脱水スクリュープレス

脱水スクリュープレスは、液体を固体から分離するスクリュープレスです。スクリュープレスは、ベルトプレス、遠心分離機、またはろ紙の代わりに使用できます。これは、重力による連続排水によって脱水を実現する、シンプルで低速で動く装置です。スクリュープレスは、圧縮しにくい材料、たとえば固まりやすい材料によく使用されます。スクリュープレスは、材料をスクリーンまたはフィルターに押し付け、液体はスクリーンを通して集められ、収集されて使用されます。

脱水機の一例としては、ワインプレスがある。ローマ時代にまで遡るこれらの機械は、現代のスクリュープレスと同様に機能したが、いくつかの欠点があり、現代のプレスではそれらの欠点が修正され、改善されている。古代のワインプレスでは、ブドウをバッチで絞ることしかできず、スクリーンに厚いケーキが形成されることが多く、ジュースがスクリーンを通り抜けてワインに集めるのが困難だった。現代のスクリュープレスのほとんどは、スクリューをスクリーンで囲むことで材料を連続的に流すことができ、スクリーン上に固形物質の層が蓄積するのを防ぐのにも役立つ。ある現代的なアプローチでは、スクリーンを取り除いて固定リングと可動リングのシステムを採用し、固形物の蓄積を完全に排除することが多い。^[1]

この設計の最もよく知られているスクリュープレスは、有名なギリシャの数学者アルキメデスが発明したと言われており、スクリューコンベアとして知られています。スクリューコンベアは、らせん状の鋼板に囲まれたシャフトで構成されており、設計と外観はコルク抜きに似ています。この設計は、多くのスクリュープレスで使用されています。この機械や同様の設計の機械の中には、スクリュープレスではないものもあります。これらは固体と液体を分離するのではなく、それらを融合するために使用されます。その一例は、金型充填機です。プラスチックペレットを一端に挿入して熱を加え、ペレットを溶かして金型に排出します。別の例としては、クッカー押し出し機として知られ、プレッツェルなどのスナック食品の製造に使用されます。

ほとんどのスクリュープレスでは、希釈した材料をスクリュープレスに直接注入できますが、事前に濃縮しておくとプレスの性能が向上する場合もあります。これは通常、静的またはサイドヒルスクリーン、回転ドラムスクリーン、ベルトプレス、または重力テーブルを使用して行われます。

1900 年に特許を取得した Valerius Anderson の断続羽根設計は、連続羽根設計に代わる最も一般的に使用されています。連続羽根設計を研究した Anderson は、これが共回転を引き起こし、特に柔らかい材料の場合、脱水効率が低下することに気付きました。彼は、スクリューの羽根に断続部を設けることでこの問題を解決しました。断続部を設けることで、シャフトに沿った断続部間で材料が前進するのを止めることができ、また、スクリュープレスを通って材料を捕らえる容器に押し込まれる前に、材料を十分に蓄積することができます。これにより、脱水効率が向上し、一貫したケーキ材料が放出されるようになりました。

断続飛行設計のスクリュープレスの用途は、軟らかくてどろどろした材料だけでなく、スクリュープレスが使用されるほとんどの材料にまで広がりました。これは、連続設計のスクリュープレスとは異なり、断続飛行設計では材料の一定の供給や一貫性が必要なかったためです。連続設計でどちらかが減少すると、脱水製品の生産も減少します。連続飛行設計を維持しながらこれを回避するには、可変速度設定を備えたより大きく重いプレスが必要でした。また、プレスにはオペレーターも必要でした。

断続的なフライト設計では、前述のように、材料が十分な量になるまでスクリューを通過せず、スクリューの圧縮が変わらないため、一貫性が不要になりました。これにより、速度の変更やオペレーターの必要性もなくなります。この設計により、連続設計では得られない自己修正と効率性が実現します。これにより、粘り気のある材料や滑りやすい材料だけでなく、さまざまな用途に使用できる、より経済的に効果的なスクリュー プレスが実現しました。

一定期間が経過し、最初の特許が取得された後、プレス機内の共回転の傾向を制限するために、材料の攪拌を増やすために、フライトのないプレス機に抵抗歯が追加されました。

プレスケーキの水分の蓄積は、排出ドアまたはコーンによって制御されます。スクリュープレスには、穴あき/スロット付きスクリーン、回転コーン、スクリューの硬質表面処理、コーンの面の入口ホッパーの補助スクリーン表面など、さまざまなオプションがあります。スクリュープレスの標準的な構造はステンレス鋼で、大型プレスでは炭素鋼のフレームが使用されています。

ただし、スクリュープレスの設計の詳細は材料によって異なります。構成、スクリュー速度、最高の出口一貫性、優れた捕捉率を含むスクリーンは、材料ごとに異なります。ほとんどのスクリュープレスは、40〜60％の水分を含む材料を供給するように設計されています。スクリュープレスの長さと直径の比率も材料によって異なります。スクリュープレスの容量の範囲

