Izberite jezik:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank Hrach
Izvleček
Pregled ustrezne literature kaže, da so bile izvedene pomembne raziskave za uporabo elektrostatično-
tehnike ločevanja, da se posuši granul rastlinski osnovi živil (Tj., ekološko) materialov. Ta razvoj je pospešila v preteklosti 10 – 20 let, prijavilo se je veliko raziskovalcev v Evropi in Združenih državah elektrostatična ločevanje tehnike za najrazličnejše izzive v zvezi z koristmi. Iz te raziskave, je razvidno, da elektrostatične metode imajo potencial za ustvarjanje novih, rastlinski proizvodi višje vrednosti, ali ponujajo alternativo mokra metode obdelave. Čeprav spodbujanje ločevanja žit, Pulzni in oljni materiali so bili demonstrirani v laboratoriju in v nekaterih primerih, Pilotna lestvica, elektrostatični sistemi, ki se uporabljajo za dokazovanje teh rezultatov, morda niso primerni ali stroškovno učinkoviti obdelovalni opremi za opravljanje takšnih separacij na komercialni podlagi. Veliko elektrostatične tehnologije niso primerni za proces fino mlet, prah nizke gostote, kot so rastlinski materiali. Vendar, ST opreme & Tehnologija (STET) triboelectrostatic pas ločilo je dokazana sposobnost procesa drobni delci iz 500 – 1 µm. Ločevalnik pasov STET je visok, naprave za industrijsko dokazano predelavo, ki je lahko primerna za trženje novostih v ekološke predelave plastik. Ločilo pasu STET je bilo testirano na vzorcu cele pšenične moke in je bilo ugotovljeno, da je uspešno pri odstranjevanju otrobi iz škroba frakcije. Prihodnosti testiranje z STET separator izvajajo na vzorcih, pšenični otrobi, koruzne moke
in stročnice, kot so soja in volčji bob.
Ključne besede: TRIBO elektrostatično, Elektrostatično, Ločitev, Frakcioniranje, Pšenice, Zrn, Moke, Vlaken, Beljakovin, Oljnice, Stročnice
Uvod
Elektrostatične ločitev metode so izkoriščeno v zadnjih 50 let na bogatenje komercialne merilu od
industrijski minerali in recikliranje odpadnih materialov. Elektrostatične bogatenje suho granul rastlinski osnovi živil (i.e, ekološko) gradiva, bile preverjene za nad 140 let, prvi patent za elektrostatične ločitev pšenična moka zdrob Keke kot že 1880. [1] Elektrostatične bogatenje omogoča ločevanja, ki temelji na razlikah v surface kemijo (delovanje dela) ali dielektrične lastnosti. V nekaterih primerih, teh separacij ne bi bilo mogoče z uporabo velikosti ali gostote separacije samo. Elektrostatične ločitev sistemov delujejo na podobnih načelih. Vse elektrostatične ločitev sistemov vsebuje sistem za električno polnjenje delcev, zunanjega električnega polja za ločevanje pojavljajo v, in metoda za prenos delcev v in zunaj naprave ločitev. Električno polnjenje se lahko pojavi z eno ali več metod, vključno s prevodnost indukcijo, TRIBO polnjenje (obrnite elektrifikacije) in ionov ali corona polnjenje. Elektrostatične ločitev sistemov uporabiti vsaj eden od teh mehanizmov zaračunavanja. [2]
Visoke napetosti roll elektrostatične ločitev sistemov so bili uporabljeni v mnogih industrijskih panogah in aplikacije, kjer
komponenta je bolj električno prevodna kot drugi. Primeri aplikacij za visoke napetosti roll ločila titana z minerali ločitev, in recikliranje aplikacij, na primer razvrščanje kovin iz plastike. Obstaja več različic in geometrije uporabljajo za visokih napetosti roll sistemov, ampak na splošno, delujejo na podobnih načelih. Delcev krme so negativno zaračunavajo z ionizirajočim corona razelektritvijo. Delcev krme so razpršene na vrtečim bobnom, kjer je električno ozemljeni boben. Elektroprevodnimi delci odreči skrbijo ob kontaktu površini ozemljeno bobna. Vrtenje bobna povzroča prevodne delce, ki se vrže s površine bobna in deponira v prvem izdelku Hopper. Prevodnost delcev obdržati svoje električnega naboja in so pripeti na površini bobna. Sčasoma, električni naboj na prevodnost delcev pregnale, ali delci bodo brušena iz bobna, ko je boben vrti, tako da so neprevodnimi delci odlagajo v non-prevodnega lijaka delcev. V nekaterih aplikacijah, med prevodnimi in neprevodno lijakom izdelka se nahaja lijak z. Učinkovitost te vrste naprave za ločevanje je na splošno omejena na delce, ki so razmeroma grobi in/ali imajo visoko specifično težo, zaradi potrebe po vseh delcev v stik na površini bobna. še več, dinamika pretoka delcev je pomembna, saj je kotni zagon na koncu odgovoren za prenašanje delcev s površine bobna na ustrezne izdelke. Drobni delci in delci nizke gostote zlahka vplivajo zračni tokovi in s tem manj verjetno, da se vrže iz bobna v predvidljivem območju. [2] [3] [4]
Ločilni pas visoke napetosti je spremenljivko visoke napetosti roll ločilo, opisanih. Delcev krme so enakomerno razpršene po širini električno ozemljeno transportnega traku. Se zaračunajo delcev, običajno z negativno corona, Čeprav drugih mehanizmov zaračunavanja so možne. Spet elektroprevodnimi delci dati svoje električnega naboja do ozemljeno transportnega traku, medtem ko prevodnost delcev obdržati skrbijo. Elektroprevodnimi delci padel roba pasu zaradi gravitacije, medtem ko nabiti delci niso prevodni "odpravi" od površine traku elektrostatične. Spet za ločevanje učinkovita, vsak delec morate obrniti na površini traku omogočiti elektroprevodnimi delci odreči skrbijo za pas. Zato, ločilo le eno plast delcev lahko prenašajo naenkrat. Kot postane manjše velikosti delcev krme, stopnje predelave naprave. [5] [6]
