زبان منتخب کریں:
کیلی فلینن, ابھیشیک گپتا, فرینک ہراکہ
خلاصہ
اہم تحقیق الیکٹروستٹاکالل لگانے کے لیے شروع کیا گیا ہے کہ متعلقہ ادب کا جائزہ لینے کے ظاہر کرتا ہے
خشک دانے دار فوڈ پلانٹ کی بنیاد پر علیحدگی کی تراکیب (یعنی., نامیاتی) مواد. اس ترقی نے ماضی میں تیز ہے 10 – 20 سال, with many researchers in Europe and the United States applying electrostatic separation techniques to a wide variety of beneficiation challenges. اس تحقیق سے, برقی سکونیات طریقے کو نیا پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں کہ ظاہر ہوتا ہے, higher-value plant products, یا پروسیسنگ طریقوں گیلے کرنے کے لئے ایک متبادل پیش کرتے ہیں. اگرچہ جدا کاریاں دلیے گندم کی حوصلہ افزائی, pulse and oilseed materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases, pilot scale, برقی سکونیات نظام ان نتائج کا مظاہرہ کرتے تھے اس طرح جدا کاریاں ایک کمرشل بنیادوں پر انجام دینے کے لیے مناسب یا سرمایہ کاری مؤثر پروسیسنگ کے سامان نہ ہو. بہت سے برقی سکونیات ٹیکنالوجیز خوب عمل کے لئے موزوں نہیں ہیں گراؤنڈ, پلانٹ مواد جیسے طور پاؤڈر. تاہم, سینٹ کے سامان & ٹیکنالوجی (سٹیٹ) ٹرابویلیکٹروسٹیٹاک پٹی جداکار باریک ذرات سے عمل کرنے کی دیمونسٹریٹد صلاحیت ہے ۔ 500 – 1 µm. The STET belt separator is a high-rate, اندسٹراالل ثابت شدہ عمل کاری آلہ ہے جو حالیہ پیش رفت میں نامیاتی مواد پروسیسنگ کومرکاالای کے لیے موزوں ہو سکتے ہیں. سٹیٹ بیلٹ جداکار سالم گیہوں آٹا کے نمونے پر آزمایا گیا اور چوکر مصالحہ کسر سے ہٹانے میں کامیاب ہو پایا تھا. سٹیٹ جدا کار کے ساتھ ٹیسٹنگ مستقبل گیہوں چوکر نمونے پر منعقد ہو گا, مکئی کا آٹا
اور دالیں سویا اور لوپان جیسے.
کلیدی الفاظ: ٹرابو-برقی سکونیات, برقی سکونیات, علیحدگی, فریکٹاونشن, گندم, اناج, آٹا, ریشہ, پروٹین, اوالسیدس, دالیں
تعارف
برقی سکونیات علیحدگی کے طریقوں کے لیے استعمال کیا گیا ہے 50 سال کی تجارتی پیمانے پر بانیفاکیاشن پر
صنعتی معدنیات اور فضلے مواد کی ری سائیکلنگ. برقی سکونیات بانیفاکیاشن خشک دانے دار پلانٹ پر مبنی کھانے کی (یعنی, نامیاتی) مواد ہے گئی کی تحقیقات کے لئے پر 140 سال, کے ساتھ پہلی گیہوں آٹا مدلنگس کی برقی سکونیات علیحدگی کا پیٹنٹ کے طور پر بھرا ہوا آغاز کے طور پر 1880. [1] برقی سکونیات بانیفاکیاشن سطح کیمسٹری میں اختلافات کی بنیاد پر جدا کاریاں کے لئے کی اجازت دیتا ہے (کام کی تقریب) یا ڑانکتا ہوا خواص. بعض واقعات میں, ان کے جدا کاریاں سائز یا کثافت جدا کاریاں ہی کا استعمال کرتے ہوئے ممکن نہیں ہو گا. برقی سکونیات علیحدگی نظام اسی اصول پر کام کرتے ہیں ۔. برقی سکونیات علیحدگی کے تمام نظام الیکٹراکالل ذرات چارج کرنے کے لئے ایک نظام کا حامل, ایک ہم پیدا برقی میدان علیحدگی میں واقع ہونے کے لئے, اور ذرات میں اور علیحدگی آلہ باہر پہنچاتے کا ایک طریقہ. برقی چارج کر رہا کوندکٹاوی تحریض سمیت ایک یا ایک سے زیادہ طریقوں سے ہو سکتا ہے, ٹرابو چارج کر رہا (الیکٹرافکاشن سے رابطہ کریں) اور آئن یا تاج چارج کر رہا ہے. برقی سکونیات علیحدگی نظام کم از کم ایک ان چارگانگ طریقہ ہائے کار کا استعمال. [2]
اعلی کشیدگی رول برقی سکونیات علیحدگی نظام بہت سی صنعتوں اور ایپلی کیشن میں جہاں ایک استعمال کیا گیا ہے
جزو دوسروں کی بہ نسبت زیادہ الیکٹراکالل کوندکٹاوی ہے. ایپلی کیشنز کے لیے اعلی کشیدگی رول separators کی مثالیں معدنیات علیحدگی قانع ٹائٹینیم شامل ہیں ۔, ایپلی کیشن کی ری سائیکلنگ کے ساتھ ساتھ, مثال کے طور دھاتی پلاسٹک سے چھانٹ رہا ہے. مختلف مختلف حالتوں ہیں اور گیومیٹریس اعلی کشیدگی کے لئے استعمال کیا نظام رول, لیکن عام طور پر, وہ اسی طرح اصولوں پر کام کرتے ہیں ۔. فیڈ ذرات منفی ایک اونیزانگ تاج پانى سے چارج کر رہے ہیں. فیڈ کے ذرات کو ایک گھومنے ڈھول پر پراگندہ ہیں, جہاں الیکٹراکالل ڈھول چھوڑو ہے. الیکٹراکالل کوندکٹاوی ذرات کی ڈھول اور ناہموار سطح سے رابطہ کرنے پر ان کا چارج دے. ڈھول کی سطح سے نکال دیا ہے اور پہلے مصنوعات hopper میں جمع کرائی جا کے کوندکٹاوی ذرات میں ایک چکر ڈھول کی وجوہات. غیر