ฟลินน์ Kyle, Abhishek คุปตะ, Frank Hrach
บทคัดย่อ
ทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องบ่งชี้ว่า ได้รับการดำเนินการวิจัยสำคัญไปช่วย
เทคนิคการแยกสารอาหารจากพืชเมล็ดแห้ง (เช่น, อินทรีย์) วัสดุ. มีการเร่งรัดพัฒนาในอดีต 10 – 20 ปี, กับนักวิจัยจํานวนมากในยุโรปและสหรัฐอเมริกาสมัคร การแยกไฟฟ้าสถิต เทคนิคที่หลากหลายของความท้าทายในผลประโยชน์. จากงานวิจัยนี้, จะเห็นว่า ไฟฟ้าสถิตมีศักยภาพที่จะสร้างใหม่, ผลิตภัณฑ์จากพืชมูลค่าสูง, หรือเสนอทางเลือกให้เปียกวิธีการประมวลผล. แม้ว่าสนับสนุนการแยกของเมล็ดธัญพืช, วัสดุพัลส์และเมล็ดพืชน้ํามันได้รับการพิสูจน์ในห้องปฏิบัติการและในบางกรณี, ขนาดนําร่อง, ระบบไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในการแสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์เหล่านี้อาจไม่เหมาะสม หรือคุ้มค่าอุปกรณ์เพื่อทำการแยกสารดังกล่าวบนพื. เทคโนโลยีไฟฟ้าสถิตที่มากจะไม่เหมาะสำหรับกระบวนการถ่ายทอดภาคพื้นดิน, ผงความหนาแน่นต่ำเช่นวัสดุโรงงาน. อย่างไรก็ตาม, อุปกรณ์เซนต์ & เทคโนโลยี (STET) triboelectrostatic เข็มขัดแยกมีความสามารถที่แสดงให้เห็นอนุภาคจากการประมวลผล 500 – 1 µm. ตัวแยกสายพาน STET เป็นอัตราที่สูง, อุปกรณ์ประมวลผลพิสูจน์ทัดที่อาจจะเหมาะสมเพื่อจำหน่ายพัฒนาล่าสุดในการประมวลผลวัสดุอินทรีย์. ตัวแยกสายพาน STET ทดสอบตัวอย่างทั้งหมดสาลี และพบความสำเร็จในการเอารำจากเศษแป้ง. การทดสอบกับตัวแยก STET อนาคตจะดำเนินการบนตัวอย่างรำข้าวสาลี, แป้งข้าวโพด
และถั่วเช่นถั่วเหลืองและแซน.
คำสำคัญ: ไฟฟ้าสถิต Tribo, ไฟฟ้าสถิต, แยก, แยกส่วน, ข้าวสาลี, เมล็ดข้าว, แป้ง, ไฟเบอร์, โปรตีน, Oilseeds, พัลส์
แนะนำ
วิธีแยกไฟฟ้าสถิตได้รับไปใช้สำหรับผ่านมา 50 ปี beneficiation ในเชิงพาณิชย์ของ
รีไซเคิลเศษวัสดุและแร่อุตสาหกรรม. Beneficiation ไฟฟ้าสถิตของอาหารเม็ดจากพืชแห้ง (เช่น, อินทรีย์) ได้รับการตรวจสอบวัสดุสำหรับผ่าน 140 ปี, โดย สิทธิบัตรสำหรับการแยกไฟฟ้าสถิต middlings แป้งข้าวสาลีเต็มไปเป็น 1880. [1] ไฟฟ้าสถิต beneficiation ช่วยให้สำหรับการแยกความแตกตเคมีพื้นผิว (ฟังก์ชันงาน) หรือคุณสมบัติที่เป็นฉนวน. ในบางกรณี, การแยกสารเหล่านี้จะไม่ได้ใช้แยกขนาดหรือความหนาแน่นเพียงอย่างเดียว. ระบบการแยกไฟฟ้าสถิตทำงานบนหลักการคล้ายกัน. ระบบแยกไฟฟ้าสถิตทั้งหมดประกอบด้วยระบบการชาร์จไฟฟ้าอนุภาค, สนามไฟฟ้าภายนอกสร้างขึ้นสำหรับการแยกเกิดขึ้นใน, และวิธีการลำเลียงอนุภาคเข้า และ ออกแยกอุปกรณ์. ชาร์จไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ โดยหนึ่ง หรือหลายวิธีรวมทั้งการเหนี่ยวนำไฟฟ้า, ชาร์จ tribo (ติดต่อไฟฟ้า) และไอออนหรือชาร์จโคโรน่า. ระบบการแยกไฟฟ้าสถิตใช้กลไกเหล่านี้ชาร์จอย่างน้อยหนึ่ง. [2]
ระบบการแยกไฟฟ้าสถิตแรงสูงม้วนถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรมและโปรแกรมประยุกต์หนึ่ง
ส่วนประกอบที่เป็นไฟฟ้าที่กว่าคนอื่น ๆ. ตัวอย่างของโปรแกรมประยุกต์สำหรับตัวแยกม้วนแรงสูงรวมแบกแยกแร่ไทเทเนียม, เช่นเดียวกับการใช้งานรีไซเคิล, ตัวอย่างเช่น เรียงลำดับจากพลาสติกโลหะ. มีหลายรูปแบบ และรูปทรงเรขาคณิตที่ใช้สำหรับแรงสูงม้วนระบบ, แต่โดยทั่วไป, ทำงานบนหลักการคล้ายกัน. อาหารอนุภาคจะมีค่าในเชิงลบ โดยปรากฏการณ์การ ionizing. อาหารอนุภาคจะกระจายลงบนกลองหมุน, ซึ่งกลองไฟฟ้าต่อสายดิน. อนุภาคไฟฟ้าให้ค่าธรรมเนียมของพวกเขาเมื่อติดต่อกับพื้นผิวของดิน. การหมุนของถังทำให้เกิดอนุภาคไฟฟ้าที่จะเกิดจากพื้นผิวของถัง และฝากในผลิตภัณฑ์ถังแรก. อนุภาคไม่นำไฟฟ้ารักษาค่าไฟฟ้าของพวกเขา และถูกตรึงไว้กับพื้นผิวของถัง. ในที่สุด, ค่าไฟฟ้าบนอนุภาคไม่นำไฟฟ้าจะกระจาย, หรืออนุภาคจะแปรงจากกลองหลังกลองได้หมุนเพื่อให้อนุภาคไม่นำไฟฟ้าจะถูกวางในฮอปเปอร์อนุภาคที่ไม่นำไฟฟ้า. ในโปรแกรมประยุกต์บางโปรแกรม, middlings ภาชนะที่อยู่ระหว่างถังผลิตภัณฑ์เป็นตัวนำไฟฟ้า และไม่นำไฟฟ้า. ประสิทธิภาพของการแยกอุปกรณ์ชนิดนี้ถูกจำกัดโดยทั่วไปอนุภาคซึ่งจะค่อนข้างหยาบ และมีความถ่วงจำเพาะสูง, เนื่องจากอนุภาคทั้งหมดติดต่อผิวของถังต้อง. นอกจากนี้, dynamics กระแสอนุภาคเป็นสำคัญเป็นรับผิดชอบลำเลียงอนุภาคจากพื้นผิวของถังกรวยผลิตภัณฑ์เกี่ยวข้องกับโมเมนตัมเชิงมุม. อนุภาคและอนุภาคความหนาแน่นต่ำจะได้รับอิทธิพลจากกระแสลมได้ง่าย ๆ และจึงมีโอกาสน้อยที่จะโยนจากถังในบริเวณคาดเดาได้. [2] [3] [4]
ตัวแรงสูงเข็มขัดแยกเป็นตัวแปรของความตึงเครียดสูงม้วนแยกอธิบายไว้ข้างต้น. อาหารอนุภาคกระจายอย่างสม่ำเสมอตามความกว้างของสายพานลำเลียงมีไฟฟ้าดิน. อนุภาคจะมีค่า, โดยปกติกลดลบ, แม้ว่ากลไกอื่น ๆ การชาร์จเป็นไปได้. อีก อนุภาคไฟฟ้าให้การไฟฟ้าถึงสายพานลำเลียงดิน, ในขณะที่อนุภาคที่ไม่นำไฟฟ้ารักษาค่าของพวกเขา. อนุภาคไฟฟ้าหลุดออกจากขอบของสายพาน โดยแรงโน้มถ่วง, ในขณะที่อนุภาคที่ไม่นำไฟฟ้าประจุจะ "ยก" ออกจากพื้นผิวของสายพาน โดยแรงไฟฟ้าสถิต. อีกครั้งสำหรับการแยกจะมีประสิทธิภาพ, แต่ละอนุภาคต้องติดต่อผิวของสายพานเพื่อให้อนุภาคไฟฟ้าจะให้ขึ้นค่าธรรมเนียมการให้เข็มขัด. ดังนั้น, เพียงชั้นเดียวของอนุภาคสามารถลำเลียงได้ โดยตัวคั่นเวลาหนึ่ง. ตามขนาดอนุภาคของอาหารจะมีขนาดเล็ก, อัตราการประมวลผลของอุปกรณ์จะลดลง. [5] [6]
