Выбрать язык:
Kyle Флинн, Abhishek Гупта, Фрэнк Грач
Аннотация
Обзор соответствующей литературы показывает значительное исследование применять электростатически
методы разделения сухой гранулированный растительной пищи (т.е., органические) материалы. Это развитие ускорилось в прошлом 10 – 20 лет, со многими исследователями в Европе и Соединенных Штатах, подающими заявки электростатическая сепарация методы решения широкого спектра задач обогащения. Из этого исследования, Очевидно, что электростатические методы имеют потенциал для создания новых, более высокое значение растений, или предложить альтернативу для мокрой методы обработки. Хотя поощрение цветоделение зерне, Зернобобовое и масличное сырье было продемонстрировано в лаборатории и в некоторых случаях, Пилотный масштаб, электростатической системы, используемые для демонстрации этих результатов не может быть подходящим или экономически оборудование для выполнения таких увольнений на коммерческой основе. Многие электростатического технологии не подходят для процесса мелко молотый, низкой плотности порошков, например растительных материалов. Однако, Оборудование ST & Технология (СТЕТ) Трибоэлектростатический пояс сепаратора имеет продемонстрировали возможность обработки мелкодисперсных частиц от 500 – 1 мкм. Ленточный сепаратор STET является высокоскоростным, промышленно проверенные обработки устройство, которое может быть подходящим для коммерциализации недавние события в обработке органических материалов. Стет пояс сепаратора был протестирован на выборке из цельной пшеничной муки и был найден для успешного удаления отруби из крахмала дроби. Будущее тестирование с сепаратором Стет будет проводиться на образцах отруби пшеницы, Кукурузная мука
и импульсы, таких как соя и люпина.
Ключевые слова: Трибо электростатический, Электростатических, Разделение, Фракционирование, Пшеница, Зерно, Муки, Волокно, Белка, Масличных культур, Импульсы
Введение
Электростатической сепарации методы были использованы для прошлого 50 лет на обогащение коммерческого масштаба
промышленные минералы и утилизации отходов. Электростатические обогащения сухой гранулированный растительной пищи (т.е., органические) материалы были изучены для более 140 лет, Первый патент для электростатической сепарации пшеничной муки промпродуктов заполнены как как раньше 1880. [1] Электростатические обогащение позволяет для цветоделения, основанных на различиях в химии поверхности (работа функции) Диэлектрические свойства или. В некоторых случаях, Эти увольнения не будет возможно с помощью размер или плотность увольнений только. Электростатической сепарации систем работают на аналогичных принципах. Все электростатической сепарации систем содержат систему электрически заряда частицы, внешне сгенерированный электрическое поле для разделения происходят в, и метод передачи частиц в и out устройства разделения. Электрического заряда может произойти на один или несколько методов, включая проводящих индукции, Трибо зарядка (связаться с электрификации) и ионного или Корона зарядки. Электростатической сепарации систем используют по крайней мере один из этих механизмов зарядки. [2]
Высокое напряжение ролл электростатической сепарации системы использовались во многих отраслях и приложениях, где один
компонент является более электропроводящих, чем другие. Примеры приложений для высокого напряжения роликовые сепараторы титана с учетом разделения минералов, а также утилизацию приложений, Например, сортировка металл из пластика. Существует несколько вариантов и геометрии для высокого напряжения ролл систем, но в целом, они работают на аналогичных принципах. Корма частицы заряжаются отрицательно ионизирующего коронного разряда. Корма частицы разгоняются на вращающийся барабан, когда барабан заземлены. Электропроводящий частицы отказаться от их заряда при обращении поверхности заземленной барабана. Вращение барабана вызывает проводящих частицы быть брошен от поверхности барабана и хранение в первый продукт Хоппер. Непроводящей частицы сохраняют их Электрический заряд и закреплены на поверхности барабана. В конце концов, Электрический заряд на непроводящих частицы будет рассеивать, или частицы будет щеткой из барабана, после того, как барабан вращалось так что непроводящих частицы осаждаются в непроводящих частиц Хоппер. В некоторых приложениях, Хоппер промпродуктов помещается между проводящих и не проводящих продукт Хоппер. Эффективность такого разделения устройства обычно ограничивается частицы, которые являются относительно грубого и/или имеют высокий удельный вес, из-за необходимости для всех частиц поверхности барабана. В дополнение, Динамика потока частиц имеет важное значение, как импульса в конечном счете отвечает за передачи частиц с поверхности барабана для соответствующего продукта бункеры. Мелкие частицы и низкой плотности частиц легко влиянием воздушных течений и таким образом менее может быть выброшен из барабана в предсказуемой области. [2] [3] [4]
Высокое напряжение пояс сепаратора является разновидностью высокой напряженности ролл сепаратор, описанные выше. Корма частицы рассеиваются равномерно по всей ширине электрически заземленной транспортера. Частиц взимается, как правило, отрицательный Корона, Хотя возможны и другие механизмы взимания. Опять же проводящего частицы дают их Электрический заряд до заземленных ленточный конвейер, в то время как непроводящих частицы сохраняют их заряда. Проводящие частицы упасть краю пояса под действием силы тяжести, в то время как заряженные частицы непроводящих «поднимаются» офф поверхности ремня электростатических сил. Опять же для разделения быть эффективным, Каждая частица должны связаться поверхности ремня для проводящих частиц отказаться от их заряда для ремня. Поэтому, только один слой частиц может быть передано по разделителя в одно время. Как размер частиц корма становится меньше, уменьшается скорость обработки устройства. [5] [6]
