Сахар

А.Ф. Заборсин, Т.К. Васильева. Пневмотранспорт сахара в пищевой промышленности. – М.: Пищевая промышленность, 1979, 279 с.

САХАР

ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САХАРА-ПЕСКА

Сахар-песок представляет собой кристаллы сахарозы, получаемые путем технической и физико-химической обработки сахарной свеклы или тростникового сахара-сырца. Сахароза является углеводом с общей формулой С1₂Н22Оц; это дисахарид, состоящий из моносаха-ридов й!-глюкозы и ^-фруктозы. Чистые кристаллы сахарозы прозрачны и бесцветны, при 200° С образуется темно-коричневая масса — смесь различных веществ, которые растворимы в воде, не сладки и не сбражи-вают. Наличие ферропримесей в сахаре-песке не должно превышать 3 мг/кг (ГОСТ 21—57), причем ‘величина отдельных частиц ферропримесей не должна быть больше 0,3 мм. Органолептические показатели. В соответствии с ГОСТ 21—57 сахар-песок должен быть сыпучим, не липким и сухим на ощупь, без комков непробеленного сахара и посторонних примесей; кристаллы его должны быть белого цвета, однородны по строению, с ясно выраженными гранями и блеском. Физико-химические показатели. Air Max Сахар-песок по ГОСТ 21—57 должен содержать: сахарозы (в пересчете на сухое вещество) не менее 99,75%, редуцирующих веществ и золы (в пересчете на сухое вещество) соответственно не более 0,05% и 0,03%. Цветность не выше 0,8 единиц Штаммера. Для сахара-песка, идущего на промпереработку, допускается содержание сахарозы 99,55% и цветность 1,8 единиц Штаммера.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САХАРА-ПЕСКА

Одной из важнейших характеристик сахара-песка, определяющих его физико-механические свойства, является гранулометрический состав. Гранулометрический состав. Сахар-песок состоит из частиц различной крупности, и гранулометрический (дисперсный, зерновой) состав отражает, какую долю по массе, объему, поверхности или числу кристаллов составляют частицы данного диапазона размеров.

