книги из ГПНТБ / Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов

влияния электрических импульсов на сокоотдачу растительного сырья. — «Электронная обработка материалов», 1968, № 5, с. 85—88.

63. Л а з а р е н к о Б. Р., М а т о в Б. М. Распределение по ве­ личине пузырьков водорода, выделяющегося в процессе электролиза. —

растворимые витамины. — В сб.: «Новые физические методы обработки пищевых продуктов», Киев, ГосИНТИ, 1963, с. 74—80.

процесса электрофлотации в некоторых производствах пищевой промыш­ ленности. Докторская диссертация. Киев, КТИПП, 1969, 483 с.

74. М а т о в Б. М., Ф у р с о в С. П. Выделение кормовых дрож­ жей из паточной барды электрофлотационным способом. — «Электронная обработка материалов», 1965, № 2, с. 79—83.

450

техника жилищно-коммунального хозяйства». Водоснабжение и канали­ зация, вып. 3, сер. IV, 1964, с. 18—21.

490с.

113.СВЧ-энергетика Т. 1, 2, 3, М., «Мир», 1971.

114.С к а н а в и Г. И. Физика диэлектриков (область слабых по­

ности интенсификации процесса сушки солода конвективно-высокочастот­ ным способом. Тезисы докладов Всесоюзной межвузовской научной кон­ ференции по новым физическим методам обработки пищевых продуктов.

Воронеж, 1968, с. 32—33.

118. С у р к о в В. Д., Р о г о в И. А., К о с т ы г о в Л. В. Ориентация частиц биологических суспензий в электрическом поле высо­

тологические исследования мяса. Тезисы конференции «Новые физиче­

грева мясных фаршей. Кандидатская диссертация. Киев, КТИПП, 1971,

Комплексное исследование физических свойств мясопродуктов. — «Тру­ ды II Международного конгресса по науке и технологии пищевой промыш­

народного конгресса по вопросам науки и техники пищевой промышлен­

452

колебания в дисперсных системах. — «Коллоидный журнал», 1948, т. 10,

№ 2, с. 148—155.

133. Ф р и д р и х с б е р г Д. А., Б о л ь ш а к о в а Ю. С., Л и п ш и ц Т. С. Исследование зависимости между удельной электропро­ водностью и пористостью грунтов. — «Коллоидный журнал», 1960, т. 22,

№3, с. 357.

134.Ч е р н о г о р е н к о В. Б. Исследование системы часовьярская глина — вода методом электропроводности. — «Коллоидный жур­ нал», 1960, т. 22, № 6, с. 730.

и др. Интенсификация образования окраски колбас при варке в перемен­ ном электрическом поле высокой частоты и обжарка колбас с применением

работка растительного сырья в потоке. — «Электронная обработка мате­

молиз растительной ткани. — «Электронная обработка материалов», 1967,

453

Г л а в а I V

ОБРАБОТКА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В различных областях техники широко распро­ странены процессы с применением высоковольтной ионизации: электроочистка газов, электростатическое эмалирование, элект­ рокопчение, электросепарирование и др. Все эти процессы объ­ единяют общность применяемого метода, сущность которого заключается в том, что ионизированный газ, перемещаясь в элект­ рическом поле, сообщает заряд тонкодисперсным частицам ве­ щества (пыль, краска, коптильный дым и др.), при этом частицы также совершают упорядоченное направленное движение от од­ ного электрода к другому.

На основании этого явления был создан ряд технологических процессов.

Ионизации газов можно достигнуть двумя путями: несамостоятельной ионизацией, которая возникает в том слу­

чае, когда пространство между электродами подвергают воздей­ ствию внешнего источника (рентгеновские лучи, коротковолно­ вая радиация, ультрафиолетовое излучение, высокие температуры и др.). При отключении внешнего источника процесс иониза­ ции прекращается и образовавшиеся ионы противоположного за­ ряда рекомбинируют, т. е., соединяясь один с другим, образуют нейтральные молекулы газа. Этот вид ионизации в технологиче­ ских процессах не получил распространения;

самостоятельной ионизацией, возникающей в результате по­ вышения напряжения в цепи до некоторой определенной вели­ чины, при которой заряженные частицы, разгоняясь в электри­ ческом поле и сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, ионизируют их. В этом случае электрическая прочность газа нарушается, и в газе в результате ударной ионизации устанавли­ вается самостоятельный разряд, существующий без внешних по­ будителей. Напряженность в равномерном поле, при которой происходит пробой газа, определяет его электрическую проч­ ность.

В случае неоднородного электрического поля явление разря­ да весьма сложно. При повышении напряжения в месте макси­ мальной напряженности поля возникает и развивается иониза­ ция газа и устанавливается коронный разряд. В сильно нерав­ номерных полях ионизация газа в какой-либо части его объема не сопровождается потерей электрической прочности всего про­

455

межутка. Разряд в этом случае происходит при более высоком

.значении напряжения между электродами. Разрядные напряже­ ния зависят от расстояния между электродами, формы электри­ ческого поля, длительности воздействия напряжения, полярно­ сти электродов, влажности, давления газа и др. Большое влия­ ние на разрядное напряжение оказывает концентрация и состав взвесей, содержащихся в газах. Так, высокая концентрация электропроводящих включений резко снижает его электричесскую прочность.

