Dil seçin:
Kyle Flynn, Abhishek Gupta, Frank vermeyeceğiz
Soyut
Önemli araştırma elektrostatik uygulamak için üstlenilen ilgili literatürün gözden geçirilmesi gösterir
kuru taneli bitkisel kökenli gıda için ayırma teknikleri (Yani., Organik) malzemeleri. Bu gelişme geçmişte hız kazandı 10 – 20 yıl, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki birçok araştırmacı başvuruyor elektrostatik ayırma çok çeşitli fayda zorluklarına yönelik teknikler. Bu araştırma, Elektrostatik yöntemleri yeni oluşturmak için potansiyel var belirgindir, daha yüksek değerli bitki ürünleri, ya da alternatif işleme yöntemlerini ıslak teklif. Her ne kadar ayrımları tahıl tahıl teşvik, Bakliyat ve yağlı tohum materyalleri laboratuvarda ve bazı durumlarda gösterilmiştir, pilot ölçek, Bu sonuçlar göstermek için kullanılan elektrostatik sistemleri-ebilmek değil var olmak tür ayrımları bir ticari olarak gerçekleştirmek için uygun ya da düşük maliyetli işleme donanımları. Birçok Elektrostatik teknolojiler ince işlemi için uygun değildir zemin, bitki malzemeleri gibi düşük yoğunluklu tozlar. Ancak, ST ekipman & Teknoloji (STET) triboelectrostatic kemer ayırıcı ince parçacıklar işlemek için gösterdiği yeteneğine sahiptir 500 – 1 µm. STET bant ayırıcı yüksek oranlı bir, organik malzeme işleme son gelişmeler ticari uygun endüstriyel kanıtlanmış işleme aygıt. STET kemer ayırıcı tam buğday unu bir örnek üzerinde test edildi ve nişasta kesir kepek giderilmesinde başarılı bulundu. STET ayırıcı ile test gelecek buğday kepeği örnekleri üzerinde yapılacaktır, Mısır unu
ve soya ve lupin gibi bakliyat.
Anahtar kelimeler: Tribo Elektrostatik, Elektrostatik, Ayrılık, Ayırma, Buğday, Tahıl, Un, Lif, Protein, Yağkökü, Bakliyat
Giriş
Elektrostatik ayırma yöntemleri geçmiş için kullanılan 50 yıl ticari ölçekli beneficiation üzerinde
endüstriyel mineraller ve atık malzemelerin geri dönüşüm. Elektrostatik beneficiation kuru taneli bitkisel kökenli gıda (i.e, Organik) için soruşturma malzemeleri üzerinde 140 yıl, ile ilk olarak patent buğday unu yonca Elektrostatik ayrılması için dolu olarak erken 1880. [1] Yüzey kimyası farklılıkları temel alan ayrımlarını Elektrostatik beneficiation sağlar (çalışma fonksiyonu) veya Dielektrik özellikler. Bazı durumlarda, Bu ayrımları boyutu veya yoğunluk renk ayrımını yalnız kullanarak mümkün olmazdı. Elektrostatik ayırma sistemleri benzer ilkelere faaliyet. Tüm Elektrostatik ayırma sistemleri parçacıklar elektrikle şarj etmek için bir sistem içerir, harici olarak üretilen elektrik alan gerçekleşmesi ayrılması için, ve parçacıklar içine ve dışarı ayrılık aygıt taşıma yöntemi. Elektrik şarj iletken indüksiyon dahil olmak üzere bir veya birden çok yöntemi tarafından oluşabilir, Tribo şarj (Elektrifikasyon başvurun) ve iyon veya corona şarj. Elektrostatik ayırma sistemleri şarj mekanizmaların en az birini kullanmak. [2]
Yüksek gerilim rulo Elektrostatik ayırma sistemleri birçok sanayi ve uygulamalar bir yerde kullanılmıştır
bileşen diğerlerinden daha fazla elektriksel olarak iletken. Uygulamalar için yüksek gerilim rulo ayırıcılar mineraller ayrılık taşıyan titanyum örnekler, uygulamalar geri dönüşüm yanı sıra, Örneğin metal plastik sıralama. Birden fazla varyasyon vardır ve yüksek gerilim için kullanılan geometrileri sistemleri rulo, Ama genel, Onlar benzer ilkelere faaliyet. Besleme parçacıklar olumsuz bir iyonlaşma corona deşarj tarafından uygulanır. Besleme parçacıklar dönen bir davul dağılmış, nerede davul elektriksel olarak topraklanmış olduğunu. Topraklı davul yüzeyine temas üzerine onların ücret elektriksel olarak iletken parçacıklar pes. Döndürme davul davul yüzeyden atılan ve ilk ürün hazne içinde yatırılır iletken parçacıklar neden olur.. İletken olmayan parçacıklar onların elektrik şarjı korumak ve davulun yüzeyine sabitlenir. Sonunda, iletken olmayan parçacıklar elektrik yükü dağıtmak olacaktır, veya böylece iletken olmayan parçacıklar iletken olmayan parçacık hopper yatırılan davul döndüğü sonra davul parçacıklar fırçalanmış. Bazı uygulamalarda, bir yonca hopper iletken ve iletken olmayan ürün hopper arasında yer alıyor. Bu tür bir ayrılık aygıtı etkinliğini görece kaba ve/veya yüksek özgül ağırlık var parçacıkları için genellikle sınırlıdır, Tüm parçacıklar davulun yüzeyine temas nedeniyle ihtiyacını. Ayrıca, Parçacık akışı dynamics açısal momentum davul yüzeyinden parçacıklar için ilgili ürün hoppers taşıma için nihai şekilde sorumlu olduğu için önemlidir. İnce parçacıklar ve düşük yoğunluklu parçacıklar kolayca hava akımlarının etkisinde ve böylece daha az öngörülebilir bir alanda davul üzerinden atılmış olması olasılığı. [2] [3] [4]
Yüksek gerilimli bir türevi rulo ayırıcı yukarıda açıklanan yüksek gerilimli kemer ayırıcı olur. Besleme parçacıklar eşit bir elektrik topraklı Konveyör bant genişliği boyunca dağınık. Parçacıklar uygulanır, genellikle olumsuz bir corona tarafından, şarj diğer mekanizmaları mümkün olmakla birlikte. Tekrar iletken parçacıklar topraklı Konveyör bant kadar elektrik onların ücret vermek, iletken olmayan parçacıklar korumak onların şarj ederken. İletken parçacıklar kemer kenar off yerçekimi tarafından düşmek, şarj edilmiş iletken olmayan parçacıklar "kemer yüzeyi kapalı Elektrostatik kuvvetler tarafından kalkar iken". Ayrılık daha etkili olduğu, Her bir parçacık kemer kemer onların giderlerini vazgeçmeye iletken parçacıklar için izin vermek için yüzey başvurmalısınız. Bu nedenle, Sadece tek bir katman parçacıkların ayırıcı tarafından aynı anda iletti olabilir. Yem Partikül boyutu daha küçük olur, Cihazın işleme hızı azalır. [5] [6]
