7.6. Порошки

Порошки – это высококонцентрированные дисперсные системы, дисперсная фаза в которых – контактирующие друг с другом твердые частицы, дисперсионная среда – газ. Термин «порошки» применяют к системам с размером частиц меньшим некоторого критического значения, при котором сила межчастичного взаимодействия соизмерима с массой частиц. Наибольшее распространение получили порошки с размером частиц от 1 до 100 мкм. Поэтому крупы не относят к порошкам, хотя они представляют собой систему Т/Г.

По форме частицы в порошках подразделяют на равноосные, имеющие приблизительно одинаковые размеры по трем осям, волокнистые, длина которых значительно больше других размеров, и плоские, длина и ширина которых значительно больше толщины.

7.6.1. Основные свойства и устойчивость порошков

К основным технологическим свойствам порошков относят:

1) сыпучесть;

2) слеживаемость в процессе хранения, комкование порошков (аутогезия);

3) уплотняемость – изменение объема порошка под действием нагрузки;

4) прилипаемость к стенкам оборудования и тары (адгезия).

Сыпучесть – свойство порошка перемещаться в свободном потоке (течение). Способность к течению порошка наблюдается при пересыпании продуктов, пневматическом транспортировании сыпучих продуктов. В отличие от течения сплошных тел течение сыпучих материалов заключается в отрыве слоя частиц от себе подобных или поверхности и в перемещении отдельных частиц или агрегатов частиц при сохранении границы раздела между ними. Сыпучесть порошка уменьшается с увеличением удельной поверхности и шероховатости частиц, усложнением их формы.

Слеживание и комкование (аутогезия) порошков приводят к снижению сыпучести, затруднению таких технологических процессов, как смешение, дозировка, транспортировка, ухудшению потребительских свойств порошкообразных продуктов. Аутогезия порошков определяется природой и силой межчастичного взаимодействия и зависит как от условий окружающей среды (температуры, влажности, давления), так и от свойств частиц порошков (дисперсного и фазового состава, морфологических особенностей частиц).

В пищевой промышленности для обеспечения необходимой сыпучести на протяжении установленного срока хранения в порошкообразные продукты вводят твердые высокодисперсные нерастворимые в воде добавки, поглощающую влагу или снижающие площадь контакта между частицами. Для предотвращения слеживания гигроскопических порошков применяют также гидрофобизацию поверхности частиц с помощью поверхностно-активных веществ. Молекулы ПАВ, адсорбируясь на поверхности твердых частиц, создают барьер для проникновения влаги, вызывающей слеживание и образование комков.

Уплотняемость порошка показывает его способность изменять начальную плотность укладки частиц. Это имеет значение в процессах прессования и формования (получение гранул в форме брикетов, плиток, таблеток). Формуемость порошка зависит от формы, размера и состояния поверхности частиц.

Важной характеристикой является распыляемость порошка при пересыпании, определяемая силами сцепления между частицами. Лучше всего распыляются гидрофобные монодисперсные порошки повышенной твердости.

Для снижения адгезии частиц к стенкам оборудования проводят модификацию его поверхности путем гидрофобизации или гидрофилизации в зависимости от вида порошка и свойств поверхности.