Для равномерного поля максимальную напряженность Е (кВ/см) определяют по уравнению

Для сравнения можно взять формулу для расчета макси­ мальной напряженности в неравномерном электрическом поле, образованном цилиндром радиусом г и плоскостью

= 10 см (радиус цилиндра г = 5 см) максимальная напряжен­ ность для равномерного поля составит 20 кВ/см, а для неравно­ мерного — 32,7 кВ/см.

При прочих равных условиях максимальная напряженность электрического поля тем выше, чем меньше радиус кривизны электрода. Однако при малых расстояниях между электродами,

характеризуемых отношением влияние радиуса кривизны

уменьшается.

Возникающие в зоне коронного разряда ионы будут двигать­ ся в электрическом поле со скоростью, пропорциональной на­ пряженности поля:

Подвижность отрицательных и положительных ионов раз­ ная. Под подвижностью ионов vn понимают величину, равную скорости ионов, при напряженности поля 1 В/см. Подвижность отрицательных ионов ьп = 1,87 м-см/(с-В), а положительных

.V" = 1,35 м-см/(с-В), т. е. скорость упорядоченного движения ионов

vnE,

(I V —4)

v_ = vnE .

456

Если учесть, что для проведения процессов с использованием самостоятельной ионизации применяют электрические напряже­ ния порядка 50—100 кВ, то скорость движения ионов будет значительной.

При ионизации наблюдается одновременное течение двух противоположных процессов: распад нейтральных молекул на заряженные частицы (ионы) и восстановление (рекомбинация) ионов в нейтральные молекулы. Количество ионов, рекомбини­ рующихся в молекулы п', пропорционально как числу отрица­ тельных, так и положительных ионов

Из уравнения (IV—6) легко определить число ионов одного знака в единице объема

л"=УЯг- (1у- 7)

Типичным процессом рекомбинации является реакция

ч — частота излучения).

Принципиально возможна рекомбинация при участии не двух, а трех частей А, В и С, обладающих различной массой. В этом случае введение в реакцию фотона (/iv) необязательно. Для случая, когда можно пренебречь количеством ионов, уно­ симых током, по сравнению с числом рекомбинируемых ионов, а число ионов п0 в единице объема газа можно считать постоян­ ным, плотность тока j (А/см2) определяют следующим образом:

/ = епд (о+ + о_);

(IV—9)

/ = еп0 ( о" + в") Е ,

где е — заряд электрона; е = 4,8-10 10 электростатических единиц коли­ чества электричества.

В неравномерных электрических полях максимальная напря­ женность возникает у электрода с меньшим радиусом кривизны, причем газ в этом участке теряет свою электрическую проч­ ность — возникает коронный разряд. Область, непосредственно

457

прилегающая к разряду, называют короной, а электрод — коронирующим. При небольших напряжениях коронный разряд представляет собой сумму электронно-лавинных импульсов ма­ лой продолжительности — 10_JJ с. При более высоких напря­ жениях корона состоит из каналов газоразрядной плазмы, об­ рывающейся в участках пониженной напряженности поля.

Для практического использования, например при электро­ очистке газов, применяют отрицательную корону, так как до­ пускается использование более высокого напряжения. Мини­ мальная разность потенциалов U (кВ), при которой возникает корона, для концентрической системы электродов (стержень в трубе)

роко используют для электростатической очистки газов. Принципиаль­ ная схема трубчатого электрофильтра, состоящего из корпуса (осадитель­

458

при низкой ее проводимости на осадительном электроде может образовываться большой пористый слой пыли. Во-первых, его необходи­ мо удалять, для чего требуются специальные средства (увлажнение, встряхивание и др.), а, во-вторых, он может вызвать появление обратной короны с образованием положительных ионов, что в конечном итоге приведет к рекомбинации отрицательных и положительных ионов; при этом очистка прекратится.

Степень очистки на электрофильтрах очень высока — более 99% при расходе энергии 0,1—0,8 кВт-ч на 1000 м3 газа.

ЭЛЕКТРОСЕПАРИРОВАНИЕ

Разделение диспергированных частиц с различ­ ной электропроводностью возможно электрическими методами. Во внешней области коронного разряда ионы активно адсорби­ руются на поверхности частицы, которая в итоге приобретает суммарный заряд. При достижении определенной величины за­ ряда дальнейшая адсорбция ионов замедляется. И, наконец, наступает момент, когда напряженность поля частицы становит­ ся равной напряженности поля, создаваемого коронирующим электродом, при этом величина предельного заряда частицы

которой находится частица; г — радиус частицы.

459