąki pszennej wywodzi się z całego ziarna pszenicy szlifowania (otręby, kiełków, i bielma). Dostępne na rynku, gotowych, mąki pszennej został zakupiony jako badanego materiału do oceny zdolności separatora STET usunąć włókniste otręby i zarodki z frakcji skrobiową endospermę mąki pszennej. Próbki mąki pszennej było analizowane przez STET przed rozpoczęciem testowania. Zawartość popiołu był testowany przez normy ICC 104 / 1 (900° C). Powtarzające się popiołu pomiarów tej samej próbki, nierozdzielone części próbki paszy, mierzone 10 razy, stwierdzono, że zawartość popiołu 1.61%, odchylenie standardowe 0.01 i względne odchylenie standardowe 0.7%. Dokonał analizy wielkości cząstek dyfrakcji laserowej za pomocą Malvern Mastersizer 3000 z aparatury suchej dyspersji. Przeprowadzono analizy białek, przy użyciu metody DUMAS, z elementarnych N szybki przekracza Analizator azotu i białka. Współczynnik konwersji N x 6.25 był używany. Poniżej przedstawiono różne właściwości próbki mąki pszennej. (Patrz tabela 7)
Tabela 7: Analizę paszy przez STET mąki pszennej
Okazało się bardzo powtarzalne, podczas badania w tej samej próbce popiołu i zawartości białka, ale stwierdzono znaczną zmienność między wielu worków Mąki pszennej używany jako próbki paszy. (Patrz tabela 8) To pasz zmienności próbki spowodowało niektóre punktowego w danych testowych.
Tabela 8: Wyniki z mąki pszennej przez STET testu analizy separacji
Elektrostatycznej separacji badanie próbki mąki pszennej przeprowadzono na sprzęt ST & Technologia (STET) zakład pilotażowy w Needham, Massachusetts. STET pilotażowej zawiera dwa separatory STET pilotażowych wraz z urządzenia pomocniczego, używany do zbadania separacji materiałów ze źródeł kandydata. Separatory STET pilotażowe są tej samej długości jako separator STET komercyjnych, w 30 nogi (9.1 metrów) długie, Jednak, pilotażowej separator elektrod szerokość jest tylko 6 cale (150 mm), lub jedną siódmą szerokości największej handlowej separatora STET o 42 cale (1070 mm) Szerokość elektrody. Pojemności paszy STET separatora jest wprost proporcjonalna do szerokości elektrody, w związku z tym, prędkość posuwu pilotażowej separatora jest jedna siódma posuwu jednostki 42-calowy szeroki komercyjnych separatora. Maksymalna prędkość posuwu z mąki pszennej był 2.3 Ton na godzinę, w skali pilotażowej, co odpowiada 16 Ton na godzinę, 42-calowy szeroki komercyjnych separatora. W porównaniu do skali, w którym większość badań elektrostatycznej separacji przeprowadzono do tej pory, STET separatora badań została przeprowadzona w znacznie wyższej prędkości posuwu. Badanie przeprowadzono w 10 kg (20 Funt) badania partii, ze względu na praktyczne uwagi dotyczące dostarczania 2.3 Ton na godzinę paszy stale. Dla każdej partii przetestować warunek, produkty procesu separacji były zważyć w celu obliczenia masowego odzyskiwania należności. Podpróbki z każdego testu były zbierane i analizowane pod kątem zawartości popiołu i zawartości białka.
Postać 8: STET Pilot roślin separatora.
Pomiar wielkości cząstek z pszennej mąki paszy oraz dwie próbki przedstawiono poniżej na rysunku 9.
Postać 9: Pomiar wielkości cząstek z mąki pszennej paszy, i dwa oddzielone próbek produktu.
Poniżej znajduje się obraz odzyskany separacja produktów. (Patrz rysunek 10) Kolor zauważalne zmiany zaobserwowano w separacji, która frakcja zawartości produktu wysokiej popiołu znacznie ciemniejsze niż próbki paszy pszennej mąki.
Postać 10: Typowe produkty odzyskane w procesie separacji STET.
Mierzono zawartość popiołu dla wszystkich produktów z procesu separacji. (Patrz rysunek 11)
Postać 11: Popiołu w porównaniu do masowego odzyskiwania produktu niskiej zawartości popiołów dla separacji mąki pszennej testy przez STET
Testowanie STET elektrostatycznego separatora z mąki pszennej wykazały istotny ruch wysokie popiołu (otręby) ułamek jądro pszenicy do elektrody dodatniej. Obniżonej popiół produkt był następnie zebrane na elektrody ujemnej. Badanie przeprowadzono na jednego przebiegu programu, Jednak, Istnieje możliwość wykonać dalszą modernizację albo separacja produktów wykonując kolejny etap separacji. Przyszłość badań z separatorem STET będą prowadzone na próbkach otrębów pszenicy, a także mąki kukurydzianej i motylkowe takie jak łubin.