Paralel plaka Elektrostatik ayırıcılar genellikle parçacıklar değil iletkenlik temelinde ayıran üzerine dayanır, Ama yüzey kimyası farklılıkları üzerinde bu sürtünme temas elektrik yükü aktarımı sağlar. Parçacıklar elektrikle diğer partikülleri ile dinç temas ile uygulanır, ya da metal veya plastik gibi üçüncü bir yüzey ile istenen tribo şarj özellikleri. Elektronegatif malzemeleri (tribo-elektrik serisi negatif ucunda yer alan) tribo şarj yüzeyinden elektron kaldırmak ve böylece net bir negatif yük elde. Temas halinde, tribo-elektrik serisi olumlu sonuna olan malzeme elektron bağış ve olumlu şarj. Yüklü parçacıklar daha sonra çeşitli ulaşım yollarla iki paralel plaka elektrot arasında oluşturulan bir elektrik alanı içine tanıtıldı (yerçekimi, Pnömatik, titreşim). Elektrik alanı varlığında, yüklü parçacıklar ters şarj edilmiş elektrotlar doğru hareket ve karşılık gelen ürün hoppers toplanan. Tekrar, parçacıklar karışımı içeren bir yonca kesir olabilir veya toplanan olmayabilir, ayrılık aygıt yapılandırmasına bağlı olarak. [4] [7]
Şekil 1: Yüksek gerilim rulo ayırıcı diyagramı (sol) ve paralel plaka serbest düşme ayırıcı (sağ).
Tablo 1: Özetini Elektrostatik ayırma cihazları çok kullanılan.
Dava 1 -Buğday ve buğday kepeği Beneficiation.
Buğday kepeği geleneksel buğday öğütme bir yan ürün olan, temsil eden 10-15% buğday tanesi. Buğday kepeği perikarp dahil olmak üzere dış katmandan oluşur, Testa, ve aleurone. Buğday kepeği mikro çoğunu içerir, lif, ve tahıl bulunan fitokimyasallar, hangi insanlar için sağlık yararları göstermiştir. [8] Ayıran ve beneficiating buğday kepeği önemli ilgi bildirilmiştir. Buğday kepeği ayıran tarihsel ilgi kalitesi ve un ürünün değerini artırmak için yapıldı.. Ancak, buğday kepeği değerli bileşenleri kurtarma konusunda daha yeni faiz bildirilmiştir.
İçinde 1880, Thomas Osborne kepek un yonca kaldırmak için ilk ticari Elektrostatik ayırıcı patentli. Ayırıcı sert kauçuk veya sürtünme tribo şarj yolu ile yün ile elektrik suçlanıyor yetenekli eşdeğer malzeme ile kaplı rulolar oluşuyordu. Her ne kadar açıklanmayan, kauçuk bir negatif yük yün göre alınan rulo kabul edilir, çoğu tribo-elektrik serisi ile tutarlı. Elektrikle şarj edilmiş rulo sonra pozitif yüklü kepek fiber parçacıklar çekti, Sabitlenmiş fiber parçacıklar rulo yüzeyinden fırçalanmış kadar onları rulo yüzeyinde taşıma. Bu (kabul) başkaları tarafından bildirilen sonuçlar ile çatışma olumlu buğday kepeği şarj olduğunu. Kepek parçacıkların Tribo şarj cihazın alt kısmında tanıttı hava fluidizing tarafından yardım edildi, daha az yoğun kepek parçacıkların yüzeyine neden ek yarar vardı, rulo yakın. [1]
İçinde 1958 bir aparat kepek ve un yonca içinde bulunan endosperm Elektrostatik ayrılması için bir patent dosyalama General Mills'te çalışma Branstad tarafından duyurulmuştur. Cihazın içinde parçacıklar arasında iki tabak titreşim olarak aktarılmaktadır bir paralel plaka ayırıcı oluşuyordu. Kepek parçacıklar, sürtünme temas ile endosperm parçacıkları ile tahsil, o zaman en iyi elektrot içinde delikler aracılığıyla en iyi elektrot için kaldırıldı. [9]
İçinde 1988 bir aparat ve aleurone ticari buğday kepeği kurtarma işlemi bir patent dosyalama ifşa yapıldı.. Başlangıç aleurone içeriği ile ticari buğday kepeği 34% bir konsantre için zenginleştirilmiş 95% at 10% kitle verim (28% aleurone kurtarma) çekiç freze kombinasyonu tarafından, Eleme tarafından boyutlandırma, Hava elutriation ve Elektrostatik ayırma paralel plaka Elektrostatik ayırıcı kullanıyor. Parçacıklar hava elutriator cihazda tahsil edildi, para cezaları kaldırma ikili bir rol olan (<40 µm) taşıma tarafından, süre aynı anda tribo şarj aleurone parçacıklar pozitif (negatif elektrot plakasına raporlama) ve meyve örtüsü/testa partikülleri negatif. Partikül Büyüklüğü kepek karışımı dikkatle çekiç Frezeleme ve çok düzeyli tarama tarafından kontrol ediliyordu, çoğunlukla içinde boyutlu bir yem almak için 130 – 290 µm Aralık. [10]
Aleurone buğday kepeği kurtarma son çalışmaları devam ediyor. İçinde 2008, Buhler AG aleurone parçacıklar kabuk parçacıkları kadar kepek yaptı ayırmak için bir elektrostatik ayrılık aygıt patentli. Dar ölçekli tedavi alanında çalışan bir rotor cihazın bir şekillenme oluşur, hangi parçacık parçacık ve parçacık duvara temas ve sonraki tribo şarj sağlar. Yüklü parçacıklar o zaman mekanik olarak paralel plaka elektrotlar içeren bir ayrılık damar aktarılmaktadır. Parçacıklar ayırma gemi yerçekimi tarafından düşmek, differentially yüklü parçacıklar ters şarj edilmiş elektrotlar elektrik alan etkisi altında doğru ilerlerken. [11] Uygun boyutlandırma yem kepek ve mekanik sıralama yöntemi ile birleştirildiğinde, ilâ aleurone konsantrasyonları 90% bildirilmiştir. [12] [8]
Şekil 2: Hemery ark dan çoğaltılamaz, 2007 [8].