Электростатические сепараторы параллельная пластина обычно основаны на разделение частиц не на основании проводимости, но на различиях в химии поверхности, что позволяет для передачи электрического заряда фрикционного контакта. Частиц электрически заряженных на активные контакты с другими частицами, или с третьего поверхностью металла или пластика будет желаемых свойств Трибо зарядка. Материалы, которые являются электроотрицательных (Расположенный на отрицательного конца серии Трибо электрические) удаления электронов с поверхности Трибо зарядка и таким образом приобрести чистый отрицательный заряд. В контакте, материалы, которые находятся на положительные конце серии Трибо электрические пожертвовать электронов и положительно заряда. Заряженные частицы затем вводятся в электрическое поле создается между двумя электродами параллельной пластине в различных транспортных средств (Гравитация, Пневматические, вибрация). При наличии электрического поля, заряженные частицы двигаться в направлении противоположно заряженных электродов и собраны в соответствующие бункеры продукта. Снова, небольшая размольных систем, содержащих смесь частиц могут или не могут быть собраны, в зависимости от конфигурации устройства разделения. [4] [7]
Рисунок 1: Диаграмма ролл сепаратора высокого напряжения (слева) и разделитель свободного падения параллельных пластины (Правильно).
Таблица 1: Резюме обычно используется электростатической сепарации устройств.
Дело 1 – Пшеница и пшеничные отруби обогащения.
Отруби пшеницы является побочным продуктом обычных пшеницы фрезерные, Представляя 10-15% зерна пшеницы. Отруби пшеницы состоит из внешних слоев, включая околоплодника, Testa, и aleurone. Отруби пшеницы содержит большую часть микроэлементов, волокно, и фитохимические, содержащегося в зерне, которые продемонстрировали преимущества для здоровья людей. [8] Значительный интерес к отделять и обогатительных отруби пшеницы было сообщено. Исторический интерес в разделении отруби пшеницы было улучшить качество и стоимость продукта муки. Однако, более поздние интерес уже сообщалось в восстановление ценных компонентов из пшеничных отрубей.
В 1880, Томас Осборн запатентовал первый коммерческий электростатического сепаратор для удаления отруби из муки промпродуктов. Сепаратор состоит из рулонов с покрытием твердой резины или эквивалентного материала, который был способен электрически заряжается через фрикционные Трибо зарядка с шерстью. Хотя не описаны, Предполагается, что резиновые рулонов приобретенных отрицательный заряд по отношению к шерсти, в соответствии с наиболее Трибо электрические серии. Электрически заряженных валков затем привлек частицы волокна положительно заряженные отруби, передачи их на поверхности рулона до тех пор, пока частицы закрепленного волокна щеткой от поверхности рулона. Это (на себя) позитивные зарядки отрубей пшеницы противоречит сообщили другие результаты. Трибо зарядки частиц отрубей оказывал флюидизации воздуха, представил в нижней части устройства, который имел дополнительное преимущество, вызывая менее плотные частицы Бран на поверхность, ближе к рулоны. [1]
В 1958 Аппарат для электростатической сепарации отруби и эндосперма, содержащихся в муку промпродуктов была раскрыта в патентных заявок Branstad, работающих на General Mills. Устройство состоит из параллельной пластине сепаратор, в котором частицы были переданы между двумя пластинами, вибрации. Бран частицы, взимаемые фрикционного контакта с частицами эндосперма, затем были сняты на верхнем электроде через отверстия в верхней электрода. [9]
В 1988 аппарат и процесс восстановления aleurone из коммерческих отруби была раскрыта в патентных заявок. Коммерческие отруби с начала aleurone содержание 34% обогатилась концентрата 95% в 10% урожай массы (28% aleurone восстановления) сочетание молот фрезерования, Калибровка по скрининг, сцеживания и электростатической сепарации, с использованием параллельной пластине электростатический разделителя воздуха. Частицы были предъявлены обвинения в устройство elutriator воздуха, который имеет двойную роль удаления штрафы (<40 мкм) передавая, Хотя одновременно Трибо зарядка aleurone частицы положительных (отчетность на отрицательном электроде пластину) и отрицательных частиц околоплодника/testa. Размер частиц в Бран смесь тщательно контролируется молот фрезерования и многоуровневый отбор, для получения канала, главным образом размера в 130 – 290 диапазон, мкм. [10]
Недавняя работа по восстановлению aleurone из отрубей пшеницы продолжается. В 2008, Бюлер АГ запатентовал устройство электростатической сепарации для отделения от частицы оболочки, сделанные заменил отрубей aleurone частиц. Один воплощение устройства состоит из ротора, работающих в области узко размера лечения, что позволяет частиц и частиц и частиц к стене контакта и последующие зарядки Трибо. Заряженные частицы затем передал механически в разделение сосуд, содержащий параллельных пластины электродов. Частицы падают через разделение судно под действием силы тяжести, как дифференциально заряженные частицы перемещаются к противоположно заряженных электродов под влиянием электрического поля. [11] При сочетании с надлежащего размера канала отруби и механических методов сортировки, aleurone концентрации до 90% были зарегистрированы. [12] [8]
Рисунок 2: Приводимый от Хемери и др., 2007 [8].
