Vyberte jazyk:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank Hrach
Abstraktné
Z preskúmania príslušnej literatúry vyplýva, že sa uskutočnil významný výskum s cieľom uplatňovať elektrostaticky
oddelenie techniky na suché granulované prípravky na báze potraviny (t. j., organické) materiály. Tento vývoj sa zrýchlil v minulosti 10 – 20 rokov, with many researchers in Europe and the United States applying elektrostatická separácia techniques to a wide variety of beneficiation challenges. Podľa tohto výskumu, je zrejmé, že elektrostatické metódy majú potenciál vytvárať nové, higher-value plant products, alebo ponúknuť alternatívu k mokré metódy spracovania. Hoci podpora výťažky z obilnín, pulse and oilseed materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases, pilot scale, elektrostatické systémy používané na preukázanie týchto výsledkov nemusia byť vhodné alebo nákladovo efektívne spracovateľské zariadenia na vykonávanie takýchto separácií na komerčnom základe. Mnohé elektrostatické technológie nie sú vhodné pre proces jemne mletá, nízkoobjemové prášky, ako sú rastlinné materiály. Avšak, Zariadenia ST & Technológia (STET) triboelectrostatic pás oddeľovač má preukázanú schopnosť spracovávať jemné častice od 500 – 1 µm. The STET belt separator is a high-rate, priemyselne osvedčený spracovanie prístroj, vhodný obchodne na nedávny vývoj v organického materiálu, spracovania. Separátor pásu STET bol testovaný na vzorke celozrnnej múky a zistilo sa, že je úspešný pri odstraňovaní otrúb zo škrobu frakcie. Budúcnosť testovanie STETI separátor budú prebiehať na pšeničné otruby vzoriek, kukuričnej múky
a strukoviny ako sója a bôb.
Kľúčové slová: Tribe-elektrostatické, Elektrostatické, Oddelenie, Frakcionácie, Pšenica, Zrno, Múka, Vlákniny, Proteín, Olejnaté semená, Strukoviny
Úvod
Elektrostatická separácia metódy bol využitý v minulosti 50 rokov na obchodnej úrovni podláh alebo poterov
priemyselných nerastov a recykláciu odpadu. Elektrostatické podláh alebo poterov suché granulované rastlinnej potravy (tj, organické) materiály boli preskúmané pre nad 140 rokov, prvý patent na elektrostatická separácia pšeničná múka krupica plný ako skoro ako 1880. [1] Elektrostatické podláh alebo poterov umožňuje pre separácie na základe rozdielov v povrchové chémia (pracovné funkcie) alebo dielektrických vlastností. V niektorých prípadoch, Tieto separácie by nebolo možné použiť len separácie veľkosti alebo hustoty. Elektrostatická separácia systémy fungujú na podobných princípoch. Všetky elektrostatická separácia systémy obsahujú systém elektricky účtovať častice, externe generovaného elektrického poľa na separáciu sa vyskytujú v, a spôsob přenášení častíc do a von oddelenie zariadenia. Elektrické nabíjanie môže vyskytnúť jeden alebo viacero metód vrátane vodivého indukcia, Tribe-nabíjanie (kontaktovať elektrifikácia) a iónu alebo corona nabíjanie. Elektrostatická separácia systémy využívajú aspoň jeden z týchto mechanizmu spoplatňovania. [2]
Vysoké napätie roll elektrostatické separačné systémy boli použité v mnohých priemyselných odvetviach a aplikácie uvedenýchvčlánku
zložka je Elektricky vodivá ako ostatné. Príklady aplikácií pre vysoké napätie roll separátory titanium ložisko nerastov oddelenie, ako aj aplikácií recykláciu, napríklad triedenie kovov z plastu. Existuje viacero variácií a geometrie používané pre vysoké napätie roll systémy, ale všeobecne, fungujú na podobných princípoch. Krmivo častice sú účtované negatívne ionizujúcim corona výtok. Krmivo časticami sú rozptýlené do otáčajúceho sa bubna, kde je elektricky uzemnené, bubon. Elektricky vodivé častice vzdať svoje starosti kontaktu povrchu uzemnenej bubna. Otáčanie bubna spôsobuje vodivé častice, ktoré majú byť hodené z povrchu bubna a uložené v prvom zásobníku výrobku. Vodivé častice zachovať ich elektrický náboj a pripnuté na povrch valca. Nakoniec, elektrický náboj na non-vodivé častice rozptýlia, alebo častice budú kartáčované z bubna po tom, čo sa bubon otáča tak, aby nevodivé častice boli uložené v nevodivých častíc zásobníka. V niektorých aplikáciách, medzi vodivé a nevodivé násypky sa umiestni zásobník na zvyšky. Účinnosť tohto typu separačného zariadenia je všeobecne obmedzená na častice, ktoré sú relatívne hrubé a/alebo majú vysokú špecifickú gravitáciu, Vzhľadom na nutnosť pre všetky častice kontaktovať povrch valca. okrem toho, dynamika prietoku častíc je dôležitá, pretože uhlová hybnosť je v konečnom dôsledku zodpovedná za prenos častíc z povrchu bubna do príslušného výrobku Hoppers. Jemné častice a častice s nízkou hustotou sú ľahko ovplyvnené vzduchových prúdov, a teda menej pravdepodobné, že bude vyhodený z bubna v predvídateľnej oblasti. [2] [3] [4]
Deliaci pás vysokého napätia je variant vysokého napätia roll oddeľovač popísané vyššie. Krmivo časticami sú rozptýlené rovnomerne po celej šírke elektricky uzemnené dopravníka. Častice sú účtované, zvyčajne poskytujú negatívne corona, Hoci inými mechanizmami uvaľovania sú možné. Opäť sa vodivé častice dať ich elektrický náboj do uzemnenej dopravníka, zatiaľ čo non-vodivé častice udržať svoje starosti. Vodivé častice odpadávajú z okraja pásu samospádom, kým nevodivé nabité častice "zruší" z povrchu pásu elektrostatické sily. Opäť na separáciu účinné, každá častica musí kontaktovať povrchu pás pre umožnenie vodivé častice sa vzdať svoje starosti, aby pás. Preto, len v jednej vrstve častíc môže byť poskytované oddeľovač naraz. Ako zmenší veľkosť častíc krmiva, sa zníži rýchlosť spracovania zariadenia. [5] [6]
