I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l. 9 ,   No .   3 ,   Sep tem b er 2020 ,   p p .   1 5 9 ~ 1 7 0   I SS N:  2 2 5 2 - 8814 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j aa s . v 9 . i 3 . p p 1 5 9 - 170     159       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Cha ra cter i z a tion  for the  necessi ty o the r m o philic  bio g a dig ester  o tea w a ste and co o k ed  w a ste f o r biog a s pr o duction       Nir m a l H a lder   De p a rtme n o f   M e c h a n ica En g in e e rin g ,   In d ian   In sti tu te  o f   T e c h n o lo g y   K a n p u r,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   9 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Ma r   4 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   A p r   2 4 ,   2 0 2 0       Ch a ra c teriz a ti o n   o f   tea   w a ste ,   c o o k e d   w a ste   h a b e e n   d o n e   b y   v a rio u a u th o rs  b u f o th e   f irst  ti m e   it   h a b e e n   d o n e   f o u n d e rsta n d in g   th e   n e c e ss it y   o f   th e rm o p h il ic  d ig e stio n .   A n d   f o th is  k in d   o f   d ig e stio n   tak e p lac e   in   th e rm o p h il ic  d ig e ste f o e ff icie n b io g a p ro d u c ti o n .   De tailed   m o rp h o lo g ica a n a ly sis  o f   f e e d sto c k   h a b e e n   d e term in e d .   In   th e   p re se n stu d y ,   th e r m o   g ra v i m e tri c   a n a l y sis  c a rried   o u F o e a s y   a n d   fa st  d ig e stio n   o f   c o o k e d   w a ste ,   a   n o v e d e sig n   o f   th e rm o p h i li c   d i g e ste is p ro p o se d   a n d   tes ted .   K ey w o r d s :   B io g as   C o o k ed   w a s te   T ea   w aste   T h er m o p h il ic  d ig es ter     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nir m al  Hald er ,     Dep ar te m en t o f   Me ch a n ical  E n g i n ee r i n g ,   I n d ian   I n s tit u te  o f   T ec h n o lo g y   Kan p u r ,   I n d ia.   E m ail:  s u b h o . n ir m a l@ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   B io   en er g y   p r o d u ctio n   f r o m   lo ca b io   r eso u r ce s   h as  g r ea p o ten tial.  I is   im p o r tan t   to   r e d u ce   d ep en d en c y   o n   f o s s il  f u els   an d   d ec r ea s g r ee n   h o u s g as  e m is s io n . T ea   p lan ts   ( C a m ellia   s i n e n s i s )   ar co m m o n l y   g r o w n   i n   t h n o r th   ea s r e g io n   o f   I n d ia.   Hig h   q u ali t y   tea  is   h ar v ested   f r o m   th e   th r ee   to p   lea v es  o f   th s h o o o n   tea  p la n i n   t h tea  g ar d en .   W h i le  tea  p r o d u ce r   cu t h to p   tea  lea v es  w i th   s p ec ial  tea  s h ea r s ,   s o m o v er g r o w n   w o o d y   s h o o ts ,   w h ic h   m a y   i n cl u d s i x - s ev e n   to p   leav es,  ar m i x ed   in   th tea  h ar v e s t.   Du r i n g   th tea  p r o d u ctio n   p r o ce d u r e,   th is   w o o d y   o v er g r o w n   s h o o ts   ar n o tr ea ted   b y   tea  f ac to r y   an d   f o r m ed   in to   tea   w a s te.   T ea   m a n u f ac t u r i n g   i n d u s tr ie s   t h r o w   o u t   lo ts   o f   w aste   teas,  d ail y ,   a s   le f t   o v er .   A cc o r d in g   to   T ea   W aste   ( C o n tr o l)   Or d er 1 9 5 9 ,   ev er y   t e m a n u f ac tu r i n g   u n it  s h o u l d   d ec lar e   at  least  2 o f   its   p r o d u ctio n   as  tea     w a s te  [ 1 ] .   A p p r o x i m atel y   8 5 7 , 0 0 0   to n n es  o f   tea  is   p r o d u ce d   in   I n d ia  p er   y ea r ,   w h ich   is   2 7 . 4 o f   to tal  w o r ld   p r o d u ctio n .   A f ter   p r o ce s s in g ,   tea  f ac to r y   w aste  is   ab o u 1 9 0 , 4 0 0   to n n es  [ 2 ] .   A s s a m ,   s it u at ed   in   th n o r th   ea s t   r eg io n   o f   I n d ia  is   t h s i n g le  la r g est  co n ta g io u s   tea  g r o w i n g   ar ea   in   th w o r ld   an d   as  s u c h   is   th h u b   f o r   b u l k   p r o d u ctio n   o f   tea  w a s te.   C o o k ed   w as te  is   a n o th er   h i g h   m o i s t u r co n te n w a s te  p r o d u ce d   in   b u l k   i n     ev er y   lo ca lit y .   An ae r o b ic  d ig esti o n   h a s   b ee n   s u g g e s ted   as  p r o m is i n g   tech n iq u f o r   p o llu tio n   r ed u ctio n   w h e n   u s ed   f o r   en er g y   p r o d u ctio n   f r o m   waste  [ 3 - 7 ] .   I n   th p r esen s tu d y   t h p o ten tial  o f   co o k ed   w a s t h as  b ee n   ass es s ed   f o r   b io g as  p r o d u ctio n   an d   co m p ar ed   w it h   th a o f   co w   d u n g .   C o o k ed   w a s te  is   p r o d u ce d   in   b u lk   i n   ev er y   lo ca lit y .   Su n g   et  al.   [ 8 ]   ev al u ated   b o th   ch r o n ic  an d   ac u te   to x icit y   o f   a m m o n ia  in   t h er m o p h ilic  a n ae r o b ic  d ig esti o n   o f   s y n th e tic  w aste wate r   o v er   r an g o f   ac cli m atio n   co n ce n tr atio n s .   