Масса кристаллов сахара-песка колеблется от 0,06 мг до 0,5 мг [93]. В зависимости от числа кристаллов в 1 г готового продукта сахар-песок делится !ра качественные категории, однако это деление весьма условно и в разных литературных источниках числовые данные ‘различны: [93] [42] [2] Средний размер кристалла крупного и мелкого сахара составляет соответственно 0,8 и 0,38 мм [7]. Принято считать, что сахар-песок обладает хорошими ‘качествами, если имеет крупные однородные кристаллы, однако размеры кристаллов сахара-песка, выпускаемого отечественной промышленностью, ГОСТом не оговариваются, в то время как такая необходимость назрела. Во многих странах технические ^условия обусловливают эти величины. Например, ГОСТ ЧССР предусматривает пять сортов сахара с фиксированными размерами кристаллов [94], ГОСТы ГДР, Польши, Болгарии и Югославии — три сорта [135, 141]. Каждый из этих стандартов отличается отклонением от допустимой однородности основной массы кристаллов. Во Франции для сахара, помимо деления на категории по крупности, введено деление по качеству продукта [132]: 6 торговых сортов, низкокачественный сахар и сахар, подлежащий клерованию. В Англии [126] наиболее строгий подход к гранулометрии сахара — средний размер кристаллов должен быть 0,635 мм, а коэффициент неоднородности сахара-песка 30—37%. Гранулометрический состав сахара-песка, поступающего в упаковочную или на склад бестарного хранения, зависит от исходного сырья, аппаратов и технических режимов процессов производства, типов транспортных устройств в сушильных цехах (ковшовый элеватор, ленточный транспортер), их размещения (числа мест перегрузки) и т. д. Согласно дисперсным составам сахара-песка, приведенным в работах [124, 127], размеры кристалловотечественного сахара-песка находятся в интервале от О до 2 мм. Исключение составляет сахар-песок, идущий на длительное хранение: перед подачей в силосы он проходит через [специальные устройства, отделяющие друзы и кристаллы с размером менее 0,2 мм. Для выявления принадлежности сахара-песка к той или иной группе по крупности и Однородности состава необходимо знать максимальный d_max, средний d_ср и преобладающий d_п размер кристалла (в мм): _dmax d d Литературный ^ах ср п источник 127] 124] 76- 52 45 24 1_?5 0,48—0,98 0,5—1,0 1,0 0,44—0,55 0,5—1,0 1,5 0,51 — 1,8 — 0,6—0,8 2,0 1,25—1,36 1,0 Согласно этим данным преобладающими в сахаре-песке являются кристаллы размером от 0,5 до 1,0 мм. Если следовать рекомендуемой А. О. Спиваковским и В. К. Дьячковым классификации насыпных грузов по кусковатости, то сахар-песок относится к группе зернистых материалов, которая характеризуется размером наиболее типичных частиц от 0,5 до 1,0 мм. Исходя из максимального размера кристаллов (2 мм), сахар-песок, вырабатываемый нашей промышленностью, согласно предложенной Р. Л. Зенковым классификации сыпучих материалов по зернистости относится к мелкозернистым материалам, характеризуемым ‘максимальным размером зерна 0,5—2 мм. По характеру однородности состава частиц сахар-песок относится к рядовым, несортированным грузам, у которых отношение величины наибольшей а_тах и наименьшей а_тщ типичной частицы больше 2,5. timberland chaussure Такие грузы характеризуются размером наибольшей типичной частицы (куска) а’. new balance avis Для сахара-песка а⁷ = 1,2-М,6 мм. От гранулометрического состава сахара-песка значительно зависят такие ‘его физико-механические свойства, как насыпная масса, уплотняемость, величина внутренних сил трения и сцепления, угол естественного откоса, способность к аэрированию, слеживаемость, сводообразование и т. д. Плотность и насыпная масса. Плотность сахара-песка (средняя плотность составляющих частиц), по данным работы [68],— 1580 кг/м³, плотность абсолютно сухого сахара при температуре 15—25° С 1587— 1589,7 кг/м³ [22]. nike air tn air Насыпная масса сахара-песка р_нс по данным, приведенным в различных литературных источниках, колеблется от 720 до 900 кг/м³. Такая разница объясняется зависимостью массы данной порции от гранулометрического состава, пористости (рыхлости), влажности. Кроме того, следует учитывать, исследуется ли рыхлая масса материала (насыпью) ‘при хранении или в транспортном состоянии, уплотненная путем приложения статической либо динамической нагрузки или путем утряски груза (в соответствии с этим рассчитываются коэффициенты сжимаемости и уплотняемости). Нормами технологического проектирования свеклосахарных шводов для большинства расчетов рекомендуется принимать рнс = 800 кг/м³ [68]. Согласно предложенной Р. Л. Зенковым классификации насыпных грузов по величине насыпной массы сахар относится к разряду средних грузов, характеризуемых 0,6<р_нс< 1,1 кг/м³. Влажность. После сушильно-охладительных аппаратов сахарных заводов влажность сахара-песка нормируется и составляет от 0,02—0,05% [36] до 0,14— 0,15% (ГОСТ 21—57) в зависимости от способа и длительности его