کوندکٹاوی ذرات ان برقی بار کو برقرار رکھنے اور ڈھول کی سطح پر نےاس ہیں. آخر کار, غیر کوندکٹاوی ذرات پر برقی بار چونکا ہوگا, یا غیر کوندکٹاوی ذرات غیر کوندکٹاوی ذرہ hopper میں جمع ہو جاتے ہیں تا کہ ڈھول اور گھمایا گیا ہے کے بعد ذرات سے ڈھول کی مرکزی ہو گا. کچھ ایپلی کیشن میں, ایک مدلنگس hopper کوندکٹاوی اور غیر کوندکٹاوی مصنوعات hopper کے درمیان رکھ دیا جاتا ہے. اس قسم کی علیحدگی آلہ کی تاثیر جو نسبتاً اجڈ ہیں اور/یا اعلی خاص کشش ثقل ہے ذرات کے لیے عام طور پر محدود ہے, کی ضرورت کی وجہ سے تمام ذرات کو ڈھول کی سطح سے رابطہ کرنے کے لئے. اضافی طور پہ, ذرہ بہاؤ حرکیات انگولہر رفتار ذرات ڈھول کی سطح سے متعلقہ مصنوعات کی ہوپپارس کے لئے پہنچاتے کے لئے بالآخر ذمہ دار ہے اہم ہے. باریک ذرات اور طور ذرات آسانی سے متاثر ہوا دھاروں کی طرف سے ہے اور اس بات کا امکان کم سے ڈھول اور ایک عرصۂ کے دوران علاقے میں پھینکے جانے کی ہیں. [2] [3] [4]
اعلی کشیدگی بیلٹ جدا کار اعلی تناؤ کی ایک مختلف رول جداکار اوپر بیان کیا گیا ہے. فیڈ کے ذرات کو ایک الیکٹراکالل ناہموار کنویئر بیلٹ کی چوڑائی بھر میں یکساں طور پر پراگندہ ہیں. ذرات چارج کر رہے ہیں, کی طرف سے عام طور پر ایک منفی تاج, اگرچہ دیگر میکانزم کا چارج کر رہا ہو سکتا ہے. ان برقی بار ناہموار کنویئر بیلٹ پر منحصر کوندکٹاوی ذرات دیں, جبکہ غیر کوندکٹاوی ذرات ان کے چارج برقرار رکھنے. کوندکٹاوی ذرات بیلٹ کے کنارے سے دور کشش ثقل کی طرف گریں ۔, جبکہ بار غیر کوندکٹاوی ذرات "بیلٹ کی سطح سے دور برقی سکونیات قوتوں کی طرف سے اُٹھا رہے ہیں". مؤثر ہونا پھر علیحدگی کے لئے, ہر ذرہ کوندکٹاوی ذرات بیلٹ کے دستبردار ہونے کے لئے اجازت دینے کے لئے وہ روش کی سطح سے رابطہ کرنا چاہیے. پس, صرف ایک واحد پرت کے ذرات جدا کار کی طرف سے ایک وقت میں پہنچایا جا سکتا ہے. فیڈ کا ذرہ سائز چھوٹا ہو جاتا ہے جیسا کہ, آلہ کی عمل کاری کی شرح کم ہے. [5] [6]
متوازی پلیٹ برقی سکونیات separators عام طور پر نہیں کی بنیاد پر کوندکٹاواٹی ذرات تکیوں پر پر مبنی ہیں, لیکن سطح کیمسٹری میں اختلافات پر جو نے فراکشنال رابطہ فرد کی طرف سے برقی چارج کی منتقلی کے لئے کی اجازت دیتا ہے. ذرات الیکٹراکالل طرف توانا رابطہ دوسرے کے ذرات سے چارج کر رہے ہیں, یا ایک تیسری سطح جیسے کہ دھات یا پلاسٹک کے ساتھ مطلوبہ ٹرابو چارج کر رہا خواص کرے گا ۔. برقی منفیت ہیں جو مواد (منفی بجلی گھر ٹرابو سیریز کے اختتام پر واقع ہے) الیکٹرون ٹرابو چارج کر رہا سطح سے ہٹائیں اور اس طرح ایک خالص منفی چارج حاصل. رابطہ فرد میں, وہ مواد جو مثبت بجلی گھر ٹرابو سیریز کے اختتام پر ہیں اور مثبت چارج الیکٹرانوں عطیہ. باردار ذرات پھر پیدا کی نقل و حمل کے مختلف ذرائع کی طرف سے دو متوازی پلیٹ ایلیکٹروڈیس کے درمیان ایک برقی میدان میں متعارف کروائے جاتے ہیں (کشش ثقل, نیومیٹک, کمپن). برقی میدان کی موجودگی, باردار ذرات کے بالمقابل بار ایلیکٹروڈیس کی طرف بڑھا اور متعلقہ مصنوعات کی ہاپارس میں جمع ہیں. پھر, ذرات کا ایک مرکب پر مشتمل ایک مدلانگس کسر یا جمع نہیں کر سکتے ہیں کر سکتے ہیں, علیحدگی آلہ کی تشکیل پر منحصر. [4] [7]
اعداد و شمار 1: ڈایاگرام کی ایک اعلی کشیدگی رول جدا کار (بائیں طرف) and a parallel plate free fall separator (right).
جدول 1: Summary of commonly used electrostatic separation devices.
Case 1 – Wheat and Wheat Bran Beneficiation.
Wheat bran is a by-product of conventional wheat milling, representing 10-15% of the wheat grain. Wheat bran consists of the outer layers including the pericarp, testa, and aleurone. Wheat bran contains most of the micronutrients, ریشہ, and phytochemicals contained in grain, which have demonstrated health benefits to humans. [8] Significant interest in separating and beneficiating wheat bran has been reported. Historical interest in separating wheat bran was to improve the quality and the value of the flour product. تاہم, more recent interest has been reported in recovering valuable components from wheat bran.