Трибо зарядка и Корона, зарядки, работниками в Электростатика разогнали СМИ исследовательской группы были проведены эксперименты на отруби пшеничные, Университет Пуатье, Франция в 2010. Исследователи измеряли поверхности заряд и поверхности потенциальной время распада на отруби пшеницы с 10% влаги и лиофилизированный (Сублимированные замораживанием) Отруби пшеничные. Разделение тест был проведен на основе выборки 50% Сублимированные замораживанием отруби пшеницы и 50% Лиофилизированные aleurone канал с помощью электростатического разделитель Корона типа ремня. (Рисунок 3) Результаты разделения для лабораторного масштаба Корона разделителя указывается 67% из aleurone была восстановлена в бункер-жильный, в то время, как это только 2% отрубей пшеницы, сообщили в бункер-жильный. Трибо зарядки эксперименты были также проведены с отрубями пшеницы и aleurone, но только для того, чтобы измерить конкретные поверхности заряд [µC/g] на каждой фракции, в отличие от восстановления продукции от электростатической сепарации. Оба канала материалы были предъявлены обвинения, с помощью тефлоновой как контактной поверхности. Отруби пшеницы и aleurone сообщается как зарядки позитивные относительно тефлон, что само по себе очень электроотрицательных. Было установлено, что величина заряда зависит от рабочего давления, используемые на трибо-зарядное устройство, Предполагая, что выше турбулентности приводит к больше контактов и более полной зарядки Трибо. [13]
Рисунок 3: Приводимый от Dascalescu и др., 2010 [13]
В 2009, Исследователи оцениваются свойства электростатического зарядки aleurone богатые и богатые подачи материалов околоплодник. [14] В 2011 Исследователи выполнена электростатической сепарации, испытания на образцах мелко местах отрубей пшеницы с помощью разделителя электростатической пластине пилотного масштаба (Система ТЭП, Tribo потока цветоделения, Лексингтон, США). ТЭП система использует линию зарядки, где корма частицы внедряются в поток турбулентного сжатого воздуха, и пневматическим передал через заправочную линию разделения палате. Частицы Трибо заряженных частиц для частиц контакт, а также частицы контакт с поверхностью линии зарядки. Результаты, полученные с системы ТЭП продемонстрировал, что электростатической сепарации была эффективной в повышении содержания aleurone и бета глюкан отруби пшеницы. Интересно, часть материала, который был найден с высоким содержимым ячейки aleurone, в 68%, было очень хорошо (D50 = 8 мкм) фракция, которая была восстановлена из зарядки трубки. Не ясно, почему этот материал был преимущественно сосредоточены в зарядки аппарата, Однако, указывают, что способность содержимое ячеек aleurone процесс может потребовать электростатического методы, которые способны обработки очень мелкозернистые порошки. Кроме того, Эта работа продемонстрировала, что кормить подготовка отруби пшеницы является важным фактором. Образцы, подготовленный Криогенное измельчение в молотковой мельнице, оказались менее полностью отделить (освободили) чем те земля в мельнице тип воздействия при температуре окружающего воздуха. [15] [16]
Рисунок 4: Приводимый от Хемери и др., 2011 [16]
Недавние работы изучал концентрацию арабиноксиланы из пшеничных отрубей электростатическим методами. Исследователи использовали Лаборатория масштаба электростатического сепаратор, состоящий из зарядки трубки и разделения палаты, содержащий два параллельных пластины электродов. Молотые пшеничные отруби был введен в зарядки трубки и пневматическим передал камеру разделения, используя сжатый азот. Турбулентность и скорости высокой газа в трубе зарядки условии контакт частицы, необходимое для зарядки Трибо. Заряженные частицы (продукты разделения) были собраны от поверхности электродов для анализа. Благодаря вертикальной ориентации электродов значительное количество материала не была собрана. Эта фракция размольных систем могут быть переработаны для дальнейшей обработки в обычных Электростатика, Однако, для целей этого эксперимента, материал, не собираются на электроды считался потерял. Исследователи сообщили об увеличении в обоих продуктов класса (arabinoxylan содержание в продукте) и повысить эффективность разделения как скорости транспортировки. [17]
Недавние усилия по обогащению отруби электростатическим методами приводится ниже в таблице 2.
Таблица 2: Краткое изложение электростатических методов оценивается по обогащению пшеничные отруби.