E x p er i m e n ta ll y   g av ala  et  al.   [ 9 I n v e s tig a tes  ( a)   th d i f f er e n ce s   b et w ee n   m eso p h il ic  an d   t h e r m o p h ilic  a n ae r o b ic  d ig esti o n   o f   s l u d g an d   ( b )   th e f f ec t o f   t h p r etr ea t m e n t   at  7 0   d eg r ee   C e n ti g r ad es o n   m eso p h ilic a n d   t h er m o p h ilic a n ae r o b ic  d ig esti o n   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2252 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2020 :   1 5 9     1 7 0   160   p r im ar y   a n d   s ec o n d ar y   s lu d g e.   De m ir el   et  al.   [1 0 ]   in v e s ti g ated   t h at  e v e n   t h o u g h   a m m o n ia  is   an   es s en tial   n u tr ie n f o r   b ac ter ial  g r o w t h ,   it  m a y   in h ib it  m et h an o g en e s is   d u r i n g   a n ae r o b ic  d ig esti o n   p r o ce s s   if   it  i s   av ailab le  at   h i g h   co n ce n tr atio n s .   T h to ler a n ce   o f   t h b io g a s   p r o ce s s   u n d er   s u p p l y   o f   h y d r o g en ,   to   a m m o n ia   to x icit y   w a s   s tu d ied   u n d er   m eso p h ilic  a n d   t h er m o p h ilic  co n d itio n s   b y   w a n g   et  al.   [1 1 ].   Ah r in g   et  al.   [ 1 2 ] .   I n v e s tig a ted   th at  o leate   i s   t h f r ee   f at t y   ac id   t h at  i n f l u en ce s   th b ac ter ial  ac ti v it y   u n d er   m eso p h ilic   an d   th e r m o p h ilic  co n d itio n s .   Z e s h an   et  al.   [1 3 ]   s tu d ied   t h e f f ec o f   a m m o n ia - ac c u m u lat io n   in   d r y   a n ae r o b ic   d ig esti o n   w as   s t u d ied   e f f ec t iv el y   u s i n g   p ilo ts ca le  th er m o p h ilic  r ea cto r .   B io m a s s   s a m p les  tak e n   d u r i n g     th co n tin u o u s   o p er atio n   o f   t h er m o p h i lic  a n ae r o b ic  d ig est o r s   f ed   w it h   m a n u r a n d   e x p o s ed   to   s u cc e s s i v e   in h ib ito r y   p u ls e s   o f   lo n g - c h ai n   f at t y   ac id s   b y   p alat s i e t a l.   [ 14 ].       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h r ee   s a m p les  ( T ea   w as te,   co o k ed   w a s tea n d   co w   d u n g ) ,   ar u s ed   i n   t h p r esen w o r k .   T h s u r f ac e   ch ar ac ter is ti c s   o f   t h b io m a s s es  ar ea n al y ze d   b y   u s i n g   SE ( Scan n i n g   E lectr o n   Mic r o s co p e) .   T h h ea tin g   v alu e s   o f   t h s a m p le s   ar m ea s u r ed   f o r   co m b u s tio n   i n   a n   ad iab atic  o x y g e n   b o m b   co n tai n e r   as  p er   I P - 1 2   an d   IS - 1 3 0 5 .   T h er m o   g r av i m etr ic  an al y s is   ( T GA )   is   p er f o r m ed   o n   M etter   T GA /S DT A   8 5 1   T h er m o   g r av i m etr ic   an al y ze r .   C OD  v alu e s   o f   d i f f er en s a m p les  ar d eter m i n ed   b y   t h m o d i f ied   o p en   r ef l u x   m et h o d   ( A P H A - A W W A - W P C F)   as  d escr ib ed   b y   Yad v i k e al.   [ 15 ] ,   w h ic h   ar s u itab le   f o r   s a m p le s   w i th   h ig h   p er ce n tag e   o f   s u s p en d ed   s o lid s .   T h B io lo g ical  O x y g e n   De m a n d   ( B OD)   d eter m in a tio n   i s   a n   e m p i r ical  test   i n   w h ic h   s tan d ar d ized   lab o r ato r y   p r o ce d u r es  ar u s ed   to   d eter m i n t h r elati v o x y g e n   r eq u ir e m e n ts   o f   w aste  w ater s ,   ef f lu e n t s   a n d   p o llu ted   w ater s . Fo r   h ea ti n g   v al u e,   t h er m o   g r av i m e tr ic,   b io lo g ical  o x y g e n   d e m an d   a n al y s e s   f o llo w in g   eq u at io n s   ar u s ed .     P er ce n tag o f   T o tal  s o lid [ { ( W eig h o f   d r y   p a n   d r y   s a m p le)   -   W eig h o f   d r y   p a n /   W eig h o f   s a m p le  as r ec ei v ed ] x   1 0 0   ( 1 )     P er ce n tag o f   Mo is t u r 1 0 0     p er ce n tag o f   T o tal  s o lid   ( 2 )     P er ce n tag o f   As h [ {( W eig h t   o f   cr u cib le  a s h )     weig h o f   cr u cib le}  Ov e n   d r y   w ei g h t     o f   s a m p le]   x 1 0 0   ( 3 )     Vo latile  co n ten t =   [ ( m 2     m3 )   / ( m 2     m 1 ) ]   x   1 0 0   ( 4 )     W h er m is   m ass   o f   t h e m p ty   cr u cib le  w it h   t h lid ,   m 2   is   m a s s   o f   th cr u c ib le  w ith   l id   an d   th e   s a m p le  b ef o r h ea t in g ,   m3   is   m as s   o f   t h cr u cib le  w it h   lid   an d   th s a m p le  af ter   h ea ti n g .     Fix ed   ca r b o n   1 0 0   -   ash   -   w at er   co n ten t ( m o i s tu r e)     v o latil es   ( 5 )     P er ce n tag o f   L ig n i n =%  A I L   % AS L   ( 6 )     w h er A I L   i s   ac id   in s o l u b le  li g n i n ,   A S L   i s   ac id   s o lu b le  li g n i n     Hea tin g   Val u ( W E   x   T em p er atu r r is e)   / Sa m p le  w ei g h t   ( 7 )     w h er W E   is   th w ater   eq u i v a len t =   2 5 6 8 . 