میں 1880, Thomas Osborne patented the first commercial electrostatic separator for removing bran from flour middlings. The separator consisted of rolls coated with hard rubber or equivalent material which was capable of being electrically charged via frictional tribo-charging with wool. Although not described, it is assumed the rubber rolls acquired a negative charge relative to wool, consistent with most tribo-electric series. The electrically charged rolls then attracted the positively charged bran fiber particles, conveying them on the surface of the roll until the pinned fiber particles are brushed from the surface of the roll. This (assumed) positive charging of wheat bran is in conflict with results reported by others. ٹرابا-چارج کر رہا کے چوکر ذرات آلہ کے پایان پر متعارف کرایا ہوا فلوادیزانگ کی طرف سے کافی فائدہ ہوا تھا, جس کی سطح کم گھنے چوکر ذرات کا باعث کا اضافی فائدہ تھا, قریب کے فہرستوں. [1]
میں 1958 ایک صدا چوکر اور آٹا مدلنگس میں موجود اندوسپرم کی برقی سکونیات علیحدگی کے لئے جنرل ملز پر کام کرنے والے برانستد کی طرف سے ایک پیٹنٹ فائلنگ میں بتائی گئی. جس میں کمپن کی طرف سے دو پلیٹوں کے درمیان ذرات پہنچایا گیا ایک متوازی پلیٹ جدا کار آلہ پر مشتمل تھی. چوکر ذرات, اندوسپرم ذرات کے ساتھ نے فراکشنال رابطہ فرد کی طرف سے الزام عائد کیا, سب سے اوپر الیکٹرودی اوپر الیکٹرودی میں پرفوراٹانس کے ذریعے سے پھر اٹھا لیا گیا. [9]
میں 1988 ایک صدا اور الیورونی کمرشل گیہوں چوکر سے وصولی کے لیے عمل میں ایک پیٹنٹ فائلنگ کو انکشاف کیا تھا. ایک ابتدائی الیورونی کے مواد کے ساتھ کمرشل گیہوں چوکر 34% ایک ساندر کے لئے مالا مال تھا 95% میں 10% بڑے پیمانے پر پیداوار (28% الیورونی وصولی) ہتھوڑا ہنروں کا ایک مجموعہ کی طرف سے, اسکریننگ کے ذریعے sizing, ہوا کی صفائی اور برقی سکونیات علیحدگی ایک متوازی پلیٹ برقی سکونیات جدا کار کا استعمال کرتے ہوئے. ذرات ایئر الوٹرایٹر آلہ میں الزام عائد کیا گیا, جس کا جرمانہ ہٹا رہا ہے ایک ڈبل رول ہے (<40 µm) کی طرف سے پہنچانا, جبکہ بیک وقت ٹرابو-چارج کر رہا الیورونی ذرات کے مثبت (منفی الیکٹرودی پلیٹ کی رپورٹنگ) اور منفی پراکارپ/ٹیست ذرات. ذرہ سائز کے چوکر آمیزے کا احتیاط سے ہتھوڑا ہنروں اور کثیر سطح اسکریننگ کی طرف سے کنٹرول کیا گیا, میں زیادہ تر سائز ایک فیڈ حاصل کرنے کے لئے 130 – 290 µm حد اطلاق. [10]
الیورونی سے گیہوں چوکر وصولی پر حالیہ کام جاری رکھے ہوئے ہے. میں 2008, Buhler AG patented an electrostatic separation device for separating aleurone particles from shell particles made of commuted bran. One embodiment of the device consists of a rotor operating in a narrowly sized treatment area, which allows for particle-to-particle and particle-to-wall contact and subsequent tribo-charging. The charged particles are then conveyed mechanically into a separation vessel containing parallel plate electrodes. Particles fall through the separation vessel by gravity, as the differentially charged particles move toward the oppositely charged electrodes under the influence of the electric field. [11] When combined with proper sizing of the feed bran and mechanical sorting methods, aleurone concentrations of up to 90% have been reported. [12] [8]
اعداد و شمار 2: Reproduced from Hemery et al, 2007 [8].
Tribo-charging and corona charging experiments on wheat bran were carried out by workers at the Electrostatics of Dispersed Media Research Unit, University of Poitiers, France in 2010. The researchers measured the surface charge and surface potential decay time on wheat bran with 10% moisture and lyophilized (freeze-dried) wheat bran. A separation test was performed on a sample of 50% freeze-dried wheat bran and 50% freeze-dried aleurone feed using a belt type corona electrostatic separator. (اعداد و شمار 3) Separation results for the laboratory scale corona separator indicated 67% of aleurone was recovered to the non-conductor hopper, while only 2% of the wheat bran reported to the non-conductor hopper. Tribo-charging experiments were also conducted with wheat bran and aleurone, but only to measure the specific surface charge [µC/g] generated on each fraction, as opposed to recovering products from an electrostatic separation. Both feed materials were charged using Teflon as the contact surface. Both wheat bran and aleurone are reported as charging positive relative to Teflon, which itself is very electronegative. The magnitude of the charge was found to depend on the operating pressures used on the tribo-charger, suggesting that higher turbulence leads to more contacts and more complete tribo-charging. [13]
اعداد و شمار 3: Reproduced from Dascalescu et al, 2010 [13]
میں 2009, researchers evaluated the electrostatic charging properties of aleurone rich and pericarp rich feed materials. [14] میں 2011 the researchers performed electrostatic separation testing on samples of finely ground wheat bran using a pilot scale electrostatic plate separator (TEP System, Tribo Flow Separations, Lexington, امریکہ). The TEP System utilizes a charging line, جہاں فیڈ ذرات کو ایک ہنگامہ خیز سکیڑا ہوا کے بہاؤ میں متعارف کرائے ہیں, اور اس چارگانگ لکیر علیحدگی چیمبر کے ذریعے پنیومٹیکالل گوئی. ٹرابو چارج-ذرہ ذرہ سے رابطہ کی طرف سے ذرات ہیں, اسی طرح ذرہ کی سطح چارگانگ لائن کے ساتھ رابطہ کریں. برقی سکونیات علیحدگی گیہوں چوکر کے الیورونی اور بیٹا-گلوکان مواد اپ گریڈنگ میں مؤثر تھا کہ رحلہ نظام سے حاصل کردہ نتائج کا مظاہرہ کیا. دلچسپ بات یہ ہے, کسر مواد ہے جو سب سے زیادہ الیورونی سیل مشمولات کے حامل ہو پایا تھا, میں 68%, بہت اچھا تھا ۔ (D50 = 8 µm) کسر جو چارگانگ ٹیوب سے برآمد کیا گیا تھا. کیوں اس مواد کو پریفرنٹاالل چارگانگ آلات میں پائی جاتی تھی یہ واضح نہیں ہے, تاہم, it does indicate that the ability to process aleurone cell contents may require electrostatic techniques that are capable of processing very fine powders. مزید برآں, this work demonstrated that feed preparation for the wheat bran was an important consideration. Samples prepared by cryogenic grinding in a hammer mill were found to be less completely dissociated (liberated) than those ground in an impact type mill at ambient temperature. [15] [16]