Дело 2 – Восстановление белок из муки Люпен
Исследователи из группы инженерных пищи процесса в Вагенингене, Нидерланды, оценить потенциал для белка обогащения с помощью бобовые. Горох и Люпин муки были использованы в качестве каналов для различных методов обогащения белков, включая классификации воздуха, в сочетании с электростатической сепарации. Неочищенные горох и Люпин семена были впервые молотые для приблизительно 200 мкм. Сырья для классификации и электростатической сепарации были впоследствии фрезерованный с использованием типа мельница с внутренней классификатора (Хосокава альпийский ZPS50). Размер средний частиц (D50) было сообщено о том, как приблизительно 25 мкм для гороха мука, и приблизительно 200 мкм для люпина муки, до воздуха классификации. И наконец, подмножество каждого образца, горох и Люпин муки, Затем воздух классифицируется (Хосокава альпийский ATP50). Корма в сепаратор электростатический состояла из обоих необработанной муки, а также курс и прекрасный продукт из воздуха классификации. [18]
Устройство электростатической сепарации, используемое в ходе экспериментов был тип параллельной пластине, с зарядка осуществляется через triboelectric зарядки в 125 Длина мм зарядки трубки, с частицами, пневматически передал сжатым азотом. Устройства в конфигурации с устройством, используются на Wang et al (2015). [17] Электростатической сепарации эксперименты проводились на помола горох и Люпин муки, а также курс и мелких фракций муки горох и Люпин муки, полученные из воздуха классификации. Гороховая мука продемонстрировал только незначительные движения белка во время тестирования электростатических. Однако, Люпин муки продемонстрировал значительные движения белка в всех трех образцов (Филированная мука – 35% белка, фрезерованные секретной штрафы – 45% белка, молотые классифицированы грубый- 29% белка). Богатые белком продукты примерно 60% были восстановлены на заземленных электродов для каждого из трех люпина образцов. [18]
Дело 3 -Волокна удаления из кукурузы
Исследователи из Департамента сельского хозяйства и биологического машиностроения, Миссисипи государственный университет проведены электростатического испытания на земле кукурузной муки, с целью удаления волокна. Устройство электростатической сепарации состояла из ленточный конвейер с отрицательным электродом, помещены в конце транспортера. Положительно заряженные частицы, частицы волокна, в этом случае, были сняты с конвейера и сортируются в второй бункер. Волоконно-частицы упал прочь конвейер под действием силы тяжести и были зачислены на первый продукт Хоппер. Авторы не описать, каким образом осуществляется электрического заряда. Материал этот сепаратор был довольно грубый, с размерами частиц от канала 12 Сетка (1,532 мкм) Кому 24 Сетка (704 мкм). Он не кажется, что росте (<704 мкм) материал был обработан во время исследования. Каждое условие теста был завершен с помощью 1 кг загружаемого материала, который равномерно рассредоточены по пояс. [6]
Рисунок 5: Приводимый от Pandya и др., 2013 [6]
Миссисипи государства исследователи завершили электростатической сепарации, тестирование на незащищенных кукурузной муки, просеянную муку кукуруза фракций и богатые клетчаткой фракций оправился от воздуха классификации. Электростатические тестирования не было завершено на потоки низким содержанием клетчатки, оправился от воздуха классификации. Ниже приводится анализ результатов электростатической сепарации:
Таблица 3: Результаты разделения волокон воспроизводится от Pandya и др., 2013 [6]
Дело 4 – Концентрация белок от масличных
Масличных культур, таких как рапса (рапс), подсолнечник, кунжут, Горчица, Соя Кукурузный зародыш, и льняное семя, как правило, содержат значительное количество белка и клетчатки. Технологии обработки для удаления волокна, и таким образом увеличить содержание белка, масличных культур будет приобретать все большее значение как глобальный спрос на увеличение белка. [19] Последние работы исследователей в французского национального института сельскохозяйственных исследований рассмотрены ультрадисперсных фрезерования, в сочетании с Электростатическая обработка подсолнечного шрота, для концентрации белка. Образцы корма шрота подсолнечника были земли в влияние мельница, работающих при температуре до размера частиц (D50) из 69.5 мкм. Электростатического разделитель, используемый для тестирования была параллельной пластине устройство где основной механизм зарядки Трибо зарядка. Трибо зарядки была проведена вверх по течению от электродов в линию Трибо зарядка, с частицами, передал через линию зарядки, и к электродам, через пневматический транспорт. Белка было обнаружено для заряда положительных (отчетность на отрицательном электроде) и было установлено, что богатые клетчаткой часть заряда отрицательно. Белка избирательности оказалась высокой. Корма белка был 30.8%, с измерения богатых белком продуктов 48.9% и белка, в исчерпаны (богатые клетчаткой) продукт только измерения 5.1% белка. Было восстановление белка 93% в положительных продукт. Целлюлоза, полуцеллюлозы, и лигнина были измерены и нашли отчет на отрицательно заряженные продукт, напротив, белка. [20]
Таблица 4: Результаты семян подсолнечника еда разделения воспроизводится от et al Barakat, 2015 [20]
В 2016, еще одно исследование было завершено с использованием мелко местах масла рапсового шрот, или рапсовое масло торты (РПЦ), в качестве корма для электростатической сепарации процесс. Снова сверхтонкого помола при температуре окружающей среды была выполнена с использованием устройства мельница нож (RETSCH SM 100). Фрезерованный материал, с средний частиц размером (D50) из приблизительно 90 мкм, было обработано с помощью разделителя параллельной пластине пилотного масштаба (Система ТЭП, Tribo потока цветоделения). ТЭП система использует triboelectric зарядки, пневматическая транспортировка частиц через высокого давления зарядки линии турбулентных условиях. Один пройти тест разделения с системой ТЭП привело к значительной концентрации белка, с подачи протеина 37%, уровень белка положительно заряженных продукта 47% и уровень белка отрицательно заряженных продукта 25%. Были проведены дополнительные разделение этапов, в конечном итоге производство богатых белком продуктов с 51% белка после 3 разделения последовательных этапов. [21]
Таблица 5: Результаты рапсового масла семян еды разделения воспроизводится от Бассет и др., 2016 [21]
Обсуждение
Обзор соответствующей литературы показывает, что значительные исследования была проведена в разработке методов электростатической сепарации органических материалов. Это развитие продолжение или даже ускорился в прошлом 10 – 20 лет, с многие исследователи в Европе и Соединенных Штатах Америки методикам электростатической сепарации на широкий спектр проблем обогащения. Из этого исследования, Очевидно, что электростатические методы имеют потенциал для создания новых, более высокие значения растений, или предложить альтернативу для мокрой методы обработки.