Vzporedno ploščo elektrostatične ločila običajno temeljijo na ločevanje delcev ne na podlagi prevodnost, vendar na razlike v surface kemijo, ki omogoča prenos električnega naboja torne stik. Delci so električno nabit z živahno stik z drugimi delci, ali s tretje površino kovine ali plastike bo želeno polnjenje tribo lastnosti. Materiali, ki so electronegative (Nahaja se na negativne konec serije tribo električne) odstranite elektronov iz polnjenje tribo površine in tako pridobijo neto negativen naboj. V stiku, materialov, ki so na pozitivni konec TRIBO-Electric serije darujejo elektrone in zaračuna pozitivno. Nabiti delci so nato vneseni električnega polja ustvari med dvema elektrodama vzporedno ploščo z različnimi sredstvi prevoza (teža, pnevmatski, vibracij). V prisotnosti električnega polja, nabiti delci približali oppositely napolnjena elektrode in se zbirajo na ustrezni izdelek lijakih. Spet, zdrob frakcije, ki vsebuje mešanico delcev lahko ali morda ne, odvisno od konfiguracije naprave za ločitev. [4] [7]
Slika 1: Diagram visoke napetosti roll ločilo (levo) in vzporedno ploščo prostem padu ločilo (pravico).
Tabela 1: Povzetek običajno uporabljajo elektrostatični ločitev naprave.
Primeru 1 – Pšenice in pšenični otrobi bogatenje.
Pšenični otrobi je stranski proizvod konvencionalne pšenice rezkanje, ki predstavljajo 10-15% zrna pšenice. Pšenični otrobi je sestavljena iz zunanje plasti, vključno z perikarpa, testa, in alevronske. Pšenični otrobi vsebuje večino mikrohranil, Vlaken, in fitokemikalije iz zrn, ki so pokazale koristi za zdravje ljudi. [8] Veliko zanimanje za ločevanje in beneficiating pšenični otrobi so poročali. Zgodovinskega pomena pri ločevanju pšenični otrobi je izboljšati kakovost in vrednost izdelka moke. Vendar, novejši obresti so poročali v zopet prejeti dragocenosti sestaven od pšenični otrobi.
V 1880, Thomas Osborne patentiral prvi komercialni elektrostatične ločilo za izključitev otrobe iz moka zdrob. Separator je sestavljena iz zvitki s trde gume ali enakovrednega materiala, ki je bil sposoben je električno nabit preko torne tribo-polnjenje z volno. Čeprav ni opisana, Predpostavlja se, gume zvitki pridobljene negativen naboj glede na volne, skladu z najbolj tribo električne serija. Električni naboj zvitkih nato pritegnil pozitivno nabitimi otrobi vlaken delcev, posredovanje jih na površini traku, dokler so pripeti vlaken delcev brušena od površine traku. To (domneva) pozitivno zaračunavanje pšenični otrobi je nasprotju z rezultati drugih. Polnjenje TRIBO otrobi delcev je skupaj z fluidizing zraka na dnu naprave, ki so dodatne koristi povzroča manj gosto otrobi delci na površini, bližje zvitki. [1]
V 1958 aparat za elektrostatične ločitev jim endosperma v moko, zdrob in otrobi je bila razkrita v a registirana pravica registriranje s Branstad, ki delajo na General Mills. Naprava je sestavljena iz vzporedno ploščo ločilo v kateri delci prenašajo med dvema ploščama vibracij. Otrobi delcev, torni stik obtožen jim endosperma delcev, so nato odpravili na vrh elektrode skozi perforacije v vrh elektrode. [9]
V 1988 aparature in postopek za izterjavo aleurona iz komercialnih pšeničnih otrobov je bila razkrita v patentni prijavi. Komercialne pšenični otrobi z začetno alevronsko vsebina 34% je bil obogaten za koncentrat 95% na 10% množičnih donosa (28% alevronsko regres) s kombinacijo kladivo rezkanje, velikosti s presejanjem, zrak elutriation in elektrostatične separacijo z uporabo vzporedno ploščo elektrostatične ločilo. Delci so bile zaračunane v zraku elutriator naprave, ki ima dvojno nalogo za odpravo globe (<40 µm) s transportnimi, medtem ko je hkrati TRIBO-polnjenje alevronske delcev pozitivne (poročanje na negativno ploščo elektrode) in pericarp/testa delci negativni. Velikost delcev mešanice otrobi je bila skrbno nadzorovana s kladivom in večstopenjem presejalnih, za pridobitev krme, ki je večinoma velika v 130 – 290 μm razpon. [10]
Nedavne delo na izterjavo alevronske iz pšeničnih otrobov nadaljuje. V 2008, Družba Buhler AG je patentirala elektrostatično ločilni pripomoček za ločevanje delcev aleurona iz delcev lupine iz vrnjenih otrobov. Ena utelešenje naprave sestoji iz rotorja, ki deluje v ozko določenem območju zdravljenja, ki omogoča stik delcev-to-delcev in delcev-to-Wall in poznejše TRIBO-polnjenje. Nabitih delcev se nato mehansko transportira v ločnico, ki vsebuje elektrode vzporednih plošč. Delci padejo skozi plovilo za ločevanje po teži, kot diferencialno zaračunani delci premik proti oppositely zaračuna elektrode pod vplivom električnega polja. [11] V kombinaciji z ustrezno velikostjo krme otrobi in mehanske metode razvrščanja, koncentracij aleurona do 90% so poročali o. [12] [8]
Slika 2: Povzeto iz Hemery et al, 2007 [8].