2 9 3   an d   T   f o r   d if f er en tial te m p .     C h e m ical  o x y g e n   d e m a n d ,   ( C OD)   in   m g /l =   {( A     B )   x   x   8 0 0 0 }   / V   ( 8 )     w h er e,   A   i s   a v o lu m o f   b la n k   titra n ( m l ) ,   B   i s   v o lu m o f   s a m p le  titra n t   ( m l) ,   M   is   t h m o lar it y   o f   F A s o l u tio n [ Vo lu m 0 . 0 4 1 6 7 K2 C r 2 O7   So lu tio n   titr ated ,   m /Vo l u m e   F AS  u s ed   i n   titra tio n ,   m l]   x   0 . 2 5 0 0   ( 9 )     8 0 0 0   =   m il l e q u i v ale n w eig h t   o f   o x y g en   x   1 0 0 0   m l/ l   ( 1 0 )     An d   V= ( D2 - D1 ) /P   ( 1 1 )     W h er is   th m a s s   o f   t h d r y   s o lid   s a m p le  u s ed   f o r   an al y s i s ,   X1   is   th v o lu m o f   o r ig in al  s l u r r y   s a m p le  u s ed   f o r   d r y i n g ,   is   t h s o lid   co n te n o f   X1   m o f   t h s l u r r y   s a m p le.   T h u s   is   t h v o l u m in   m o f   o r ig in al  s lu r r y ,   w h ic h   w o u ld   h av co n tai n ed   g r a m s   o f   t h d r y   s o lid s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       C h a r a cteriz a tio n   fo r   th n ec ess ity  o f t h ermo p h ilic b io g a s   d ig ester   o f te a   w a s te  a n d   c oo ked   ( N i r ma l H a ld er )   161   B io lo g ical  Ox y g e n   De m an d ,   m g /l =( D2 - D1 ) /P   ( 1 2 )       W h er e   D1 is   th e   DO   ( Dis s o lv ed   Ox y g e n )   o f   d il u ted   s a m p l i m m ed iatel y   af ter   p r ep ar atio n   i n   m g /l,   D2   is   th D o f   d il u ted   s a m p le  i m m ed iate l y   a f ter   5   d ay s   i n c u b atio n   at  2 0 OC   i n   m g /l,   is   t h d ec i m al   v o lu m etr ic  f r ac tio n   o f   s a m p le  u s ed .       3.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O N   3 . 1 .   M o is t ure  co nte nt   Mo is tu r co n ten t   i n cr ea s es  t h cr y s talli n it y   o f   ce ll u lo s as  d escr ib ed   b y   T ah er za d eh e al.   [ 1 6 ] .     Du to   cr y s tal lizatio n   o f   h i g h l y   a m o r p h o u s   ce ll u lo s h y d r o l y s i s   p r o ce s s ,   w h ic h   i s   v er y   p r o m i n e n p r o ce s s   f o r   b io g as  p r o d u ctio n ,   b ec o m es  v er y   d i f f ic u lt.  So   h ig h er   m o is t u r co n te n r ep r esen ts   l o w   b io d eg r ad ab ilit y .     I n   o th er   w o r d   h i g h er   m o i s t u r co n ten i n c r ea s es  t h ti m r eq u ir e m en f o r   th d ig e s tio n   as  w ell  a s   f o r   th e   b io g as  p r o d u ctio n .   Fig u r 1   s h o w s   th a co o k ed   w aste  h as  v er y   h i g h   m o is t u r co n ten ( 4 4 . 9 9 %)  as  co m p ar ed   to   tea  w as te  ( 1 2 . 0 6 %)  an d   co w   d u n g   ( 9 . 8 8 %).   So   in s tead   o f   o r d in ar y   m eso p h i lic  b io g as  d i g ester   w n ee d   an   ef f icien th er m o p h ilic  b io g a s   d ig ester   w h ich   w i ll  d ec r ea s th ti m r eq u ir e m e n f o r   th d ig est io n   o f   co o k ed   w a s te  an d   tea  w aste.           Fig u r 1 .   Mo is tu r co n te n t       3 . 2 .   F ix ed  ca rbo n c o nte nt   Fix ed   ca r b o n   i s   t h s o lid   co m b u s tib le  r esid u t h at  r e m ain s   af ter   b io m as s   p ar ticle  i s   h ea ted   an d     th v o latile  m atter   i s   e x p ell ed .   T h f ix ed - ca r b o n   co n ten o f   b io m a s s   is   d eter m in ed   b y   s u b tr ac ti n g     th p er ce n ta g es   o f   m o i s t u r e,   v o latile  m atter   an d   a s h   f r o m   s a m p le.   Si n ce   g as   to   s o lid   c o m b u s t io n   r ea ctio n s   ar s lo w er   th a n   g as   to   g a s   r ea c tio n s ,   h i g h   f ix ed - ca r b o n   co n t en t i n d icate s   th a t t h b io m a s s   w il l r eq u ir lo n g   ti m e   to   p r o d u ce   co m b u s tib le   b io g as a n d   at   t h s a m e   ti m b io m as s   w i ll p r o d u ce   h i g h er   a m o u n t   o f   co m b u s tib le   b io g as.  Fo r   th is   r ea s o n   co w   d u n g   p r o d u ce s   co m b u s tib le  b io g as,  f a s ter   th a n   co o k ed   w a s te.   C o o k ed   w aste   r eq u ir es a   lo n g   ti m f o r   d ig es t io n .   T h f i x ed   ca r b o n   co n te n is   h ig h er   i n   tea  w a s te  ( 1 8 . 3 1 %)  an d   co o k ed   w a s te  ( 1 5 . 0 8 %),   as  c o m p ar to   co w   d u ng  ( 1 1 . 5 7 %)  as  d ep icted   in   Fig u r 2 .   So   w n ee d   to   d e s ig n   &   d ev elo p   an   ef f icien t t h er m o p h i lic  d i g ester   to   p r o d u ce   co m b u s tib le  b io g a s   f r o m   co o k ed   w a s te  a n d   tea  w a s te  i n   a   les s   ti m e.   T h er m o p h il ic  d ig e s tio n   r eq u i r es  les s   ti m f o r   p r o d u cin g   co m b u s t ib le  b io g as,   th a n   m e s o p h ilic  d i g esti o n   p r o ce s s .   