Paralelný plochý elektrostatické odlučovače sú zvyčajne založené na oddeľovanie častíc nie na základe vodivosti, ale na rozdiely v účinkoch umožňujúci prenos elektrického náboja trecie. Častice sú elektricky nabité intenzívny kontakt s ostatnými časticami, alebo s tretím povrchom, napríklad kov alebo plast bude požadovaných vlastností Tribe-nabíjanie. Materiály, ktoré sú electronegative (nachádza na negatívny koniec série Tribe-elektrické) odstrániť elektróny z povrchu Tribe-nabíjanie a získava záporný náboj. V kontakte, materiály, ktoré sú na pozitívnom konci TRIBO-elektrický seriál darovať elektróny a nabíjanie pozitívne. Nabitých častíc potom sú zavedené do elektrické pole medzi dvoma elektródami paralelné tanier rôznymi prostriedkami dopravy (gravitácia, Pneumatické, vibrácie). V prítomnosti elektrického poľa, nabité častice smerom opačne nabité elektródy a sú zhromaždené na zodpovedajúci produkt násypky. Znova, Mlynské zvyšky frakcie obsahujúce zmesi častíc môže alebo nemusí byť zhromažďované, v závislosti na konfigurácii zariadenia oddelenie. [4] [7]
Obrázok 1: Diagram odlučovač role vysokého napätia (vľavo) a odlučovač paralelný plochý voľného pádu (právo).
Tabuľka 1: Prehľad najčastejšie používajú elektrostatická separácia.
Prípad 1 – Pšenice a pšeničných otrúb obohacovaní.
Pšeničné otruby vedlajší konvenčné pšenice frézovanie, zastupujúci 10-15% pšeničné zrno. Pšeničné otruby pozostáva z vonkajších vrstiev oplodia vrátane, Testa, a aleurónovej vrstvy. Pšeničných otrúb obsahuje najviac mikroživín, vlákniny, a fytochemikálie obsiahnuté v obilí, ktoré majú preukázaný prínos pre zdravie človeka. [8] Bol hlásený významný podiel na oddeľovanie a beneficiating pšeničných otrúb. Historické záujem oddeľujúce pšeničných otrúb bola na zlepšenie kvality a hodnoty výrobku múky. Avšak, novšie záujmu bola hlásená u zotavuje cenné zložky z pšeničných otrúb.
V 1880, Thomas Osborne patentoval prvý komerčný elektrostatické oddeľovač odstránenie otruby od múky mlynské zvyšky. Oddeľovač sa skladala z rolls potiahnuté tvrdej gumy alebo rovnocenného materiálu, ktorý bol schopný elektricky nabíja cez trecie Tribe-nabíjanie s vlnou. Hoci nie sú uvedené, predpokladá sa, gumových roliek nadobudnuté záporný náboj porovnaní vlny, súlade s väčšina Tribe-elektrický series. Elektricky nabité rožky potom priťahované kladne nabitých otruby vláknina častice, dopravu na povrchu roll, kým pripnuté fiber častice sú brúsené z povrchu roll. Toto (predpokladá) pozitívne nabíjanie pšeničných otrúb je v rozpore s výsledkami ohlásili iní. Tribe-nabíjanie otruby častíc bola pomáha zvyšuje vzduch zavedený v spodnej časti prístroja, ktorý mal ďalšie výhody spôsobuje menej hustý otruby častice na povrch, bližšie rožky. [1]
V 1958 zariadenie na elektrostatické oddelení otrúb a endospermu obsiahnuté v kŕmna múka bola zverejnená v patentovej prihlášky Branstad pracuje v General Mills. Zariadenie pozostávalo z paralelný plochý oddeľovač v ktorej častice dopravili medzi dvoma taniermi vibráciami. Bran častice, poverený trecie častíc endospermu, boli následne dvíhame hore elektródy cez perforáciu v top elektródy. [9]
V 1988 prístroj a proces zotavovania aleurónu z komerčných pšeničných otrúb bol zverejnený v patentovom podaní. Komerčné pšeničných otrúb s východiskovým aleurónovej obsah 34% bol obohatený koncentrát 95% v 10% hmotnostný výnos (28% aleurónovej zotavenie) kombinácia kladivom frézovanie, zaradenie podľa skríningu, Air elutriation a elektrostatická separácia pomocou paralelný plochý elektrostatický odlučovač. Častice boli účtované do vzduchu elutriator zariadenia, ktorý má dvojakú úlohu vyberania pokút (<40 µm) tým, že dopravuje, zatiaľ čo súčasne TRIBO-nabíjanie aleurónovej vrstvy častice pozitívne (podávanie správ negatívnemu štítku elektródy) a pericarp/TESTA častice negatívne. Veľkosť častíc zmesi otrúb bola starostlivo kontrolovaná kladivom frézovanie a viacúrovňové skríning, na získanie krmiva prevažne veľkosti 130 – 290 rozsah μm. [10]
Nedávna práca na vymáhanie aleurónovej vrstvy z pšeničných otrúb pokračuje. V 2008, Buhler AG patentoval elektrostatický Separačný prístroj pre oddeľovanie aleurónov častíc z škrupiny z komutovanej otrúb. Jedno prevedenie zariadenia pozostáva z rotora pôsobiho v úzko veľkosti liečebnej oblasti, ktorý umožňuje kontakt častíc a častíc na stenu a následné TRIBO nabíjanie. Nabité častice sa potom dopravujú mechanicky do separovanej nádoby obsahujúcej paralelné doštičky. Častice spadajú cez separačné plavidlo gravitáciou, keďže diferenciálne nabité častice sa pohybujú smerom k opačne nabitých elektródam pod vplyvom elektrického poľa. [11] V kombinácii s riadnou dimenzovanie kŕmnych otrúb a metód mechanického triedenia, koncentrácie aleurónu až do 90% boli hlásené. [12] [8]
Obrázok 2: Reprodukovaná z Hemery et al, 2007 [8].