TRIBO polnjenje in corona, polnjenje, poskusi na pšenični otrobi opravljala delavcev na statično elektriko od razpršen Media raziskovalni enoti, Univerza v Poitiers, Francija v 2010. Raziskovalci so izmerili površinsko polnjenje in površinski potencialni čas razpada na pšeničnih otrobov z 10% vlago in liofilizirano (liofilizirane) pšenični otrobi. Ločitev test je bila izvedena na vzorcu 50% liofilizirane pšenične otrobi in 50% liofilizirane krme alevronske z uporabo pasu tipa Corona elektrostatični separator. (Slika 3) Ločitev rezultate za separator laboratorij obsega corona navedeno 67% alevronsko predelali v lijak dirigent, medtem ko je le 2% za pšenični otrobi, poročali v lijak dirigent. Polnjenje TRIBO izvedbe tudi poskusov s pšenični otrobi in alevronsko, ampak samo za merjenje specifične površine dajatev [µC/g] ustvarjeni na vsak del, v nasprotju z izterjavo izdelkov iz elektrostatične ločitve. Obeh krmil so bile zaračunane kot stična površina z teflonom. Pšenični otrobi in alevronsko so poročali kot polnjenje pozitiven glede Teflon, ki je zelo electronegative. Obseg stroškov je bilo ugotovljeno odvisna od delovanja pritiskov na tribo-polnilnik, kaže, da višje pretresov vodi do več stikov in več popolno polnjenje tribo. [13]
Slika 3: Povzeto iz Dascalescu et al, 2010 [13]
V 2009, raziskovalci ocenili elektrostatične polnjenje lastnosti alevronsko bogato in perikarpa bogato posamičnih krmil. [14] V 2011 raziskovalci izvajajo elektrostatične ločitev preiskave na vzorcih fino zemljo pšenični otrobi, s pomočjo pilotnih elektrostatične ploščo separatorja (TEN sistem, TRIBO pretoka ločevanja, Lexington, ZDA). TEN sistem uporablja vrstico za polnjenje, kjer delcev krme so uvedene v burno stisnjen zrak tok, in pnevmatsko izstrelki z vrstico polnjenje komore ločitev. Delci so TRIBO-zaračuna delcev za stik delcev, kot tudi delcev stik s površino vrstico polnjenje. Rezultati, pridobljeni s sistemom TEP dokazali, da elektrostatične ločitev je bila učinkovita pri nadgradnji alevronsko in beta-glukan vsebino pšenični otrobi. Zanimivo je, frakcija iz materiala, ki vsebuje najvišjo alevronsko vsebino celice, na 68%, je bil zelo lep (D50 = 8 µm) frakcije, ki je izločilo iz polnjenje cevi. Ni jasno, zakaj ta material prednostno zgostile v polnjenje naprave, vendar, To pomeni, da lahko zahteva sposobnost procesa alevronsko vsebine celic elektrostatične tehnike, ki so sposobni obdelave zelo droben prah. Poleg, to delo je pokazala, da priprava za pšenični otrobi krme je pomemben dejavnik. Vzorci pripravil kriogenih brušenje v mlin kladivo ugotovilo, da manj popolnoma ločiti (osvobodili) od tistih tla v oljarnah vrsto učinka pri sobni temperaturi. [15] [16]
Slika 4: Povzeto iz Hemery et al, 2011 [16]
Nedavni delo koncentracija arabinoxylans iz pšenični otrobi raziskovala elektrostatične metode. Raziskovalci uporabljajo laboratorij lestvice elektrostatičnih ločilo sestoji iz polnjenje cevi in ločitev posodica z dvema elektrodama vzporedno ploščo. Brušeni pšenični otrobi je bil uveden v polnjenje cevi in pnevmatsko prepeljati v ločitev komoro z uporabo stisnjenega dušika. Turbulenca in hitrosti visoko plinov v polnjenje cevi iz delcev stik, ki je potreben za polnjenje tribo. Nabiti delci (izdelki za ločevanje) bili zbrani od površine elektrod za analizo. Zaradi navpično usmerjenost elektrod je precejšen del materiala ne zbirajo. To frakcijo zdrob je mogoče reciklirati, za nadaljnjo predelavo v običajnih elektrostatike, vendar, za namene tega poskusa, materiala, ki ne zbirajo na elektrode je štelo izgubil. Raziskovalci poročali o povečanju obeh izdelek razreda (arabinoxylan v izdelku) in učinkovitost separacije kot transportne hitrost povečala. [17]
Nedavnih prizadevanj za beneficiate pšenični otrobi elektrostatične metodah so povzeti v nadaljevanju v tabeli 2.
Tabela 2: Povzetek elektrostatične metod ocenili, da beneficiate pšenični otrobi.