اعداد و شمار 4: Reproduced from Hemery et al, 2011 [16]
Recent work studied the concentration of arabinoxylans from wheat bran by electrostatic methods. The researchers utilized a laboratory scale electrostatic separator consisting of a charging tube and separation chamber containing two parallel plate electrodes. Milled wheat bran was introduced into the charging tube and conveyed pneumatically into the separation chamber using compressed nitrogen. The turbulence and high gas velocity in the charging tube provided the particle contact needed for tribo-charging. The charged particles (products of the separation) were collected from the surface of the electrodes for analysis. Due to the vertical orientation of the electrodes a significant amount of material was not collected. This middlings fraction may be recycled for further processing in conventional electrostatics, تاہم, for the purposes of this experiment, material not collected on the electrodes was considered lost. The researchers reported an increase in both product grade (arabinoxylan content in the product) and separation efficiency as the conveying velocity increased. [17]
Recent efforts to beneficiate wheat bran using electrostatic methods are summarized below in Table 2.
جدول 2: Summary of electrostatic methods evaluated to beneficiate wheat bran.
Case 2 – Protein Recovery from Lupin Flour
Researchers at the Food Process Engineering Group in Wageningen, The Netherlands, evaluated the potential for protein enrichment using legumes. Pea and lupin flour were used as feeds for a variety of protein enrichment techniques including air classification combined with electrostatic separation. Untreated pea and lupin seeds were first milled to approximately 200 µm. Feed materials for classification and electrostatic separation were subsequently milled using an impact type mill with an internal classifier (Hosokawa-Alpine ZPS50). Median particle size (d50) was reported as approximately 25 µm for the pea flour, and approximately 200 µm for the lupin flour, prior to air classification. آخر, a subset of each sample, pea and lupin flour, was then air classified (Hosokawa-Alpine ATP50). The feed to the electrostatic separator consisted of both untreated flours, as well as the course and fine product from air classification. [18]
The electrostatic separation device used during the experiments was a parallel plate type, with charging carried out via triboelectric charging in a 125 mm length charging tube, with particles conveyed pneumatically by compressed nitrogen. The device is similar in configuration to the device used by Wang et al (2015). [17] Electrostatic separation experiments were conducted on ground pea flour and lupin flour, as well as the course and fine fractions of pea flour and lupine flour obtained from air classification. The pea flour demonstrated only minor movement of protein during electrostatic testing. تاہم, the lupin flour demonstrated significant movement of protein in all three samples tested (milled flour – 35% protein, milled classified fines – 45% protein, milled classified coarse – 29% protein). Protein-rich products of approximately 60% were recovered on the grounded electrode for each of the three lupin samples tested. [18]
Case 3 – Fiber Removal from Corn
Researchers at the Department of Agricultural and Biological Engineering, Mississippi State University performed electrostatic testing on ground corn flour, with an objective of removing fiber. The electrostatic separation device consisted of a conveyor belt with a negative electrode placed at the end of the conveyor. The positively charged particles, fiber particles, in this case, کنویئر بیلٹ آف اٹھایا اور ایک دوسری hopper میں چھانٹی تھے. غیر فائبر ذرات کنویئر بیلٹ سے دور کشش ثقل کی طرف سے گر گئی اور پہلی مصنوعات hopper میں جمع کیے گئے. مصنفین کس طرح برقی چارج کر رہا کیا جاتا ہے کی وضاحت نہیں. اس جدا کار کے لئے فیڈ مواد نسبتاً اجڈ تھا ۔, ذرہ کے سائز سے لے کر فیڈ کے ساتھ 12 میش (1,532 µm) کرنا 24 میش (704 µm). یہ جو دکھائی نہیں دیتا اندرسازا (<704 µm) مواد اس مطالعے کے دوران عملدرآمد کیا گیا تھا. ہر ٹیسٹ کی شرط کو استعمال کرتے ہوئے مکمل ہوا 1 کلو فیڈ مواد جو والے بیلٹ بھر میں استعمال کیا تھا. [6]
اعداد و شمار 5: پاندیا et اللہ تعالی سے پیش, 2013 [6]
ریاست مسیسپی محققین برقی سکونیات علیحدگی پر پھیلتا کارن آٹے کی جانچ مکمل نہیں, اسکریننگ کارن آٹے کسریں اور ریشہ سے بھرپور کسریں ہوا کی درجہ بندی سے برآمد کیے ۔. Electrostatic testing was not completed on the low-fiber streams recovered from air classification. Analysis of the results of the electrostatic separation is provided below:
جدول 3: Results of fiber separation reproduced from Pandya et al, 2013 [6]
Case 4 – Protein Concentration from Oilseeds
Oilseeds such as rapeseed (canola), sunflower, sesame, mustard, soybean-corn germ, and flaxseed generally contain a substantial amount of both protein and fiber. Processing technologies to remove the fiber, and thus increase the protein content, of oilseeds will become increasingly important as global demand for protein increases. [19] Recent work by researchers at the French National Institute for Agricultural Research examined ultrafine milling combined with electrostatic processing of sunflower seed meal, to concentrate protein. The feed sunflower meal samples were ground in an impact mill operating at ambient temperature to a particle size (D50) of 69.5 µm. The electrostatic separator used for the testing was a parallel plate device where the primary charging mechanism was tribo-charging. The tribo-charging was carried out upstream of the electrodes in a tribo-charging line, with particles conveyed through the charging line, and to the electrodes, via pneumatic transport. Protein was found to charge positive (reporting to the negative electrode) and the fiber-rich fraction was found to charge negatively. Protein selectivity was found to be high. Feed protein was 30.8%, with the protein-rich product measuring 48.9% and the protein depleted (fiber-rich) product measuring only 5.1% protein. Protein recovery was 93% to the positive product. Cellulose, hemicelluloses, and lignin were measured and found to report to the negatively charged product, opposite that of protein. [20]