Tribe-nabíjanie a corona nabíjanie experimenty na pšeničné otruby boli vykonané pracovníkmi pri Electrostatics rozptýlené Media Research Unit, University of Poitiers, Francúzsko v 2010. Výskumní pracovníci meria povrch poplatku a povrchu potenciálny úpadok čas na pšeničné otruby s 10% vlhkosť a lyofilizované (lyofilizovaný) pšeničné otruby. Oddelenie skúška bola vykonaná na vzorke 50% lyofilizované pšeničné otruby a 50% lyofilizovaný aleurón krmivo pomocou pásu typu Corona elektrostatický separátor. (Obrázok 3) Oddelenie výsledkov laboratórneho rozsahu corona odlučovač uvedených 67% aleurónovej bol obnovený k non-dirigent hopper, zatiaľ čo len 2% pšeničných otrúb hlásené non-dirigent hopper. Tribe-nabíjanie experimenty boli vykonané aj pšeničné otruby a aleurónovej, ale len pre meranie povrchových latok [µC/g] generované na Každá frakcia, na rozdiel od zotavovania výrobkov z elektrostatickej separácie. Obe kŕmne suroviny boli účtované použitím teflón ako kontaktný povrch. Pšeničné otruby a aleurónovej sú hlásené ako nabíjanie pozitívne porovnaní s teflonovou, ktorý je veľmi electronegative. Zistilo sa, že veľkosť náboja závisí na prevádzkový tlak, používaný na Tribe-nabíjačka, naznačuje, že vyššia turbulencia vedie k viac kontaktov a komplexnejšie, Tribe-nabíjanie. [13]
Obrázok 3: Reprodukovaná z Dascalescu et al, 2010 [13]
V 2009, Výskumníci hodnotí elektrostatické vlastnosti nabíjania aleurónovej bohatá a oplodia bohaté kŕmnych surovín. [14] V 2011 vykonal elektrostatické oddelenie skúšky na vzorkách jemne zem pšeničných otrúb pomocou separátora poloprevádzkové elektrostatické tanier (TEP systém, Tribe tok separácie, Lexington, USA). TEP systém využíva nabíjací line, kde kŕmnych častice vstupujú prúd búrlivej stlačeného vzduchu, a pneumaticky prepravovaných cez nabíjací líniu separácie komore. Častice sú TRIBO-účtované častíc do kontaktu s časticami, rovnako ako častica kontakt s povrchom nabíjania linky. Výsledky získané s TEP systémom preukázali, že elektrostatická separácia účinný pri inovácii aleurónovej a beta-glukánu obsahom pšeničných otrúb. Zaujímavo, pomerná časť materiálu, ktorý bol zistilo, že obsahujú najvyššie aleurónovej mobilný obsah, v 68%, bol veľmi jemný (D50 = 8 µm) zlomok, ktorý bol obnovený z nabíjania trubice. Nie je jasné, prečo tento materiál prednostne sústredil v nabíjania prístroj, Avšak, naznačujú, že schopnosť obsah bunky aleurónovej proces môže vyžadovať elektrostatické techniky, ktoré sú schopné spracovať veľmi jemného prášku. Okrem toho, Táto práca demonštrovala, že krmivo príprava pšeničných otrúb, bola dôležitým faktorom. Vzorky pripravené kryogénne brúsenie v Kladivový mlyn sa zistilo, že menej úplne oddeliť (oslobodený) ako tie, ktoré sú zem v lisovni typu dopad pri teplote okolia. [15] [16]
Obrázok 4: Reprodukovaná z Hemery et al, 2011 [16]
Nedávne práce skúmaná koncentrácia arabinoxylans z pšeničných otrúb elektrostatické metódami. Výskumných pracovníkov využívaná laboratóriu stupnice elektrostatické oddeľovač pozostávajúci z nabíjania trubice a oddelenie komory obsahujúce dve paralelné tanier elektródy. Frézované pšeničných otrúb bola zavedená do nabíjacieho trubice a pneumaticky prepraviť do oddelenia komory pomocou stlačený dusík. Turbulencie a rýchlosti vysoké plynu v nabíjacej trubici poskytol kontakt častíc potrebný pre nabíjanie Tribe. Nabité častice (produkty z oddelenia) boli zozbierané z povrchu elektród, pre analýzu. Vzhľadom na vertikálnu orientáciu elektródy nezaznamenávali značné množstvo materiálu. Táto frakcia mlynské zvyšky môžu byť recyklované pre ďalšie spracovanie v konvenčnej electrostatics, Avšak, na účely tohto experimentu, materiál nie zhromaždených na elektródy bol považovaný za stratený. Výskumníci hlásili zvýšenie oboch výrobkov triedy (arabinoxylán obsah lieku) a zvýšiť účinnosť separácie ako dopravné rýchlosti. [17]
Nedávne úsilie vzťahovali pšeničných otrúb elektrostatické metódami sú zhrnuté nižšie v tabuľke 2.
Tabuľka 2: Zhrnutie metód elektrostatické vyhodnocuje vzťahovali pšeničných otrúb.