Tribo şarj ve buğday kepeği corona şarj deneyler işçi Coating, dağınık medya araştırma birimi tarafından gerçekleştirilmiştir, Poitiers Üniversitesi, Fransa'da 2010. Araştırmacılar yüzey ücret ve buğday kepeği ile yüzey potansiyel çürüme zamanında ölçülen 10% nem ve liyofilize (Dondurulmuş) buğday kepeği. Bir ayırma testi örneği üzerinde gerçekleştirildi 50% Dondurulmuş buğday kepeği ve 50% Kurutulmuş aleurone kemer türü corona elektrostatik ayırıcı kullanarak yem. (Şekil 3) Ayrılık sonuçlar laboratuvar ölçekli corona ayırıcı için belirtilen 67% aleurone iletken olmayan hopper kurtarıldı, Tek iken 2% iletken hopper bildirdi buğday kepeği. Tribo şarj deneyler de buğday kepeği ve aleurone ile yapılmıştır, Ama yalnızca belirli yüzey şarj ölçmek için [µC/g] Her kesir üzerinde oluşturulan, Ürünler elektrostatik bir ayrılık kurtarma karşı. Özet akışı her iki malzeme temas yüzeyi Teflon kullanarak tahsil edildi. Buğday kepeği ve aleurone Teflon göre olumlu şarj olarak raporlanır, kendisi çok elektronegatif. Şarj büyüklüğü tribo cihazõnõ kullanılan çalışma basınçları bağlıdır bulundu, telkin daha yüksek türbülans daha fazla kişilere yol açar ve daha fazla tribo şarj tamamlamak. [13]
Şekil 3: Dascalescu ve ark dan çoğaltılamaz, 2010 [13]
İçinde 2009, araştırmacılar aleurone zengin ve meyve örtüsü zengin yem malzemeleri Elektrostatik şarj özelliklerinin değerlendirilmesi. [14] İçinde 2011 araştırmacılar Elektrostatik ayrılık ince zemin buğday kepeği pilot ölçek Elektrostatik plaka ayırıcı kullanarak örnekleri üzerinde test gerçekleştirilen (TEP sistemi, Tribo akışı renk ayrımları, Lexington, ABD). Şarj bir çizgi TEP sistemi kullanır, nerede besleme parçacıklar bir çalkantılı basınçlı hava akımına tanıtıldı, ve pnömatik ayırma odasına şarj hattı üzerinden conveyed. Tribo-parçacık-parçacık temas ile ücret parçacıklardır, yanı sıra parçacık şarj satır yüzeyi ile temas. Elektrostatik ayrılık buğday kepeği aleurone ve beta-glukan içeriğini yükseltme etkili oldu TEP sistemi ile elde edilen sonuçlar gösterdi. İlginç bir şekilde, en yüksek aleurone hücre içeriği kapsayacak şekilde bulundu malzeme kısmını, at 68%, çok iyiydi (D50 = 8 µm) şarj tüpünden kurtarıldı kesir. Bu malzeme tercihen şarj aparatı yoğunlaşan neden açık değildir, Ancak, Bu işlem aleurone hücre içeriğini yeteneği çok ince tozları işleyebilme yeteneği olan Elektrostatik teknikleri gerekebilir olduğunu göstermez. Ayrıca, Bu eser Buğday kepekler için hazırlık besleyen önemli bir göz olduğunu gösterdi. Kriyojenik bir çekiç değirmende öğütme tarafından hazırlanan örnekleri daha az tamamen ayrışmış bulundu (kurtarılmış) Bu daha bir değirmen türü ortam sıcaklığı, zemin. [15] [16]
Şekil 4: Hemery ark dan çoğaltılamaz, 2011 [16]
Son iş arabinoxylans buğday kepeği üzerinden konsantrasyonu Elektrostatik yöntemlerle okudu.. Araştırmacılar iki paralel plaka elektrot içeren bir şarj tüp ve ayırma TMMOB oluşan laboratuvar ölçekli Elektrostatik ayırıcı kullanılan. Öğütülmüş buğday kepeği şarj tüpün içine tanıtıldı ve pnömatik sıkıştırılmış azot kullanarak ayırma odasına iletti. Türbülans ve yüksek gaz hız şarj tüp tribo şarj etmek için gerekli parçacık temas sağlanan. Yüklü parçacıklar (ayrılık ürünleri) analiz için elektrotlar yüzeyinden toplanmıştır. Elektrotlar dikey yönelimi nedeniyle önemli miktarda malzeme alınamadı.. Bu yonca kesir geleneksel Coating işlenmesi için geri dönüştürülmüş olabilir, Ancak, Bu deneme amaçlı, malzeme üzerinde elektrotlar toplanan değil kayıp olarak kabul. Araştırmacılar her iki ürün sınıf bir artış bildirdi (Ürün içeriğinde arabinoxylan) ve ayrılık verimliliği sağlamak hız olarak arttı. [17]
Elektrostatik yöntemlerle beneficiate buğday kepeği son çabaları aşağıda tabloda özetlenmiştir 2.
Tablo 2: Beneficiate Buğday kepekler için değerlendirilen Elektrostatik yöntemlerden Özeti.