جدول 4: Results of sunflower seed meal separation reproduced from Barakat et al, 2015 [20]
میں 2016, an additional study was completed using finely ground rapeseed oil seed meal, or rapeseed oil cakes (ROC), as the feed to an electrostatic separation process. Again ultrafine milling at ambient temperature was performed using a knife mill device (Retsch SM 100). The milled material, with a median particle size (D50) of approximately 90 µm, was processed using a pilot scale parallel plate separator (TEP System, Tribo Flow Separations). The TEP System utilizes triboelectric charging by pneumatic conveying of particles through a high pressure charging line under turbulent conditions. A single pass separation test with the TEP System resulted in the significant concentration of protein, with a feed protein of 37%, a positively charged product protein level of 47% and a negatively charged product protein level of 25%. Additional separation stages were performed, ultimately producing a protein-rich product with 51% protein after 3 successive separation stages. [21]
جدول 5: Results of rapeseed oil seed meal separation reproduced from Basset et al, 2016 [21]
بحث
Review of the relevant literature indicates that significant research has been undertaken to develop electrostatic separation techniques for organic materials. This development has continued or even accelerated in the past 10 – 20 سال, یورپ اور امریکہ میں بہت سے محققین کے ساتھ برقی سکونیات علیحدگی تراکیب بانیفاکیاشن چیلنجوں کی وسیع اقسام کے لئے درخواست دے رہے. اس تحقیق سے, it is apparent that electrostatic methods have the potential to generate new, اعلی قدر پلانٹ کی مصنوعات, یا پروسیسنگ طریقوں گیلے کرنے کے لئے ایک متبادل پیش کرتے ہیں.
Although encouraging separations of cereal grains, دالیں, and oilseed materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases pilot scale, برقی سکونیات نظام ان نتائج کا مظاہرہ کرتے تھے آخر کار اس طرح جدا کاریاں ایک کمرشل بنیادوں پر انجام دینے کے لیے سب سے زیادہ مناسب یا سرمایہ کاری مؤثر پروسیسنگ کے سامان کے طور پر خدمت کر سکتے ہیں نہیں. موجودہ تجارتی برقی سکونیات نظام سب سے زیادہ عام طور پر جدا کاریاں معدنیات میں استعمال کیا جاتا ہے, دھاتیں یا پلاسٹک. معدنیات اور دھاتیں دونوں نسبتاً گھنے مواد اعلی خاص کشش ثقل کے ساتھ ہیں, پلانٹ مواد کے مقابلے. یہاں تک کہ اعلی مخصوص کی کشش ثقل کے ساتھ اور معدنیات اور دھاتیں, ڈھول کے لئے مؤثر ذرہ سائز کی حدود رول اور متوازی پلیٹ برقی سکونیات separators نسبتاً اجڈ ہے ۔, چند ذرات کے ساتھ نیچے 100 مثال کے طور پر کے لئے µm. پلاسٹک کی کم کثافت اور معدنیات اور دھاتوں سے ہیں لیکن اکثر اجڈ ذرہ سائز پر کارروائی ہوتی ہے, مثال کے طور پر پلاسٹک فلیکس. The introduction of fine particles creates operational difficulties for both high-tension roll and parallel plate separators. Fine, low-density particles are very sensitive to air currents, especially in comparison to minerals and metals. Small differences in air currents inside the separation device impact the travel path of the fine particles, subjecting them to forces other than those caused by the electrostatic field.
For most parallel plate separator systems, finely ground and low-density particles that are electrostatically charged are collected on the electrodes of the parallel plate separators. If these fine electrically attached particles are not removed on a constant basis, the electric field strength and efficiency of the device degrade. The work of the researchers at The Food Process Engineering Group Wageningen UR (Wang et al, 2015) took advantage of this phenomenon to collect samples off the surface of the electrodes of the parallel plate separator to analyze the products of the separation. Parallel plate separator systems, particularly those that rely upon gravity to convey particles through the electric field, have attempted to address this problem in several ways. Stone et al (1988) described a process in which fine particles were removed upstream of the electrostatic separator by air elutriation. [10] Others have reported maintaining a laminar stream of air flowing across the electrodes to prevent fine particles from being influenced by air currents. [22تاہم, maintaining laminar airflow becomes challenging as the separation device becomes larger, effectively limiting the processing capacity of such devices. Ultimately the particle size in which components are physically separate from other (present as discrete particles), will be the largest driver in determining the particle size at which processing must occur.
As mentioned previously, conventional electrostatic separation devices are limited in processing capacity, especially with low-density and finely ground powders such as plant materials. For high-tension drum and belt separation devices, the effectiveness is limited to particles that are relatively coarse and/or have high specific gravity, کی ضرورت کی وجہ سے تمام ذرات کو ڈھول کی سطح سے رابطہ کرنے کے لئے. As particles become smaller the processing rate is reduced. Parallel plate separators are further limited by the particle density that can be processed in the electrode zone. Particle loading must be relatively low to prevent space charge effects.