Хотя поощрение цветоделение зерна, импульсы, и масличных материалы были продемонстрированы в лаборатории и в некоторых случаях пилотных, электростатической систем, используемых для демонстрации эти результаты в конечном счете не может служить наиболее подходящим или экономически технологического оборудования для выполнения таких увольнений на коммерческой основе. Существующих коммерческих электростатической системы наиболее часто используются в цветоделение минералов, металлов или пластмассы. Минералы и металлы являются оба относительно плотные материалы с высоким удельным весом, по сравнению с растительных материалов. Даже с высоким удельным весом минералов и металлов, ограничения размера эффективной частиц для барабан ролл и электростатические сепараторы параллельной пластине относительно грубого, с несколько частиц ниже 100 мкм для примера. Пластмасс являются нижней плотности чем минералов и металлов, но часто обрабатываются на размерами грубых частиц, как пластиковые хлопья для примера. Введение мелкодисперсных частиц создает эксплуатационные трудности как для высоконатяжных валковых, так и для параллельных пластинчатых сепараторов. Штраф, низкой плотности частиц очень чувствительны к воздушных течений, особенно по сравнению с минералами и металлами. Небольшие различия в воздушных течений внутри устройства разделения влияние путь путешествия мелких частиц, подвергая их сил, помимо тех, которые вызваны электростатическом поле.
Для большинства систем параллельной пластине сепаратор, мелко местах и низкой плотности частиц, которые взимаются электростатически собираются на электроды параллельных пластины сепараторов. Если эти тонкодисперсных частиц электрически прилагаемый не удаляются на постоянной основе, Сила электрического поля и эффективность устройства ухудшить. Работа исследователей в пищевой процесса инженерной группы UR Вагенинген (Wang et al, 2015) воспользовался этого явления для сбора проб с поверхности электродов разделителя параллельной пластине для анализа продуктов разделения. Параллельная пластина разделителя систем, особенно те, которые зависят от тяжести передать частиц через электрическое поле, пытались решить эту проблему несколькими способами. Камень и др. (1988) описал процесс, в котором были удалены тонкодисперсных частиц вверх по течению от электростатического сепаратор от сцеживания воздуха. [10] Другие сообщили о сохранении ламинарный поток воздуха через электроды для предотвращения тонкодисперсных частиц под влиянием воздушных течений. [22Однако, поддержание ламинарный поток воздуха становится сложной, как разделение устройство становится больше, эффективно ограничивает возможности обработки таких устройств. В конечном итоге размер частиц, в котором компоненты физически отделены от других (присутствует в качестве дискретных частиц), будет большой водитель в определении размера частиц при котором обработка должна произойти.
Как упоминалось ранее, обычные электростатической сепарации устройства ограничены в перерабатывающих мощностей, особенно с порошками низкой плотности и тонкого помола, такими как растительные материалы. Для высоконатяжных барабанных и ленточных разделительных устройств, Эффективность ограничена частицами, которые являются относительно грубыми и/или имеют высокий удельный вес, из-за необходимости для всех частиц поверхности барабана. Поскольку частицы становятся меньше снижается скорость обработки. Параллельные пластины сепараторов Далее ограничен плотности частиц, которые могут быть обработаны в зоне электрод. Частиц нагрузка должна быть относительно низкой, чтобы предотвратить эффекты пространственного заряда.