แผ่นขนานไฟฟ้าสถิตแยกมักจะอยู่แยกอนุภาคไม่บนพื้นฐานของการนำ, แต่บนความแตกต่างในพื้นผิวทางเคมี ที่ช่วยให้การถ่ายโอนประจุไฟฟ้าโดยแรงเสียดทานติดต่อ. อนุภาคไฟฟ้าเรียกเก็บ โดยแข็งแรงติดต่อกับอนุภาคอื่น ๆ, หรือ มีพื้นผิวสามเช่นโลหะหรือพลาสติกจะชาร์จ tribo คุณสมบัติต้องการ. วัสดุที่ electronegative (ตั้งอยู่บนชุดไฟฟ้า tribo หมายสิ้นเชิงลบ) เอาอิเล็กตรอนจาก surface ชาร์จ tribo และจึง ได้รับการประจุลบสุทธิ. ในการติดต่อ, วัสดุที่อยู่ในด้านบวกของชุดไฟฟ้า tribo บริจาคอิเล็กตรอน และค่าบวก. อนุภาคถูกแล้วนำไปสู่การมีสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นขนานสองขั้วไฟฟ้าโดยวิธีการขนส่งต่าง ๆ (แรงโน้มถ่วง, นิวเมติก, การสั่นสะเทือน). ในสนามไฟฟ้า, อนุภาคย้ายไปสู่ขั้วไฟฟ้าชาร์จ oppositely และเก็บรวบรวมไว้ที่กรวยผลิตภัณฑ์ที่สอดคล้องกัน. อีกครั้ง, middlings เศษส่วนที่ประกอบด้วยส่วนผสมของอนุภาคอาจ หรือไม่อาจจะรวบรวม, ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของอุปกรณ์แยก. [4] [7]
รูป 1: ไดอะแกรมของตัวแบ่งม้วนแรงสูง (ซ้าย) และตัวแผ่นขนานแบ่งฤดูใบไม้ร่วงฟรี (ขวา).
ตาราง 1: สรุปการใช้อุปกรณ์แยกไฟฟ้าสถิต.
กรณี 1 -ข้าวสาลีและ Beneficiation รำข้าวสาลี.
รำข้าวสาลีเป็นผลพลอยได้ของข้าวสาลีทั่วไปกัด, เป็นตัวแทน 10-15% ข้าวข้าวสาลี. รำข้าวสาลีประกอบด้วยชั้นนอกรวมทั้งเปลือก, testa, และ aleurone. รำข้าวสาลีประกอบด้วยส่วนใหญ่ของธาตุอาหาร, ไฟเบอร์, และสารอาหารจากพืชที่มีอยู่ในเมล็ดข้าว, ซึ่งได้แสดงให้เห็นประโยชน์ต่อสุขภาพมนุษย์. [8] ประโยชน์ในการแยกและ beneficiating รำข้าวสาลีมีการรายงาน. ประวัติศาสตร์สนใจแยกรำข้าวสาลีเป็นเพื่อ ปรับปรุงคุณภาพและมูลค่าของผลิตภัณฑ์แป้ง. อย่างไรก็ตาม, ได้รับรายงานล่าสุดดอกเบี้ยในการกู้คืนค่าคอมโพเนนต์จากรำข้าวสาลี.
ใน 1880, ออสบอร์น Thomas จดสิทธิบัตรตัวแรกแยกไฟฟ้าสถิตเชิงพาณิชย์สำหรับเอารำจากแป้ง middlings. ตัวคั่นที่ประกอบด้วยม้วนเคลือบ ด้วยยางแข็งหรือวัสดุที่เทียบเท่าซึ่งสามารถถูกเรียกเก็บด้วยระบบไฟฟ้าผ่านแรงเสียดทาน tribo ชาร์จกับขนสัตว์. แม้ว่าไม่ได้อธิบายไว้, จะถือยางกลิ้งได้รับประจุเป็นลบเมื่อเทียบกับผ้าขนสัตว์, สอดคล้องกับชุด tribo ไฟฟ้ามากที่สุด. ม้วนไฟฟ้าชาร์จแล้วดึงดูดอนุภาคมีประจุบวกรำใย, ลำเลียงบนพื้นผิวของม้วนจนตรึงใยอนุภาคมีแปรงจากพื้นผิวของม้วน. นี้ (สันนิษฐาน) ชาร์จไฟบวกของรำข้าวสาลีจะขัดแย้งกับผลรายงาน โดยผู้อื่น. Tribo ชาร์จของอนุภาครำรับการช่วยเหลือ โดย fluidizing แนะนำที่ด้านล่างของอุปกรณ์อากาศ, มีรำอนุภาคหนาแน่นน้อยไปยังพื้นผิวก่อให้เกิดประโยชน์เพิ่มเติม, ใกล้ชิดกับการม้วน. [1]
ใน 1958 เครื่องมือสำหรับแยกไฟฟ้าสถิตของรำและเอนโดสเปิร์มที่มีอยู่ในแป้ง middlings ถูกเปิดเผยในการยื่นจดสิทธิบัตร โดย Branstad ทำงานที่โรงงานทั่วไป. อุปกรณ์ประกอบด้วยแผ่นขนานแบ่งอนุภาคถูกลำเลียงระหว่างทั้งสองแผ่นโดยการสั่นสะเทือน. อนุภาคของรำ, เรียกเก็บ โดยแรงเสียดทานติดต่อกับเอนโดสเปิร์มอนุภาค, ถูกยกเลิกแล้วกับอิเล็กโทรดผ่านปรุในอิเล็กโทรดด้านบนด้านบน. [9]
ใน 1988 มีเครื่องมือและกระบวนการสำหรับการกู้คืน aleurone จากรำข้าวสาลีพาณิชย์ถูกเปิดเผยในการยื่นจดสิทธิบัตร. รำข้าวสาลีพาณิชย์กับ aleurone การเริ่มต้นของเนื้อหา 34% มีอุดมการเข้มข้นของ 95% ที่ 10% ผลผลิตโดยรวม (28% การกู้คืน aleurone) โดยการกัดค้อน, ปรับขนาด โดยการคัดกรอง, elutriation อากาศและแยกไฟฟ้าสถิตที่ใช้ตัวคั่นแผ่นขนานไฟฟ้าสถิต. เรียกอนุภาคในอากาศ elutriator, ซึ่งมีบทบาทคู่ลบค่าปรับ (<40 µm) โดยลำเลียง, ในขณะที่ชาร์จ tribo พร้อม aleurone อนุภาคบวก (รายงานแผ่นขั้วไฟฟ้าลบ) และอนุภาค เปลือก/testa ลบ. ขนาดอนุภาคของส่วนผสมรำถูกควบคุมอย่างระมัดระวัง โดยมิลลิ่งค้อนและคัดกรองหลายระดับ, การขอรับตัวดึงข้อมูลขนาดใหญ่ในการ 130 – 290 ช่วง µm. [10]
ยังคงทำงานนานในการกู้คืน aleurone จากรำข้าวสาลี. ใน 2008, Buhler AG จดสิทธิบัตรเป็นอุปกรณ์แยกไฟฟ้าสถิตสำหรับการแยกอนุภาค aleurone จากอนุภาคเปลือกของ commuted รำ. หนึ่งศูนย์รวมของอุปกรณ์ประกอบด้วยใบพัดที่ปฏิบัติการในพื้นที่รักษาขนาดหวุดหวิด, ซึ่งทำให้สามารถติดต่ออนุภาคกับอนุภาค และอนุภาคกับผนังและต่อมา tribo ชาร์จ. อนุภาคถูกลำเลียงจากนั้นกลไกในเรือแยกขั้วไฟฟ้าแผ่นขนานที่ประกอบด้วย. อนุภาคที่ตกผ่านเรือแยก โดยแรงโน้มถ่วง, เป็นอนุภาคแตกต่างกันมีการย้ายไปสู่ขั้วไฟฟ้าชาร์จ oppositely ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า. [11] เมื่อรวมกับขนาดที่เหมาะสมของรำอาหารสัตว์และวิธีการเรียงลำดับจักรกล, ความเข้มข้น aleurone ของถึง 90% มีการรายงาน. [12] [8]
รูป 2: ทำซ้ำจาก Hemery et al, 2007 [8].