سینٹ کا سامان & Technology Belt Separator
ST سامان & ٹیکنالوجی (سٹیٹ) ٹرابویلیکٹروسٹیٹاک پٹی جدا کار سے باریک ذرات پر عمل کرنے کی ثابت شدہ صلاحیت ہے 500 – 1 µm. ایس ٹی ای ٹی جداکار ایک متوازی پلیٹ الیکٹروسٹیٹک جداکار ہے, تاہم, الیکٹروڈ پلیٹیں افقی طور پر عمودی طور پر مخالف ہیں جیسا کہ سب سے زیادہ متوازی پلیٹ جداکاروں میں ہوتا ہے۔. (اعداد و شمار دیکھیں 6) مزید برآں, ایس ٹی ای ٹی جداکار ذرہ ٹرائبو چارجنگ کو مکمل کرتا ہے اور ایک تیز رفتار کھلی میش کنویر بیلٹ کے ذریعہ بیک وقت پہنچاتا ہے۔. یہ خصوصیت فیڈ کی ایک بہت ہی اعلی مخصوص پروسیسنگ کی شرح دونوں کے لئے اجازت دیتا ہے, اس کے ساتھ ساتھ روایتی الیکٹروسٹیٹک آلات کے مقابلے میں پاؤڈر پر عملدرآمد کرنے کی صلاحیت. This type of separation device has been in commercial operation since 1995 فلائی ایش معدنیات سے غیر جلی ہوئی کاربن کو الگ کرنا۔ (عام ڈی 50 تقریبا 20 µm) in coal-fired power plants. یہ الیکٹروسٹیٹک علیحدگی کا آلہ دیگر غیر نامیاتی مواد کو فائدہ پہنچانے میں بھی کامیاب رہا ہے, بشمول معدنیات جیسے کیلشیم کاربونیٹ, بھوڈل, باراٹی, and others.
The fundamental details of the STET separator are illustrated in Figure 7. ذرات الیکٹروڈ کے درمیان خلا کے اندر ذرہ سے ذرہ تصادم کے ذریعے ٹرائبوالیکٹرک اثر کی طرف سے چارج کیا جاتا ہے. الیکٹروڈ کے درمیان لاگو وولٹیج زمین کے مقابلے میں ±4 اور ±10 کے وی کے درمیان ہے, کی کل وولٹیج فرق دے رہا ہے 8 – 20 کے وی برائے نام کے ایک بہت ہی تنگ الیکٹروڈ گیپ کے پار 1.5 سم (0.6 انچ). فیڈ ذرات کو تین مقامات میں سے ایک پر ایس ٹی ای ٹی جداکار سے متعارف کرایا جاتا ہے۔ (فیڈ پورٹس) via a distributor air slide system with knife gate valves. ایس ٹی ای ٹی جداکار صرف دو مصنوعات تیار کرتا ہے, مثبت چارج الیکٹروڈ پر جمع ایک منفی چارج ذرہ سلسلہ, اور منفی چارج الیکٹروڈ پر جمع ایک مثبت چارج ذرہ سلسلہ. The products are conveyed to the respective hoppers at each end of the STET separator by the separator belt and conveyed out of the separator by gravity. ایس ٹی ای ٹی جداکار میڈلنگ یا ری سائیکل اسٹریم تیار نہیں کرتا ہے۔, اگرچہ مصنوعات کی پاکیزگی اور / یا وصولی کو بہتر بنانے کے لئے ایک سے زیادہ پاس ترتیبات ممکن ہیں.
اعداد و شمار 6: STET Triboelectric Belt Separator
ذرات الیکٹروڈ خلا کے ذریعے پہنچائے جاتے ہیں (علیحدگی کا علاقہ) ایک مسلسل لوپ کی طرف سے, کھلی میش بیلٹ. بیلٹ تیز رفتار سے کام کرتا ہے, variable from 4 کرنا 20 م/ایس (13 – 65 ft/s). بیلٹ کی جیومیٹری الیکٹروڈ کی سطح سے ٹھیک ذرات کو صاف کرنے کا کام کرتی ہے, preventing the accumulation of fine particles that degrade the performance and voltage field of traditional free-fall parallel plate type separation devices. اضافی طور پہ, بیلٹ ایک اعلی سراسر پیدا کرتا ہے, دو الیکٹروڈ کے درمیان اعلی بدامنی زون, ٹریبو چارجنگ کو فروغ دینا. جداکار بیلٹ کا انسداد موجودہ سفر جداکار کے اندر مسلسل چارجنگ اور دوبارہ چارجنگ یا ذرات کی اجازت دیتا ہے, ایس ٹی ای ٹی جداکار کے اوپر کی طرف پری چارجنگ سسٹم کی ضرورت کو ختم کرنا۔.
اعداد و شمار 7: Fundamentals of operation of STET Belt Separator
ایس ٹی ای ٹی جداکار ایک اعلی فیڈ کی شرح ہے, تجارتی طور پر ثابت پروسیسنگ سسٹم. ایس ٹی ای ٹی جداکار کی زیادہ سے زیادہ پروسیسنگ کی صلاحیت زیادہ تر والومیٹرک فیڈ کی شرح کا ایک فنکشن ہے جو ایس ٹی ای ٹی جداکار بیلٹ کے ذریعہ الیکٹروڈ گیپ کے ذریعہ پہنچایا جاسکتا ہے۔. دیگر متغیرات[ترمیم], بیلٹ کی رفتار جیسے, ایلیکٹروڈیس اور ایراٹید پاؤڈر اثر کی کثافت کے درمیان فاصلے کو زیادہ سے زیادہ شرح فیڈ, عام طور پر ایک نسبتا کم حد تک. نسبتاً high-density مواد کے لئے, مثال کے طور, مکھی ایش, کی عمل کاری کے زیادہ سے زیادہ شرح ایک 42 انچ (106 سم) تقریبا الیکٹرودی چوڑائی کمرشل علیحدگی یونٹ ہے 40 – 45 ٹن فی گھنٹہ کی فیڈ. کم گھنے فیڈ مواد کے لئے, زیادہ سے زیادہ فیڈ کی شرح کم ہے.
جدول 6: اندازا زیادہ سے زیادہ کی شرح مختلف مواد کے ساتھ سٹیٹ کی عمل کاری کے لیے فیڈ 42 انچ برقی سکونیات جدا کار.