хранения. nike air max 1 pas cher Теплофизические характеристики сахара. Они в значительной мере зависят от температуры, влажности, гранулометрического состава и его насыпной массы. Для сахара-песка, предназначенного для бестарного хранения и характеризуемого t= 20—22°С, р_нс = 8004-950 кг/м³ и влажностью 0,02—0,04%, величина коэффициента Теплопроводности находится в пределах 0,117—0,138 Вт/(м * К), коэффициента температуропроводности 0,113—0,127) -10-⁶ м²/с, удельной теплоемкости 1170—1250 Дж/(кг*К). Температура сахара, поступающего в упаковочную или на склад, составляет 20—30° С [68]; сахар, загружаемый в силосы, охлаждают в среднем до температуры 25° С [24, 36]. Угол естественного откоса. Величина угла естественного откоса определяет оптимальный угол наклона кровли для складов бестарного хранения, конфигурацию и скос днища цистерн сахаровозов, бункеров и является одной из основных при расчетах этих устройств и сооружений на прочность. Величина а сахара-песка, как любого другого сыпучего материала, зависит от состояния опорной поверхности и подвижности частиц материала, от сыпучести, способности к сводообразованию и степени дисперсности материала. С ростом среднего размера частиц наблюдается уменьшение угла естественного откоса сахара, с ростом влажности а увеличивается, стремясь к пределу. Следовательно, угол естественного откоса для сахара-песка — величина непостоянная и находится в пределах 30—35° [42, 50]. Следует отметить, что все сказанное относится к понятию угла естественного откоса в состоянии покоя. Различают еще и α_д — угол естественного откоса материала в движении. Его величину определяют, если опорная поверхность совершает вертикальные колебания. По рекомендации А. ugg australia О. Спиваковского и В. К. Дьячкова приближенно считают а_д = 0,7а, что для сахара-песка при а = 30-ь35° составляет 21—25°. Подвижность частиц. Коэффициент внутреннего трения. В непосредственной связи с углом естественного откоса находится взаимная подвижность частиц груза: чем больше подвижность его частиц, тем меньше величина а. air max 90 Материалы, обладающие малой подвижностью и значительным сцеплением, принято называть связанными в отличие от хорошо сыпучих материалов, у которых сцепление практически отсутствует. Неслежавшийся сахар-песок относится к сыпучим материалам. Подвижность сахара-песка зависит от величины сил внутреннего трения (коэффициента внутреннего трения) и сцепления между кристаллами, определяемых в общем случае их сопротивлением сдвигу. В зависимости от дисперсности сахара-песка действие трения будет различным* при высокой степени дисперсности в единице объема больше точек соприкосновения частиц материала и, естественно, большая суммарная поверхность соприкосновения. Коэффициент внутреннего трения сахара-песка принимают равным 1,19, однако в действительности он изменяется в определенных пределах соответственно изменению а. Коэффициент внешнего трения. Величины коэффициентов трения насыпных грузов по стали, дереву, бетону, прорезиненной ленте и т. д. обусловливают углы наклона стенок и ребер бункеров, воронок и пересыпных лотков, а также предельные углы наклона некоторых типов конвейеров. Для систем пневмотранспорта наиболее характерно оборудование из листовой стали. Коэффициент внешнего трения сахара о поверхность стали находится в пределах 0,85-М,0 [52, 76]. Слеживаемость. Сахар-песок при длительном хранении теряет сыпучесть, однако слеживается он только при повышенной влажности. В сухом виде склонности к слеживанию у него не наблюдается или она проявляется в незначительной степени. Наиболее подвержен опасности слеживания сахар неоднородного гранулометрического состава [127]. При длительном хранении опасность слеживания возрастает с увеличением высоты слоя засыпки сахара-песка, так как при этом возрастает давление в нижних частях слоя. Склонность к сводообразованию. Сахару-песку как материалу, обладающему свойством слеживаемости, присуща склонность к сводообразованию. Над выпускным отверстием грузовместилищ (резервуаров, силосов, бункеров и т. п.) наблюдается самопроизвольное возникновение сводов, препятствующих свободному истечению сахара из отверстий. Это явление следует учитывать при разработке конструкций емкостей, предназначенных как для длительного хранения, так и для часто опорожняемых резервуаров с пневмо- или гравитационной разгрузкой. Если рассматривать слой сыпучего материала над выпускным отверстием как динамический разгружающийся свод, то, увеличив подсводный объем путем введения в резервуар над выпускным отверстием угловых П-образных или конических насадок, можно увеличить пропускную способность отверстий [92]. Для борьбы со сводообразованием и обеспечения непрерывного потока материала при выгрузке из бункеров могут быть применены также различные типы механических рыхлителей, вибрационные устройства, специальные конструкции затворов и т. п.