Primeru 2 -Beljakovine okrevanje volčjega moke
Raziskovalci v skupini hrana proces inženiringa v Wageningen, Nizozemska, ocenjeni potencial za obogatitev beljakovin z uporabo stročnice. Grah in volčji bob moke so bile uporabljene kot viri za različne tehnike obogatitve beljakovin, vključno z zraka razvrstitev v kombinaciji z elektrostatično ločitev. Neobdelanega semena graha in volčji bob so bili najprej brušen na približno 200 µm. Posamična krmila za razvrščanje in elektrostatične ločitev so bili naknadno brušen, je vpliv vrste mlin z notranjo razrednika (Hosokawa Alpine ZPS50). Mediana delcev velikosti (D50) kot približno 25 μm za grah moke, in približno 200 μm za volčjega moke, pred razvrstitev zraka. Končno, podmnožica vsakega vzorca, grah in volčji bob moke, je potem zrak razvrščeni (Hosokawa Alpine ATP50). Krmo za elektrostatične ločilo je sestavljena iz obeh neobdelane moka, kot tudi tečaj in fine proizvod iz klasifikacije zraka. [18]
Elektrostatične ločitev naprava v poskusih je vrsto vzporedno ploščo, z polnjenjem, ki se izvaja prek triboelektričnih polnilnih 125 mm dolžina cevi za polnjenje, z delci, ki prenašajo pnevmatsko s stisnjeno dušika. Naprava je podobne konfiguracije naprave, ki uporabljajo z Wang et al (2015). [17] Elektrostatične ločitev izvedbe poskusov na terenu grah moke in volčji bob moke, kot tudi seveda in fine frakcije grah moke in volčjega moke, pridobljene iz klasifikacije zraka. Grah moke pokazali le manjše gibanje beljakovin med preskušanjem elektrostatično. Vendar, volčjega moke pokazala znaten premik beljakovin v vseh treh testiranih vzorcev (brušen moke- 35% beljakovin, brušeni tajnih glob- 45% beljakovin, brušen razvrščeni grobo- 29% beljakovin). Beljakovinski bogati izdelki s približno 60% obnovljene na ozemljeno elektrode za vsako od treh volčjega testiranih vzorcev. [18]
Primeru 3 -Fiber odstranitvi iz koruze
Raziskovalci na oddelku za kmetijskih in biološko inženirstvo, Mississippi State University izvedli elektrostatične preskušanje na terenu koruzne moke, s ciljem odprave vlaken. Elektrostatične ločitev naprava je sestavljena iz transportnega traku z negativne elektrode dajo na koncu traku. Pozitivno nabiti delci, delci vlaken, v tem primeru, so bili spuščen transportnega traku in razvrščeni v drugi lijak. Ne-fiber delcev padel transportnega traku s pomočjo težnosti in je bila deponirana v prvi izdelek lijak. Avtorji ne opisujejo kako električno polnjenje se izvede. Posamičnega krmila za ta ločevalni znak je bil razmeroma grobo, z velikostjo delcev krme, od 12 očesa (1,532 µm) za 24 očesa (704 µm). Se zdi, da je Podmerni (<704 µm) material je bil predelan v tej študiji. Vsak preskusni pogoj je bil dokončan z uporabo 1 kg krmnega materiala, ki je bil enakomerno razpršen po pasu. [6]
Slika 5: Povzeto iz udarec po dlani et al, 2013 [6]
Država Mississippi raziskovalci zaključili elektrostatične ločitev, testiranje na nepregledane koruzne moke, pregledane frakcije koruzne moke in frakcije, bogate z vlakninami, predelane iz klasifikacije zraka. Elektrostatične testiranje ni bil dokončan na nizko-fiber tokov, opomogla od zraka razvrstitev. Analiza rezultatov elektrostatične ločitve, ki je naveden spodaj:
Tabela 3: Rezultati vlakni povzeto iz udarec po dlani et al, 2013 [6]
Primeru 4 – Koncentracija proteinov iz oljnic
Oljnice, kot so oljna ogrščica (oljne repice), Sončnica, sezam, gorčica, sojino-koruzni kalčki, in laneno na splošno vsebujejo veliko količino beljakovin in vlaknin. Tehnologije za predelavo odstraniti vlaken, in tako poveča vsebnost beljakovin, z oljnicami bo postala zelo pomembna, saj se svetovno povpraševanje za povečanje beljakovin. [19] Nedavno delo raziskovalcev na francoski nacionalni inštitut za kmetijske raziskave preučiti Ultrafini rezkanje v kombinaciji z elektrostatična obdelava sončnično seme moke, za koncentrat beljakovin. Vzorci krme sončnično moko so tla v vpliv mlin, ki delujejo pri sobni temperaturi, da velikost delcev (D50) od 69.5 µm. Elektrostatične ločilo, ki se uporabljajo za preskušanje je napravo vzporedno ploščo kjer je bil primarni mehanizem polnjenja tribo polnjenje. Tribo polnjenje je bila izvedena gorvodno od elektrode v vrstico tribo polnjenje, z delci, ki se prenašajo s vrstico polnjenje, in do elektrod, preko pnevmatski transport. Beljakovin je pozitivnim zaračunati (poročanje negativne elektrode) in fiber bogati frakcije je bilo ugotovljeno, da zaračuna negativno. Beljakovin selektivnost je bilo ugotovljeno, da je visoko. Virov beljakovin je 30.8%, z beljakovinsko bogato merilno 48.9% in beljakovin, izčrpani (fiber bogati) izdelek samo merjenje 5.1% beljakovin. Vračilo beljakovin je bil 93% za določen izdelek. Celuloze, hemicelluizgubi, in lignin so merili in ugotovili, da poročajo negativno zaračunano zdravilo, nasproti ki beljakovin. [20]