Dava 2 -Lupin un protein kurtarma
Araştırmacılar Gıda Mühendisliği grubu Wageningen içinde işlemek, Hollanda, baklagiller kullanarak protein zenginleştirme için potansiyel değerlendirildi. Bezelye ve lupin un protein zenginleştirme tekniklerini Elektrostatik ayırma ile birlikte hava sınıflandırma da dahil olmak üzere çeşitli için beslemeleri kullanılmıştır. Tedavi edilmemiş bezelye ve lupin tohum ilk için yaklaşık öğütülmüş 200 µm. Sınıflandırma ve Elektrostatik ayırma için besleme malzeme daha sonra bir değirmen türü ile dahili bir Sınıflandırıcısı kullanarak öğütülmüş (Hosokawa Alp ZPS50). Ortalama Partikül boyutu (D50) yaklaşık olarak bildirildi 25 bezelye un için µm, ve yaklaşık 200 lupin un için µm, önce hava sınıflandırma. Son olarak, Her örnek alt küme küme küme kümesini, bezelye ve lupin un, o zaman hava gizliydi (Hosokawa Alp ATP50). Her iki tedavi edilmezse un Elektrostatik ayırıcı beslemesine oluşuyordu, ders ve hava sınıflandırmada güzel ürünün yanı sıra. [18]
Deneyler sırasında kullanılan Elektrostatik ayrılık cihaz paralel plaka türü olduğunu, ile yürütülen içinde triboelectric şarj üzerinden şarj bir 125 tüp şarj mm Uzunluk, Pnömatik tarafından sıkıştırılmış azot aktarılmaktadır parçacıkları ile. Aygıt Yapılandırması Wang ve ark tarafından kullanılan aygıt için benzer (2015). [17] Elektrostatik ayırma deneyleri zemin bezelye un ve lupin un üzerinde yapılmıştır, yanı sıra ders ve bezelye un ve kurt un iyi kesirler hava sınıflandırmadan elde. Elektrostatik test sırasında sadece küçük hareket protein bezelye un gösterdi. Ancak, lupin un önemli hareket proteinin test tüm üç örnek gösterdi (öğütülmüş un- 35% protein, çentikli gizli para cezaları- 45% protein, öğütülmüş kaba-gizli 29% protein). Protein açısından zengin ürünler ve yaklaşık 60% topraklı elektrot her test üç lupin örnekleri için ele geçirildi. [18]
Dava 3 -Mısır lif kaldırılması
Tarım ve biyolojik Mühendisliği Bölümü araştırmacıları, Mississippi State University Elektrostatik zemin Mısır unu üzerinde test gerçekleştirilen, fiber kaldırma bir amacı ile. Elektrostatik ayrılık aygıt Konveyör bant konveyör sonunda yerleştirilen bir negatif elektrot ile oluşuyordu. Olumlu parçacıklar, Fiber parçacıklar, Bu durumda, Konveyör bant kaldırdı ve ikinci bir hopper sıralanır. Fiber parçacıklar yerçekimi tarafından kapalı Konveyör bant düştü ve ilk ürün hopper yatırılır. Yazarlar nasıl elektrik şarj gerçekleştirilir tarif edersiniz. Bu ayırıcı için besleme malzeme görece kaba, Partikül boyutları arasında değişen beslenme ile 12 kafes (1,532 µm) Hedef 24 kafes (704 µm). Bu görünmez undersize (<704 µm) malzeme bu çalışma sırasında işlendi. Her sınama koşulu kullanarak tamamlandı 1 düzgün kemer dağınık besleme malzemenin kg. [6]
Şekil 5: Pandya ark dan çoğaltılamaz, 2013 [6]
Mississippi State araştırmacılar Elektrostatik ayrılık zırhsız Mısır unu üzerinde sınama tamamlandı, filtrelenmiş mısır unu kesirler ve lif açısından zengin kesirler hava sınıflandırmadan kurtarıldı. Elektrostatik test hava sınıflandırmadan kurtarılan düşük lifli akışlarında tamamlanmadı. Elektrostatik ayırma sonuçlarını analiz aşağıda verilmiştir:
Tablo 3: Fiber ayırma sonuçlarını Pandya ark dan çoğaltılamaz, 2013 [6]
Dava 4 -Protein konsantrasyonu yağkökü üzerinden
Kolza tohumu gibi yağkökü (Kanola), Ayçiçeği, Susam, hardal, Soya Mısır tohumu, ve keten tohumu genellikle önemli bir miktar protein ve lif içerir. Fiber kaldırmak için işleme teknolojisi, ve böylece protein içeriği artış, yağkökü protein artar küresel talebi olarak giderek daha önemli hale. [19] Fransız Ulusal Enstitüsü araştırmacıları tarafından son iş tarımsal araştırma için süper ince öğütme ayçiçeği tohumu yemek Elektrostatik işleme ile birlikte muayene, protein konsantre için. Besleme ayçiçeği yemek örnekleri ortam sıcaklığı bir partikül büyüklüğü için çalışan bir değirmen dönüyorlardı (D50) in 69.5 µm. Birincil şarj mekanizması tribo şarj neredeydi paralel plaka cihaz test etmek için kullanılan Elektrostatik ayırıcı oldu. Tribo şarj gerçekleştirildiği tribo şarj satırında elektrot ters yönde, parçacıkları ile şarj hattı üzerinden iletilen, ve elektrotlar için, via pnomatik transport. Protein şarj etmek için olumlu bulundu (negatif elektrot raporlama) ve lif açısından zengin kesir olumsuz şarj etmek için bulundu. Protein seçicilik yüksek bulundu. Yem protein olduğunu 30.8%, protein açısından zengin ürün ölçme ile 48.9% ve tükenmiş protein (lif açısından zengin) Sadece ölçüm ürün 5.1% protein. Protein kurtarma oldu 93% olumlu ürün. Selüloz, hemicelluloses, ve lignin ölçülen ve rapora olumsuz şarj edilmiş ürün bulundu, Bu protein karşısında. [20]
Tablo 4: Ayçiçeği tohumu yemek ayrımı sonuçlarını Barakat ve ark dan çoğaltılamaz, 2015 [20]
İçinde 2016, ince zemin kolza yağı tohum yemek kullanarak bir ek çalışma tamamlandı, veya kolza yağı kek (ROC), bir elektrostatik ayrılık süreci besleme. Yine süper ince öğütme, ortam sıcaklığında bir bıçak değirmen aygıtı kullanarak yapılan yapıldı. (Retsch SM 100). Çentikli malzeme, ortalama Partikül boyutu ile (D50) ve yaklaşık 90 µm, bir pilot ölçek paralel plaka ayırıcı kullanarak işlendi (TEP sistemi, Tribo akışı renk ayrımları). Triboelectric şarj çalkantılı koşullar altında çizgi şarj yüksek basınç yoluyla parçacıklar Pnomatik Taşıma tarafından TEP sistemi kullanır. Tek bir ayırma testi TEP sistemi ile geçmek içinde protein konsantrasyonu önemli sonuçlandı, ile bir yem protein 37%, pozitif yüklü ürün protein düzeyi 47% ve olumsuz şarj edilmiş ürün protein düzeyi 25%. Ek ayrılık aşamaları gerçekleştirilmiştir, Sonuçta bir protein açısından zengin ürün üreten 51% sonra protein 3 Art arda gelen ayrılık aşamaları. [21]
Tablo 5: Kolza yağı tohum yemek ayrımı sonuçlarını Basset ve ark dan çoğaltılamaz, 2016 [21]
Tartışma
Önemli araştırma organik maddelerin Elektrostatik ayırma teknikleri geliştirmek için üstlenilen ilgili literatürün gözden geçirilmesi gösterir. Bu gelişme devam etti ya da hatta geçmişte hızlandırılmış 10 – 20 yıl, Elektrostatik ayırma teknikleri çok çeşitli beneficiation zorluklar uygulayarak pek çok araştırmacı ile Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri. Bu araştırma, Elektrostatik yöntemleri yeni oluşturmak için potansiyel var belirgindir, daha yüksek değer bitki ürünleri, ya da alternatif işleme yöntemlerini ıslak teklif.