Tribo ชาร์จและชาร์จทดลองบนรำข้าวสาลีดำเนินการ โดยคนงานที่ Electrostatics ของกระจายสื่อวิจัยหน่วยโคโรน่า, มหาวิทยาลัยปัวตีเย, ฝรั่งเศสใน 2010. นักวิจัยวัดค่า surface และเวลาสลายตัวอาจเกิดผิวรำข้าวสาลีด้วย 10% ความชื้น และ lyophilized (ชนิดแห้ง) รำข้าวสาลี. ทำการทดสอบแยกตามตัวอย่างของ 50% รำข้าวสาลีอบแห้ง และ 50% aleurone แห้งโดยใช้สายพานชนิดโคแบ่งไฟฟ้าสถิต. (รูป 3) แยกผลลัพธ์สำหรับตัวแยกจากโคโรน่าเครื่องชั่งห้องปฏิบัติการระบุไว้ 67% ของ aleurone ถูกกู้คืนไปถังไม่ใช่ตัวนำ, ในขณะเดียว 2% ของรำข้าวสาลีที่รายงานไปยังถังไม่ใช่ตัวนำ. นอกจากนี้ยังได้ดำเนินการทดลองชาร์จ Tribo aleurone และรำข้าวสาลี, แต่เพียง การวัดค่าเฉพาะผิว [µC/g] สร้างขึ้นในแต่ละส่วน, เมื่อเทียบกับการกู้คืนผลิตภัณฑ์จากแยกการไฟฟ้าสถิต. ทั้งวัสดุป้อนเรียกใช้เทฟลอนเป็นผิวสัมผัส. รำข้าวสาลีและ aleurone มีรายงานชาร์จบวกสัมพันธ์กับเทฟลอน, ซึ่งตัวเองเป็น electronegative มาก. พบว่าขนาดของประจุขึ้นบนแรงดันการดำเนินงานที่ใช้เมื่อชาร์จ tribo, แนะนำว่า ความปั่นป่วนสูงนำไปสู่การติดต่อเพิ่มเติม และเพิ่มเติมสมบูรณ์ tribo ชาร์จ. [13]
รูป 3: ทำซ้ำจาก Dascalescu et al, 2010 [13]
ใน 2009, นักวิจัยประเมินคุณสมบัติชาร์จไฟฟ้าสถิต aleurone รวยและเปลือกอุดมไปด้วยอาหาร. [14] ใน 2011 นักวิจัยทำการแยกไฟฟ้าสถิตการทดสอบตัวอย่างประณีตดินรำข้าวสาลีใช้ตัวคั่นแผ่นไฟฟ้าสถิตระดับนำร่อง (ระบบ TEP, แยกไหล Tribo, เล็กซิงตัน, ประเทศสหรัฐอเมริกา). ระบบ TEP ใช้สายชาร์จ, ซึ่งนำอนุภาคอาหารเข้าสู่กระแสลมปั่นป่วน, และถูกลำเลียงผ่านสายชาร์จกับแยกหอการค้า. อนุภาคต่าง ๆ tribo ชาร์จ โดยติดต่ออนุภาคอนุภาค, เป็นอนุภาคที่ติดต่อกับพื้นผิวของสายชาร์จ. ผลที่ได้รับจากระบบ TEP แสดงให้เห็นว่า แยกไฟฟ้าสถิตมีประสิทธิภาพในการปรับปรุงเนื้อหา aleurone และเบต้า-กลูแคนของรำข้าวสาลี. ที่น่าสนใจ, เศษวัสดุที่พบว่าประกอบด้วยเนื้อหาเซลล์ aleurone สูงสุด, ที่ 68%, ได้ดีมาก (D50 = 8 µm) ส่วนที่ถูกกู้คืนจากหลอดชาร์จ. ไม่ชัดเจนทำไมวัสดุนี้มีความเข้มข้นในเครื่องชาร์จดีกวา, อย่างไรก็ตาม, มันบ่งชี้ว่า การให้เนื้อหาเซลล์ aleurone กระบวนการอาจต้องใช้เทคนิคไฟฟ้าสถิตที่สามารถประมวลผลผงดีมาก. นอกจากนี้, งานนี้แสดงที่เตรียมสำหรับรำข้าวสาลีถูกมาก. พบว่าตัวอย่างที่เตรียม โดยการบด cryogenic ในโรงสีค้อนน้อยสมบูรณ์แยกออก (รับการปลดปล่อย) กว่าพื้นดินในโรงงานชนิดผลกระทบการที่อุณหภูมิ. [15] [16]
รูป 4: ทำซ้ำจาก Hemery et al, 2011 [16]
ล่าสุดงานศึกษาความเข้มข้นของ arabinoxylans จากรำข้าวสาลี โดยวิธีไฟฟ้าสถิต. นักวิจัยห้องปฏิบัติการเครื่องชั่งไฟฟ้าสถิตแบ่งประกอบด้วยชาร์จหลอดและแยกห้องสองขนานแผ่นขั้วไฟฟ้าที่ประกอบด้วยใช้. นำเข้าหลอดชาร์จรำข้าวสาลีข้าวสาร และทำความสะอาดโดยลำเลียงเข้าไปในห้องแยกที่ใช้ไนโตรเจน. ความปั่นป่วนและความเร็วสูงก๊าซในหลอดชาร์จให้ติดต่ออนุภาคที่จำเป็นสำหรับชาร์จ tribo. อนุภาค (ผลิตภัณฑ์ของการแยก) เก็บรวบรวมจากพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าสำหรับวิเคราะห์. เนื่องจากแนวของขั้วไฟฟ้า วัสดุสมควรถูกรวบรวม. เศษส่วน middlings นี้อาจนำกลับมาใช้งานในแบบ electrostatics, อย่างไรก็ตาม, สำหรับวัตถุประสงค์ในการทดลองนี้, วัสดุที่ไม่ถูกจัดเก็บบนขั้วไฟฟ้าถือหายไป. นักวิจัยรายงานการเพิ่มขึ้นในระดับทั้งสองผลิตภัณฑ์ (เนื้อหา arabinoxylan ในผลิตภัณฑ์) และเพิ่มประสิทธิภาพการแยกเป็นความเร็วที่ลำเลียง. [17]
พยายามล่า beneficiate รำข้าวสาลีที่ใช้วิธีไฟฟ้าสถิตได้รวมในตาราง 2.
ตาราง 2: สรุปสถิตวิธีประเมิน beneficiate รำข้าวสาลี.
