Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

тицами. Силу притяжения двух частиц шарообразной формы радиусом Гу и г2, колеблющихся в параллельных плоскостях, можно определить из уравнения Кенига

Используя это уравнение, Гидеман рассчитал время t, за ко­ торое две одинаковые частицы столкнутся:

где р — вязкость среды;

Г = Г у = г2.

Ряд исследований показывает, что на процесс коагуляции влияет звуковое давление на частицы. В поле стоячей волны на частицу действует сила, перемещающая ее по направлению к пучности волны. Максимальную силу в сфере, диаметр которой меньше, чем длина волны, определяют так

При очистке ультразвуком дыма концентрация частиц от­ личается от первоначального равномерного распределения, при­ чем максимум концентрации дыма наблюдается в пучности, а минимум — в узле волны (рис. 230, б). Из графика видно, что при Кх = 0 распределение дыма равномерное, при увеличении Кх концентрация дыма резко меняется. Таким образом происхо­ дит концентрация дисперсной фазы в пучностях волны. На мик­ рофотографиях дыма после облучения отчетливо видны агрегаты

•скоагулированных частиц дыма, которые можно разделить лю­ бым известным способом (например, в циклонах).

На рис. 231, а показана схема установки для разделения га­ зовых неоднородных систем. Запыленный газ через штуцер по­ падает в акустическое поле камеры, в верхней части которой помещен пневматический ультразвуковой генератор, питаемый

•сжатым воздухом через трубопровод. Скоагулированные части­ цы разделяются на циклоне, при этом очищенный газ отсасыва­

510

ется через трубу, а частицы собираются в коллекторе. В уста­ новке применяется ультразвуковая сирена, питаемая сжатым воз­ духом под избыточным давлением 5—7 Па, при расходе 5— 6 м3/мин. Такое устройство целесообразно использовать при размере частиц не более 10—15 мкм и концентрации их не менее70 г/м3. Очень важно, что акустическая очистка допускает использование высоких температур— до 800° С. Расход энергии

цер 2. С целью поддержания необходимой для процесса тем­ пературы в рубашку аппарата через штуцера 5 подается охла­ ждающая жидкость.

При таком способе образования аэрозолей средняя дисперсионность частиц 0,5 мкм, при этом решающее влияние оказыва­ ет частота ультразвука: чем выше частота колебаний, тем мень­ ше размер частиц аэрозоля.

Разработаны аппараты для разделения жидких неоднород­ ных систем с помощью ультразвуковой фильтрации. Один из та­ ких аппаратов изображен на рис. 232. В качестве фильтрующей перегородки в нем используется сетка с соответствующим коли­ чеством отверстий, укрепленная в эластичных резиновых плас­ тинах. Подвергаемая разделению суспензия из напорного бачка поступает через штуцер в нижнюю часть аппарата. Сетка меха­ нически с помощью стержня соединяется с магнитострикцион-

511

ным источником ультразвука. Под действием звуковых волн твердые частицы суспензии (d > 5 мкм) коагулируют и в виде осадка собираются в нижней части аппарата. Жидкая фаза (фильтрат) беспрепятственно проходит через отверстие сетки и вытекает из аппарата. Сопротивление фильтрации в течение про­

жно использовать для раз­ рушения пены.

На процесс разрушения пе­ ны влияют вязкость пленки,

В о зд ух

поверхностное натяжение, температура и размеры пузырьков. Разрушение пузырьков следует объяснить их колебаниями, а также вибрацией пленки под действием звукового поля, причем разрыв пузырьков происходит в фазе их растяжения.

На рис. 233, а показан ультразвуковой генератор для разру­ шения пены, работающей на сжатом воздухе, который, проходя через сопло, ударяется о стенки камеры, заставляя ее резониро­ вать. Направленный поток ультразвукового излучения создает­ ся с помощью параболического рефлектора.

512

Ультразвуковой генератор на аппарате устанавливают на расстоянии 15—25 мм от уровня жидкости (рис. 233, б). На не­ котором расстоянии имеется фотореле, которое при достижении ее уровня пеной, включает ультразвуковой пеногаситель, обеспе­ чивающий пеногашение на площади 0,1 м2. Расход воздуха 0,42 м3/мин, давление подаваемого воздуха до 9,8 • 105 Па. Час­ тота колебаний 12 кГц. При этих параметрах слой пены высо­ той 90 см гасится за 1,7 с.

ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ И ДИСПЕРГИРОВАНИЕ

В пищевой технологии видное место занимают процессы эмульгирования (система жидкость — жидкость) и ди­ спергирования (система жидкость— твердое тело). Большинст­ во исследователей считает основным фактором диспергирующего действия ультразвука — кавитацию. Получение суспензий (система жидкость — твердое тело) требует больших затрат энер­ гии, чем для эмульгирования жидкостей. С помощью ультра­ звука удается получать эмульсии с размером частиц 1 мкм. Мак­