Zur Rheologie des biogenen Feststoffes unter Kompression am Beispiel geschälter Rapssaat

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Die vorgelegte Arbeit befaßt sich mit dem Deformationsverhalten biogener Komprimate im Trennpreßvorgang. Die mechanische Fest/flüssig-Trennung zur Gewinnung pflanzlicher Öle erfolgt großtechnisch auf Seiher-Schneckenpressen. Durchsatz und Ausbeute werden durch die Wechselwirkung der komplexen Geometrie- und Bewegungsverhältnisse und der Komprimat-Rheologie bestimmt. Letztere ist von den Eigenschaften des partikulär aufgebauten Komprimats und den Kompressions-Parametern selbst abhängig. Voraussetzung für eine gezielte Optimierung des Prozesses ist die unabhängige Ermittlung der Einflußgrößen Preßgeometrie und Komprimat-Rheologie. Die dazu erforderliche Entkopplung des wechselwirkenden Systems Presse/Komprimat erfolgt durch Übertragung der zuvor modellierten Kompressionsverhältnisse der Schneckenpresse auf eine deformationsgesteuerte Linearpresse mit definierter Zylinder/Kolben-Geometrie. Durch mehrstufige, die Beanspruchung in der Schneckenpresse simulierende Linearpreßversuche konnten am Beispiel des biogenen Feststoffs "schalenreduzierte Rapssaat" die für die Funktion einer Seiher-Schneckenpresse erforderlichen Komprimat-Eigenschaften Rückstellkraft und Drainage in Abhängigkeit von Kompressions- und Material-Parametern ermittelt werden. Für schalenreduzierte Rapssaat mit den Material-Parametern 3,4 % Hüllengehalt, 4 % Wassergehalt und 30 °C Preßtemperatur wurde u. a. der Einfluß der Kompressionsstufenzahl, des Stufenkompressionsgrads und der Relaxationsdauer zwischen den Kompressionsstufen untersucht. Unter einheitlichen Kompressions-Parametern wurden die Material-Parameter Hüllengehalt, Wassergehalt, mechanischer Zellenaufschluß, Denaturierungsgrad und Preßtemperatur und deren Wechselwirkung untereinander untersucht. Steigende Komprimat-Fluiddrücke infolge unzureichender Komprimat-Drainage konnten als limitierende Größe für den Trennpreßvorgang bei hoher Kompression identifiziert werden. Zusätzliche Permeabilitätsversuche verifizieren den Zusammenhang von Fluiddruck und Drainage für unterschiedlich stark gepreßte Komprimate. Hohe Stufenkompressionsgrade und kurze Relaxaktionsdauern senken die Komprimat-Drainage. Der Aufschluß der zellularen Strukturen bei zunehmender Kompression führt zu einem visko-elasto-plastischen Verhalten der Feststoffmatrix mit kaum steigenden Feststoffdrücken. Mit einem Multi-MAXWELL-Modell werden die Relaxationsphasen mathematisch beschrieben und die Relaxations-Mechanismen erklärt. Die schlechten Drainage-Eigenschaften bei niedrigen Feststoffdrücken schalenreduzierter Komprimate können durch hydrothermische Konditionierung und/oder vorherigen mechanischen Aufschluß kompensiert werden. Anhand von Modellen sowohl für die biogenen Strukturen der Rapssaat-Partikel als auch für das bipartikuläre Komprimat werden die durch Konditionierung hervorgerufenen Veränderungen des Deformationsverhaltens in den unterschiedlichen Phasen des Trennpreßprozesses plausibel dargestellt.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Maschinenbau und Verfahrenstechnik » Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 670 Industrielle Fertigung
Stichwörter:
biogener Feststoff, geschälte Rapssaat, Kompression, Ölsaatenverarbeitung, Rheologie, Trennpressen
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
08.05.2001
Dokument erstellt am:
08.05.2001
Promotionsantrag am:
29.05.2001
Dateien geändert am:
08.05.2001
Medientyp:
Text