กรณี 2 – การกู้คืนโปรตีนจากแป้งแซน
นักวิจัยที่ กลุ่มวิศวกรรมกระบวนการอาหารในไร Wageningen, เนเธอร์แลนด์, ประเมินศักยภาพในการเพิ่มคุณค่าของโปรตีนโดยใช้พืชตระกูลถั่ว. ถั่วและ lupin แป้งถูกใช้เป็นตัวดึงข้อมูลสำหรับความหลากหลายของเทคนิคเพิ่มคุณค่าโปรตีนรวมทั้งประเภทอากาศรวมกับแยกไฟฟ้าสถิต. เมล็ดถั่วและแซนได้รับการรักษาเป็นครั้งแรกปลายให้ประมาณ 200 µm. วัสดุอาหารสำหรับการจัดประเภทและแยกไฟฟ้าสถิตได้แป้งด้วยลักษณนามที่ภายในโรงงานชนิดมีผลกระทบต่อ (ZPS50 อัลไพน์โฮะโซะกะวะ). ขนาดอนุภาคมัธยฐาน (d50) รายงานเป็นประมาณ 25 µm แป้งถั่ว, และประมาณ 200 µm แป้งแซน, ก่อนการจัดประเภทของอากาศ. ในที่สุด, ชุดย่อยของแต่ละอย่าง, แป้งถั่วและแซน, ถูกแล้วอากาศจัด (ATP50 อัลไพน์โฮะโซะกะวะ). ตัวดึงข้อมูลเพื่อแยกไฟฟ้าสถิตประกอบด้วยแป้งทั้งสองได้รับการรักษา, หลักสูตรและผลิตภัณฑ์ชั้นดีจากอากาศประเภท. [18]
อุปกรณ์แยกไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในระหว่างการทดลองคือ ชนิดแผ่นขนาน, กับดำเนินการผ่าน triboelectric ชาร์จชาร์จ 125 ชาร์จไฟหลอดยาวมม., ด้วยอนุภาคสื่อทำความสะอาดโดยไนโตรเจน. อุปกรณ์คล้ายกันในการกำหนดค่าอุปกรณ์ที่ใช้โดยวัง et al (2015). [17] ดำเนินการทดลองไฟฟ้าสถิตแยกบนล่างแป้งถั่วและแป้งแซน, เป็นหลักสูตรและปรับเศษแป้งถั่วและแป้ง lupine ได้รับจากการจัดประเภทของอากาศ. แป้งถั่วแสดงให้เห็นเพียงเล็กน้อยเคลื่อนที่ของโปรตีนในระหว่างการทดสอบไฟฟ้าสถิต. อย่างไรก็ตาม, แป้ง lupin แสดงให้เห็นการเคลื่อนไหวที่สำคัญของโปรตีนในตัวอย่างทั้งหมดสามทดสอบ (แป้ง – 35% โปรตีน, ค่าปรับประเภทข้าวสาร – 45% โปรตีน, แป้งหยาบ – การจัดประเภท 29% โปรตีน). ผลิตภัณฑ์ที่อุดมไปด้วยโปรตีนประมาณ 60% ถูกกู้คืนบนอิเล็กโทรดดินสำหรับแต่ละตัวอย่าง lupin สามทดสอบ. [18]
กรณี 3 – เส้นใยออกจากข้าวโพด
นักวิจัยที่ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร และชีวภาพ, มหาวิทยาลัยรัฐมิสซิสซิปปีดำเนินการทดสอบไฟฟ้าสถิตบนพื้นแป้งข้าวโพด, กับวัตถุประสงค์ของการเอาเส้นใย. อุปกรณ์แยกไฟฟ้าสถิตประกอบด้วยสายพานลำเลียงกับขั้วไฟฟ้าเป็นลบไว้ที่ท้ายของสายพานลำเลียง. การบวกอนุภาค, อนุภาคเส้นใย, ในกรณีนี้, ยกขึ้นจากสายพานลำเลียง และเรียงลงในถังที่สอง. อนุภาคเส้นใยไม่ตกออกจากสายพานลำเลียง โดยแรงโน้มถ่วง และถูกฝากเข้าไปในถังสินค้าแรก. ผู้เขียนได้อธิบายวิธีชาร์จไฟฟ้าดำเนิน. วัสดุอาหารที่แบ่งนี้คือค่อนข้างหยาบ, มีขนาดอนุภาคของอาหารตั้งแต่ 12 ตาข่าย (1,532 µm) ถึง 24 ตาข่าย (704 µm). ไม่ปรากฏที่ undersize (<704 µm) วัสดุการประมวลผลในระหว่างการศึกษานี้. เงื่อนไขแต่ละการทดสอบเสร็จสมบูรณ์โดยใช้ 1 กก.ของวัสดุอาหารที่สม่ำเสมอกระจายตัวไปบนสายพาน. [6]
รูป 5: ทำซ้ำจาก Pandya et al, 2013 [6]
นักวิจัยรัฐมิสซิสซิปปีเสร็จสถิตแยกการทดสอบแป้งข้าวโพดการส่ง, เศษแป้งข้าวโพดสกรีนและเศษส่วนที่อุดมไปด้วยไฟเบอร์หายจากอากาศประเภท. การทดสอบไฟฟ้าสถิตไม่เสร็จบนเส้นใยต่ำกระแสข้อมูลการกู้คืนจากการจัดประเภทของอากาศ. วิเคราะห์ผลของไฟฟ้าสถิตอยู่ด้านล่าง:
ตาราง 3: ผลของการแยกเส้นใยซ้ำจาก Pandya et al, 2013 [6]
กรณี 4 -โปรตีนเข้มข้นจาก Oilseeds
Oilseeds เช่นเรพซีด (คาโนลา), ดอกทานตะวัน, งา, มัสตาร์ด, จมูกถั่วเหลืองข้าวโพด, และเมล็ดแฟลกซ์โดยทั่วไปประกอบด้วยเป็นจำนวนมากทั้งโปรตีนและไฟเบอร์. เทคโนโลยีการประมวลผลเพื่อเอาเส้นใย, และเพิ่มปริมาณโปรตีนดังนั้น, ของ oilseeds จะสำคัญเป็นความต้องการโปรตีนเพิ่มขึ้นทั่วโลก. [19] ผลงานที่ผ่านมา โดยนักวิจัยที่ สถาบันแห่งชาติฝรั่งเศสสำหรับการวิจัยทางการเกษตรตรวจสอบ ultrafine กัดร่วมกับไฟฟ้าสถิตประมวลผลการรับประทานเมล็ดทานตะวัน, สมาธิโปรตีน. ตัวอย่างอาหารองุ่นถูกพื้นดินในโรงงานผลกระทบการทำงานที่อุณหภูมิโดยรอบให้มีขนาดอนุภาค (D50) ของ 69.5 µm. แยกไฟฟ้าสถิตที่ใช้สำหรับการทดสอบแก้ไขอุปกรณ์ขนานแผ่นชาร์จกลไกหลักที่ไหนชาร์จ tribo. Tribo ชาร์จได้ดำเนินการขั้นต้นของขั้วไฟฟ้าในสายชาร์จ tribo, ด้วยอนุภาคที่ถ่ายทอดผ่านสายชาร์จ, และขั้วไฟฟ้า, ผ่านขนส่งนิวเมติก. โปรตีนพบว่าชาร์จบวก (รายงานไปยังขั้วไฟฟ้าลบ) และพบว่าเศษส่วนที่อุดมไปด้วยไฟเบอร์คิดในเชิงลบ. พบใวโปรตีนจะสูง. เป็นอาหารโปรตีน 30.8%, ด้วยการวัดผลิตภัณฑ์อุดมด้วยโปรตีน 48.9% และโปรตีนที่หมด (อุดมด้วยไฟเบอร์) ผลิตภัณฑ์ที่วัดเท่านั้น 5.1% โปรตีน. โปรตีนการกู้คืน 93% ผลิตภัณฑ์บวก. เซลลูโลส, hemicelluloses, และลิกนิถูกวัด และพบการรายงานผลิตภัณฑ์ประจุลบ, ตรงข้ามกับที่ของโปรตีน. [20]
ตาราง 4: ผลของการแยกเมล็ดทานตะวันอาหารซ้ำจากเที่ยว et al, 2015 [20]