Her ne kadar ayrımları tahıl tanelerinin teşvik, Bakliyat, ve yağlı tohum Malzemeleri Laboratuvarı ve bazı durumlarda pilot ölçekte gösterilmiştir, Bu sonuçlar göstermek için kullanılan elektrostatik sistemleri sonuçta böyle ayrımları bir ticari olarak gerçekleştirmek için en uygun ya da düşük maliyetli işleme ekipman olarak hizmet verebilir değil. Varolan ticari Elektrostatik sistemleri en yaygın mineral ayrımları içinde kullanılır, metal veya plastik. Mineraller ve metaller yüksek özgül ağırlık ile nispeten yoğun her iki malzemelerin, bitki malzeme ile karşılaştırıldığında. Hatta yüksek özgül ağırlık ile mineral ve metal analizleri, etkili parçacık boyutu sınırlamaları davul için rulo ve paralel plaka elektrostatik ayırıcılar görece kaba, kaç parçacıkları ile aşağıdaki 100 Örneğin µm. Plastik mineraller ve metaller daha düşük yoğunluğu vardır ancak genellikle kaba partikül boyutlarında işlenir, Örneğin plastik pul. İnce parçacıkların sokulması, hem yüksek gerilimli rulo hem de paralel plakalı separatörler için çalışma zorlukları yaratır. Güzel, düşük yoğunluklu parçacıklar hava akımları çok duyarlıdır, özellikle mineraller ve metaller ile karşılaştırıldığında. Hava akımları ayrılık aygıt içinde küçük farklılıklar ince parçacıklar seyahat yolunu etkisi, Onları Elektrostatik alana göre neden dışındaki güçlere tabi.
Paralel plaka ayırıcı sistemlerin çoğu için, ince zemin ve elektrostatik ücret düşük yoğunluklu parçacıklar paralel plaka ayırıcılar elektrotlar üzerinde toplanır. Bu iyi elektriksel olarak ekli parçacıklar bir sürekli olarak kaldırılmazsa, elektrik alan şiddeti ve verimliliği cihazın bozulmasına yol açar. Gıda süreci mühendislik grubu Wageningen UR, araştırmacılar çalışma (Wang ve ark, 2015) ayırma ürünlerin çözümlenecek paralel plaka ayırıcı elektrot yüzeyi kapalı örnekleri toplamak için bu olay yararlandı. Paralel plaka ayırıcı sistemleri, Özellikle de yerçekimi parçacıkların elektrik alanı aracılığıyla iletmek için üzerine dayanan, birkaç yolla bu sorunu çözmek çalıştık. Taş ve ark (1988) ince parçacıklar çıkarıldı bir süreci tarif Elektrostatik ayırıcı tarafından hava elutriation ters yönde. [10] Diğerleri hava ince parçacıklar tarafından hava akımlarının etkisinde önlemek için elektrotlar arasında akan laminar akışı korumak bildirdin. [22Ancak, ayrılık cihazın daha büyük olur gibi Laminer hava akımı bakımı zor olur, etkili bir şekilde bu tür cihazlar işleme kapasiteli sınırlama. Sonuçta bileşenleri diğer fiziksel olarak ayrı olan partikül büyüklüğü (ayrık parçacıklar olarak mevcut), Partikül boyutu belirlemede en büyük sürücü olacak hangi işlem sırasında meydana gerekir.
Daha önce belirtildiği gibi, geleneksel Elektrostatik ayrımı aygıtları işleme kapasitesi sınırlıdır, özellikle bitki malzemeleri gibi düşük yoğunluklu ve ince öğütülmüş tozlarda. Yüksek gerilimli tambur ve kayış ayırma cihazları için, Etkinlik, nispeten kaba ve / veya yüksek özgül ağırlığa sahip parçacıklarla sınırlıdır., Tüm parçacıklar davulun yüzeyine temas nedeniyle ihtiyacını. Daha küçük parçacıklar haline olarak işleme hızı azalır. Paralel plaka ayırıcılar daha fazla elektrot bölgesinde işlenen parçacık yoğunluğu ile sınırlı. Parçacık yükleme alanı şarj etkileri önlemek için nispeten düşük olması gerekir.