Hen ce   f o r   f a s ter   d ig esti o n   o f   co o k ed   w a s te  w e   h av to   p r ef er   th er m o p h ilic   d ig est io n   i n s tead   o f   m eso p h i lic  d ig es tio n .           Fig u r 2 .   Fix ed   ca r b o n   co n ten t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2252 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2020 :   1 5 9     1 7 0   162   3 . 3 .   L ig nin   co nte nt   T h ef f ec o f   lig n i n   co n te n o n   th b io d eg r ad ab ilit y   s ee m s   to   b lin ea r   an d   is   in s p ec ted   th at   f o r   ev er y   o n p er ce n tin cr ea s o f   li g n in   t h b io d eg r ad ab ilit y   d r o p s   b y   ab o u 3 [ 1 7 ] .   I t   is   o b s er v ed   f r o m   li g n i n   co n te n t   an al y s is   f o r   b io m as s   th a t,  in c r ea s in   li g n in   co n ten in   b io m as s ,   in cr ea s e s   ti m r eq u ir e m en f o r   d ig e s tio n .     T h lig n i n   co n te n i n   co o k ed   w a s te  an d   tea  w a s te  is   n ea r   ab o u id en tical  ( 2 8 . 5 6 %),   w h ich   is   h i g h er   th a n   co d u n g   ( 1 9 . 8 %)  as  s h o w n   i n   Fi g u r 3 .   Fro m   li g n in   co n te n a n a l y s i s   it  is   q u ite  e x p li cit  t h at,   h er also   w e   n ee d   to   d ev elo p   d ig ester   i n   w h ic h   th er m o p h ilic  d i g esti o n   w i ll   tak es   p lace   f o r   p r o p er   &   q u ick er   d i g es tio n   o f   co o k ed   w aste.           Fig u r 3 .   L ig n i n   co n te n t       3 . 4 .   SE M   ( s ca nn in g   elec t ro m ic ro s co py )   a na ly s is   L i g n o ce ll u lo s ic  m ater ial s   h a v t w o   d if f er en t y p es  o f   s u r f ac ar ea ,   ex ter n al  a n d   in ter n al.     T h ex ter n al   s u r f ac e   ar ea   is   r elate d   to   th e   s ize  a n d   s h ap e   o f   t h p ar ticle s ,   w h ile  th e   i n ter n al   s u r f ac e   ar ea   d ep en d s   o n   th ca p illar y   s tr u ctu r o f   ce llu lo s ic  f ib er s .   T h er is   g o o d   co r r elatio n   b et w ee n   th ac ce s s ib le   s u r f ac ar ea   an d   th en z y m at ic  d ig esti b ilit y   o f   L ig n o ce ll u l o s ic  m ater ials   [ 1 8 ] .   Fig u r 4   s h o w s   t h ex ter n al   s u r f ac m o r p h o lo g y   o f   t h f e ed   s to ck .   I h as  b ee n   o b s er v ed   th at  th s u r f ac m o r p h o lo g y   o f   co w   d u n g   i s   h ig h l y   p o r o u s   m as s   w i th   ea s y   ac ce s s ib ilit y   f o r   d ig esti o n .   T h m o r p h o lo g y   o f   co o k ed   w a s te  lo o k s   li k e     co m p ac g lo b u lar   m as s   o f   m u ltip le  u n its   w it h   h o llo w   g r o o v es  an d   m i n u te  p o r es  e n h a n ce s   d i f f ic u lt y   f o r   d ig esti o n .   T h m o r p h o lo g y   o f   tea  w a s te  is   o b s er v ed   as  m ass   o f   co m p ac f ib e r s   w it h   tu n n el s ,   in ter m itte n t   g r o o v es  a n d   m in u te  p o r es.  Fro m   SEM   an a l y s is   it  h as  b ee n   o b s er v ed   th at   co w   d u n g   is   ea s il y   d ig e s tib le  b u f o r   p r o p e r   an d   q u ick er   d ig esti o n   o f   co o k ed   w aste  w h a v to   d esig n   &   d ev elo p   th er m o p h i li b io g as d ig ester .         ( a)     ( b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       C h a r a cteriz a tio n   fo r   th n ec ess ity  o f t h ermo p h ilic b io g a s   d ig ester   o f te a   w a s te  a n d   c oo ked   ( N i r ma l H a ld er )   163     ( c)     Fig u r 4 .   SEM   i m a g es o f   tea  w a s te  ( a) ,   co w   d u n g   ( b ) ,   co o k ed   w aste ( c)       3 . 5 .   TG ( T her m o   g ra v i m et ric  a na ly s is )   T GA   ( T h er m o   g r a v i m etr ic  a n al y s i s )   o f   th f ee d   s to c k   was  p er f o r m ed   to   d eter m in t e m p er atu r p o in ts   a n d   r an g es   w h er d ev o latilizatio n   o f   b io m as s   o cc u r s ,   w h ic h   p r o v id es  q u a litati v an d   q u an t itati v e   in f o r m atio n   r eg ar d in g   t h o r g an ic  co n te n o f   t h s a m p le  [ 1 9 ] .   T h h i g h er   t h te m p er atu r at  w h ic h   w e ig h t   lo s s   o cc u r ,   th e   m o r e   r esis ta n i s   th e   o r g an ic  f r ac tio n   wh ich   i s   b u r n i n g   [ 2 0 ] .   T GA   cu r v e s   h a v e   b ee n   r ep r esen ted   in   ter m s   o f   t h p er ce n tag e   o f   th e   w ei g h t lo s s   e x p er ien ce d   b y   t h s a m p le  i n   F ig u r 5 .   T h f ir s t lo s s   o f   w e ig h r eg is ter ed   at  lo w   t e m p er atu r es  i s   ass o ciate d   w it h   d eh y d r atio n   o f   t h s a m p les .   A   b r o ad   cu r v is   o b s er v ed   f o r   co o k ed   w a s te  f o llo w ed   b y   tea  w aste  d u to   its   h ig h   m o is t u r co n te n a s   m en t io n ed   ea r lier .   