Ανάπτυξη μεθόδου χαρακτηρισμού πορωδών υποστρωμάτων σε διεργασίες βιομηχανίας παραγωγής καφέ

 
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο




2016 (EL)
Ανάπτυξη μεθόδου χαρακτηρισμού πορωδών υποστρωμάτων σε διεργασίες βιομηχανίας παραγωγής καφέ

Φλαμπούρης, Στυλιανός

The realization of this diploma thesis was conducted under the cooperation of the university with a coffee producing industry, aiming to control and repair a malfunction occurring during the production process. This malfunction referred to the weak retention of the coffee powder on the top of ceramic porous filters, by generated vacuum, and its following scattering in the surrounding area. At first, some samples were sent to be analyzed, in external laboratories, targeting to the exact characterization of the substrates. The results were evaluated. The conclusion was that the substrates were consisted of large grains Al2O3 and they were carrying pores with a large average size. As far as the cause of this malfunction is concerned, this was the blockage of the large sized pores from the smaller coffee particles, the consequent increase of the pressure drop and the weakening of the attractive force of the vacuum. Aiming to the solution of the current problem, some permeability experiments were conducted and more specific it was measured the permeability of gases through clean substrates of different pore sizes, as well as, through used filters. According to the results, two possible mechanisms of gas transportation through porous materials were identified, the laminar flow and the Knudsen diffusion. Furthermore, based on the obtained results and the diversification of the gas transport mechanism in clean or blocked substrates, the development of a method for on spot characterization of porous substrates by gas permeation techniques was made possible. In addition, permeability experiments were conducted on substrates, on the surface of which has been inserted a thin nanoporous film. However, the results were not encouraging for using them on processes referring to the retention of the coffee powder, as they create conditions of increased pressure drop and reduced permeability. Last but not least, creating substrates with relatively small pore size, so as to prevent the penetration of the coffee particles while maintaining sufficiently high porosity rate, so as a significant increase in pressure drop not to take place, is proposed as a guideline in order to enhance filters’ efficiency.
Η πραγματοποίηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας διεξήχθη στα πλαίσια συνεργασίας του πανεπιστημίου με βιομηχανική μονάδα παραγωγής καφέ, με στόχο τον έλεγχο και την αντιμετώπιση δυσλειτουργίας που εμφανιζόταν κατά την παραγωγική της διαδικασία. Το συγκεκριμένο αυτό πρόβλημα αφορούσε την ασθενή συγκράτηση της κόνεως του καφέ πάνω σε κεραμικά πορώδη φίλτρα από δημιουργούμενο κενό και η επακόλουθη διασκόρπισή της στον περιβάλλοντα χώρο. Αρχικά, με στόχο τον ακριβή χαρακτηρισμό των υποστρωμάτων, στάλθηκαν ορισμένα δείγματα προς ανάλυση σε εξωτερικά εργαστήρια και αξιολογήθηκαν τα αποτελέσματα. Το συμπέρασμα που εξήχθη είναι πως τα υποστρώματα αποτελούνται από μεγάλους κόκκους Al2O3 και φέρουν πόρους με μεγάλο μέσο μέγεθος. Όσον αφορά την αιτία του δημιουργούμενου προβλήματος, αυτή εστιάζεται στην έμφραξη των μεγάλου μεγέθους πόρων από τα μικρότερα σωματίδια του καφέ και στην συνεπακόλουθη αύξηση της πτώσης πίεσης και εξασθένηση της ελκτικής δύναμης του κενού. Με στόχο την προσέγγιση της λύσης του παρόντος ζητήματος, πραγματοποιήθηκαν πειράματα μετρήσεων διαπερατότητας αερίων σε καθαρά υποστρώματα με διάφορα μεγέθη πόρων καθώς και σε χρησιμοποιημένα φίλτρα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα τους, ταυτοποιήθηκαν οι δύο πιθανοί μηχανισμοί μεταφοράς αερίου διαμέσου πορωδών υλικών, η στρωτή ροή και η διάχυση Knudsen. Επιπλέον, με βάση τα προκύπτοντα αποτελέσματα και τη διαφοροποίηση του μηχανισμού μεταφοράς αερίων σε καθαρά ή αποφραγμένα υποστρώματα, κατέστη δυνατή η ανάπτυξη μεθόδου επί τόπου χαρακτηρισμού των πορωδών υποστρωμάτων με τεχνικές διαπερατότητας αερίων. Ακόμη, πραγματοποιήθηκαν πειράματα διαπερατότητας σε υποστρώματα στην επιφάνεια των οποίων είχε αναπτυχθεί λεπτό νανοπορώδες υμένιο. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν δεν ήταν ενθαρρυντικά για τη χρησιμοποίησή τους σε διεργασίες συγκράτησης κόνεως καφέ, καθώς δημιουργούν συνθήκες αυξημένης πτώσης πίεσης και μειωμένης διαπερατότητας. Τέλος, προτείνεται ως κατευθυντήρια γραμμή τροποποίησης των φίλτρων για την βελτίωση της λειτουργίας τους, η δημιουργία υποστρωμάτων με σχετικά μικρό μέγεθος πόρων, ώστε να παρεμποδίζεται η διείσδυση των σωματιδίων του καφέ, με ταυτόχρονη διατήρηση ενός αρκετά μεγάλου ποσοστού πορώδους ώστε να μην επιτελείται σημαντική αύξηση της πτώσης πίεσης.

info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Graduate Thesis / Πτυχιακή Εργασία

Gas permeability
Χαρακτηρισμός πορωδών κεραμικών υποστρωμάτων
Laminar flow
Knudsen diffusion
Διαπερατότητα αερίων
Characterization of porous ceramic substrates
Στρωτή ροή
Διάχυση Knudsen

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)

Ελληνική γλώσσα

2016
2016-11-14T08:17:24Z


Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Χημικών Μηχανικών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.
info:eu-repo/semantics/openAccess



*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.