2.4 Вопросы для самоконтроля

1. Слеживание. Причины и следствие.

2. Способы интенсификации течения сыпучего материала.

3. Образование прилипшего слоя сыпучего материала и мероприятия по его предотвращению.

2.5 Ответы на вопросы самоконтроля

Ответ на вопрос 1

Слёживание - это нахождение сыпучих пищевых масс в неподвижном состоянии.

Слёживание сыпучих пищевых масс приводит к комкованию продукта, сводообразованию, наростам на стенках и другим нежелательным последствиям.

Слеживание вызвано несколькими причинами. Прежде всего, на слеживание оказывает влияние внешнее давление. Оно может быть вызвано вышележащей массой или какими-либо другими внешними причинами. Одной из характерных причин слеживания пищевых сыпучих масс может быть развитие микрофлоры. Слеживание отрицательно сказывается на сроках хранения продукта. Помимо внешних факторов, слеживание обусловлено действием влаги и свойствами самих продуктов — наличием жира на поверхности частиц, влиянием микрофлоры, за счет реакционно-способных групп молекул и других причин.

Ответ на вопрос 2

Переход частиц сыпучих пищевых масс в аэрозольное состояние осуществляется под действием воздушного (газового) потока над свободной поверхностью сыпучего материала, в процессе пневмотранспорта и псевдоожжижения (рисунок 5).

На частицу А со стороны воздушного потока действует аэродинамическая сила, вызванная скоростью этого потока. Необходимым условиям обратного перехода частиц в воздушную среду является превышение аэродинамической силы над суммарным действием сил аутогезии и веса частиц, т.e.

F_аэ = _в (F_аут + Р), (10)

где _в — коэффициент внутреннего трения, учитывающий различное направление действия сил: F_аэ, F_аут и P (рисунок 5, а).

Е сли силы аутогезии намного превышает вес частиц, то условие (10) упрощается:

F_аэ  _в F_аут (11)

И

Рисунок 5 - Перевод частиц в аэрозольное состояние воздействием воздушного потока(а), при пневмотранспорте (б) и псевдоожжижении (в)..

нтенсифицировать процесс перехода в аэрозольное состояние можно в том случае, когда сыпучий материал находится в замкнутом объеме, например в трубопроводе (рисунок 5, б). Под действием воздушного потока сыпучий материал разрыхляется, нарушается аутогезионное взаимодействие между частицами и адгезия между частицами и внутренней поверхностью. Аэродинамическая сила, действующая на частицы (эта сила на рисунке 5 а, показана в виде стрелки) создает дополнительное давление на сыпучий материал. В результате частицы взвешиваются и образуют высококонцентрированную аэрозольную систему, а сам сыпучий материал приобретает способность течь. Этот процесс соответствует пневматическому транспорту сыпучего материала и происходит при условии:

(12)

Это условие означает, что скорость воздушного потока v должна настолько превышать скорость оседания частиц v_ос, насколько суммарно сила аутогезии и веса частиц превышает собственный вес частиц.

Условие (12) справедливо и для процесса псевдоожижения (рисунок 5, в). Псевдоожижение широко применяет на практике. В результате псевдоожижения частиц сыпучих материалов переходят в аэрозольное состояние, а значительная часть поверхности частиц, которая ранее находилась в контакте с другими частицами, становится свободной. Иначе говоря поверхность частиц «оголяется». Это обстоятельство позволяет осуществлять такие процессы, как адсорбцию различных веществ, т.е. в значительной степени повышать эффективность физико-химических процессов. Пневмотранспорт и пневдоожижение являются основными при наполнении и опорожнении муковозов в процессе бестарной перевозка муки.

Ответ на вопрос 3

Т ечение сыпучих пищевых масс в значительной степени зависит от адгезии частиц к поверхностям технологического оборудования (рисунок 6).

В

Рисунок 6 - Истечение сыпучего материала из бункера: а — свободное без образования прилипшего слоя; б — образование прилипшего слоя (1) в выходном сечении бункера

результате адгезии (рисунок 6, б) образуется прилипший слой, величина которого растет. Кроме того за счет влаги и микрофлоры, этот слой цементируется (особенно для муки). Живое сечение потока резко уменьшается, производительность бункера снижается, а выходной патрубок, в конечном счете, может быть полностью закрыт, что приведет к остановке всего технологического цикла производства.

В

Рисунок 7 - Активные способы борьбы с отрицательными последствиями адгезии и предотвращение образования прилипшего слоя: а—футеровка внутренней плоскости антиагезионным полимерным материалом(1);б — вибратор (2 — вибрация ); в — путем подачи сжатого воздуха (3

основе активных методов предотвращения образования прилипшего слоя лежит соотношение (8), которое предусматривает снижение адгезии по сравнению с аутогезией. Иными словами, адгезия должна быть меньше аутогезии.

Для уяснения активных способов сыпучести муки (эти способы активны, так как они позволяют предотвратить образование прилипшего слоя) обратимся к рисунку 7.

Коническое выходное сечение бункера покрывают антиадгезионным полимерным материалом, (рисунок 7, а) в качестве такого, например, используют токопроводящий полиэтилен. Применение не токопроводящих полимерных материалов при движении сыпучего материала, особенно муки, может вызвать образование статического электричества, что чревато нежелательными последствиями.

Адгезия частиц (муки в частности) к полимерным материалам значительно меньше, чем к стальным поверхностям. Выполняется условие (8) и осуществляется беспрепятственное истечение из бункера.

Два других способа (рисунок 7, б, в) основаны на механическом удалении с оборудования, прилипшего слоя. В одном случае (рисунок 7, б) за счет вибрации конической подвижной части бункера или подачи сжатого воздуха (рисунок 7, в) через насадку в конической части. Заметим, что это способ имеет недостаток, так как выходные сечения насадок забиваются.

К пассивным относятся способы удаления прилипшего слоя и очистки внутренней поверхности бункера. Эти способы осуществляются обычно вручную (при помощи лома, зубил, молотков, кувалд и т.д.), трудоемки и связаны с механическим повреждением поверхности технологического оборудования.