T h u s ,   to   in cr ea s t h en z y m atic  d i g esti b ilit y   o f   co o k ed   w as te  its   m o is t u r co n te n w o u ld   h a v to   b r ed u ce d   to   ap p r ec iab le  am o u n t.  A n d   t h is   r ed u ctio n   is   p o s s ib le  o n l y   w it h   an   ef f icie n t   t h er m o p h il ic  t y p e   b io g as d ig ester .           Fig u r 5 .   T GA   p r o f ile       3 . 6 .   H ea t ing   v a lue   T h h ea ti n g   v al u o f   b io m as s   is   d ep en d en t   o n   t h a m o u n o f   o r g a n ic  co n ten t.  Hea ti n g   v al u is   s u p er io r   w h er lo w er   r esis ta n ce   is   o f f er ed   b y   th o r g a n ic  f r ac tio n .   A s   d is c u s s ed   ea r lier ,   r esis ta n ce   ap p ea r s   f r o m   m o i s tu r e,   h e m icell u lo s e s ,   ce llu lo s e,   lig n in   co n te n &   i n ac ce s s ib le  in ter n al  s u r f ac ar ea .   Hea tin g   v al u is   h ig h er   f o r   co o k ed   w aste  ( 1 5 . 2 6 5 k j /g m )   &   tea  w aste  ( 2 7 . 6 2 k J /g m )   as  co m p ar ed   to   co w   d u n g   ( 8 . 9 2 2 k J /g m )   as   s h o w n   i n   Fi g u r e   6 .   So   f r o m   ab o v m e n tio n ed   h ea tin g   v al u a n al y s i s   w e   ca n   co n cl u d th at  a   h ig h   h ea t in g   v alu e   is   n ee d ed   f o r   co o k ed   w a s te  f o r   th co m p lete  &   q u ick er   d ig e s tio n .   I n   o r d er   to   ac h iev e   co m p lete  &   q u ick er   d ig e s tio n ,   w h av t o   p r ef er   f o r   th er m o p h ilic  d i g esti o n .   Fo r   th er m o p h ilic  d i g e s tio n   a n   in n o v at iv e   th er m o p h ilic d ig e s ter   is   ch o s e n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2252 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2020 :   1 5 9     1 7 0   164       Fig u r 6 .   Hea tin g   v al u e       3 . 7 .   CO v a lue   I is   f o u n d   th at   co o k ed   w a s te   h a s   t h h i g h est   C O v al u f o llo w ed   b y   tea  w aste   an d   co w   d u n g ,   as   in d icate d   b y   t h Fi g u r e7 .   C o w   d u n g   co n s is t s   o f   s i m p le   m o n o m er s ,   w h ic h   ar ea s il y   b io d eg r ad ab le  as  co m p ar ed   to   co o k ed   w as te.   C o o k ed   w aste   an d   tea   w aste   co n s i s ts   o f   h e m icell u lo s es,   ce llu lo s a n d   li g n i n Hen ce ,   h ig h   C OD  f o r   co o k ed   w aste  i n d icate s   its   p o ten tialit y   f o r   b io g as  p r o d u ctio n .   An d   f o r   ea s il y   bi o d eg r ad ab le  d ig esti o n   o f   co o k ed   w aste  a n   ef f icie n t h er m o p h i lic  b io g as  d ig e s ter   is   n ee d ed   to   b e     d esig n ed   &   d ev elo p ed .           Fig u r 7 .   C OD  co n te n t       3 . 8 .   Nec ess it y   o f   no v el  des ig n o f   t her m o ph il ic  dig este r   Fro m   t h ab o v a n al y s i s   o f   m o is t u r co n te n t,  f i x ed   ca r b o n   co n te n t,  h ea ti n g   v a lu e,   T GA ,   C OD ,   lig n in   co n te n t,  s ca n n i n g   elec tr o n   m icr o s co p e   ( SEM )   it  is   v er y   clea r   th at  co o k ed   w as te  an d   tea  w a s te  r eq u ir es   lo n g   ti m e   to   p r o d u ce   co m b u s tib le   b io g as   an d   ar e   n o ea s il y   d i g est ib le  as   co m p ar ed   to   co w   d u n g .   An d   f o r   ef f icien b io g a s   p r o d u ctio n   f r o m   tea   w as te  an d   co o k ed   w a s te  w h av to   m a in ta i n   t h er m o p h ilic   d ig esti o n . Desi g n   p ar a m eter   f o r   th er m o p h ilic b io g a s   d ig e s ter :   -   A cti v s lu r r y   Vo l u m o f   d ig e s ter   -   Gas p r o d u ctio n   r ate   -   Am o u n t o f   f ee d   m ater ia l f ed   i n to   th d ig e s ter   -   T o tal  in itial f ee d in g     -   Slu r r y   d is p lace m e n v o l u m e   W ith   ab o v e - m en t io n ed   d esi g n   p ar a m eter   t h er m o p h ilic  b io g as  d i g es ter   is   d ev elo p ed .   T h d ig est io n   o f   m a n u r o cc u r s   i n   f o u r   b asic   s tag e s   as  m e n tio n ed   b elo w :   First s tep   T h o r g an ic  m atter   ( ca r b o h y d r ates,  p r o tein s ,   lip id s )   i s   h y d r o ly s ed   to   s o lu b le   co m p o u n d s   ( a m i n o   ac id s   an d   s u g ar s )   w it h   t h aid   o f   ce llu l y tic  p r o teo l y tic  l y p o l y tic  b ac ter ia.   Seco n d   s tep   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       C h a r a cteriz a tio n   fo r   th n ec ess ity  o f t h ermo p h ilic b io g a s   d ig ester   o f te a   w a s te  a n d   c oo ked   ( N i r ma l H a ld er )   165   T h s o lu b le  co m p o u n d s   ( am i n o   ac id s   an d   s u g ar s )   ar e   f er m e n ted   in to   v o latile  f at t y   ac id s   i n     th p r esen ce   o f   f er m en t iv b ac ter ia   T h ir d   s tep   Fer m e n tatio n - ac eto g en e s is   f o r m s   h y d r o g e n ,   ca r b o n   d io x id an d   ac etate   f r o m   f att y   ac id   w it h   th h el p   o f   h y d r o g e n   p r o d u cin g   b ac ter ia   Fo u r th   s tep   Me th a n o g e n ic  b ac ter ia  p r o d u ce   b io g as   ( co n s i s o f   m et h an e   an d   ca r b o n   d io x id e)   f r o m   ac etate s   a n d   h y d r o g e n   b y   m eth a n o g e n es is   p r o ce s s .   