Tabela 4: Rezultati sončnično seme obrok ločitve povzeto iz Barakat et al, 2015 [20]
V 2016, dodatne študije je bil zaključen s fino tla repično olje semena obrok, ali repičnega olja pecivo (ROC), kot krma za elektrostatične loèevanje. Spet Ultrafini rezkanje pri sobni temperaturi je bila izvedena z napravo nož mlin (Retsch SM 100). Brušeni material, z velikostjo delcev srednjo (D50) od približno 90 µm, je obdelal pilotnih vzporedno ploščo ločilo (TEN sistem, TRIBO pretoka ločevanja). Sistem TEP uporablja triboelektrično polnjenje s pnevmatskim transportiranjem delcev s pomočjo visokotlačne polnilne črte pod turbulentnimi pogoji. Preskus ločevanja z enim prepustnim premora s sistemom TEP je povzročil znatno koncentracijo beljakovin, s krmo beljakovin 37%, raven beljakovin pozitivno nabitimi izdelka 47% in raven beljakovin negativno nabiti izdelka 25%. So bile izvedene dodatne ločitev faz, na koncu proizvajajo protein bogati izdelek z 51% beljakovine po 3 zaporednih ločitev faz. [21]
Tabela 5: Rezultati repično olje semena obrok ločitve povzeto iz Basset et al, 2016 [21]
Razprave
Pregled relevantne literature kažejo, da je bil opravljen pomembne raziskave za razvoj tehnike elektrostatične ločevanja organskih materialov. Ta razvoj je nadaljeval ali celo pospešeno v preteklosti 10 – 20 let, z veliko raziskovalcev v Evropi in ZDA elektrostatične ločitev tehnike pri različnih bogatenje izzivi. Iz te raziskave, je razvidno, da elektrostatične metode imajo potencial za ustvarjanje novih, višja vrednost fitofarmacevtskih, ali ponujajo alternativo mokra metode obdelave.
Čeprav spodbujanje ločevanja žitnih zrn, Impulzov, in oljnice so bile dokazane v laboratoriju in v nekaterih primerih pilotni lestvici, elektrostatični sistemi, ki se uporabljajo za dokazovanje teh rezultatov, na koncu ne smejo služiti kot najprimernejša ali stroškovno učinkovita Procesna oprema za opravljanje takšnih separacij na komercialni podlagi. Obstoječih komercialnih elektrostatični sistemi se najpogosteje uporabljajo v procesorju mineralov, kovine ali plastike. Mineralov in kovin so tako relativno gosto materiali z visoko specifično težo, v primerjavi z rastlinskih snovi. Tudi z visoko specifično težo mineralov in kovin, učinkovito omejitev velikosti delcev za boben roll in vzporedna plošča elektrostatična separatorji je razmeroma groba, z nekaj delci spodaj 100 μm, na primer. Plastika je nižje gostote kot minerali in kovine, vendar se pogosto obdelujejo pri grobih velikostih delcev, kot plastične kosmiči za primer. Uvedba drobnih delcev povzroča operativne težave tako za visoko napenjalne separatorje kot za ločevalnike vzporednih plošč. Globe, delci nizke gostote so zelo občutljivi na zračne tokove, zlasti v primerjavi z minerali in kovine. Majhne razlike v zračni tokovi znotraj mehanizma ločitev vpliva potovanje pot finih delcev, tako, da jih sile niso posledica elektrostatičnega polja.
Večini vzporedno ploščo ločilo sistemov, fino zmleti in delci z nizko gostoto, ki se elektrostatično zaračunavajo, se zbirajo na elektrode paralelnih separatorjev plošč. Če ti lep električno priloženo delci niso odstranjene na stalni osnovi, jakost električnega polja in učinkovitosti naprave razgradijo. Delo raziskovalcev na The hrane proces inženirske skupine Wageningen UR (Wang et al, 2015) je prednost tega pojava za zbiranje vzorcev off površino elektrode separator vzporedno ploščo za analizo proizvodov ločitev. Vzporedno ploščo ločilo sistemov, zlasti tiste, ki se opirajo na težo posredovati delcev skozi električno polje, poskus za reševanje tega problema na več načinov. Kamen et al (1988) opisan proces, v katerem so bili odstranjeni drobni delci gorvodno od elektrostatične ločilo z zraka elutriation. [10] Drugi so poročali o ohranjanju laminarnim tokom zraka, ki teče čez elektrode za preprečevanje drobnih delcev iz vpliva zračni tokovi. [22Vendar, vzdrževanje laminarnim zračni tok postane izziv kot ločitev naprava postane večji, učinkovito omejevanje zmogljivosti za predelavo teh naprav. Na koncu velikost delcev v ki so fizično ločeni od drugih komponent (prisotni kot diskretni delci), bo največji voznik pri določanju velikosti delcev na kateri mora biti enak.