Оборудование ST & Технология пояс сепаратора
Оборудование ST & Технология (СТЕТ) Трибоэлектростатический пояс сепаратора была продемонстрирована возможность обработки мелкодисперсных частиц из 500 – 1 мкм. Стет разделитель — разделитель электростатический параллельной пластине, Однако, электродные пластины ориентированы горизонтально в отличие от вертикально, как это бывает в большинстве параллельных пластины сепараторов. (Рис. 6) Кроме того, Стет сепаратор выполняет частицы Трибо зарядка и транспортировки одновременно высокоскоростной Открытый сетки ленточный конвейер. Эта функция позволяет для обоих скорость очень высокий конкретных обработки кормов, а также возможность обработки порошков, гораздо тоньше, чем обычные электростатические устройства. Этот тип устройства разделения был в коммерческую эксплуатацию с 1995 отделяя несгоревшего углерода от золы минералов (Типичный D50 примерно 20 мкм) в угольных электростанций. Это устройство электростатической сепарации также успешно на обогатительных другие неорганические материалы, включая такие минералы, как карбонат кальция, Тальк, Барит, и другие.
На рисунке проиллюстрированы основные детали сепаратора Стет 7. Частицы заряжаются triboelectric эффект через столкновений частиц и частиц в зазор между электродами. Приложенного напряжения между электродами составляет ±4 и ±10 кв относительно земли, давая общее напряжение разница 8 – 20 Кв через разрыв очень узкие электрод номинально 1.5 см (0.6 дюймов). Корма частицы внедряются в сепаратор Стет на одном из трех мест (Feed порты) через систему слайд распределитель воздуха с ножевые задвижки. Стет Сепаратор производит только два продукта, поток отрицательно заряженных частиц, собранных на положительно заряженный электрод, и поток положительно заряженных частиц, собранных на отрицательно заряженных электродов. Продукция передал соответствующие бункеры на каждом конце разделителя Стет пояс сепаратора и передал из разделителя под действием силы тяжести. Стет разделитель не производят промпродуктов или утилизировать поток, Хотя возможны несколько проход конфигурации для улучшения чистоты продукта и/или восстановления.
Рисунок 6: Стет Triboelectric пояс сепаратора
Частицы передаются через зазор электрода (зона разделения) в непрерывном цикле, Открытый сетки пояс. Пояс работает на высокой скорости, переменная с 4 Кому 20 м/с (13 – 65 м/с). Геометрия пояса служит для развертки тонкодисперсных частиц с поверхности электродов, предотвращение накопления мелких частиц, которые снижают производительность и напряжение поля традиционных падения параллельных пластины типа разделения устройств. В дополнение, пояс создает высокая седловатость, высокая степень турбулентности зоны между двумя электродами, содействие Трибо зарядка. Противотоком путешествия пояс сепаратора позволяет непрерывной зарядки и подзарядки или частиц в пределах разделителя, устраняя необходимость предварительной зарядки системы вверх по течению Стет сепаратора.
Рисунок 7: Основы эксплуатации Стет пояс сепаратора
Стет разделитель является высокая скорость подачи, коммерчески проверенная система обработки. Максимальная пропускная способность Стет сепаратора является главным образом функцией объемная скорость подачи, которые могут быть переданы через зазор электрода Стет пояс сепаратора. Другие переменные, Например, скорость ремня, Расстояние между электродами и газобетон плотность порошка эффект максимальная скорость подачи, обычно в меньшей степени. Для относительно высокой плотности материалов, Например, зола, скорость максимальная обработки 42 дюйм (106 см) электрода ширина коммерческих разделение единица составляет примерно 40 – 45 Тонн / час корма. Для менее плотных сырьевых материалов, максимальная скорость подачи ниже.
Таблица 6: Приблизительная максимальная скорость для различных материалов, обработанных с Стет подачи 42 сепаратор электростатический дюйм.
Взрыва пыли являются основным опасности в зерно и другие органические порошок, операции обработки. Стет сепаратор предназначен для переработки горючих органических порошков с только незначительные изменения. Существует нет нагретых поверхностей в Стет сепаратор. Только движущихся частей являются сепаратор пояса и привод роликов. Роликовые подшипники расположены за пределами порошок потока на внешней оболочке блока. Поэтому они не являются риск перегрева/искрения в потоке материала. Кроме того, Стет сепаратор подшипники доступны с возможностью измерения температуры заводе для обнаружения отказа подшипников, задолго до того, достиг опасно высоких температур. Разделитель ленты и системы привода представляют не большему риску, чем другие обычные вращающихся машин. Стет сепаратор высокого напряжения компоненты также расположены за пределами потока материала и содержащихся в пыленепроницаемые кожухи. Максимальная энергия искры через сепаратор разрыв ограничивается конструкцией компонентов высокого напряжения. Дополнительный уровень безопасности могут быть введены через продувки азотом.