C o m p ar is o n   b et w ee n   Me s o p h ilic  an d   T h er m o p h ilic  d i g est io n   w it h   co w   d u n g ,   tea  w a s te  a n d   co o k ed   w a s te  ( co w   d u n g : c o o k ed   w a s t 1 :1   in   q u an tit y )   [ 21 ].   T h er m o p h il ic  d ig e s tio n   co m p r is es  w i th   h i g h er   te m p er atu r a s   co m p ar to   m e s o p h ilic  d i g es tio n   [ 21 ] R an g o f   p r o d u ctio n   o f   co m b u s tib le  g a s   f o r   m eso p h i lic  d ig esti o n   v ar ie s   f r o m   0 . 0 0 5 9 0 4   m3   to   0 . 0 0 6 2 3 2   m 3   an d   r an g o f   p r o d u ctio n   f o r   t h er m o p h ilic  v ar ies   f r o m   0 . 0 0 7 2   m 3   to   0 . 0 0 7 6   m 3 .   So   al m o s 2 2 in cr ea s e   i n   g as   p r o d u ctio n   is   o b s er v ed   f o r   t h e r m o p h ilic  d i g est io n   a s   co m p ar ed   to   m eso p h ilic  d i g est io n .   A l th o u g h   m eso p h il ic   d ig esti o n   g i v es  b io g as  co m p r is es  w i th   h ig h er   m et h a n e   co n ten as  co m p ar to   th er m o p h ilic  d ig e s tio n   te m p er atu r e,   b u at   th s a m t i m lo w   d i g est io n   te m p er at u r ( m e s o p h ilic  d ig e s tio n )   p r o d u ce   less   a m o u n o f   b io g as.  Fo r   th ac co m p li s h m e n o f   h y d r o l y s i s   p r o ce s s   ( First   s tep   o f   d ig esti o n   p r o ce s s )   th e r m o p h ilic  d ig e s tio n   tak es  m o r ti m e.   So   th er m o p h ilic  d ig est io n   ta k es  m o r ti m e   to   p r o d u ce   m et h an a n d   ca r b o n   d io x id e.   T h at  is   w h y   it  i s   n o ticed   th at,   co m b u s tib le  g a s   p r o d u ctio n   s tar ts   f r o m   1 1 th   d a y   o n w ar d s   f o r   m e s o p h ilic  d i g esti o n ,   w h er ea s   f o r   th er m o p h ilic  it  s t ar ts   f r o m   1 4 th   d a y   o n w ar d s .   C o m p ar is o n   i n   p er   d ay   g a s   p r o d u ctio n ,   w i th   f e ed   m ater ial  as  co w   d u n g   an d   c o o k ed   w aste  i n   th r atio   o f   1 : 1   in   q u an tit y ,   f o r   m eso p h il an d   th er m o p h il ic  d ig esti o n ,   h as  b ee n   s h o w n   i n   th Fi g u r 8 - ( a) .   A l s o   f ee d   m ater ial  as  co w   d u n g   an d   tea  waste  in   t h r atio   o f     1: 1   in   q u an tit y ,   f o r   m eso p h ilc   an d   th er m o p h il ic  d ig esti o n ,   h as  b ee n   s h o w n   in   t h Fi g u r 8 - ( b ) .   I is   o b s er v ed   th at,   co m b u s tib le  g as   p r o d u ctio n   s tar ts   f r o m   8 th   d a y   o n w ar d s   f o r   m eso p h il ic  d ig e s tio n ,   w h er ea s   f o r   th er m o p h ilic  it   s tar ts   f r o m 1 0 th   d a y   o n w ar d s . So   at  t h co n clu s io n   w ca n   s a y   t h at  al t h o u g h   m e s o p h ilic   d ig esti o n   p r o d u ce   less   a m o u n o f   b io g as,  b u t h g as  b ec o m e s   co m b u s tib le  q u ic k er   th an   t h er m o p h i lic   d ig esti o n   d u to   h i g h er   m et h a n co n te n t.   E f f ec t o n   t h er m o p h ilic d ig e s tio n   f o r   th q u an ti t y   v ar iatio n   o f   co o k ed   w a s te  an d   tea  w ast e   [ 21 ] .         ( a)     ( b )     Fig u r 8 .   ( a) .   C o m p ar is o n   b et w ee n   Me s o p h i lic  an d   T h er m o p h ilic d ig e s tio n   w i th   co w   d u n g   a n d   co o k ed   w as te  ( co w   d u n g : c o o k ed   w as te  1 :1   in   q u an tit y )   ( b ) .   C o m p ar is o n   b et w ee n   Me s o p h ilic a n d   T h er m o p h ilic d ig e s tio n   w it h   co w   d u n g   an d   tea  w aste ( co w   d u n g : te w a s te  1 :1   in   q u an tit y )       P er f o r m a n ce   o f   th er m o p h ilic  d ig esti o n   is   in s p ec ted   b y   v ar y in g   t h a m o u n o f   co o k ed   w a s te  an d   tea  w a s te  in   f ee d   m a ter ial.   E f f ec t   o n   th er m o p h ilic  d ig e s tio n   b y   g r ad u al  in cr e m e n in   co o k ed   w aste  is   o b s er v ed .   Fo r   th s ak o f   s i m p l ici t y   v ar i o u s   ca s es  h a s   b ee n   co n f i g u r ed .   Fo r   th f ir s ca s ( ca s e1 )   c o o k ed   w as te  q u an ti t y   is   ze r o .   I n   ca s e   2   s a m a m o u n o f   co o k ed   w a s te  a n d   co w   d u n g   is   tak e n   f o r   th m i x t u r e.   Her p r o p o r tio n   o f   co o k ed   w aste  a n d   co w   d u n g   i s   1 :1 .   