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. РАСЧЕТ СКОРОСТИ ВИТАНИЯ САХАРА-ПЕСКА

Приведенные выше характеристики и параметры сахара-песка относительно полно характеризуют его как массовый груз, хранимый и транспортируемый насыпью. При рассмотрении сахара-песка как объекта пневмо-транспортирования необходимо также знание особых специфических свойств (текучесть, хрупкость, истирающая способность и т. д.) и аэродинамических характеристик, определяемых такими параметрами, как форма, определяющий размер кристаллов, скорость витания.

Особенности сахара-песка гак объекта пневмотранспортирования

Для оценки пневмотранспортабельности материала в практике зарубежных фирм применяется классификация материалов по сыпучести. С этой точки зрения сахар, как легкосыпучий материал, безусловно пневмотранспортабелен. Однако при относительной влажности воздуха выше 80% сахар (преимущественно повышенной цветности) становится малоподвижным [23]. Целесообразность применения ‘пневмотранспортных установок обусловливается также такими его свойствами, как подвижность, текучесть. Текучесть. Степень текучести материала является важным, если не определяющим фактором при выборе способа и конструкции транспортной установки. Японские ученые [131] рекомендуют определять степень текучести материала по величине угла естественного откоса: если а<30°, материал обладает большой текучестью; если 30°<а<45° — средней; если а>45°, текучесть материала незначительна. В соответствии с такой классификацией сахар-песок, характеризуемый а = 30°—35°, относится к материалам со средней текучестью. Немецкие ученые [142] считают, что уровень текучести материалов зависит от ряда факторов, в том числе размеров частиц и насыпной массы. Для сахара-песка эта зависимость следующая: Крупный и средний Мелкий Пыль Средний диаметр частиц, мкм 150 74 <74 Насыпная масса р_нс, кг/м³ при хранении насыпью 800 464 368 » уплотненно 912 688 576 в транспортном состоянии 816 528 448 Текучесть Хорошая Плохая Очень плохая Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что сахар-песок, соответствующий ГОСТ 21—57, является, безусловно, текучим материалом, технологичным с точки зрения транспортирования пневмоустановками. Гигроскопичность. Сахар относится к гигроскопичным материалам, способным интенсивно поглощать воду из окружающей среды, причем гигроскопичность его увеличивается с уменьшением температуры и размеров кристаллов (измельчение сахара приводит к увеличению удельной поверхности, активной с точки зрения влагообмена) и увеличением количества примесей (сахароза по своей природе негигроскопична; гигроскопичность сахару придают примеси — несахара). В связи с этим построены графики сорбционных изотерм сахара, имеющего различные параметры; эти графики позволяют определить температурно-влажностные зоны чувствительности к влагоокружающей среде (определенной пробы сахара [23, 57]. Обычный свекловичный сахар, хранимый бестарно, с доброкачественностью в 99,9%, влажностью 0,02—0,04% и содержанием до 90% кристаллов размером свыше 0,4 мм (кристаллы менее 0,2 мм отсутствуют) сохраняет состояние гигроскопического равновесия с окружающей средой (влажность его и соответственно масса остаются неизменными) при температуре окружающего воздуха 20° С и относительной влажности 60%. Повышенная гигроскопичность сахара говорит о целесообразности максимальной изоляции его от окружающей среды; пневматические установки с этой точки зрения весьма рациональны: они обеспечивают перемещение материала по закрытым коммуникациям и дают возможность ‘использовать заранее подготовленный для этой цели транспортирующий агент. Хрупкость. Сахар-песок относится к группе хрупких кристаллических насыпных грузов, частицы которых легко подвергаются разрушению (дроблению) в процессе перемещения, погрузки и выгрузки [22]. Характерным примером и доказательством значительной хрупкости кристаллов сахара является измельчение [его не только в механических транспортных установках, но и в технологических аппаратах. Б сушильно-охладительных установках, например, средняя величина измельчения кристаллов сахара (по с?