Kot že omenjeno, konvencionalnimi elektrostatično ločitev napravami so omejene zmogljivosti za predelavo, zlasti pri prahu nizke gostote in drobno mletih prahu, kot so rastlinski materiali. Za naprave za ločevanje bobnov in jermenov z visoko napetostjo, učinkovitost omejena na delce, ki so razmeroma grobi in/ali imajo visoko specifično težnost, zaradi potrebe po vseh delcev v stik na površini bobna. Ker postanejo delci manjši je zmanjšati stopnjo obdelave. Vzporedno ploščo ločila so dodatno omejena z gostoto delcev, ki se lahko obdelujejo v območju elektrode. Nalaganje delcev mora biti razmeroma nizka, da prostor brezplačno učinke.
ST opreme & Ločilni pas tehnologije
ST opreme & Tehnologija (STET) Ločilni pas triboelectrostatic je dokazano sposobnost procesa drobni delci iz 500 – 1 µm. STET ločilo je vzporedno ploščo elektrostatične ločilo, vendar, elektrode plošče so usmerjeni vodoravno kot nasproten v vertikalno kot je to primer v večini vzporedno ploščo ločila. (Glej sliko 6) Poleg, STET ločilo dosega delcev TRIBO-polnjenje in prevažajo hkrati z visoko hitrostjo odprtega očesa transportni trak. Ta funkcija omogoča tako stopnjo zelo visoko posebna predelava krme, kot tudi sposobnost procesa prah veliko lepši kot konvencionalnimi elektrostatično naprave. Takšno ločevanje napravo je bila v komercialno dejavnostjo od 1995 ločevanje nezgorelih ogljikovih iz pepela mineralov (tipičen D50 približno 20 µm) v premogovnih elektrarnah. Elektrostatične ločitev naprava je tudi uspešno na beneficiating drugih anorganskih materialov, vključno z minerali kot so kalcijev karbonat, smukec, barit, in drugi.
Temeljne podatke o STET separator so prikazani na sliki 7. Delci se obračunajo po triboelektričnem učinku skozi trčenja delcev v delce znotraj vrzeli med elektrodi. Delovni napetosti med elektrodama je med ±4 in 10 kV glede na terenu, daje različno skupna napetost 8 – 20 kV čez zelo ozko elektrodo vrzel nominalno 1.5 cm (0.6 palcev). Delcev krme so predstavil STET ločilo na eno od treh mest (Krmo vrata) preko distributerja zračni slide sistem z nožem vrata ventili. STET separator proizvaja le dveh proizvodov, tok negativno nabitih delcev, zbranih na pozitivno elektrodo, in pozitivno nabitih delcev tok zbranih na negativno nabiti elektrode. Proizvodi se prenašajo na ustrezne obroče na vsakem koncu ločila STET z ločilnim pasom in se iz separatorja prenašajo s težo. STET separator ne proizvajajo v zdrob ali recikliranje tok, Čeprav več mimo konfiguracij za izboljšanje izdelka čistosti in/ali predelave so možne.
Slika 6: STET Triboelectric pas ločilo
Delci so posredovane skozi elektrode vrzel (ločitev območja) po zanki, odprto oko pasu. Pasu deluje pri visoki hitrosti, od 4 za 20 m/s (13 – 65 ft/s). Geometrija traku služi dimnikar drobni delci off površini elektrod, preprečevanje kopičenja drobnih delcev, ki razgradijo zmogljivost in napetostno polje tradicionalnih naprav za ločevanje vzporednih tipov plošč. še več, pas ustvarja visoko odklon, visoko turbulenca območje med dvema elektrodama, spodbujanje tribo polnjenje. Solventne protitočne potovanja ločilni pas omogoča stalno zaračunavanje in ponovno polnjenje ali delcev v ločilo, odpravlja potrebo po vnaprej zaračunavanja sistem smeri proti toku STET ločilo.
Slika 7: Osnove delovanja STET pasu ločilo
STET ločilo je visoke pomike, komercialno dokazano sistem za obdelavo. Največja predelovalnih zmogljivosti STET ločilo je predvsem funkcija merilno pomike, ki lahko prenašajo skozi elektrode vrzel ga STET ločilni pas. Druge spremenljivke, kot so hitrosti traku, razdalja med elektrodama in gazirana gostota prahu učinek največja hitrost, običajno v manjši meri. Za razmeroma visoko gostoto materialov, na primer, pepel, največja obdelavo stopnja a 42 cola (106 cm) elektrode širina komercialne ločitev enote je približno 40 – 45 Ton na uro krme. Za manj gosto posamična krmila, največja krme mera nižja.
Tabela 6: Približna največja hitrost za različnih materialov, obdelanih z STET 42 cola elektrostatične ločilo.
Dust požaru so nevarnost pri zrn in drugih organskih prahu, predelave. STET ločilo je primerna za predelavo gorljivih organskih prahu le manjše spremembe. Obstaja nobene segrete površine v STET ločilo. Edini gibljivi so ločilni pas in pogon valjev. Valjčni ležaji so zunaj toku v prahu na zunanji lupini enote. Zato niso tveganje za pregrevanje/vžiganje v materialu tok. Poleg, ločevalni ležaji STET so na voljo s tovarniško vgrajeno zmogljivostjo merjenja temperature za zaznavanje ležajev, preden se doseže nevarno visoke temperature. Ločilni pas in pogonski sistem predstavljajo večje tveganje kot druge konvencionalne vrtijo strojev. STET ločilo visokonapetostnih komponent se nahaja tudi zunaj materiala toka in je vsebovano v prahu neprepustnih ogradah. Največ energije Iskra čez vrzel ločilo je omejena z zasnovo visoko napetostnih komponent. Dodatno raven varnosti je treba uvesti preko dušika splakovanje.