ST ekipman & Teknoloji kemer ayırıcı
ST ekipman & Teknoloji (STET) triboelectrostatic kemer ayırıcı ince parçacıklar işlemek için gösterdiği yeteneğine sahiptir 500 – 1 µm. STET ayırıcı bir paralel plaka Elektrostatik ayırıcı olur, Ancak, çoğu paralel plaka ayırıcılar olduğu gibi elektrot plakaları dikey yatay olarak karşı odaklı. (Bkz: şekil 6) Ayrıca, STET ayırıcı tribo şarj ve taşıma parçacık aynı anda bir yüksek hızlı açık kafes konveyör kayışı ile gerçekleştirir. Bu özellik hem çok yüksek belirli işleme için bir oranı beslenme sağlar, tozlar geleneksel Elektrostatik cihazlar çok daha güzel işlemek için yetenek yanı sıra. Bu tür bir ayrılık aygıtı beri ticari işlem olmuştur 1995 yanmamış karbon fly ash mineraller ayıran (tipik D50 yaklaşık 20 µm) kömür yakıtlı enerji tesislerinde. Bu Elektrostatik ayrılık cihaz aynı zamanda beneficiating başarılı olmuştur diğer inorganik maddeler, Kalsiyum karbonat gibi mineraller de dahil olmak üzere, Talk, Barit, ve diğerleri.
STET ayırıcı temel ayrıntılarını şekilde gösterildiği 7. Partiküller parçacık parçacık çarpışmaları elektrot arasındaki boşluğu içinde aracılığıyla triboelectric etkisi tarafından uygulanır. Elektrot arasındaki uygulanan gerilim ±4 ±10 aramda kV yere göre, bir toplam gerilim farkı vererek 8 – 20 kV bir çok dar elektrot boşluk arasında sözde 1.5 cm (0.6 inç). Besleme parçacıklar birinde üç STET ayırıcı için sunulan (Besleme bağlantı noktaları) bir dağıtımcı hava slayt sistemi bıçak gate valfleri ile. STET ayırıcı sadece iki ürün üretir, pozitif yüklü elektrot toplanan bir olumsuz şarj edilmiş parçacık akışı, ve olumlu ücretli parçacık akışı üzerinde olumsuz ücret elektrot toplanan. Ürün ayırıcı kayışı ile ilgili hoppers STET ayırıcı her ucundaki iletti ve dışarı ayırıcı yerçekimi tarafından aktarılmaktadır. STET ayırıcı bir yonca üretmek değil veya akışı geri dönüşüm, Ürün saflık ve/veya kurtarma artırmak için birden çok geçiş yapılandırma mümkün olmakla birlikte.
Şekil 6: Triboelectric STET kemer ayırıcı
Parçacıklar elektrot boşluk iletti (ayrılık bölge) tarafından sürekli döngü, Açık örgü kemer. Kemer yüksek hızda çalışır, değişken 4 Hedef 20 m/s (13 – 65 ft/min). Kemer geometrisini elektrot yüzeyi kapalı ince parçacıklar süpürme için hizmet vermektedir, performans ve voltaj alanı geleneksel serbest düşme paralel plaka tipi ayırma cihazlarının bozulmasına yol açar ince parçacıklar birikimi önleme. Ayrıca, kemer yüksek sırf oluşturur, iki elektrot arasında yüksek türbülans bölge, Tribo şarj teşvik. Sürekli şarj ve yeniden şarj veya ayırıcı içinde parçacıklar için ayırıcı kemer karşı geçerli seyahat sağlar, STET ayırıcı akıntıya karşı önceden şarj sistemi ihtiyacını ortadan kaldırarak.
Şekil 7: STET kemer ayırıcının operasyonun temelleri
STET ayırıcı bir yüksek ilerleme hızı olur, ticari olarak kanıtlanmış işleme sistemi. STET ayırıcı maksimum işleme kapasitesi çoğunlukla elektrot boşluğu STET ayırıcı kemer tarafından aktarılmaktadır hacimsel ilerleme hızı bir fonksiyonudur. Diğer değişkenler, kemer hız gibi, toz etkisi gaz yoğunluğu ve elektrotlar arasındaki mesafe en fazla hızı besleme., genellikle daha az bir ölçüde. Nispeten yüksek yoğunluklu malzemeler için, Örneğin, uçan kül, maksimum işleme oranını bir 42 inç (106 cm) yaklaşık elektrot genişliği ticari ayırma birimi olduğunu 40 – 45 Saat başına ton yem. Daha az yoğun yem malzemeleri için, En fazla ilerleme hızı düşüktür.
Tablo 6: Yaklaşık maksimum hızı STET ile çeşitli hammaddeler için besleme 42 inç Elektrostatik ayırıcı.
Toz patlamalar tahıl ve diğer organik toz işlemleri işlemek için büyük bir tehlike vardır. STET ayırıcı yanıcı Organik toz sadece küçük değişiklikler ile işlemek için uygundur. STET ayırıcı yok ısıtmalı yüzeyler vardır. Ayırıcı kemer ve sürücü Silindirler tek hareketli parçalar vardır. Ünitenin dış kabuk toz akışta dışında rulman yatakları bulunur. Bu nedenle aşırı ısınma/kıvılcım malzeme akışı için bir risk değildir. Ayrıca, STET ayırıcı yatakları ile donatılmış fabrika sıcaklık ölçüm yeteneği de çok tehlikeli yüksek sıcaklıklarda ulaşamadan yatak hata algılamak için kullanılabilir. Ayırıcı kemer ve sürücü sistemi poz diğer geleneksel dönen makine daha yüksek risk. STET ayırıcı yüksek gerilim bileşenleri Ayrıca malzeme akışı dışında bulunan ve toz geçirmez muhafazada bulunan. Bir kıvılcım ayırıcı boşluğu arasında maksimum enerji yüksek gerilim bileşenleri tasarım tarafından sınırlı olduğu. Ek bir güvenlik düzeyi azot purging üzerinden tanıttı olabilir.