Wnioski
Przegląd odpowiedniej literatury wskazuje, że podjęto znaczące badania, opracowanie techniki elektrostatycznej separacji materiałów organicznych. Rozwój ten ma nadal lub nawet przyspieszyć w przeszłości 10 – 20 lata, z wielu naukowców w Europie i Stanach Zjednoczonych zastosowanie technik elektrostatycznej separacji do szerokiego wachlarza wzbogacanie. Z badań, jest oczywiste, że elektrostatyczne metody mają potencjał, aby wygenerować nowy, wyższa wartość roślin, lub stanowi alternatywę dla metod przetwarzania na mokro. Mimo, że zachęcanie rozbarwień pszenicy, kukurydza i materiałów roślinnych opartych na łubin zostały wykazane w laboratorium i w niektórych przypadkach pilotażowych, elektrostatyczne systemy wykorzystywane do wykazania tych wyników nie może być najbardziej odpowiednie i opłacalne przetwarzania sprzętu do wykonywania takich rozbarwień na zasadach komercyjnych. Wiele technologii elektrostatycznego nie są odpowiednie dla procesu drobno szlifowane, o niskiej gęstości proszków materiałów roślinnych. Jednak, Sprzęt ST & Technologia (STET) triboelectrostatic pasek separatora ma wykazać zdolność do przetwarzania drobnych cząstek z 500 – 1 µm na wysokie stawki. STET pasek separatora jest wysoki poziom, urządzenie przemysłowo sprawdzony przetwarzania, które mogą być odpowiednie do komercjalizacji ostatnich wydarzeń w zakładzie obróbki materiałów. STET pasek separatora był testowany na próbce z mąki pszennej i okazało się skuteczne w usuwaniu otręby z frakcji skrobi. Przyszłość badań z separatorem STET będą prowadzone na próbkach otrębów pszenicy, jak również jak zboża, mąki i roślin strączkowych, takich jak soja i łubin.
Referencje
[1] T. B. Osborne, “Śruty Oczyszczacz”. Patent w Stany Zjednoczone Ameryki 224,719, 17 Lutego 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Hanumantha Rao i K. Forsberg, “Przegląd metod separacji elektrycznej – Część 1: Podstawowe aspekty,” Minerały & Metalurgicznych, do.. 17, nie. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Starszy i E. Yan, “eForce – Najnowszej generacji elektrostatycznego separatora dla przemysłu Piaski minerałów,” w konferencji minerałów ciężkich, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry i D. W. Zielony, Inżynierów chemicznych Perry'ego’ Siódma edycja podręcznika, Nowy Jork: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Ja. Chetan, R. Ouiddir, K. Medles i L. Dascalescu, “Separator elektrostatyczny do rozdrobnionych mieszanki metali i tworzyw sztucznych pochodzących z odpadów sprzętu elektrycznego i elektronicznego,” Journal of Physics, do.. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Srinivasan i C. P. Thompson, “Oddzielenia włókna dla mąki kukurydzianej ziemi za pomocą metody elektrostatyczne,”Chemii zbóż, do.. 90, nie. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Marek, P. M. Beier, i ja. Stahl, Elektrostatycznej separacji, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. Barron i J. Abecassis, “Suchym procesem rozwoju frakcji pszenicy i produkty lepszej jakości odżywczej,” Journal of Science zbóż, nie. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. A. Brastad i E. C. Biegu, “Metoda i aparatura do elektrostatycznej separacji”. Patent w Stany Zjednoczone Ameryki 2,848,108, 19 Sierpnia 1958.
[10] B. A. Kamień i J. Minifie, “Odzyskiwania aleuronowej komórek z otrębów pszennych”. Patent w Stany Zjednoczone Ameryki 4,746,073,24 Maja 1988.
[11] A. Bohm i A. Kratzer, “Metoda rozdzielania cząstek aleuronowej”. Patent w Stany Zjednoczone Ameryki 7,431,228, 7 Października 2008.
[12] J. A. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen i R. Ranieri, “Technologie dla zwiększonego wykorzystania potencjału promujących zdrowie zbóż,” Trendy w gastronomii & Technologia, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery i X. Rouau, “Elektrostatyczne podstawy dla separacji tkanek otrębów pszenicy,” IEEE transakcji na zastosowania w przemyśle, do.. 46, nie. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici i L. Dascalescu, “Właściwości elektrostatyczne, otręby pszenne i jego konstytutywnych warstw: Wpływ wielkości cząstek, skład, i wilgotności,” Journal of Food Engineering, nie. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi i X. Rouau, “Potencjał suchej destylacji frakcyjnej otręby pszenne rozwoju składników żywności, część I: Wpływ niezwykle dokładnego szlifowania,” Journal of Science zbóż, nie. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, M. Edlemann i X. Rouau, “Potencjał suchej destylacji frakcyjnej otręby pszenne rozwoju składników żywności, część II: Elektrostatycznej separacji cząstek,” Journal of Science zbóż, nie. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Wysięgnik, i M. A. Schutyser, “Arabinoxylans koncentruje się z otrębów pszenicy przez elektrostatycznej separacji,” Journal of Food Engineering, nie. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Wysięgnik, i M. A. Schutyser, “Pre- i po leczeniu zwiększenia wzbogacania białka od frezowania i powietrza klasyfikacji roślin strączkowych,” Journal of Food Engineering, nie. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira i M. Lopez, “Połączenie istniejących i alternatywnych technologii do promowania nasiona oleiste i rośliny strączkowe białka w żywności,” Nasiona oleiste & tłuszcze, upraw i lipidów, do.. 23, nie. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] A. Barakat, F. Jerome i X. Rouau, “Platformę suchej separacji białek z biomasy zawierające
Polisacharydy, Lignina, i polifenole,” ChemSusChem, do.. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi i A. Barakat, “Chemiczne- i rozpuszczalników Mechanophysical frakcjonowania biomasy wywołane przez Tribo-elektrostatyczne: Separacji białek i ligniny,” ACS zrównoważonej chemii & Inżynieria, do.. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Schaefer, H. Ban, i J. K. Neathery, “Aparatura i Metoda separacji Triboelectrostatic”.Patent w Stany Zjednoczone Ameryki 5,938,041, 17 Sierpnia 1999.