Prípad 2 – Proteín zotavenie z lupinovej múky
Výskumníci v skupine potravín procesu inžinierstva v Wageningen, Holandsko, vyhodnotiť potenciál pre proteín obohacovanie pomocou strukoviny. Hrach a bôb múky boli použité ako kanály pre množstvo bielkovín obohatenie techník vrátane klasifikácie vzduchu v kombinácii s elektrostatickými oddelenie. Neliečená hrach a bôb semená boli prvý frézované do približne 200 µm. Kŕmne suroviny pre klasifikáciu a elektrostatická separácia boli následne frézované vplyv typ mlyna pomocou vnútorného klasifikátor (Hosokawa Alpine ZPS50). Medián častice (D50) bola hlásená ako približne 25 µm na hrachovej múky, a približne 200 µm lupinovej múky, pred vzduchu klasifikácie. Nakoniec, podmnožinou každej vzorky, hrach a bôb múky, potom vzduch klasifikovalo (Hosokawa Alpine ATP50). Krmiva pre elektrostatický odlučovač pozostával z oboch neliečenej múky, ako aj kurz a jemný výrobok z klasifikácie vzduchu. [18]
Elektrostatická separácia zariadenie použité počas pokusov bol paralelný plochý typ, s nabíjaním vykonávanými prostredníctvom triboelektrického nabíjania 125 mm dĺžka nabíjania trubice, s časticami dopraviť pneumaticky stlačený dusík. Zariadenie je podobné konfigurácie zariadenia používané Wang et al (2015). [17] Elektrostatická separácia experimenty boli vykonané na zemi hrachovej múky a lupinovej múky, rovnako ako priebeh a jemné frakcie hrachu múky a Lupine múky získané zo vzduchu klasifikácie. Hrachová múka preukázať iba drobné pohybu bielkovín počas elektrostatické testovanie. Avšak, lupinovej múky preukázali významné pohyb bielkovín vo všetkých troch testovaných vzoriek (mletá múka- 35% proteín, frézované klasifikovaných pokuty – 45% proteín, frézované klasifikované hrubé – 29% proteín). Produkty bohaté na bielkoviny približne 60% obnovené uzemnenej elektródy pre každú z troch lupin vzoriek testovaných. [18]
Prípad 3 – Vlákno odstránenie z kukurice
Výskumníci na katedre poľnohospodárskych a biologických inžinierstva, Mississippi State University sa vykonáva, elektrostatické testovanie na zemi kukuričnej múky, s cieľom odstránenia vlákien. Elektrostatická separácia zariadenie pozostávala z prenášača s záporné elektródy umiestnenej na konci dopravník. Kladne nabitých častíc, častice vlákien, v tomto prípade, boli zrušené z prenášača a triedené do druhého zásobníka. -Vlákno častice spadol z pásového dopravníka samospádom a boli uložené do prvého výrobku násypky. Autori nepopisuje, ako sa vykonáva elektrické nabíjanie. Krmivo pre tento oddeľovač bola relatívne hrubé, s veľkosťou častíc krmiva od 12 pletivo (1,532 µm) na 24 pletivo (704 µm). Že sa nezdá, že nedosahuje (<704 µm) materiál bol spracovaný počas tejto štúdie. Každá skúšobná podmienka bola dokončená pomocou 1 kg kŕmnej suroviny, ktorá bola rovnomerne rozptýlená cez pás. [6]
Obrázok 5: Reprodukovaná z Pandya et al, 2013 [6]
Mississippi State výskumníci dokončená elektrostatické oddelenie testovanie na netienený kukuričnej múky, detekované frakcie kukuričnej múky a frakcie bohaté na vlákno získané z klasifikácie vzduchu. Elektrostatické testovanie nebola dokončená na low-fiber prúdov vymáhať od vzduchu klasifikácie. Analýza výsledkov elektrostatická separácia je uvedený nižšie:
Tabuľka 3: Výsledky fiber oddelenia reprodukovať z Pandya et al, 2013 [6]
Prípad 4 – Koncentrácia bielkoviny z olejnín
Olejniny, napríklad repkový (repkový), Slnečnica, Sezamové, horčica, Sója-kukurica klíčky, a ľanové semienko všeobecne obsahujú značné množstvo bielkovín a vlákniny. Technológie spracovania odstrániť vlákno, čím sa zvyšuje obsah bielkovín, olejnín sa stáva čoraz dôležitejšou ako globálny dopyt bielkovín zvyšuje. [19] Nedávne práce výskumníkmi na francúzsky národný inštitút pre poľnohospodársky výskum preskúmala jemných frézovanie v kombinácii s elektrostatickými spracovanie slnečnicový jedla, sústrediť bielkovín. Vzorky krmív slnečnicovým jedle boli rozdrvené v lisovni vplyv prevádzkovej teplote okolia na čiastočky s veľkosťou (D50) z 69.5 µm. Elektrostatické oddeľovače používané pre testovanie paralelný plochý zariadenie, kde bolo primárny nabíjací mechanizmus Tribe-nabíjanie. Tribe-nabíjanie vykonalo proti prúdu na elektródy do riadka Tribe-nabíjanie, s časticami dopravená cez nabíjací líniu, a elektródy, cez pneumatické dopravné. Proteín bol nájdený na nabíjanie pozitívne (vykazovanie záporná elektróda) a vlákno-bohatý zlomok sa zistilo, že účtovať negatívne. Zistilo sa, že proteín selektivity vysoké. Kŕmnych bielkovín bolo 30.8%, s produktom, ktorý je bohatý na bielkoviny 48.9% a bielkovín vyčerpané (Fiber-Rich) produkt merania len 5.1% proteín. Bielkovín bolo 93% pozitívne produktov. Celulóza, Lignin, a lignín sa merali a zistilo sa, že nahlásia záporne nabitý produkt, oproti bielkoviny. [20]
Tabuľka 4: Výsledky slnečnicový jedlo oddelenia reprodukovať z et al Barakat, 2015 [20]