C o o k ed   w aste  q u a n tit y   is   2   ti m es  h i g h er   t h an   co w   d u n g   f o r   ca s 3 .   Her ea r lier   m en tio n ed   p r o p o r tio n   is   2 :1 .   I n   ca s 4   p r o p o r tio n al  r atio   is   2 . 5 :0 . 5   f o r   co o k ed   w a s t an d   co w   d u n g   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 9 - ( a) .   Fo r   th ca s 4 - ( a)   tea  w as te  q u an ti t y   i s   ze r o .   C ase  4 - ( a)   is   id en tical  w it h   ca s 1   in   r esp ec o f   w a s te  q u a n ti t y .   I n   ca s e5   s a m a m o u n o f   tea  w a s te  a n d   co w   d u n g   is   tak e n   f o r   th m i x t u r e.   Her p r o p o r tio n   o f   tea   w as te  a n d   c o w   d u n g   is   1 :1 .   T ea   w as te  q u an tit y   i s   2   ti m es   h i g h er   t h an   c o w   d u n g   f o r   ca s 6 .   Her ea r lier   m e n tio n ed   p r o p o r tio n   is   2 : 1 .   I n   ca s 7   p r o p o r tio n al  r atio   is   2 . 5 :0 . 5   f o r   tea  w a s t an d   co w   d u n g   a s   s h o w n   in   F ig u r 9 - ( b ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2252 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2020 :   1 5 9     1 7 0   166   Fo r   ca s 1   b io g as  p r o d u ctio n   r an g i s   f r o m   0 . 0 0 4 2   m 3   to   0 . 0 0 4 5 5   m 3 .   Fo r   ca s 2   it  is   0 . 0 0 7 2   m 3   to   0 . 0 0 7 6   m 3   w h ile   f o r   ca s 3   it  is   0 . 0 0 8 2   m 3   to   0 . 0 0 8 6   m 3 .   W h er ea s   b io g a s   p r o d u ctio n   r a n g e s   ar f r o m   0 . 0 0 8 7 5 0   m 3   to   0 . 0 0 9 1 1 0   m 3 ,   f o r   ca s 4 .   Fo r   ca s 4 - ( a)   b io g as p r o d u ctio n   r a n g e   is   f r o m   0 . 0 0 4 2   m 3   to   0 . 0 0 4 5 5   m 3 .   Fo r   ca s 5   it  is   0 . 0 0 6 2   m 3   to   0 . 0 0 6 5   m 3   w h ile  f o r   ca s 6   it  is   0 . 0 0 7 2   m 3   to   0 . 0 0 7 5   m 3 .   W h er ea s   b io g a p r o d u ctio n   r an g es a r f r o m   0 . 0 0 7 7   m 3   to   0 . 0 0 8 0   m 3 ,   f o r   ca s 7 .   I f   w co m p ar b io g as  p r o d u cti o n   b et w ee n   ca s 1   a n d   ca s 2 ,   n ea r   ab o u 7 0 in cr e m en is   n o ticed   i n   b io g as  p r o d u ctio n   f o r   ca s 2 .   W h ile  n ea r   ab o u 1 3 in cr e m en is   n o ticed   in   b io g a s   p r o d u ctio n   f o r   ca s 3   as   co m p ar ed   to   ca s 2 .   I f   b io g as  p r o d u ctio n   co m p ar is o n   is   m ad b et w ee n   ca s 4   an d   3 ,   al m o s 6 in cr e m e n i n   g as  p r o d u ctio n   i s   n o ticed   f o r   ca s 4 .   Du to   o il  a n d   h i g h   m o is tu r co n te n i n   co o k ed   w a s te,   ac co m p lis h m e n t   ti m o f   h y d r o l y s is   p r o ce s s   ( Fi r s s tep   o f   d ig e s tio n   p r o ce s s )   is   h i g h er   f o r   t h er m o p h ilic  d i g esti o n .   S o   th er m o p h ilic  d ig es tio n   tak e s   m o r ti m to   p r o d u ce   co m b u s t ib le  b io g as   as  s h o w n   i n   F i g u r e   1 0 .   A s   w in cr ea s e   th q u a n tit y   o f   co o k ed   w a s te  in   f ee d   m ater ial  f o r   th er m o p h ilic  d ig es tio n ,   ti m r eq u ir e m e n w il in cr ea s f o r   co m b u s t ib le  b io g as  p r o d u ctio n .   L es s   ti m r eq u ir e m e n is   n o ticed   w h er p r esen ce   o f   les s   am o u n o f   co o k ed   w a s te  in   t h f ee d   s to ck   f o r   th er m o p h ilic  d ig e s tio n .   Fo r   ca s 1   w h er th er m o p h ilic  d ig es tio n   tak es  p lace   i n     th ab s e n ce   o f   co o k ed   w a s te,   co m b u s t ib le  g a s   p r o d u ctio n   s t ar ts   f r o m   1 2 t h   d a y   o n w ar d s .   Fo r   ca s 2   ( co o k ed   w a s te:  co w   d u n g   1 :1   in   q u a n tit y )   it is   1 4 th   d a y   o n w ar d s .   W h ile  f o r   ca s e   3   ( co o k ed   w as t e:  co w   d u n g   2 :1   in   q u an tit y )   ti m r eq u ir e m e n i s   1 5 th   d a y   o n w ar d s .   A n d   f o r   ca s e4   ( co o k ed w aste:  co d u n g   2 . 5 :0 . 5   in   q u an tit y )   ti m r eq u ir e m e n is   1 6 th   d ay   o n w ar d s .   Fo r   ca s 4 - ( a)   w h er th er m o p h ilic  d ig e s tio n   tak e s   p lace   in   th ab s en ce   o f   tea  w as te,   co m b u s tib le  g a s   p r o d u ctio n   s tar ts   f r o m   1 2 t h   d a y   o n w ar d s .   Fo r   ca s 5   ( tea  w aste:   co w   d u n g   1 :1   in   q u an tit y )   it   is   1 0 th   d ay   o n w ar d s .   W h ile  f o r   ca s e6   ( tea  w a s te:  co w   d u n g   2 :1   in   q u an tit y )   ti m r eq u ir e m en i s   1 1 th   d ay   o n w ar d s .   A n d   f o r   ca s e7   ( tea  w aste co w   d u n g   2 . 5 :0 . 5   in   q u an ti t y )   ti m e   r eq u ir e m en t is 1 2 th   d a y   o n w ar d s .   C o m p ar is o n   in   p er   d a y   g as  p r o d u ctio n ,   d u to   ch a n g e s   i n   f ee d   m ater ial   f o r   t h er m o p h il i d ig esti o n   u s i n g   co o k ed   w aste  a n d   co w   d u n g .   