Пшеничной муки обработки Стет сепаратор
Пшеничной муки является производным от шлифования весь зерна пшеницы (Отруби, зародыш, и эндосперма). Коммерчески доступные, готовые, пшеничной муки было приобретено для использования в качестве тестируемого материала для оценки возможности Стет сепаратор для удаления волокнистых отруби и зародышей из крахмалистого эндосперма фракции пшеничной муки. Пшеничной муки образец был проанализирован Стет до начала тестирования. Содержание золы была протестирована стандартом ICC 104 / 1 (900° C). Неоднократные золы измерения того же образца, Пример неразделенные корма, измеренные 10 раз, было установлено, что содержание золы 1.61%, стандартное отклонение 0.01 и относительная стандартное отклонение 0.7%. Анализ крупности частиц был завершен к лазерной дифракции с помощью Malvern Mastersizer 3000 с аппаратом сухой дисперсии. Был проведен анализ белков с помощью метода Дюма, с элементарной Быстрый N превышает азота/белков анализатор. Коэффициент пересчета из N x 6.25 был использован. Ниже кратко излагаются различные свойства пшеничной муки образца. (Посмотреть таблицу 7)
Таблица 7: Анализ цельной пшеничной муки, кормить, Стет
Содержание золы и содержание белка были признаны очень повторяемые, при тестировании в том же образце, но была определена значительной изменчивости между несколько мешков муки пшеничной, используется в качестве корма образца. (Посмотреть таблицу 8) Этот канал изменчивость выборки привело некоторых разброс тестовых данных.
Таблица 8: Анализ разделения теста результаты цельной пшеничной муки, Стет
Электростатической сепарации Тестирование образца пшеничной муки была исполнена на оборудование ST & Технология (СТЕТ) опытном объекте в Нидхеме, Массачусетс. Стет экспериментальный завод содержит два пилотных Стет сепараторы вместе с вспомогательное оборудование, используемое для расследования разделения материалов из источников кандидата. Пилотные Стет сепараторы имеют одинаковую длину как разделитель коммерческих Стет, в 30 футов (9.1 метров) длинный, Однако, экспериментальный завод сепаратор электрода ширина составляет только 6 дюймов (150 мм), или одной седьмой ширины разделителя крупнейших коммерческих Стет на 42 дюймов (1070 мм) электрода ширина. Корма потенциала Стет сепаратора прямо пропорциональна ширины электродов, Поэтому, скорость подачи экспериментальный завод сепаратора является одной седьмой скорость подачи 42-дюймовый широкий коммерческий разделитель блока. Максимальная скорость подачи с цельной пшеничной муки было 2.3 Тонн в час на пилотных, что соответствует 16 Тонн в час для 42-дюймовый широкий коммерческий разделителя. По сравнению со шкалой, на котором большинство электростатической сепарации исследований были проведены до настоящего времени, Стет сепаратор тестирование проводилось на значительно выше скорость подачи. Тестирование проводилось в 10 кг (20 фунт) испытания партии, из практических соображений поставки 2.3 Тонн / час корма непрерывно. Для каждого пакета условие теста, продукты процесса разделения были взвешены для расчета массы восстановления. Проб из каждого теста были собраны и проанализированы на содержание золы и содержание белка.
Рисунок 8: Стет экспериментальный завод сепаратор.
Измерение размера частиц пшеничной муки кормов и два продукта образцов показан ниже на рисунке 9.
Рисунок 9: Канал измерения размера частиц цельной пшеничной муки, и два разделенных образцы продукции.
Ниже приводится фотография восстановленного разделения продуктов. (Рис. 10) Во время разделения было отмечено заметное цветового сдвига, которой часть содержимого продукта высокой пепла значительно темнее, чем образец корма пшеничной муки.
Рисунок 10: Типичные продукты, оправился от процесса разделения Стет.
Содержание золы для всех товаров из процесса разделения была измерена. (Рис. 11)
Рисунок 11: Зольность против массового восстановления продукта низкой золы для пшеничной муки разделения испытания Стет
Тестирование Стет электростатического сепаратора с цельной пшеничной муки продемонстрировал значительные движения высокой пепла (Отруби) фракция пшеницы ядра для положительного электрода. Снижение золы продукт впоследствии была собрана на отрицательном электроде. Тестирование проводилось на схему один проход, Однако, это возможно для выполнения дальнейшей модернизации любой из продуктов разделения, выполняя другой стадии сепарации. Будущее тестирование с сепаратором Стет будет проводиться на образцах отруби пшеницы, а также кукурузной муки и бобовых как Люпин.
Выводы
Обзор соответствующей литературы показывает, что значительные исследования была проведена в разработке методов электростатической сепарации органических материалов. Это развитие продолжение или даже ускорился в прошлом 10 – 20 лет, с многие исследователи в Европе и Соединенных Штатах Америки методикам электростатической сепарации на широкий спектр проблем обогащения. Из этого исследования, Очевидно, что электростатические методы имеют потенциал для создания новых, более высокие значения растений, или предложить альтернативу для мокрой методы обработки. Хотя поощрение цветоделение пшеницы, кукуруза и люпина завод материалы были продемонстрированы в лаборатории и в некоторых случаях пилотных, электростатической системы, используемые для демонстрации эти результаты не могут быть наиболее подходящим или экономически технологического оборудования для выполнения таких увольнений на коммерческой основе. Многие электростатического технологии не подходят для процесса мелко молотый, низкой плотности порошков, например растительных материалов. Однако, Оборудование ST & Технология (СТЕТ) Трибоэлектростатический пояс сепаратора имеет продемонстрировали возможность обработки мелкодисперсных частиц от 500 – 1 мкм по высоким ставкам. Стет пояс сепаратора является высокий уровень, промышленно проверенные обработки устройство, которое может быть подходящим для коммерциализации недавние события в завод обработки материалов. Стет пояс сепаратора был протестирован на выборке из цельной пшеничной муки и был найден для успешного удаления отруби из крахмала дроби. Будущее тестирование с сепаратором Стет будет проводиться на образцах отруби пшеницы, а как кукурузной муки и импульсы, таких как соя и люпина.
