水中衝撃波によるサトウキビの連続粉砕装置の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

サトウキビを原料にした黒糖の製造工程における製造コストの低下と搾汁量を増加させる切断・細裂方法や排出される搾りかすであるバガスの有効利用を図る技術が求められている.本研究は,昨年度の成果である水中に設置したシリコンチューブ内にコメを乾式にて空気で送り,水中の電極間にてコンデンサーに蓄えられた高電圧を一気に放電して発生した水中衝撃波を連続供給されるコメに適用して粉砕し,摩擦熱を一切加えず,米粉を製造する技術をサトウキビに応用した.サトウキビはコメよりも柔らかく繊維質や空孔が多いため,水中衝撃波で粉砕・細裂を行うのに適している.実験はサトウキビに対して,コッククロフト回路によって昇圧された5000Vの電圧(充電エネルギー10kJ)をスパークさせて,水中衝撃波を0～7回発生させてサトウキビを細裂した,その後,水中衝撃波によって細裂されたサトウキビを圧搾し,水中衝撃波を適用しないサトウキビとの搾汁量を比較した.その結果,抽出率は最大5%増加した溶器内圧力はトルマリンゲージによる衝撃圧力センサーで測定した.容器内の水中衝撃波の伝播の可視化は2次元アクリル製容器を製作してシャドウグラフ法を用いて測定した.水中衝撃波の伝播と圧力変動を数値解析ソフトLS-DYNAを用いて計算した.実験結果と数値解析結果を比較すると,容器内の一点に,100Mpa以下の変動する高い圧力が発生し,衝撃波の伝播挙動は一致した.この圧力はサトウキビを細裂するのに十分な圧力であるが,さらに抽出効率を上げるため熊本大学衝撃試験センターにて直径05mmのアルミ細線と炭素の細線の放電実験(40000V・10kJ)をおこなった.その結果,360～390Mpaの高圧が得られることがわかった.装置は耐圧・安全設計の見直しを現在図っており,十分な安全性が得られ次第,追加の製作と改良をおこなう予定である,