C o m p ar i s o n   i n   p er   d a y   g as  p r o d u ctio n ,   d u to   ch a n g es  in   f ee d   m ater ial  ( tea  w as te  an d   co w   d u n g )   f o r   th er m o p h ilic  d i g esti o n ,   h a s   b ee n   s h o w n   i n   t h Fi g u r 1 8 - ( b ) .   A ls o   ti m e   r eq u ir e m en f o r   co m b u s tib le  b io g as  p r o d u ctio n   in   th er m o p h ilic  d i g es tio n   f o r   t h v ar iatio n   i n   co o k ed   w a s te,   tea  w a s te   q u a n tit y .           ( a)       ( b )     Fig u r 9 .   C o m p ar is o n   i n   f ee d   m ater ial  ( a)   co o k ed   w aste ( C W )   an d   co w   d u n g   ( C D) ,   ( b )   tea  w as te  ( T W )   an d   co w   d u n g   ( C D)   in   t h er m o p h ilic d ig e s tio n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A d v   A p p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8814       C h a r a cteriz a tio n   fo r   th n ec ess ity  o f t h ermo p h ilic b io g a s   d ig ester   o f te a   w a s te  a n d   c oo ked   ( N i r ma l H a ld er )   167       Fig u r 1 0 .   T im r eq u ir e m e n t f o r   co m b u s tib le  b io g as p r o d u ctio n   in   t h er m o p h ilic d ig e s tio n   f o r     th v ar iat io n   i n   co o k ed   w as te,   tea  w a s te,   co w   d u n g   p r o p o r tio n       Si m u latio n   h as   b ee n   d o n e   w it h   t h h elp   o f   A N SYS,  m es h   is   cr ea ted   in   I C E MC FD  a n d   s i m u latio n   is   p er f o r m ed   w it h   F L UE NT   ad o p tin g   k - o m e g SS T   tu r b u le n c m o d el .   Her u n s tead y   s i m u l atio n   is   ca r r ied   o u co n s id er in g   t h s a m g eo m et r y   a s   ex p lai n ed   in   [ 21 ] .   Un s t ea d y   s i m u la ted   d ata  ( in s ta n ta n eo u s   q u an tit y   a n d   ti m e   av er a g ed   q u a n tit y )   i s   ta k en   a f ter   r ea ch i n g   d y n a m i c   s tead y   s tate   a s   e x p lain ed   in   Fi g u r e   1 1   [ 2 2 ] .   Her v ar io u s   in s ta n tan eo u s   a n d   ti m av er ag ed   q u a n ti ties   i s   o b tain ed   w it h i n   c y cle  t i m e   p er io d   at  f o u r   ti m e   i n s ta n t   ( s ee   F ig u r 1 3 ,   Fig u r 1 4 ,   Fig u r 1 5 ,   Fig u r 1 6 ,   Fig u r 1 7 ,   Fig u r 1 8 ,   Fig u r 1 9   an d   Fig u r 2 0   ) .   T h r o u g h   f a s Fo u r ier   tr an s f o r m at io n   w ar g etti n g   s tr au h al  n u m b er   wh ich   is   t h r ec ip r o ca o f   c y c lic  ti m p er i o d   as  d ep icted   in   F ig u r 12 .   Var io u s   i n s ta n ta n eo u s   q u a n ti ties   li k e   in s t a n tan eo u s   x   v e lo cit y ,   y   v elo cit y ,   p r ess u r e,   q   cr iter ia  ar p lo tted   in   F ig u r 1 3 ,   Fig u r 1 4 ,   Fig u r 1 5   an d   Fig u r 16   r esp ec tiv el y .   Var i o u s   ti m av e r a g ed   q u an tit ies   li k m ea n   x   v elo cit y ,   y   v e lo cit y ,   p r ess u r e ,   cr iter io   ar p l o tted   in   F ig u r 1 7 ,   Fig u r 1 8 ,   F ig u r 19  an d   Fig u r 20   r esp ec tiv ely .   F r o m   m ea n   y   v elo cit y   d is tr ib u t io n   an d   p r ess u r d is tr ib u tio n   i is   q u ite  clea r   th at  m ax i m u m   y   v elo cit y   an d   m a x i m u m   p r ess u r ex is ts   w ell  ab o v th o u tlet  in s id th d ig es ter .   cr iter ia   w it h   v ec to r   d is tr ib u tio n   ex p r ess e s   t h at  g e n er ated   b io g as  h as  s w ir l in g   m o tio n   in s id t h d ig es ter .   Fo r   b r ea k in g   t h i s   s w ir li n g   m o tio n   w n ee d   s o m e   p ad d le  ty p ar r an g e m en w h i ch   r o tates in s id th d i g ester .             Fig u r 1 1 .   Sig n al  o f   x   v elo cit y   f o r   th lo ca tio n   1 , 1 , 0     Fig u r 1 2 .   Fas t Fo u r ier   tr an s f o r m                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2252 - 8814   I n t J   A d v   A p p l Sci Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2020 :   1 5 9     1 7 0   168                 ( a)   ( b )   ( a)   ( b )           ( c)   ( d )   ( c)   ( d )     Fig u r 1 3 .   I n s tan ta n eo u s   v e lo cit y   at  f o u r   ti m i n s tan t   ( a)   t=t a ,   ( b )   t a +1 ,   ( c )   t a +2 ,   ( d )   t a +3     Fig u r 1 4 .   I n s tan ta n eo u s   v e lo cit y   at  f o u r     ti m i n s ta n t   ( a)   t=t a ,   ( b )   t a +1 ,   ( c )   t a +2 ,   ( d )   t a +3                 ( a)   ( b )   ( a)   ( b )           ( c)   ( d )   ( c)   ( d )     Fig u r 1 5 .   I n s tan ta n eo u s   p r ess u r at  f o u r   ti m i n s ta n t   ( a)   t=t a ,   ( b )   t a +1 ,   ( c )   t a +2 ,   ( d )   t a +3     Fig u r 1 6 .   I n s tan ta n eo u s   cr iter ia  at  f o u r     ti m i n s ta n t   ( a)   t=t a ,   ( b )   t a +1 ,   ( c )   t a +2 ,   ( d )   t a +3     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.