خاک دھماکے گندم اور دیگر نامیاتی پاؤڈر کارروائیوں کی عمل کاری میں ایک بڑا خطرہ ہیں ۔. سٹیٹ جداکار کلسٹرز نامیاتی پاؤڈر صرف معمولی ترامیم کے ساتھ عمل کاری کے لئے مناسب ہے. سٹیٹ جدا کار میں کوئی گرم سطحیں ہیں ۔. صرف حرکت پذیر حصوں کو جدا کار ڈرائیو اور بیلٹ روللرس ہیں. The roller bearings are located outside of the powder stream on the external shell of the unit. Therefore they are not a risk for overheating/sparking in the material stream. مزید برآں, the STET separator bearings are available with factory fitted temperature measurement capability to detect bearing failure well before dangerously high temperatures are reached. The separator belt and drive system pose no higher risk than other conventional rotating machinery. The STET separator high voltage components are also located outside of the material stream and contained in dust-tight enclosures. The maximum energy of a spark across the separator gap is limited by the design of the high voltage components. An additional level of safety can be introduced via nitrogen purging.
Whole Wheat Flour Processing by STET Separator
Whole wheat flour is derived from grinding the entire grain of wheat (bran, germ, and endosperm). Commercially available, off-the-shelf, whole wheat flour was purchased for use as test material to evaluate the capability of the STET separator to remove the fibrous bran and germ from the starchy endosperm fraction of wheat flour. The whole wheat flour sample was analyzed by STET prior to beginning the testing. Ash content was tested by ICC Standard 104 / 1 (900°C). Repeated ash measurements of the same sample, an unseparated feed sample, measured 10 times, were found to have an ash content of 1.61%, a standard deviation of 0.01 and a relative standard deviation of 0.7%. Particle size analysis was completed by laser diffraction using a Malvern Mastersizer 3000 with a dry dispersion apparatus. Protein analysis was conducted using the DUMAS method, with an Elementary rapid N exceed nitrogen/protein analyzer. A conversion factor of N x 6.25 was used. The various properties of the whole wheat flour sample are summarized below. (دیکھیں ٹیبل 7)
جدول 7: Analysis of whole wheat flour feed by STET
Ash content and protein content were found to be very repeatable when tested in the same sample, but significant variability was identified between the multiple bags of whole wheat flour used as the feed sample. (دیکھیں ٹیبل 8) This feed sample variability resulted in some scatter in the test data.
جدول 8: Analysis of separation test results of whole wheat flour by STET
Electrostatic separation testing of the whole wheat flour sample was performed at the ST Equipment & ٹیکنالوجی (سٹیٹ) pilot plant facility in Needham, میساچوسٹس. The STET pilot plant contains two pilot scale STET separators along with ancillary equipment used to investigate the separation of materials from candidate sources. The pilot-scale STET separators are the same length as a commercial STET separator, میں 30 پاؤں (9.1 میٹر) لمبا, تاہم, the pilot plant separator electrode width is only 6 انچ (150 ملی میٹر), or one-seventh the width of the largest commercial STET separator at 42 انچ (1070 ملی میٹر) electrode width. The feed capacity of the STET separator is directly proportional to the width of the electrodes, therefore, the feed rate of the pilot plant separator is one-seventh the feed rate of the 42-inch wide commercial separator unit. The maximum feed rate with whole wheat flour was 2.3 Tons per hour at pilot scale, which corresponds to 16 Tons per hour for the 42-inch wide commercial separator. In comparison to the scale at which the majority of the electrostatic separation studies have been conducted to date, the STET separator testing was carried out at a considerably higher feed rate. Testing was performed in 10 کلو گرام (20 pound) batch tests, due to the practical considerations of supplying 2.3 Tons per hour of feed continuously. For each batch test condition, the products of the separation process were weighed to calculate the mass recovery. Subsamples from each test were collected and analyzed for ash content and protein content.
اعداد و شمار 8: STET Pilot Plant Separator.
Particle size measurement of the whole wheat flour feed and two product samples is shown below in Figure 9.
اعداد و شمار 9: Particle size measurement of whole wheat flour feed, and the two separated product samples.
A picture of the recovered separation products is included below. (اعداد و شمار دیکھیں 10) A noticeable color shift was observed during the separation, which the high ash content product fraction considerably darker than the feed whole wheat flour sample.
اعداد و شمار 10: Typical products recovered from the STET separation process.
Ash content for all products from the separation process was measured. (اعداد و شمار دیکھیں 11)
اعداد و شمار 11: Ash content versus the mass recovery of low ash product for whole wheat flour separation tests by STET
Testing of the STET electrostatic separator with whole wheat flour demonstrated significant movement of the high ash (bran) fraction of the wheat kernel to the positive electrode. The reduced ash product was subsequently collected on the negative electrode. Testing was performed on a single pass scheme, تاہم, it is possible to perform further upgrading of either of the separation products by performing another separation stage. سٹیٹ جدا کار کے ساتھ ٹیسٹنگ مستقبل گیہوں چوکر نمونے پر منعقد ہو گا, as well as corn flour and legumes such as Lupin.
نتیجہ
Review of the relevant literature indicates that significant research has been undertaken to develop electrostatic separation techniques for organic materials. This development has continued or even accelerated in the past 10 – 20 سال, یورپ اور امریکہ میں بہت سے محققین کے ساتھ برقی سکونیات علیحدگی تراکیب بانیفاکیاشن چیلنجوں کی وسیع اقسام کے لئے درخواست دے رہے. اس تحقیق سے, برقی سکونیات طریقے کو نیا پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں کہ ظاہر ہوتا ہے, اعلی قدر پلانٹ کی مصنوعات, یا پروسیسنگ طریقوں گیلے کرنے کے لئے ایک متبادل پیش کرتے ہیں. Although encouraging separations of wheat, corn and lupin-based plant materials have been demonstrated at the laboratory and in some cases pilot scale, the electrostatic systems used to demonstrate these results may not be the most suitable or cost-effective processing equipment to perform such separations on a commercial basis. بہت سے برقی سکونیات ٹیکنالوجیز خوب عمل کے لئے موزوں نہیں ہیں گراؤنڈ, پلانٹ مواد جیسے طور پاؤڈر. تاہم, سینٹ کے سامان & ٹیکنالوجی (سٹیٹ) ٹرابویلیکٹروسٹیٹاک پٹی جداکار باریک ذرات سے عمل کرنے کی دیمونسٹریٹد صلاحیت ہے ۔ 500 – 1 µm at high rates. سٹیٹ بیلٹ جدا کار ایک بلند شرح ہے ۔, industrially proven processing device that may be suitable to commercialize the recent developments in plant material processing. سٹیٹ بیلٹ جداکار سالم گیہوں آٹا کے نمونے پر آزمایا گیا اور چوکر مصالحہ کسر سے ہٹانے میں کامیاب ہو پایا تھا. سٹیٹ جدا کار کے ساتھ ٹیسٹنگ مستقبل گیہوں چوکر نمونے پر منعقد ہو گا, as well as corn flour and pulses such as soy and lupin.