ใน 2016, การศึกษาเพิ่มเติมแล้วเสร็จใช้ประณีตรับประทานเมล็ดเรพน้ำมันดิน, หรือเค้กน้ำมัน rapeseed (ROC), เป็นอาหารเพื่อกระบวนการแยกไฟฟ้าสถิต. อีก กัด ultrafine ที่อุณหภูมิทำการใช้อุปกรณ์มีดโรงงาน (Retsch SM 100). วัสดุสาร, มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย (D50) ของประมาณ 90 µm, การประมวลผลโดยใช้ตัวแยกแผ่นขนานระดับนำร่อง (ระบบ TEP, แยกไหล Tribo). ใช้ระบบ TEP triboelectric ชาร์จ โดยลมลำเลียงอนุภาคผ่านความดันสูงที่ชาร์จสายภายใต้สภาวะที่ปั่นป่วน. เดียวผ่านการทดสอบแยกกับ TEP ระบบส่งผลให้ความเข้มข้นที่สำคัญของโปรตีน, มีโปรตีนจากอาหาร 37%, ระดับโปรตีนที่มีประจุบวกผลิตภัณฑ์ของ 47% และผลิตภัณฑ์ที่มีโปรตีนในระดับ 25%. ดำเนินการขั้นตอนการแยกเพิ่มเติม, ผลิตภัณฑ์ที่อุดมด้วยโปรตีนมีการผลิตในที่สุด 51% โปรตีนจาก 3 ขั้นตอนต่อเนื่องแยก. [21]
ตาราง 5: ผลของการแยกอาหารเมล็ดเรพน้ำมันซ้ำจากไพศาล et al, 2016 [21]
อภิปราย
ทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องบ่งชี้ว่า งานวิจัยที่สำคัญได้รับการดำเนินการพัฒนาเทคนิคการแยกไฟฟ้าสถิตสำหรับวัสดุอินทรีย์. พัฒนาได้อย่างต่อเนื่อง หรือเร่งแม้ในอดีต 10 – 20 ปี, นักวิจัยหลายคนในยุโรปและสหรัฐอเมริกาใช้เทคนิคแยกไฟฟ้าสถิตที่หลากหลายของความท้าทาย beneficiation. จากงานวิจัยนี้, เห็นได้ชัดเจนว่า วิธีการไฟฟ้าสถิตที่มีศักยภาพที่จะสร้างใหม่, ผลิตภัณฑ์จากพืชมูลค่าสูง, หรือเสนอทางเลือกให้เปียกวิธีการประมวลผล.
แม้ว่าสนับสนุนการแยกของเมล็ดธัญพืช, พัลส์, และ oilseed วัสดุการวิจัย ในห้องปฏิบัติการ และ ในบางกรณีนำร่องขนาด, ระบบไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในการแสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์เหล่านี้อาจในที่สุดไม่ใช้เป็นอุปกรณ์การประมวลผลเหมาะสม หรือคุ้มค่ามากที่สุดเพื่อทำการแยกสารดังกล่าวบนพื. มักใช้ระบบไฟฟ้าสถิตเชิงพาณิชย์ที่มีอยู่ในการแยกสารแร่ธาตุ, โลหะหรือพลาสติก. แร่ธาตุและโลหะมีทั้งวัสดุที่ค่อนข้างหนาแน่น มีความถ่วงจำเพาะสูง, เมื่อเทียบกับวัสดุโรงงาน. แม้จะ มีความถ่วงจำเพาะสูงของแร่ธาตุและโลหะ, ข้อจำกัดขนาดของอนุภาคที่มีประสิทธิภาพสำหรับกลองม้วน และแผ่นขนานแยกไฟฟ้าสถิตจะค่อนข้างหยาบ, มีไม่กี่อนุภาคด้านล่าง 100 ไมครอนเช่น. พลาสติกมีความหนาแน่นต่ำกว่าแร่ธาตุและโลหะ แต่มักจะมีการประมวลผลที่มีขนาดอนุภาคที่หยาบ, เป็นเกล็ดพลาสติกตัวอย่าง. การแนะนําอนุภาคละเอียดสร้างความยากลําบากในการปฏิบัติงานสําหรับทั้งตัวแยกแผ่นแบบม้วนแรงดึงสูงและแบบขนาน. ไฟน์, อนุภาคความหนาแน่นต่ำมีความสำคัญมากกับกระแสอากาศ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับแร่ธาตุและโลหะ. ความแตกต่างเล็ก ๆ ในกระแสลมภายในเครื่องแยกผลกระทบเส้นทางการเดินทางของอนุภาคละเอียด, ก็กดชัตเตอร์ไปกองอื่นนอกเหนือจากปัญหาที่เกิดจากสนามไฟฟ้าสถิต.
สำหรับระบบแบ่งแผ่นขนานใหญ่, ประณีตดินและอนุภาคความหนาแน่นต่ำที่จะมีค่าช่วยเก็บรวบรวมบนขั้วไฟฟ้าของตัวแยกแผ่นขนาน. ถ้าเหล่าอนุภาคไฟฟ้าแนบจะไม่ถูกลบบนพื้นฐานคง, ความแรงสนามไฟฟ้าและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง. การทำงานของนักวิจัยที่อาหารกระบวนการวิศวกรรมกลุ่มไร Wageningen UR (วัง et al, 2015) ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์นี้ในการเก็บตัวอย่างออกจากพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าของตัวแยกแผ่นขนานการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ของการแยก. ระบบแยกแผ่นขนาน, โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่อาศัยตามแรงโน้มถ่วงในการถ่ายทอดอนุภาคผ่านสนามไฟฟ้า, ได้พยายามที่จะแก้ปัญหานี้ในหลายวิธี. หิน et al (1988) อธิบายกระบวนการอนุภาคถูกเอา upstream ของแยกไฟฟ้าสถิตโดยอากาศ elutriation. [10] คนอื่น ๆ มีรายงานการรักษากระแสอากาศที่ไหลผ่านขั้วไฟฟ้าเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคได้รับอิทธิพลจากกระแสลม laminar. [22อย่างไรก็ตาม, รักษาการไหลเวียนของอากาศ laminar จะท้าทายกลายเป็นอุปกรณ์แยกขนาดใหญ่, จำกัดได้อย่างมีประสิทธิภาพในการประมวลผลของอุปกรณ์ดังกล่าว. ในที่สุด ขนาดอนุภาคซึ่งส่วนประกอบทางกายภาพแยกจากกัน (ปัจจุบันเป็นอนุภาคเดี่ยว ๆ), จะมีโปรแกรมควบคุมที่ใหญ่ที่สุดในการกำหนดขนาดอนุภาคที่ประมวลผลที่ต้องเกิดขึ้น.
ดังที่ได้กล่าวแล้ว, อุปกรณ์แยกไฟฟ้าสถิตแบบเดิมจะถูกจำกัดในการผลิตการประมวลผล, โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับผงที่มีความหนาแน่นต่ําและบดละเอียดเช่นวัสดุจากพืช. สําหรับอุปกรณ์แยกดรัมและสายพานแรงดึงสูง, ประสิทธิภาพจํากัดอยู่ที่อนุภาคที่ค่อนข้างหยาบและ/หรือมีแรงโน้มถ่วงจําเพาะสูง, เนื่องจากอนุภาคทั้งหมดติดต่อผิวของถังต้อง. ขณะที่อนุภาคขนาดเล็ก อัตราการประมวลผลจะลดลง. แยกแผ่นขนานถูกจำกัด โดยความหนาแน่นของอนุภาคที่สามารถประมวลผลในโซนอิเล็กโทรดเพิ่มเติม. โหลดอนุภาคต้องค่อนข้างต่ำเพื่อป้องกันผลกระทบพื้นที่ค่าธรรมเนียม.