V 2016, Ďalšia štúdia bola dokončená pomocou jemne zem repkového oleja semeno jedlo, alebo repkový olej koláče (ROC), ako krmivo elektrostatická separácia procesu. Opäť jemných frézovanie teplote okolia bola vykonaná pomocou noža mlyn zariadenia (RETSCH SM 100). Frézované materiálu, s mediánom častice (D50) z približne 90 µm, bola spracovaná pomocou separátora poloprevádzkové paralelný plochý (TEP systém, Tribe tok separácie). Systém TEP využíva triboelektrické nabíjanie pomocou pneumatického dopravovania častíc cez vysokú tlakovú nabíjaciu linku za turbulentných podmienok. Jednorazovým testom separácie s TEP viedlo k významnej koncentrácii bielkovín, kŕmenie bielkovinami z 37%, úroveň proteín kladne nabitých produktu 47% a úroveň záporne nabité produkt bielkovín 25%. Boli vykonané ďalšie separačných stupňov, v konečnom dôsledku produkovať produkt bohatý na bielkoviny 51% proteín po 3 následných separačných stupňov. [21]
Tabuľka 5: Výsledky repkového oleja semeno jedlo oddelenia reprodukovať z Basset et al, 2016 [21]
Diskusia
Preskúmanie literatúry naznačuje, že značný výskum zaviazal vytvoriť elektrostatické separačných techník pre ekologické materiály. Tento vývoj pokračoval alebo ešte zrýchlil v minulosti 10 – 20 rokov, s mnoho výskumníkov v Európe a Spojených štátoch uplatňujú elektrostatické separačných techník na širokú škálu problémov, podláh alebo poterov. Podľa tohto výskumu, je zrejmé, že elektrostatické metódy majú potenciál vytvárať nové, vyššie hodnoty rastlinných produktov, alebo ponúknuť alternatívu k mokré metódy spracovania.
Hoci podpora separácie obilných zŕn, Impulzy, a olejosemenné materiály boli preukázané v laboratóriu a v niektorých prípadoch pilotné meradlo, elektrostatické systémy používané na preukázanie týchto výsledkov nemusia v konečnom dôsledku slúžiť ako najvhodnejšie alebo nákladovo efektívne spracovateľské zariadenie na vykonávanie takýchto separácií na komerčnom základe. Existujúce komerčné elektrostatické systémy sa najčastejšie používajú v separácie minerálov, kovov alebo plastov. Minerály a kovy sú obaja relatívne husté materiály s vysokou mernou, v porovnaní s rastlinných materiálov. Aj s vysokou mernou hmotnosťou minerály a kovy, účinné obmedzenia veľkosti častíc pre Drum roll a paralelný tanier elektrostatické separátory je relatívne hrubý, s niekoľkými častice nižšie 100 µm napr.. Plasty sú nižšej hustoty ako minerály a kovy, ale často sa spracúvajú v hrubých veľkostiach častíc, ako plastové vločky napr.. The introduction of fine particles creates operational difficulties for both high-tension roll and parallel plate separators. Pokuty, častice s nízkou hustotou sú veľmi citlivé na vzduchové prúdy, najmä v porovnaní s minerály a kovy. Malé rozdiely v vzdušné prúdy vnútri oddelenie zariadenia vplyv dráhu jemné častice, aby ich sily okrem tých, ktoré sú spôsobené elektrostatického poľa.
Pre väčšinu systémov oddeľovač paralelný plochý, na elektródach paralelných separátorov dosiek sa zbierajú jemne mleté a nízkokomery, ktoré sú elektrostaticky nabité.. Ak tieto častice elektricky pripojené nie sú odstránené na stálej báze, intenzity elektrického poľa a efektívnosti zariadenia rozkladať. Práce výskumných pracovníkov na The Food proces Engineering Group Wageningen UR (Wang et al, 2015) využil tohto javu na odber vzoriek z povrchu elektród paralelný plochý oddeľovač na analýzu produktov separácie. Paralelný plochý oddeľovač systémy, najmä tých, ktoré sú založené na závažnosti sprostredkovať častice cez elektrické pole, sa pokúsili riešiť tento problém v niekoľkých ohľadoch. Kameň et al (1988) opísaný proces, v ktorom boli jemné čiastočky proti prúdu elektrostatického odlučovača do vzduchu elutriation. [10] Iní uvádzajú udržiavanie laminárne prúdu vzduchu prúdi cez elektród, aby sa zabránilo jemné častice boli ovplyvnené vzdušné prúdy. [22Avšak, udržiavanie laminárne prúdenie vzduchu sa stáva náročná ako oddelenie zariadenia sa stáva väčší, účinne obmedzujú kapacitu spracovania týchto zariadení. Nakoniec veľkosť častíc v ktorej komponenty sú fyzicky oddelené od iných (prítomný ako diskrétne častice), bude najväčším vodiča pri určovaní veľkosti častíc v ktorom sa spracovanie musí prebehnúť.
Ako bolo spomenuté, konvenčné elektrostatická separácia zariadenia sú obmedzené kapacity na spracovanie, especially with low-density and finely ground powders such as plant materials. For high-tension drum and belt separation devices, účinnosť je obmedzená na častice, ktoré sú relatívne hrubé a/alebo majú vysokú špecifickú hmotnosť, Vzhľadom na nutnosť pre všetky častice kontaktovať povrch valca. Ako častice sa zmenšujú sa zníži rýchlosť spracovania. Paralelné doskové separátory sú ďalej obmedziť hustota častíc, ktoré môžu byť spracované v zóne elektródy. Častíc zaťaženie musí byť relatívne nízky zabrániť účinkom priestor bez poplatku.