Tam buğday unu işleme STET ayırıcı
Tam buğday unu buğday tüm tahıl öğütme üzerinden elde edilir (Kepek, mikrop, ve endosperm). Ticari olarak mevcut, kapalı, tam buğday unu lifli kepek ve germ buğday unu nişastalı endosperm kısmını kaldırmak için STET ayırıcı kapasitesini değerlendirmek için numune olarak kullanılmak üzere satın alınmış. Tam buğday unu örnek test başlamadan önce STET tarafından analiz edildi. Kül içeriği Ito standardı ile test edildi 104 / 1 (900° C). Tekrarlanan kül ölçüleri aynı örneği, unseparated bir besleme örnek, ölçülen 10 kez, bir kül içeriği için bulundu 1.61%, standart sapması 0.01 ve göreli standart sapması 0.7%. Partikül boyut analiz Malvern Mastersizer kullanarak lazer kırınım tarafından tamamlandı 3000 bir kuru dağılım aparatı. Protein analizi DUMAS yöntemi kullanılarak yapılmıştır, bir ilköğretim ile hızlı N aşan azot/protein Çözümleyicisi. N bir dönüştürme faktörü x 6.25 kullanılan. Tam buğday unu örnek çeşitli özelliklerini aşağıda özetlenmiştir. (Tabloya bakın 7)
Tablo 7: Tam buğday unu STET tarafından besleme analizi
Kül içeriği ve protein içeriği aynı örnekte test edilirken çok yinelenebilir bulundu, Ama önemli değişkenlik kepekli un yem örnek olarak kullanılan birden çok paket arasında tespit edildi. (Tabloya bakın 8) Bu örnek değişkenlik besleme bazı test verileri dağılım sonuçlandı.
Tablo 8: Ayırma analizi test sonuçları kepekli un STET tarafından
Elektrostatik ayrılık kepekli un örneği test ST ekipman gerçekleştirildi & Teknoloji (STET) Needham pilot tesis tesis, Massachusetts. STET pilot tesis iki pilot ölçek STET ayırıcı ile birlikte yardımcı ekipmanlar malzemeler ayrılması aday kaynaklardan araştırmak için kullanılan içerir. Pilot ölçekli STET ayırıcılar ticari STET ayırıcı olarak aynı uzunlukta vardır, at 30 ayak (9.1 metre) uzun, Ancak, pilot tesis ayırıcı elektrot sadece genişliğidir 6 inç (150 mm), bir yedinci en büyük ticari STET ayırıcı genişliği veya 42 inç (1070 mm) elektrot genişliği. STET ayırıcı besleme kapasitesi doğrudan elektrotlar genişliğiyle orantılıdır, Bu nedenle, bir yedinci 42-inç geniş ticari ayırıcı ünite ilerleme hızı besleme pilot tesis ayırıcı oranıdır. En fazla ilerleme hızı tam buğday unu ile yapıldı. 2.3 Pilot ölçekte saatte ton, hangi karşılık gelen 16 42-inç geniş ticari ayırıcı için saat başına ton. Hangi Elektrostatik ayırma çalışmaları çoğunluğu bugüne kadar yapılan ölçek ile karşılaştırıldığında, STET ayırıcı test yüksek ölçüde ilerleme hızı gerçekleştirildiği. Test içinde gerçekleştirildi 10 kg (20 Lirası) toplu testleri, sağlayan pratik hususlar nedeniyle 2.3 Saat başına ton yem sürekli. Her toplu işlem için koşul sınamak, Ayrıştırma işleminin ürünlerin toplu kurtarma hesaplamak için tartıldı. Her test subsamples toplanmış ve kül içeriği ve protein içeriği için analiz.
Şekil 8: STET Pilot tesisi ayırıcı.
Parçacık Boyutu ölçüm kepekli un yem ve iki ürün örnekleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir 9.
Şekil 9: Parçacık Boyutu ölçüm kepekli un yem, ve iki ayrı ürün örnekleri.
Kurtarılan ayrılık ürünleri resmi aşağıda yer. (Bkz: şekil 10) Ayırma sırasında göze çarpan renk kayması gözlendi, hangi yüksek kül içerik ürün kesir besleme tam buğday unu örnek önemli ölçüde daha koyu.
Şekil 10: Tipik ürünler STET ayırma işleminden kurtarıldı.
Kül içeriği ayrıştırma işleminin tüm ürünler için ölçüldü. (Bkz: şekil 11)
Şekil 11: Kül içeriği düşük kül ürün kepekli un ayrılması için toplu kurtarma karşı STET tarafından test eder.
Tam buğday unu ile STET Elektrostatik ayırıcının test yüksek kül önemli hareket gösterdi (Kepek) pozitif elektrot için buğday çekirdek kısmını. Azaltılmış kül ürün daha sonra negatif elektrot toplanmıştır. Test bir tek geçiş düzeni gerçekleştirildi, Ancak, daha fazla ayırma ürünlerin birini başka bir ayrılık sahne gerçekleştirerek yükseltme gerçekleştirmek mümkündür. STET ayırıcı ile test gelecek buğday kepeği örnekleri üzerinde yapılacaktır, yanı sıra Mısır unu ve baklagiller Lupin gibi.
Sonuçlar
Önemli araştırma organik maddelerin Elektrostatik ayırma teknikleri geliştirmek için üstlenilen ilgili literatürün gözden geçirilmesi gösterir. Bu gelişme devam etti ya da hatta geçmişte hızlandırılmış 10 – 20 yıl, Elektrostatik ayırma teknikleri çok çeşitli beneficiation zorluklar uygulayarak pek çok araştırmacı ile Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri. Bu araştırma, Elektrostatik yöntemleri yeni oluşturmak için potansiyel var belirgindir, daha yüksek değer bitki ürünleri, ya da alternatif işleme yöntemlerini ıslak teklif. Her ne kadar buğday ayrımları teşvik, Mısır ve bitki lupin-esaslı Malzemeleri Laboratuvarı ve bazı durumlarda pilot ölçekte gösterilmiştir, Bu sonuçlar göstermek için kullanılan elektrostatik sistemleri-ebilmek değil var olmak tür ayrımları bir ticari olarak gerçekleştirmek için en uygun ya da düşük maliyetli işleme donanımları. Birçok Elektrostatik teknolojiler ince işlemi için uygun değildir zemin, bitki malzemeleri gibi düşük yoğunluklu tozlar. Ancak, ST ekipman & Teknoloji (STET) triboelectrostatic kemer ayırıcı ince parçacıklar işlemek için gösterdiği yeteneğine sahiptir 500 – 1 yüksek fiyatlara µm. STET kemer ayırıcı yüksek bir oranıdır, bitki malzeme işleme son gelişmeler ticari uygun endüstriyel kanıtlanmış işleme aygıt. STET kemer ayırıcı tam buğday unu bir örnek üzerinde test edildi ve nişasta kesir kepek giderilmesinde başarılı bulundu. STET ayırıcı ile test gelecek buğday kepeği örnekleri üzerinde yapılacaktır, de olduğu gibi Mısır unu ve soya ve lupin gibi bakliyat.