อุปกรณ์ ST & เทคโนโลยีเข็มขัดแยก
อุปกรณ์เซนต์ & เทคโนโลยี (STET) triboelectrostatic เข็มขัดแยก มีความสามารถที่แสดงให้เห็นถึงการประมวลผลอนุภาคจาก 500 – 1 µm. แยก STET เป็นตัวคั่นแผ่นขนานไฟฟ้าสถิต, อย่างไรก็ตาม, แผ่นอิเล็กโทรดจะเน้นแนวนอนถึงแนวเป็นกรณีในแยกแผ่นขนานใหญ่. (ดูรูปภาพ 6) นอกจากนี้, ตัวแยก STET สำเร็จอนุภาค tribo ชาร์จ และลำเลียงพร้อมกัน โดยสายพานตาข่ายเปิดที่ความเร็วสูง. คุณลักษณะนี้ช่วยให้สำหรับทั้งสองอัตราการประมวลผลสูงมากเฉพาะอาหาร, รวมทั้งความสามารถในการประมวลผลผงละเอียดมากกว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าสถิตทั่วไป. แยกอุปกรณ์ชนิดนี้มีการดำเนินการเชิงพาณิชย์ตั้งแต่ 1995 แยกคาร์บอนเผาไหม้จากแร่เถ้า (D50 ทั่วไปประมาณ 20 µm) ในโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่าน. อุปกรณ์แยกไฟฟ้าสถิตนี้ยังประสบความสำเร็จใน beneficiating วัสดุอนินทรีย์อื่น ๆ, รวมทั้งแร่ธาตุเช่นแคลเซียมคาร์บอเนต, แป้ง, แคเซียม, และอื่น ๆ.
รายละเอียดพื้นฐานของตัวแยก STET จะแสดงในรูป 7. อนุภาคจะมีค่า โดย triboelectric ผลผ่านชนอนุภาคกับอนุภาคภายในช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้า. ใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าอยู่ระหว่าง ±4 และ± 10 kV เมื่อเทียบกับพื้นดิน, ให้ความแตกต่างของแรงดันทั้งหมดของ 8 – 20 kV ข้ามช่องว่างแคบมากอิเล็กโทรดของตุลาการ 1.5 ซม. (0.6 นิ้ว). อาหารอนุภาคจะนำมาใช้แยก STET หนึ่งในสามสถาน (พอร์ตฟีด) ผ่านระบบจำหน่ายอากาศสไลด์ด้วยมีดประตูวาล์ว. ตัวแยก STET ผลิตสินค้าเพียงสอง, รวบรวมกระแสอนุภาคประจุลบบนอิเล็กโทรดมีประจุบวก, กระแสมีอนุภาคบวกไว้บนขั้วประจุลบ. สินค้ามีลำเลียงไปกรวยเกี่ยวข้องแต่ละด้านของตัวแยก STET ด้วยเข็มขัดแยก และลำเลียงจากตัวแยก โดยแรงโน้มถ่วง. ตัวแยก STET ไม่ผลิตเป็น middlings หรือไซสตรีม, แม้ว่าหลายผ่านการตั้งค่าคอนฟิกการปรับปรุง ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์และ/หรือกู้คืนได้.
รูป 6: STET Triboelectric เข็มขัดแยก
อนุภาคจะถูกส่งผ่านช่องว่างของอิเล็กโทรด (แยกโซน) โดยการวนรอบอย่างต่อเนื่อง, สายพานตาข่ายเปิด. เข็มขัดทำงานที่ความเร็วสูง, ตัวแปรจาก 4 ถึง 20 เมตรต่อวินาที (13 – 65 ฟุต/วินาที). เรขาคณิตของสายพานที่ทำหน้าที่ในการกวาดอนุภาคออกจากพื้นผิวของขั้วไฟฟ้า, ป้องกันการสะสมของอนุภาคที่ลดทอนประสิทธิภาพและฟิลด์ดันกระแทกแบบแผ่นขนานชนิดแยกอุปกรณ์. นอกจากนี้, สร้างสายพานกว้างสูง, โซนสูงความวุ่นวายระหว่างสองขั้วไฟฟ้า, ส่งเสริมชาร์จ tribo. เดินทางปัจจุบันทวนเข็มขัดแยกช่วยให้ชาร์จต่อเนื่อง และชาร์จใหม่ หรืออนุภาคภายในตัวแยก, ไม่จำเป็นสำหรับระบบการชาร์จล่วงหน้าต้นน้ำของตัวแยก STET.
รูป 7: พื้นฐานของการดำเนินงานของ STET เข็มขัดแยก
ตัวแยก STET คือ อัตราป้อนสูง, ระบบประมวลผลพิสูจน์ในเชิงพาณิชย์. ในการประมวลผลสูงสุดของตัวแยก STET เป็นฟังก์ชันของอัตราการป้อนปริมาตรที่สามารถถ่ายทอดผ่านช่องว่างของอิเล็กโทรด โดย STET แยกสายพาน ส่วนใหญ่. ตัวแปรอื่น ๆ, เช่นความเร็วของสายพาน, อัตราป้อนสูงสุดระยะทางระหว่างขั้วไฟฟ้าและความหนาแน่นมวลเบาของลักษณะผง, ทั่วไปในระดับน้อย. สำหรับวัสดุที่ความหนาแน่นค่อนข้างสูง, ตัวอย่างเช่น, เถ้า, อัตราการประมวลผลสูงสุดของการ 42 นิ้ว (106 ซม.) อิเล็กโทรดกว้างแยกพาณิชย์หน่วยคือประมาณ 40 – 45 ตันต่อชั่วโมงอาหาร. สำหรับวัสดุอาหารหนาแน่นน้อยกว่า, อัตราการป้อนที่สูงสุดจะต่ำกว่า.
ตาราง 6: สูงสุดโดยประมาณสำหรับวัสดุต่าง ๆ ที่ประมวลผลกับ STET อัตราป้อน 42 นิ้วแยกไฟฟ้าสถิต.
ฝุ่นระเบิดเป็นอันตรายสำคัญในเมล็ดธัญพืชและอินทรีย์ผงอื่น ๆ ประมวลผลการดำเนินงาน. ตัวแยก STET เหมาะสำหรับการประมวลผลผงอินทรีย์ติดไฟได้ มีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยเท่านั้น. มีพื้นผิวไม่อุ่นในตัวแยก STET. ย้ายชิ้นส่วนที่ใช้เป็นลูกกลิ้งสายพานและไดรฟ์แยก. แบริ่งลูกกลิ้งอยู่นอกกระแสผงบนเปลือกภายนอกของหน่วย. ดังนั้น พวกเขาจะไม่มีความเสี่ยงสำหรับร้อน/เกิดประกายไฟในกระแสข้อมูลวัสดุ. นอกจากนี้, ที่พักว่าง STET แยกแบริ่ง มีความสามารถในการวัดอุณหภูมิโรงงานติดตั้งตรวจหาเรืองล้มเหลวก่อนที่อุณหภูมิสูงอันตรายจะมาถึง. ระบบสายพานและไดรฟ์แยกความเสี่ยงไม่สูงกว่าเครื่องจักรหมุนอื่น ๆ ทั่วไป. ประกอบไฟฟ้าแรงสูงแยกของ STET ยังตั้งอยู่นอกกระแสวัสดุ และมีอยู่ในเปลือกฝุ่น. พลังงานสูงสุดของจุดประกายในตัวแยกช่องว่างจะถูกจำกัด ด้วยการออกแบบของคอมโพเนนต์ของไฟฟ้าแรงสูง. เพิ่มระดับความปลอดภัยสามารถนำผ่านการกำจัดไนโตรเจน.