Zariadenia ST & Deliaci pás technológie
Zariadenia ST & Technológia (STET) deliaci pás triboelectrostatic má preukázať schopnosť spracovať jemné častice od 500 – 1 µm. STETI oddeľovač je paralelný plochý elektrostatický odlučovač, Avšak, Elektródové dosky sú orientované vodorovne v protiklade k vertikálne ako je tomu vo väčšine paralelné doskové separátory. (Pozri obrázok 6) Okrem toho, oddeľovač STET dosahuje časticovú TRIBO-nabíjanie a dopravu súčasne vysokorýchlostným otvoreným sieťovinovým dopravníkovým pásom. Táto funkcia umožňuje veľmi vysoké špecifické spracovanie sadzby krmiva, ako aj schopnosť spracovávať prášky oveľa jemnejšie než konvenčné elektrostatické zariadenia. Oddelenie zariadenia tohto typu bol v komerčnej prevádzke od 1995 oddeľujúce nespáleného uhlíka z popolčeka minerálov (typické D50 približne 20 µm) v uhoľných elektrárňach. Elektrostatická separácia zariadenie bol tiež úspešný v beneficiating iných anorganických materiálov, vrátane minerálov ako uhličitan vápenatý, mastenec, barytu, a ďalšie.
Základné údaje o STETI oddeľovač sú znázornené na obrázku 7. Častice sú účtované triboelektrický efekt cez častíc-k-častíc zrážkam v rámci medzery medzi elektródami. Použité napätie medzi elektródami je medzi ±4 a ±10 kV vo vzťahu k zemi, pričom rozdiel celkového napätia 8 – 20 kV cez veľmi úzky elektród z nominálne 1.5 cm (0.6 palcov). Krmivo častice sú zavedené STETI oddeľovač v jednom z troch miest (Krmivo porty) prostredníctvom rozdeľovača vzduchových sklíčko s ventilmi na nože. STETI oddeľovač produkuje len na dva produkty, prúd záporne nabité častice zhromaždené na kladne nabitú elektródou, a kladne nabitých častíc stream zhromažďované na negatívne nabitú elektródou. Výrobky sú dopravené na príslušné zásobníky na každom konci separátora STET oddeľovačom a dopravené z oddeľovača gravitáciou. STETI oddeľovač produkovať mlynské zvyšky ani recyklovať stream, Hoci viaceré pass konfigurácie na zlepšenie produktu čistoty alebo obnovenie sú možné.
Obrázok 6: STET Triboelectric pás oddeľovač
Častice sú prenášané prostredníctvom elektród (rozdelenie zóny) o cyklické opakovanie, otvoreného oka pásu. Pás operuje u vysokej rýchlosti, premenná z 4 na 20 m/s (13 – 65 ft/s). Geometria pás slúži zamiesť jemných častíc z povrchu elektródy, zabránenie hromadeniu jemných častíc, ktoré rozkladajú výkon a napätie oblasti tradičného voľného pádu paralelné dosky typ separácia zariadenia. okrem toho, pás vytvára vysoké číre, vysoké turbulencie zóna medzi dvoma elektródami, podpora nabíjania Tribe. Protiprúdovým cestovanie deliaci pás umožňuje priebežné nabíjanie a opätovného nabitia alebo častice v odlučovači, eliminuje potrebu vopred nabíjací systém ťažobných STETI oddeľovač.
Obrázok 7: Základy fungovania STETI deliaci pás
STETI oddeľovač je vysoká rýchlosť posuvu, komerčne odskúšané systém spracovania. Maximálne spracovateľské kapacity STETI oddeľovač je väčšinou v závislosti na objemovej rýchlosti posuvu môžete zasielať prostredníctvom elektród STETI deliaci pás. Ostatné premenné, ako je rýchlosť pásu, vzdialenosť medzi elektródami a sýtené hustota prášok efekt maximálna rýchlosť posuvu, zvyčajne v menšej miere. Pre relatívne vysoko hustotné materiály, napríklad, Popolček, sadzba maximálna spracovanie 42 palec (106 cm) elektródy šírka obchodné oddelenie jednotka je zhruba 40 – 45 Ton za hodinu krmiva. Pre menej hustý kŕmnych surovín, Maximálna rýchlosť je nižšia.
Tabuľka 6: Približnú maximálnu rýchlosť pre rôzne materiály spracované s STETI posuvu 42 palec elektrostatický odlučovač.
Prachu výbuchov sú veľké nebezpečenstvo na obilie a iné organické prášok operácie spracovania. STETI oddeľovač je vhodná pre spracovanie horľavých organických prášky len s drobnými úpravami. Neexistujú žiadne vyhrievané povrchy v odlučovači STETI. Iba pohyblivé časti sú deliaci pás a jazdy valčeky. Súdkové ložiská sú umiestnené mimo prúd prášok na vonkajšie shell jednotky. Preto nie sú rizikom prehriatia/Sparking v materiále prúdu. Okrem toho, oddeľovacie ložiská STET sú k dispozícii s možnosťou merania teploty pri výrobe, aby sa zistila porucha ložiska dobre pred tým, ako sa dosiahnu nebezpečne vysoké teploty. Deliaci pás a riadiť systém predstavujú vyššie riziko než iné konvenčné rotačné stroje. Separátor STET s vysokým napätím komponenty sú tiež umiestnené mimo prúdu materiálu a obsiahnuté v prachu-tesné škatuľky. Maximum energie iskra cez odlučovač medzera je obmedzená design komponentov vysokého napätia. Ďalšiu úroveň bezpečnosti môžu byť zavedené prostredníctvom preplachovací dusíka.