Celotno pšenične moke, obdelavo s STET ločilo
Celotno pšenične moke izhaja iz brušenje celotnega zrna pšenice (otrobi, Kalčki, in endosperma). Na voljo na tržišču, off-the-polici, Cela pšenična moka je bila kupljena za uporabo kot testni material za ovrednotenje zmožnosti separatorja STET za odstranitev vlaknastih otrobov in kalčkov iz škrobne endospermske frakcije pšenične moke. Polnozrnate moke vzorca analizirali po STET pred začetkom testiranja. Vsebnost pepela je testiral ICC Standard 104 / 1 (900° C). Ponavljajoče se pepel meritev istega vzorca, nerazkosane krme vzorca, meri 10 krat, so bile ugotovljene vsebnosti pepela 1.61%, standardni odklon 0.01 in relativni standardni odklon 0.7%. Analizo velikosti delcev, ki je bila zaključena z lasersko difrakcijo, z Malvern Mastersizer 3000 z aparatom za suho razpršenost. Beljakovin analiza je bila izvedena po metodi DUMAS, z osnovno hitro N presega analizatorja dušika/beljakovin. Faktor pretvorbe N x 6.25 je bila uporabljena. V nadaljevanju so povzeti različnih lastnosti vzorca polnozrnate moke. (Glej tabelo 7)
Tabela 7: Analiza celotno pšenične moke krmo z STET
Vsebnost pepela in vsebnost beljakovin je bilo ugotovljeno, da je zelo ponovljivi, ko je preskušena v istem vzorcu, vendar veliko variabilnost zaznali med več vrečk celotno pšenične moke, ki se uporabljajo kot posamična vzorec. (Glej tabelo 8) To krmo vzorec variabilnost povzročilo nekaj raztreseni v preskusnih podatkov.
Tabela 8: Analiza ločitve testnih rezultatov celotno pšenične moke z STET
Elektrostatične ločitev testiranje polnozrnate moke vzorca je opravil ST opreme & Tehnologija (STET) poskusni objekt v mestu Needham, Massachusetts. STET poskusni vsebuje dve pilotni seriji STET ločila skupaj s pomožno opremo, ki se uporablja za preiskavo ločitev materialov od virov kandidat. Pilotni separatorji STET so enako dolgi kot komercialni ločevalni STET, na 30 noge (9.1 metrov) dolgo, vendar, poskusni ločilo elektrodo širina je le 6 palcev (150 mm), ali ena sedmina širino največji komercialni STET ločilo na 42 palcev (1070 mm) širina elektrode. Krme zmogljivost STET ločilo je neposredno sorazmerna s širino elektrod, zato, stopnja krme v pilotnem ločevalniku je ena-sedma stopnja krme v 42-palčni enoti široke komercialne ločilne enote. Je najvišja stopnja krme s celotno pšenične moke 2.3 Ton na uro na pilotnih, ki ustreza 16 Tone na uro za 42-palčni širok komercialni separator. V primerjavi z lestvico, pri kateri večina elektrostatične ločitev študije so bile izvedene za datum, STET ločilo testiranje je bilo opravljeno na znatno višje pomike. Testiranje je bila izvedena v 10 kg (20 funt) serije preskusov, zaradi praktičnih razlogov zagotavljanja 2.3 Ton na uro krmi stalno. Za vsako serijo preskusne pogoj, izdelki za loèevanje bili stehtani izračuna množičnih izterjav. Podvzorce iz vsakega preskusa so se zbirali in analizirali za vsebnost pepela in vsebnost beljakovin.
Slika 8: STET Pilot rastlin ločilo.
Merjenje velikosti delcev polnozrnate moke krme in vzorce dveh izdelkov je spodaj na sliki 9.
Slika 9: Merjenje velikosti delcev polnozrnate moke krme, in dva ločena vzorce izdelkov.
Sliko obnovljene ločevanje proizvodov je vključena pod. (Glej sliko 10) Opazne barve premik smo zabeležili med ločitev, ki frakcija visoko ash vsebine proizvoda precej temnejši kot vzorec krme polnozrnate moke.
Slika 10: Tipičnih izdelkov, ki so preboleli STET loèevanje.
Je bila izmerjena vsebnost pepela za vse proizvode iz postopka ločevanja. (Glej sliko 11)
Slika 11: Vsebnost pepela v primerjavi z masnim okrevanjem proizvoda z nizkim pepelom za teste ločevanja celih pšeničnih moke s STET
Preskus elektrostatične separator STET s celotno pšenične moke pokazala pomembno gibanje visoko pepela (otrobi) frakcija pšenice jedro pozitivne elektrode. Pepela zmanjšana izdelka je kasneje zbrano na negativne elektrode. Testiranje je bila izvedena v enem prehodu sistema, vendar, To je možno opraviti nadaljnje nadgradnje bodisi ločevanje proizvodov z izvajanjem drugi stopnji ločevanja. Prihodnosti testiranje z STET separator izvajajo na vzorcih, pšenični otrobi, kot tudi koruzno moko in stročnice, kot so lupin.