大型プレスでは脚に取り付けるギアボックスが使用され、小型プレスでは中空シャフトギアボックスが使用されています。現在、ほぼすべてのプレスは、信頼性が高く低コストの周波数駆動のため、電気モーターで駆動されています。電気モーターは、以前に普及していた油圧モーター駆動に取って代わりました。垂直設計は 1800 年代から 1950 年代にかけて普及していましたが、現在は製造されていません。現在、ほとんどのスクリュープレスは、スクリューを水平構成で製造されています。新しいバージョンの 1 つは、床面積とプレスケーキの水分を減らすために、角度付きスクリュー設計を採用しています。^[2]

スクリュープレス内での圧縮は、スクリューの内軸径を大きくすることで実現します。たとえば、16 インチのスクリュープレスのシャフトが最初に 6 インチの場合、スクリューのフライトの高さは 5 インチになります。この 6 インチのシャフト径が排出時に 12 インチに拡大されると、この時点でのフライトの高さは 2 インチになります。したがって、材料が 5 インチの開口部から 2 インチのスペースを通って押し出されるときに圧縮が適用されます。

この圧縮は、スクリューのフライトの間隔を狭くすることでも実現できます。入口のピッチが 16 インチの場合、材料は 1 回転ごとに 16 インチ移動します。次に、排出ポイントでピッチを 8 インチに減らすと、材料は 1 回転ごとに 8 インチ移動します。これにより、一度にプレス機から押し出される量よりも、プレス機に押し込まれる量が多くなります。これにより、必要な圧縮が実現され、液体がスクリーンに押し出されます。

圧縮を実現するもう 1 つの方法は、排出口にコーンを配置することです。これは、チョーク、ストッパー、またはドアとも呼ばれます。多くの設計では、コーンは固定位置にボルトで固定され、材料が通過する固定された小さな開口部を形成します。ただし、より一般的に見られるスクリュー プレスでは、油圧シリンダーまたはエア シリンダーを介してコーンが排出口に押し込まれます。

その他のプレスの種類としては、気密プレスやツインスクリュープレスがあります。気密プレスは、大豆タンパク質濃縮物 (SPC)、柑橘類およびリンゴの ペクチン、バイオレジン、キサンタンガムの製造に使用されます。ツインスクリュープレスには、2 つの重なり合う圧縮スクリューが含まれています。スクリューが適切に機能するには同期を保つ必要があるため、機械レベルではより複雑です。これらは滑りやすい材料によく使用され、内部で細断する機能を備えています。

この設計のスクリュープレスには、主に 2 種類あります。1 つは Expellers® と呼ばれ、繊維質の材料から水分を取り除き、もう 1 つは材料から遊離液体を取り除きます。

オイル エクスペラーは、大豆、ピーナッツ、ヒマワリの種、キャノーラ (菜種)、その他の油種子から脂肪を絞り出すために使用されます。 エクスペラーは、非常に高い圧力をかけることで、種子の脂肪を液体のオイルに変換します。 オイルが液化すると、オイルはスクリーンを通過して収集されます。

材料から液体を分離するために使用されるスクリュープレスは、パルプおよび製紙産業、都市 バイオソリッド、腐敗槽およびグリーストラップスラッジ、食品生産、食品廃棄物、肥料、および化学産業で一般的に使用されています。

パルプおよび製紙業界ではセルロース繊維内の水分を除去します。

バイオソリッドは、 pH を12 のレベルまで上げるなどの特定のプロセスを経て脱水および加熱されます。汚泥とグリーストラップの汚泥は、上記の設計のシンプルなスクリュープレスで脱水されます。栄養管理プログラムにより、豚や牛の糞尿を脱水して販売および商業利用します。

スクリュープレスで食品（大豆、タンパク質、ペクチン、キサンタンガムなど）からアルコール溶液を絞り出します。食品加工工場ではスクリュープレスを使用して廃棄物から水を分離し、固形物を動物の飼料に変換します。たとえば、テンサイパルプ、オレンジの 皮、使用済み穀物などです。

魚やオレンジの皮の脱水は、断続飛行設計のプレス内で脱水し、材料に蒸気を注入すると、最大の収量が得られることがよくあります。通常、蒸気注入穴は、スクリューのシャフトに近いプレスの抵抗歯に開けられます。

PETボトル「ポリエチレンテレフタレート」は、ソフトドリンク、炭酸飲料、ジュース、水の包装に好まれています。これにより、大きな廃棄物問題が発生します。醸造所では、ボトルが再販されるリスクを排除するために、大量の廃棄製品を定期的に破壊する必要があります。重量と容積に大きな差があるため、廃棄物収集業者にとって、取り扱いと輸送は困難で費用がかかります^[3]

アイスクリーム製造業者は、誤って商品が販売されるのを防ぐために、賞味期限切れや製造不良のある返品商品を破棄する必要がある。^[4]

乳製品会社は、賞味期限切れや製造不良のヨーグルトやその他の乳製品などの返品された商品を破棄します。^[5]

化学業界では、スクリュープレスは「ABS、アルギン酸ナトリウム、カラギーナン、合成ゴム、合成樹脂、水和ポリマー、ナフタレン、エラストマー接着剤、カラーフィルムエマルジョン、CmC、医薬品」などに使用されています。^[6]

化粧品：多くのメーカーやブランドにとっての課題は、廃棄される製品が大量にあり、闇市場で転売されないように100％破壊する必要があることです。^[7]