STET สาลีทั้งการประมวลผลโดยแยก
แป้งสาลีทั้งหมดได้มาจากการบดเมล็ดข้าวทั้งหมดของข้าวสาลี (รำ, จมูก, และเอนโดสเปิร์ม). มีจำหน่ายทั่วไป, ปิดชั้นวาง, ซื้อเพื่อใช้เป็นวัสดุในการทดสอบเพื่อประเมินความสามารถของตัวแยก STET เพื่อเอาเส้นใยรำและจมูกจากเศษส่วนเอนโดสเปิร์มแป้งสาลีแป้งสาลีทั้งหมด. ตัวอย่างแป้งข้าวสาลีทั้งหมดได้วิเคราะห์ โดย STET ก่อนเริ่มการทดสอบ. ปริมาณเถ้าที่ได้รับการทดสอบ โดยมาตรฐาน ICC 104 / 1 (900° C). วัดเถ้าซ้ำอย่างเดียวกัน, ตัวอย่างอาหารสัตว์ unseparated, วัด 10 ครั้ง, พบว่ามีการปริมาณเถ้าของ 1.61%, ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของ 0.01 และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ของ 0.7%. เสร็จการวิเคราะห์ขนาดอนุภาค โดยการเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์ที่ใช้เป็น Mastersizer มัลเวิร์น 3000 กับอุปกรณ์กระจายตัวแห้ง. ดำเนินการวิเคราะห์โปรตีนด้วยวิธีดูมาสวิธี, ด้วยตัว N อย่างรวดเร็วประถมเกินวิเคราะห์ไนโตรเจน/โปรตีน. ตัวแปลงของ N x 6.25 ใช้. คุณสมบัติต่าง ๆ ของตัวอย่างแป้งข้าวสาลีทั้งถูกสรุปด้านล่าง. (ดูตาราง 7)
ตาราง 7: วิเคราะห์สาลีทั้งเลี้ยง โดย STET
ปริมาณเถ้าและปริมาณโปรตีนพบว่าซ้ำเมื่อทดสอบในตัวอย่างเดียวกัน, แต่พบความแปรปรวนอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกระเป๋าหลายสาลีทั้งใช้เป็นตัวอย่างอาหารสัตว์. (ดูตาราง 8) ความแปรปรวนตัวอย่างฟีดนี้ส่งผลให้บางกระจายในข้อมูลการทดสอบ.
ตาราง 8: วิเคราะห์แยกทดสอบผลลัพธ์ทั้งสาลีโดย STET
แยกไฟฟ้าสถิตการทดสอบตัวอย่างแป้งข้าวสาลีทั้งหมดดำเนินการที่อุปกรณ์เซนต์ & เทคโนโลยี (STET) โรงงานโรงงานนำร่องในสปาร์ตาอิลลินอยส์, แมซ. โรงงาน STET ประกอบด้วยสองตัวแยก STET ระดับนำร่องพร้อมกับอุปกรณ์เสริมที่ใช้ในการตรวจสอบการแยกวัสดุจากแหล่งผู้สมัคร. ตัวแยก STET นักบินสเกลมีความยาวเป็นตัวคั่น STET พาณิชย์, ที่ 30 ฟุต (9.1 เมตร) ยาว, อย่างไรก็ตาม, เป็นโรงงานนำร่องแยกขั้วกว้างเท่านั้น 6 นิ้ว (150 มม.), หรือถิ่นฐานความกว้างของตัวแยก STET เชิงพาณิชย์ที่ใหญ่ที่สุดที่ 42 นิ้ว (1070 มม.) ความกว้างของอิเล็กโทรด. ผลิตอาหารของตัว STET แยกเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความกว้างของขั้วไฟฟ้า, ดังนั้น, อัตราการป้อนของแยกโรงงานนำร่องคือ ถิ่นฐานอัตราการป้อนของหน่วยแยกพาณิชย์กว้าง 42 นิ้ว. คืออัตราการป้อนสูงสุดกับแป้งสาลีทั้งหมด 2.3 ตันต่อชั่วโมงที่ระดับนำร่อง, ซึ่งตรงกับ 16 ตันต่อชั่วโมงสำหรับตัวแยกพาณิชย์กว้าง 42 นิ้ว. เปรียบเทียบกับมาตราส่วนซึ่งส่วนใหญ่การศึกษาแยกไฟฟ้าสถิตได้ดำเนินวันที่, การทดสอบ STET แยกดำเนินการฟีดอัตราสูงมาก. การทดสอบทำใน 10 กก. (20 ปอนด์) ชุดทดสอบ, เนื่องจากการพิจารณาปฏิบัติการจัดหา 2.3 ตันต่อชั่วโมงอาหารอย่างต่อเนื่อง. สำหรับแต่ละชุดทดสอบเงื่อนไข, กระบวนการแยกผลิตภัณฑ์ถูกชั่งน้ำหนักเพื่อคำนวณการกู้คืนโดยรวม. รวบรวม และวิเคราะห์ปริมาณเถ้าและปริมาณโปรตีน subsamples จากแต่ละการทดสอบ.
รูป 8: STET แยกโรงงานนำร่อง.
วัดขนาดอนุภาคของอาหารสัตว์แป้งข้าวสาลีทั้งหมดและตัวอย่างสินค้าสองด้านล่างในรูป 9.
รูป 9: วัดขนาดอนุภาคของแป้งข้าวสาลีทั้งอาหาร, ทั้งสองแยกตัวอย่างสินค้า.
รูปภาพของผลิตภัณฑ์กู้คืนแยกอยู่ด้านล่าง. (ดูรูปภาพ 10) พบว่า การเปลี่ยนสีอย่างเห็นได้ชัดในระหว่างการแยก, ซึ่งเศษส่วนเนื้อหาผลิตภัณฑ์เถ้าสูงมากเข้มกว่าตัวอย่างแป้งข้าวสาลีทั้งอาหาร.
รูป 10: โดยทั่วไปผลิตภัณฑ์จากกระบวนการแยก STET การกู้คืน.
โดยวัดปริมาณเถ้าสำหรับผลิตภัณฑ์ทั้งหมดจากกระบวนการแยก. (ดูรูปภาพ 11)
รูป 11: เนื้อหาเทียบกับการกู้คืนมวลของผลิตภัณฑ์เถ้าต่ำสำหรับการแยกแป้งข้าวสาลีทั้งเถ้าทดสอบ โดย STET
การทดสอบของตัวแยก STET สถิตกับแป้งสาลีทั้งหมดแสดงให้เห็นการเคลื่อนไหวสำคัญของเถ้าสูง (รำ) ส่วนของเมล็ดข้าวสาลีที่ขั้วบวก. ผลิตภัณฑ์ลดเถ้ามาเก็บรวบรวมบนขั้วลบ. การทดสอบทำบนโครงร่างผ่านเดียว, อย่างไรก็ตาม, จำเป็นต้องดำเนินการเพิ่มเติม ปรับอย่างใดอย่างหนึ่งแยกผลิตภัณฑ์ โดยดำเนินการขั้นตอนแยกอีก. การทดสอบกับตัวแยก STET อนาคตจะดำเนินการบนตัวอย่างรำข้าวสาลี, เช่นเดียวกับแป้งข้าวโพดและพืชตระกูลถั่วเช่นแซน.
บทสรุป
ทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องบ่งชี้ว่า งานวิจัยที่สำคัญได้รับการดำเนินการพัฒนาเทคนิคการแยกไฟฟ้าสถิตสำหรับวัสดุอินทรีย์. พัฒนาได้อย่างต่อเนื่อง หรือเร่งแม้ในอดีต 10 – 20 ปี, นักวิจัยหลายคนในยุโรปและสหรัฐอเมริกาใช้เทคนิคแยกไฟฟ้าสถิตที่หลากหลายของความท้าทาย beneficiation. จากงานวิจัยนี้, จะเห็นว่า ไฟฟ้าสถิตมีศักยภาพที่จะสร้างใหม่, ผลิตภัณฑ์จากพืชมูลค่าสูง, หรือเสนอทางเลือกให้เปียกวิธีการประมวลผล. แม้ว่าการส่งเสริมการแยกสารของข้าวสาลี, ข้าวโพดและวัสดุโรงงานใช้แซนจากผลการวิจัย ที่ห้องปฏิบัติการ และ ในบางกรณีนำร่องขนาด, ระบบไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในการแสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์เหล่านี้อาจไม่เหมาะสม หรือคุ้มค่ามากที่สุดอุปกรณ์การประมวลผลเพื่อทำการแยกสารดังกล่าวบนพื. เทคโนโลยีไฟฟ้าสถิตที่มากจะไม่เหมาะสำหรับกระบวนการถ่ายทอดภาคพื้นดิน, ผงความหนาแน่นต่ำเช่นวัสดุโรงงาน. อย่างไรก็ตาม, อุปกรณ์เซนต์ & เทคโนโลยี (STET) triboelectrostatic เข็มขัดแยกมีความสามารถที่แสดงให้เห็นอนุภาคจากการประมวลผล 500 – 1 µm ในอัตราสูง. ตัวแยก STET สายพานมีอัตราสูง, อุปกรณ์ประมวลผลพิสูจน์ทัดที่อาจจะเหมาะสมเพื่อจำหน่ายพัฒนาล่าสุดในการประมวลผลพืชวัสดุ. ตัวแยกสายพาน STET ทดสอบตัวอย่างทั้งหมดสาลี และพบความสำเร็จในการเอารำจากเศษแป้ง. การทดสอบกับตัวแยก STET อนาคตจะดำเนินการบนตัวอย่างรำข้าวสาลี, เช่นเป็นข้าวโพดแป้งและถั่วเช่นถั่วเหลืองและแซน.