Referanslar
[1] T. B. Osborne, “Yonca-temizleyici”. Amerika Birleşik Devletleri Patent 224,719, 17 Şubat 1880.
[2] H. Manouchehri, K. Hanumantha Rao ve K. Forsberg, “Elektrik ayırma yöntemleri bir daha gözden geçirme – Bölümü 1: Temel yönleri,” Mineraller & Metalurjik işleme, Vol. 17, yok. 1, PP. 23-36, 2000.
[3] J. Yaşlı ve E. Yan, “eForce – Elektrostatik ayırıcı en yeni nesil mineraller sands sanayî için,” Ağır mineraller Konferansı, Johannesburg, 2003.
[4] R. H. Perry ve D. W. Yeşil, Perry'nin kimya mühendisleri’ El kitabı Yedinci baskı, New York: McGraw-Hill, 1997.
[5] S. Messal, R. Corondan, Ben. Chetan, R. Ouiddir, K. Medles ve L. Dascalescu, “Metal ve plastik kaynaklanan mikronize karışımları için Elektrostatik ayırıcı atık elektrikli ve elektronik ekipman,” Fizik Dergisi, Vol. 646, PP. 1-4, 2015.
[6] T. S. Pandya, R. Srinivasan ve C. P. Thompson, “Fiber ayrılması için zemin Mısır unu Elektrostatik bir yöntem kullanarak,”Mısır gevreği Kimya, Vol. 90, yok. 6, PP. 535-539, 2013.
[7] L. Markalar, P. M. Beier, ve ben. Stahl, Elektrostatik ayırma, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, C. Barron ve J. Abecassis, “Buğday kesirler ve gelişmiş beslenme kalitede ürünler geliştirmek için Kuru süreç,” Hububat Bilimi dergisi, yok. 46, PP. 327-347, 2007.
[9] W. A. Brastad ve E. C. Dişli, “Yöntem ve cihazlar Elektrostatik ayrılması için”. Amerika Birleşik Devletleri Patent 2,848,108, 19 Ağustos 1958.
[10] B. A. Taş ve J. Minifie, “Buğday kepeği Aleurone hücre kurtarma”. Amerika Birleşik Devletleri Patent 4,746,073,24 Mayıs 1988.
[11] A. Bohm ve A. Kratzer, “Aleurone parçacıkların yalıtkan yöntemi”. Amerika Birleşik Devletleri Patent 7,431,228, 7 Ekim 2008.
[12] J. A. Delcour, X. Rouau, C. M. Courtin, K. Poutanen ve R. Ranieri, “Tahıl sağlık teşvik potansiyeli gelişmiş sömürü için teknolojiler,” Gıda Bilimi eğilimler & Teknoloji, PP. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, C. Dragan, M. Bilici, R. Beleca, Y. Hemery ve X. Rouau, “Elektrostatik olarak buğday kepeği dokuların ayrılması için,” IEEE hareketlerde sanayi uygulamaları, Vol. 46, yok. 2, PP. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, C. Dragan, R. Bilici ve L. Dascalescu, “Elektrostatik özellikleri, bünye katmanlarını ve buğday kepeği: Partikül Büyüklüğü etkisi, kompozisyon, ve nem oranı,” Gıda Mühendisliği dergisi, yok. 93, PP. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, V. Piironen, A. Sadoudi ve X. Rouau, “Gıda katkı maddeleri gelişimi için buğday kepeği, Kuru ayırma potansiyelini, Bölüm ı: Ultra-ince zımpara etkisi,” Hububat Bilimi dergisi, yok. 53, PP. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Holopainen, A.-M. Lampi, P. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, M. Edlemann ve X. Rouau, “Gıda katkı maddeleri gelişimi için buğday kepeği, Kuru ayırma potansiyelini, Bölüm II: Elektrostatik parçacıkların ayrılması,” Hububat Bilimi dergisi, yok. 53, PP. 9-18, 2011.
[17] J. Wang, E. Smits, R. M. Boom, ve M. A. Schutyser, “Arabinoxylans buğday kepeği tarafından Elektrostatik ayrılık yoğunlaşmaktadır.,” Gıda Mühendisliği dergisi, yok. 155, PP. 29-36, 2015.
[18] P. J. Pelgrom, J. Wang, R. M. Boom, ve M. A. Schutyser, “Öncesi- ve tedavi sonrası geliştirmek protein zenginleştirme Frezeleme ve hava sınıflandırmada baklagiller,” Gıda Mühendisliği dergisi, yok. 155, PP. 53-61, 2015.
[19] D. Chereau, P. Videcoq, C. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, S. Belaid, J. Ventureira ve M. Lopez, “Yağkökü ve Bakliyat proteinler gıda uygulamaları tanıtmak için mevcut ve alternatif teknolojileri kombinasyonu,” Yağkökü & yağ bitkileri ve lipidler, Vol. 23, yok. 4, PP. 1-11, 2016.
[20] A. Barakat, F. Jerome ve X. Rouau, “Ayrılık proteinlerin biyokütle içeren için kuru bir Platform
Polisakkaritler, Lignin, ve polifenoller,” ChemSusChem, Vol. 8, PP. 1161-1166, 2015.
[21] C. Basset, S. Kedidi ve A. Barakat, “Kimyasal- ve solventsiz Mechanophysical ayırma biyokütle Tribo elektrostatik şarj tarafından indüklenen: Ayrılık proteinler ve Lignin,” ACS sürdürülebilir Kimya & Mühendislik, Vol. 4, PP. 4166-4173, 2016.
[22] J. M. Stencel, J. L. Schaefer, H. Ban, ve J. K. Neathery, “Cihaz ve Triboelectrostatic ayrılması için yöntemi”.Amerika Birleşik Devletleri Patent 5,938,041, 17 Ağustos 1999.