حوالے
[1] T. B. Osborne, “Middlings-Purifier”. United States of America Patent 224,719, 17 فروری 1880.
[2] ایچ. مانووکہیہرا, K. Hanumantha Rao and K. Forsberg, “Review of electrical separation methods – حصہ 1: بنیادی پہلو,” معدنیات & Metallurgical Processing, ج. 17, نہيں. 1, پی پی. 23-36, 2000.
[3] جے. Elder and E. Yan, “eForce – Newest generation of the electrostatic separator for the minerals sands industry,” in Heavy Minerals Conference, Johannesburg, 2003.
[4] آر. ایچ. Perry and D. ڈبلیو. Green, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook Seventh Edition, New York: McGraw-Hill, 1997.
[5] ایس. Messal, آر. Corondan, میں. Chetan, آر. Ouiddir, K. Medles and L. Dascalescu, “Electrostatic separator for micronized mixtures of metals and plastics originating from waste electric and electronic equipment,” Journal of Physics, ج. 646, پی پی. 1-4, 2015.
[6] T. ایس. Pandya, آر. Srinivasan and C. ص. Thompson, “Fiber Separation for Ground Corn Flour Using an Electrostatic Method,”Cereal Chemistry, ج. 90, نہيں. 6, پی پی. 535-539, 2013.
[7] L. Brands, ص. M. Beier, and I. Stahl, الیکٹروسٹیٹک علیحدگی, Weinheim: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
[8] Y. Hemery, X. Rouau, V. Lullien-Pellerin, سی. Barron and J. Abecassis, “Dry process to develop wheat fractions and products with enhanced nutritional quality,” Journal of Cereal Science, نہيں. 46, پی پی. 327-347, 2007.
[9] ڈبلیو. اے. Brastad and E. سی. Gear, “Method and Apparatus for Electrostatic Separation”. United States of America Patent 2,848,108, 19 اگست 1958.
[10] B. اے. Stone and J. Minifie, “Recovery of Aleurone Cells from Wheat Bran”. United States of America Patent 4,746,073,24 مئی 1988.
[11] اے. Bohm and A. Kratzer, “Method for Isolating Aleurone Particles”. United States of America Patent 7,431,228, 7 اکتوبر 2008.
[12] جے. اے. Delcour, X. Rouau, سی. M. Courtin, K. Poutanen and R. Ranieri, “Technologies for enhanced exploitation of the health-promoting potential of cereals,” Trends in Food Science & ٹیکنالوجی, پی پی. 1-9, 2012.
[13] L. Dascalescu, سی. Dragan, M. Bilici, آر. Beleca, Y. Hemery and X. Rouau, “Electrostatic Basis for Separation of Wheat Bran Tissues,” IEEE Transactions on Industry Applications, ج. 46, نہيں. 2, پی پی. 659-665, 2010.
[14] Y. Hemery, X. Rouau, سی. Dragan, آر. Bilici and L. Dascalescu, “Electrostatic properties of wheat bran and its constitutive layers: Influence of particle size, composition, and moisture content,” Journal of Food Engineering, نہيں. 93, پی پی. 114-124, 2009.
[15] Y. Hemery, M. Chaurand, U. Holopainen, A.-M. Lampi, ص. Lehtinen, V. Piironen, اے. Sadoudi and X. Rouau, “Potential of dry fractionation of wheat bran for the development of food ingredients, part I: Influence of ultra-fine grinding,” Journal of Cereal Science, نہيں. 53, پی پی. 1-8, 2011.
[16] Y. Hemery, U. Holopainen, A.-M. Lampi, ص. Lehtinen, T. Nurmi, V. Piironen, M. Edlemann and X. Rouau, “Potential of dry fractionation of wheat bran for the development of food ingredients, part II: Electrostatic separation of particles,” Journal of Cereal Science, نہيں. 53, پی پی. 9-18, 2011.
[17] جے. وانگ, مشرقی. Smits, آر. M. Boom, and M. اے. Schutyser, “Arabinoxylans concentrates from wheat bran by electrostatic separation,” Journal of Food Engineering, نہيں. 155, پی پی. 29-36, 2015.
[18] ص. جے. Pelgrom, جے. وانگ, آر. M. Boom, and M. اے. Schutyser, “Pre- and post-treatment enhance the protein enrichment from milling and air classification of legumes,” Journal of Food Engineering, نہيں. 155, پی پی. 53-61, 2015.
[19] ڈی. Chereau, ص. Videcoq, سی. Ruffieux, L. Pichon, J.-C. Motte, ایس. Belaid, جے. Ventureira and M. Lopez, “Combination of existing and alternative technologies to promote oilseeds and pulses proteins in food applications,” اوالسیدس & fats Crops and Lipids, ج. 23, نہيں. 4, پی پی. 1-11, 2016.
[20] اے. Barakat, F. Jerome and X. Rouau, “A Dry Platform for Separation of Proteins from Biomass-Containing
Polysaccharides, Lignin, and Polyphenols,” ChemSusChem, ج. 8, پی پی. 1161-1166, 2015.
[21] سی. Basset, ایس. Kedidi and A. Barakat, “Chemical- and Solvent-Free Mechanophysical Fractionation of Biomass Induced by Tribo-Electrostatic Charging: Separation Proteins and Lignin,” ACS Sustainable Chemistry & Engineering, ج. 4, پی پی. 4166-4173, 2016.
[22] جے. M. Stencel, جے. L. Schaefer, ایچ. Ban, and J. K. Neathery, “Apparatus and Method for Triboelectrostatic Separation”.United States of America Patent 5,938,041, 17 اگست 1999.