Ссылки
[1] T. B. Осборн, “Промпродуктов очиститель”. Соединенные Штаты Америки патент 224,719, 17 Февраль 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Hanumantha РАО и K. Форсберг, “Обзор методов электрическое разъединение – Часть 1: Основные аспекты,” Полезные ископаемые & Металлургической обработки, Vol. 17, Нет. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Старший и E. Ян, “eForce – Новое поколение электростатический сепаратор для горнодобывающей промышленности пески,” в конференции тяжелых минералов, Йоханнесбург, 2003.
[4] R. H. Перри и D. W. Грин, Инженеры-химики Перри’ Седьмое издание справочника, Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Я. Chetan, R. Ouiddir, K. Medles и L. Dascalescu, “Электростатические сепаратор для микронизированного смеси металлов и пластмасс, происходящих из отходов электрического и электронного оборудования,” Журнал физики, Vol. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. Пандья, R. Сринивасан и C. P. Томпсон, “Разделение волокна для помола кукурузы электростатическим методом,”Зерновые химия, Vol. 90, Нет. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Бренды, P. M. Бейе, и я. Шталь, Электростатической сепарации, Вайнхайм: Уили VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Хемери, X. Rouau, V. Lullien Пелерэн, C. Баррон и J. Абекассис, “Сухой процесс разработки фракций пшеницы и изделий с повышение качества питания,” Журнал Наука зерновых, Нет. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. A. Brastad и E. C. Снаряжение, “Метод и аппарат для электростатической сепарации”. Соединенные Штаты Америки патент 2,848,108, 19 Август 1958.
[10] B. A. Камень и J. Минифи, “Восстановление Aleurone клеток из пшеничных отрубей”. Соединенные Штаты Америки патент 4,746,073,24 Мая 1988.
[11] A. Бома и A. Kratzer, “Метод для изоляции Aleurone частиц”. Соединенные Штаты Америки патент 7,431,228, 7 Октябрь 2008.
[12] J. A. DELCOUR, X. Rouau, C. M. Куртен, K. Поутаненом и R. Раньери, “Технологии для расширения эксплуатации здоровь повышая потенциал зерновых,” Тенденции в пищевой науки & Технология, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Драган, M. Bilici, R. Beleca, Y. Хемери и X. Rouau, “Электростатические основы для разделения тканей отруби пшеницы,” IEEE Transactions по промышленности, Vol. 46, Нет. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Хемери, X. Rouau, C. Драган, R. Bilici и L. Dascalescu, “Электростатические свойства отрубей пшеницы и ее учредительных слои: Влияние размера частиц, состав, и содержание влаги,” Журнал по пищевой инженерии, Нет. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Хемери, M. Chaurand, U. Холопайнен, A.-M. Лампи, P. Лехтинен, V. Пииронен, A. Sadoudi и X. Rouau, “Потенциал сухого фракционирования отрубей пшеницы для развития пищевых ингредиентов, часть I: Влияние сверхтонкого измельчения,” Журнал Наука зерновых, Нет. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Хемери, U. Холопайнен, A.-M. Лампи, P. Лехтинен, T. Нурми, V. Пииронен, M. Edlemann и X. Rouau, “Потенциал сухого фракционирования отрубей пшеницы для развития пищевых ингредиентов, часть II: Электростатической сепарации частиц,” Журнал Наука зерновых, Нет. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Ван, E. Смитс, R. M. Бум, и M. A. Schutyser, “Арабиноксиланы концентратов из пшеничных отрубей электростатической сепарации,” Журнал по пищевой инженерии, Нет. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Ван, R. M. Бум, и M. A. Schutyser, “Pre- и после лечения повышения обогащения белка из фрезерного и воздуха классификации бобовых,” Журнал по пищевой инженерии, Нет. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Пишон, J.-C. Мотт, S. Белаид, J. Ventureira и M. Лопес, “Сочетание существующих и альтернативных технологий для поощрения масличных и бобовых белков в приложениях пищевой,” Масличных культур & жиры, культур и липиды, Vol. 23, Нет. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] A. Баракат, F. Джером и X. Rouau, “Сухой платформа для разделения белков из биомассы содержащих
Полисахариды, Лигнин, и полифенолов,” ChemSusChem, Vol. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Бассет, S. Kedidi и A. Баракат, “Химическая- и растворителей Mechanophysical фракционирование биомассы индуцированных Трибо электростатического заряда: Разделение белков и лигнина,” ACS устойчивого химия & Инжиниринг, Vol. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Стенцель, J. L. Шефер, H. Запрет, и J. K. Нетери, “Аппарат и метод для разделения Трибоэлектростатический”.Соединенные Штаты Америки патент 5,938,041, 17 Август 1999.