Celozrnná pšeničná múka spracovanie STET oddeľovač
Celozrnná pšeničná múka je odvodený od brúsenie cele zrno pšenice (Bran, Klíčkov, a endospermu). Komerčne dostupné, Off-the-shelf, celá pšeničná múka bola zakúpená na použitie ako testovací materiál na vyhodnotenie schopnosti separátora STET odstrániť vláknité otruby a klíčky z škrobových endospermu frakcie pšeničnej múky. Celozrnná pšeničná múka vzorka bola analyzovaná STETI pred začiatkom testovania. Obsah popola bol testovaný podľa ICC normy 104 / 1 (900° C). Opakované popol merania tej istej vzorky, neoddelené krmiva vzorky, meria 10 krát, zistilo sa, že majú obsah popola 1.61%, Štandardná odchýlka 0.01 a relatívna štandardná odchýlka 0.7%. Analýza veľkosti častíc bola doplnená laserové difrakcia pomocou Malvern Mastersizer 3000 s prístrojom, suché rozptyl. Proteín analýza bola vykonaná metódou DUMAS, s elementárne Rapid N prekročiť dusík/proteín Analyzer. Konverzný faktor N x 6.25 bol použitý. Rôzne vlastnosti celozrnnej múky vzorky sú zhrnuté nižšie. (Pozri tabuľku 7)
Tabuľka 7: Analýza celozrnnej múky feed STETI
Obsah popola a obsahu bielkovín sa zistilo, že byť veľmi opakovateľné, keď sa testuje v tej istej vzorke, ale značných zmien bola identifikovaná medzi niekoľkými vrecúška celozrnná pšeničná múka používa ako krmivo vzorky. (Pozri tabuľku 8) Toto krmivo vzorky variability vyústila v niektoré symboly scatter v testovacích dát.
Tabuľka 8: Analýza oddelenia test výsledky z celozrnnej múky STETI
Elektrostatická separácia vzorky múky celozrnnej testovanie vybavenie ST & Technológia (STET) skúšobnej prevádzky zariadenia v meste Needham, Massachusetts. STETI poloprevádzkového obsahuje dve poloprevádzkové STETI oddeľovače spolu s prídavného zariadenia používať vyšetrovať odlúčenia kandidát zdroje materiálov. Oddeľovače STET v pilotnom meradle sú rovnakej dĺžky ako komerčný separátor STET, v 30 nohy (9.1 Merače) dlhé, Avšak, Šírka poloprevádzkového oddeľovač elektróda je len 6 palcov (150 mm), alebo jedna sedmina šírka najväčší komerčný STETI oddeľovač v 42 palcov (1070 mm) Šírka elektródy. Vstupnú kapacitu STETI oddeľovač je priamo úmerná šírka elektródy, preto, rýchlosť posunu pilotného separátora je jedna-siedma rýchlosť posunu 42-palcovej širokej obchodnej Oddeľovacie jednotky. Maximálna rýchlosť posuvu s celozrnnej múky bola 2.3 Ton za hodinu v poloprevádzkových, ktorá zodpovedá 16 Tony za hodinu pre 42-palcový široký komerčný oddeľovač. V porovnaní s stupnice akou väčšina elektrostatická separácia štúdia neuskutočnili na rande, STETI oddeľovač testovanie bolo vykonané u podstatne vyššiu rýchlosť posuvu. Testy boli vykonané v 10 kg (20 libra) dávkové testy, Vzhľadom na praktické úvahy zásobovania 2.3 Ton za hodinu krmiva nepretržite. Pre každú dávku skúšobné podmienky, produkty procesu oddelenia boli vážil vypočítať hromadného vymáhania. Čiastkové vzorky z každej skúšky boli zozbierané a analyzované na obsah popola a obsahom bielkovín.
Obrázok 8: STET Pilot rastlín oddeľovač.
Meranie veľkosti častíc celozrnnej múky krmív a vzorky dvoch výrobkov je uvedený v obrázku nižšie 9.
Obrázok 9: Meranie veľkosti častíc z celozrnnej múky feed, a dvoch oddelených vzoriek výrobkov.
Obrázok obnovené oddelenie výrobkov je zahrnutá pod. (Pozri obrázok 10) Viditeľný farebný posun pozorovalo počas separácie, ktoré vysoko popol obsah výrobku frakcie výrazne tmavší krmivo celozrnnej múky vzorky.
Obrázok 10: Typické výrobky získané z proces separácie STETI.
Obsah popola pre všetky produkty z procesu oddelenia bola meraná. (Pozri obrázok 11)
Obrázok 11: Obsah popola v porovnaní s hromadný regenerácia produktu s nízkym jasom pre separáciu celozrnnej múky podľa STET
Testovanie STETI elektrostatický odlučovač s celozrnnej múky preukázali významné pohyb vysokej popola (Bran) zlomok z pšenice jadra na pozitívna elektródu. Znížené popol výrobku bola následne zhromaždených na záporná elektróda. Testovanie obracací schémy, Avšak, je možné vykonať ďalšiu modernizáciu buď oddelenie výrobkov vykonaním ďalšej etapy separácie. Budúcnosť testovanie STETI separátor budú prebiehať na pšeničné otruby vzoriek, rovnako ako kukuričná múka a strukoviny, ako je lupín.