อ้างอิง
[1] T. B. ออสบอร์น, “เครื่องกรอง middlings”. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 224,719, 17 กุมภาพันธ์ 1880.
[2] ชม. Manouchehri, K. Hanumantha Rao และ K. Forsberg, “รีวิววิธีแยกไฟฟ้า – เป็นส่วนหนึ่ง 1: ลักษณะพื้นฐาน,” แร่ธาตุ & โลหะการประมวลผล, ฉบับที่. 17, ไม่ใช่. 1, pp. 23-36, 2000.
[3] เจ. พี่ และ E. ยัน, “eForce – รุ่นใหม่ล่าสุดของตัวแยกไฟฟ้าสถิตสำหรับอุตสาหกรรมทรายแร่ธาตุ,” ในแร่หนักประชุม, โจฮันเนสเบิร์ก, 2003.
[4] R. ชม. เพอร์รี่และ D. W. สีเขียว, วิศวกรเคมีของ Perry’ คู่มือรุ่นเจ็ด, นิวยอร์ก: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, ผม. อำไพ, R. Ouiddir, K. Medles และ L. Dascalescu, “แยกไฟฟ้าสถิตสำหรับส่วนผสมที่ปรับโครงสร้างของโลหะและพลาสติกที่เกิดจากขยะอุปกรณ์ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์,” สมุดรายวันของฟิสิกส์, ฉบับที่. 646, pp. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Srinivasan และ C. P. ทอมป์สัน, “แยกเส้นใยสำหรับแป้งข้าวโพดดินใช้วิธีการไฟฟ้าสถิต,”เคมีธัญพืช, ฉบับที่. 90, ไม่ใช่. 6, pp. 535-539, 2013.
[7] L. แบรนด์, P. ม. Beier, และฉัน. Stahl, แยกไฟฟ้าสถิต, Weinheim: Wiley น้ำ VCH Verlag GmbH & บริษัท. ผลประกอบการที่ดี, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. บาร์รอนและเจ. Abecassis, “กระบวนการแห้งเศษข้าวสาลีและผลิตภัณฑ์ที่ มีคุณภาพทางโภชนาการเพิ่มขึ้น,” วารสารวิทยาศาสตร์ธัญพืช, ไม่ใช่. 46, pp. 327-347, 2007.
[9] W. A. Brastad และ E. C. เกียร์, “วิธีการและเครื่องมือสำหรับแยกไฟฟ้าสถิต”. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 2,848,108, 19 สิงหาคม 1958.
[10] B. A. หินและ J. Minifie, “การกู้คืนของเซลล์ Aleurone จากรำข้าวสาลี”. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 4,746,073,24 อาจ 1988.
[11] A. Bohm และ A. Kratzer, “วิธีการสำหรับแยกอนุภาค Aleurone”. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 7,431,228, 7 ตุลาคม 2008.
[12] เจ. A. Delcour, X. Rouau, C. ม. Courtin, K. Poutanen และ R. วง, “เทคโนโลยีสำหรับการแสวงหาประโยชน์เพิ่มศักยภาพส่งเสริมสุขภาพของธัญพืช,” แนวโน้มในวิทยาศาสตร์การอาหาร & เทคโนโลยี, pp. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. ดรอกัน, ม. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery และ X. Rouau, “พื้นฐานไฟฟ้าสถิตสำหรับการแยกเนื้อเยื่อรำข้าวสาลี,” ธุรกรรม IEEE ในอุตสาหกรรม, ฉบับที่. 46, ไม่ใช่. 2, pp. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. ดรอกัน, R. Bilici และ L. Dascalescu, “คุณสมบัติไฟฟ้าสถิตของรำข้าวสาลีและชั้นของบริษัท: อิทธิพลของขนาดอนุภาค, องค์ประกอบ, และความชื้น,” สมุดรายวันของอาหารวิศวกรรม, ไม่ใช่. 93, pp. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, ม. Chaurand, U. Holopainen, ก.ม. ลำ, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi และ X. Rouau, “ศักยภาพของแยกส่วนแห้งของรำข้าวสาลีสำหรับการพัฒนาของส่วนผสมอาหาร, ส่วนฉัน: อิทธิพลของการบดละเอียดเป็นพิเศษ,” วารสารวิทยาศาสตร์ธัญพืช, ไม่ใช่. 53, pp. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Holopainen, ก.ม. ลำ, P. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, ม. Edlemann และ X. Rouau, “ศักยภาพของแยกส่วนแห้งของรำข้าวสาลีสำหรับการพัฒนาของส่วนผสมอาหาร, part II: การแยกอนุภาคไฟฟ้าสถิต,” วารสารวิทยาศาสตร์ธัญพืช, ไม่ใช่. 53, pp. 9-18, 2011.
[17] เจ. วัง, อี. Smits, R. ม. บูม, และ M. A. Schutyser, “Arabinoxylans มุ่งเน้นจากรำข้าวสาลี โดยแยกไฟฟ้าสถิต,” สมุดรายวันของอาหารวิศวกรรม, ไม่ใช่. 155, pp. 29-36, 2015.
[18] P. เจ. Pelgrom, เจ. วัง, R. ม. บูม, และ M. A. Schutyser, “ก่อน- และหลังการรักษาเพิ่มคุณค่าโปรตีนจากสีและอากาศการจำแนกประเภทของพืชตระกูลถั่ว,” สมุดรายวันของอาหารวิศวกรรม, ไม่ใช่. 155, pp. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, เจ-ซี. แห่ง, S. Belaid, เจ. Ventureira และ M. นิเฟอร์โลเปซ, “ผสมผสานของเทคโนโลยีที่มีอยู่ และทางเลือกส่งเสริม oilseeds และถั่วโปรตีนในอาหาร,” Oilseeds & ไขมันพืชและไขมัน, ฉบับที่. 23, ไม่ใช่. 4, pp. 1-11, 2016.
[20] A. เที่ยว, F. Jerome และ X. Rouau, “แพลตฟอร์มแบบแห้งสำหรับการแยกโปรตีนจากชีวมวลที่ประกอบด้วย
ไรด์, ลิกนิ, และโพลีฟีน,” ChemSusChem, ฉบับที่. 8, pp. 1161-1166, 2015.
[21] C. ไพศาล, S. Kedidi และ A. เที่ยว, “สารเคมี- และแยกตัวทำละลายฟรี Mechanophysical ชีวมวลเกิดจาก Tribo-สถิต: การแยกโปรตีนและลิกนิ,” ACS ยั่งยืนเคมี & วิศวกรรม, ฉบับที่. 4, pp. 4166-4173, 2016.
[22] เจ. ม. Stencel, เจ. L. Schaefer, ชม. บ้าน, และ J. K. Neathery, “เครื่องมือและวิธีการสำหรับแยก Triboelectrostatic”.สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 5,938,041, 17 สิงหาคม 1999.