Sklepi
Pregled relevantne literature kažejo, da je bil opravljen pomembne raziskave za razvoj tehnike elektrostatične ločevanja organskih materialov. Ta razvoj je nadaljeval ali celo pospešeno v preteklosti 10 – 20 let, z veliko raziskovalcev v Evropi in ZDA elektrostatične ločitev tehnike pri različnih bogatenje izzivi. Iz te raziskave, je razvidno, da elektrostatične metode imajo potencial za ustvarjanje novih, višja vrednost fitofarmacevtskih, ali ponujajo alternativo mokra metode obdelave. Čeprav spodbujanje ločevanja pšenice, rastlinski materiali, ki temeljijo na koruzi in lupin, so bili dokazani v laboratoriju in v nekaterih primerih pilotni, elektrostatični sistemi, ki se uporabljajo za dokazovanje teh rezultatov, morda niso najprimernejša ali stroškovno učinkovita Procesna oprema za opravljanje takšnih separacij na komercialni podlagi. Veliko elektrostatične tehnologije niso primerni za proces fino mlet, prah nizke gostote, kot so rastlinski materiali. Vendar, ST opreme & Tehnologija (STET) triboelectrostatic pas ločilo je dokazana sposobnost procesa drobni delci iz 500 – 1 µm na visoke stopnje. Separator STET pasu je visoka stopnja, industrijsko dokazano predelave naprava, ki je lahko primerna za trženje novostih v obrat, ki predeluje materiala. Ločilo pasu STET je bilo testirano na vzorcu cele pšenične moke in je bilo ugotovljeno, da je uspešno pri odstranjevanju otrobi iz škroba frakcije. Prihodnosti testiranje z STET separator izvajajo na vzorcih, pšenični otrobi, tudi kot koruza, moka in stročnice, kot so soja in volčji bob.
Reference
[1] T. B. Osborne, “Zdrob-čistilec”. Združene države Amerike Patent 224,719, 17 Februarja 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Tjaša Rao in K. Forsberg, “Pregled metod za električno ločevanje – Del 1: Temeljne vidike,” Minerali & Metalurške obdelave, Vol. 17, ne. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Bezeg in E. Yan, “eForce – Najnovejša generacija elektrostatičnega ločila za minerale pesek industrije,” v težki minerali konference, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry in D. W. Zelena, Perry's kemičnih inženirjev’ Sedma izdaja priročnik, New York: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Sem. Urh, R. Ouiddir, K. Medles in L. Dascalescu, “Elektrostatične ločilo mikroniziran mešanic, kovine in plastike, s poreklom iz odpadne električne in elektronske opreme,” Listu fizike, Vol. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. Udarec po dlani, R. Srinivasan in C. P. Thompson, “Ločitev vlaken za tla koruzne moke metodi elektrostatična,”Kemijo žit, Vol. 90, ne. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Blagovne znamke, P. M. Beier, in sem. Stahl, Elektrostatične ločitev, Mestu Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. Barron in J. Abecassis, “Suhi proces priprave frakcije pšenice in proizvodi z večjo hranilno vrednost živil,” Reviji žit znanosti, ne. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. A. Mestu Brastad in E. C. Orodja, “Metode in naprave za elektrostatične ločitev”. Združene države Amerike Patent 2,848,108, 19 Avgust 1958.
[10] B. A. Kamen in J. Minifie, “Okrevanje celic alevronsko pšenični otrobi”. Združene države Amerike Patent 4,746,073,24 Maja 1988.
[11] A. Bohm in A. Kratzer, “Metode za izolacijo alevronsko delcev”. Združene države Amerike Patent 7,431,228, 7 Oktobra 2008.
[12] J. A. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen in R. Ranieri, “Tehnologije za večje izkoriščanje potenciala zdravih žit,” Trendi v živilstvo & Tehnologija, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery in X. Rouau, “Elektrostatične podlago za ločevanje pšenični otrobi tkiva,” IEEE transakcij na industriji, Vol. 46, ne. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici in L. Dascalescu, “Elektrostatične lastnosti, pšenični otrobi in konstitutivni plasti: Vpliv velikosti delcev, sestava, in vlage,” Listu hrane inženirstvo, ne. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi in X. Rouau, “Potencial suho frakcionacijo pšenični otrobi za razvoj živilske sestavine, del I: Vpliv ultra-finim mletjem,” Reviji žit znanosti, ne. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, M. Edlemann in X. Rouau, “Potencial suho frakcionacijo pšenični otrobi za razvoj živilske sestavine, del II: Elektrostatične ločevanje delcev,” Reviji žit znanosti, ne. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Boom, in M. A. Schutyser, “Arabinoxylans koncentrati iz pšenični otrobi z elektrostatično ločevanjem,” Listu hrane inženirstvo, ne. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Boom, in M. A. Schutyser, “Pre- in po zdravljenju povečanje beljakovin obogatitev iz mletju in zračnem klasifikacije stročnice,” Listu hrane inženirstvo, ne. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] D. Chereaua, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira in M. Lopez, “Kombinacija obstoječih in alternativnih tehnologij za spodbujanje oljnice in stročnice beljakovine v prehranske aplikacije,” Oljnice & maščobe pridelkov in lipidi, Vol. 23, ne. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] A. Barakat, F. Jerome in X. Rouau, “Suho platformo za ločevanje proteinov iz biomase, ki vsebujejo
Polisaharidi, Lignin, Polifenoli in,” ChemSusChem, Vol. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Ostriž, S. Kedidi in A. Barakat, “Kemijske- in brez topil Mehanofilno frakcioniranjem biomase, ki jih povzroča TRIBO-Electrostatic polnjenje: Ločevanje proteinov in Lignin,” ACS trajnostni kemiji & Inženiring, Vol. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Schaefer, H. Prepoved, in J. K. Neathery, “Aparatov in metoda za ločitev Triboelectrostatic”.Združene države Amerike Patent 5,938,041, 17 Avgust 1999.