Závery
Preskúmanie literatúry naznačuje, že značný výskum zaviazal vytvoriť elektrostatické separačných techník pre ekologické materiály. Tento vývoj pokračoval alebo ešte zrýchlil v minulosti 10 – 20 rokov, s mnoho výskumníkov v Európe a Spojených štátoch uplatňujú elektrostatické separačných techník na širokú škálu problémov, podláh alebo poterov. Podľa tohto výskumu, je zrejmé, že elektrostatické metódy majú potenciál vytvárať nové, vyššie hodnoty rastlinných produktov, alebo ponúknuť alternatívu k mokré metódy spracovania. Hoci podpora separácie pšenice, rastlinné materiály na báze kukurice a lupín boli preukázané v laboratóriu a v niektorých prípadoch aj v pilotnej, elektrostatické systémy používané na preukázanie týchto výsledkov nemusia byť najvhodnejšie alebo nákladovo efektívne spracovateľské zariadenie na vykonávanie takýchto separácií na komerčnom základe. Mnohé elektrostatické technológie nie sú vhodné pre proces jemne mletá, nízkoobjemové prášky, ako sú rastlinné materiály. Avšak, Zariadenia ST & Technológia (STET) triboelectrostatic pás oddeľovač má preukázanú schopnosť spracovávať jemné častice od 500 – 1 µm za vysoké ceny. Deliaci pás STETI je vysoká miera, priemyselne osvedčený spracovanie zariadenie, ktoré môžu byť vhodné obchodne na nedávny vývoj v rastlinného materiálu, spracovania. Separátor pásu STET bol testovaný na vzorke celozrnnej múky a zistilo sa, že je úspešný pri odstraňovaní otrúb zo škrobu frakcie. Budúcnosť testovanie STETI separátor budú prebiehať na pšeničné otruby vzoriek, rovnako ako kukuričnej múky a strukoviny ako sója a bôb.
Referencie
[1] T. B. Osborne, “Mlynské zvyšky-čistička”. Spojené štáty patentový 224,719, 17 Februára 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Hanumantha Rao a K. Forsberg, “Prehľad metód elektrické oddelenie – Časť 1: Základné aspekty,” Minerálne látky & Metalurgické spracovanie, Vol. 17, nie. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Starší a E. Yan, “eForce – Najnovšia generácia elektrostatického oddeľovača pre priemysel nerastných pieskov,” v ťažkých minerálov konferencie, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry a D. W. Zelená, Perryho chemických inžinierov’ Siedmy ročník príručky, New York: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, I. Chetan, R. Ouiddir, K. Medles a L. Dascalescu, “Elektrostatické oddeľovač Mikronizovaná zmesi kovov a plastov, pochádzajúce z odpadu elektrických a elektronických zariadení,” Vestníku fyziky, Vol. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Srinivasan a C. P. Thompson, “Fiber separácie na zemi kukuričnej múky prostredníctvom elektrostatickej metódy,”Obilné chémia, Vol. 90, nie. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Značky, P. M. Beier, a ja som. Stahl, Elektrostatická separácia, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. Barron a J. Abecassis, “Suchý proces rozvíjať pšenica zlomky a výrobky s zvýšenie nutričnej kvality,” Vestníku obilnín vedy, nie. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. A. Brastad a E. C. Prevodové, “Metódy a prístroje na elektrostatická separácia”. Spojené štáty patentový 2,848,108, 19 Augusta 1958.
[10] B. A. Kameň a J. Minifie, “Obnova aleurónovej buniek z pšeničných otrúb”. Spojené štáty patentový 4,746,073,24 Môže 1988.
[11] A. Bohm a A. Kratzer, “Metódy pre izoláciu častíc aleurónovej”. Spojené štáty patentový 7,431,228, 7 Októbra 2008.
[12] J. A. DELCOUR, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen a R. Ranieri, “Technológie pre širšie využitie potenciálu zdravých obilnín,” Trendy v potravinárskej vedy & Technológia, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. DRAGAN, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery a X. Rouau, “Elektrostatické základ pre separáciu pšeničných otrúb tkanív,” IEEE transakcie na priemyselné aplikácie, Vol. 46, nie. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. DRAGAN, R. Bilici a L. Dascalescu, “Elektrostatické vlastnosti pšeničných otrúb a jeho konštitutívny vrstiev: Vplyv veľkosti častíc, zloženie, a vlhkosť,” Vestníku potravín inžinierstva, nie. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Tuomas, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi a X. Rouau, “Potenciál suché frakcionácie pšeničných otrúb pre rozvoj zložiek potravín, časť I: Vplyvom ultra-jemné brúsenie,” Vestníku obilnín vedy, nie. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Tuomas, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, M. Edlemann a X. Rouau, “Potenciál suché frakcionácie pšeničných otrúb pre rozvoj zložiek potravín, časť II: Elektrostatická Separácia elementárnych častíc,” Vestníku obilnín vedy, nie. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Boom, a M. A. Schutyser, “Arabinoxylans koncentrátov z pšeničných otrúb elektrostatické oddelením,” Vestníku potravín inžinierstva, nie. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Boom, a M. A. Schutyser, “Vopred- a po liečbe zvýšenie bielkovín obohatenia z mletia a vzduch klasifikácie strukovín,” Vestníku potravín inžinierstva, nie. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira a M. Lopez, “Kombináciou existujúcich a alternatívnych technológií podporovať olejniny a strukoviny bielkovín v potravinárske účely,” Olejnaté semená & tuky plodín a lipidov, Vol. 23, nie. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] A. Barakat, F. Jerome a X. Rouau, “Suché platformu pre oddelenie bielkoviny z biomasy-obsahujúce
Polysacharidy, Lignín, a polyfenoly,” ChemSusChem, Vol. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Všeobecné a Kedidi. Barakat, “Chemické- a Bezrozpúšťadlom Mechanophysical Frakcionácia biomasy vyvolanej TRIBO-elektrostatické nabíjanie: Oddelenie proteínmi a lignín,” ACS trvalo udržateľnú chémiu & Strojárstvo, Vol. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Schaefer, H. Zákaz, a J. K. Neathery, “Prístroje a metódy pre Triboelectrostatic oddelenie”.Spojené štáty patentový 5,938,041, 17 Augusta 1999.