_Ср) составляет от 6,3% в сушках с псевдоожиженным слоем СПС-20 до 24,2% в однобарабанных аппаратах ГДР фирмы Букау-Вольф, а у отдельных проб в барабанно-слоевых сушилках даже 38% [127]. Причем измельчаются в основном кристаллы размером 0,5—1,5 мм. Это подтверждается экспериментальными исследованиями установок с пнев-моразгружающимися резервуарами [6]. Кроме того, перемещение [сахара по материалопрово-дам пневмотранспортных установок также приводит к нарушению целостности отдельных кристаллов, причем степень измельчения в значительной мере зависит от способа пневмотранспортирования (см. главу 6). Истирающая способность и твердость. Истирающая способность сыпучих грузов (свойство истирать во время движения соприкасающиеся с ними поверхности — лотки, желобы, конвейерные |ленты, трубопроводы и т. д.) зависит от твердости составляющих их частиц, определяемой, как правило, в соответствии с десятибалльной шкалой. Конкретных ^исследований по определению твердости сахара-песка не проводилось. Если рассматривать его как продукт, сходный по твердости с поваренной солью N301, то его твердость может быть принята равной 2,0. Истирающая способность сахара-песка является так же, как и хрупкость, существенной характеристикой, влияющей на выбор способа и условий пневмотранспортирования — при снижении скорости перемещения материала до 4—6 м/с резко уменьшается износ материа-лопроводов. С этой точки |зрения наиболее благоприятно пневмотранспортирование потоком высокой концентрации, при котором износ материалопроводов и соответственно загрязнение сахара практически устраняются. Взрыво- и пожароопасность. Сахар-песок со средним размером кристаллов, большим 0,15 мм, невзрывоопасен [142], более мелкий сахар при насыщении его воздухом имеет склонность к взрывам. Наиболее опасна смесь воздуха и сахарной пыли с размерами частиц меньше 60 мкм, для которой нижний взрывной концентрационный предел 35—37,5 г/м³ [94]. С увеличением размера частиц эта величина увеличивается. Следовательно, при транспортировании кристаллического сахара, изготовленного в соответствии с ГОСТ 21—57, опасность взрыва возникает только при большом количестве мелких частиц и наличии сахарной пыли, которая занимает первое место (по классификации В. Е. Джиббса) в группе самых взрывоопасных промышленных пылей. Все вышеизложенное справедливо, если рассматривать сахар-песок как объект транспортирования и с точки зрения пожароопасности — необходимо предотвращать истирание кристаллов сахара и пылеобразование, а также, по возможности, отделять частицы размером до 0,2 мм. Экспериментами установлено, что полидисперсные аэровзвеси при содержании крупных частиц сахара-песка (размером 0,5—1,5 мм) свыше 90% воспламеняются в ограниченном пространстве, однако воспламенение не распространяется на весь объем [27]. Скорость горения в этом случае понижена по сравнению с мелкодисперсной аэровзвесью: крупные частицы замедляют распространение пламени, ослабляя тем самым взрывные явления. При проектировании пневмосистем следует учитывать, что конечная температура транспортируемого сахара-песка (особенно при падении его с высоты) не должна превышать 25° С (при более высокой температуре начинается резкое пыление 1свежевыработанного сахара), относительная влажность окружающего воздуха должна быть выше 40% (при более низкой пылевое облако наиболее взрывоопасно), а ‘.металлические устройства и детали основного и вспомогательного транспортного оборудования должны быть оснащены устройствами для отведения статического электричества [36].

Форма частиц. Коэффициент формы

Сахар кристаллизуется в моноклинической или клиноромбической системе, в сфеноидном классе, Внешний вид его кристаллов не всегда одинаков; форма их в зависимости от пересыщения и присутствия некоторых несахаров может легко подвергаются разрушению (дроблению) в процессе перемещения, погрузки и выгрузки [22]. Характерным примером и доказательством значительной хрупкости кристаллов сахара является измельчение [его не только в механических транспортных установках, но и в технологических аппаратах. В сушильно-охладительных установках, например, средняя величина измельчения кристаллов сахара (по с?_Ср) составляет от 6,3% в сушках с псевдоожиженным слоем СПС-20 до 24,2% в однобарабанных аппаратах ГДР фирмы Букау-Вольф, а у отдельных проб в барабанно-слоевых сушилках даже 38% [127]. basket air jordan soldes Причем измельчаются в основном кристаллы размером 0,5—1,5 мм. nike tn 2017 Это подтверждается экспериментальными исследованиями установок с пнев-моразгружающимися резервуарами [6]. Кроме того, перемещение [сахара по материалопроводам пневмотранспортных установок также приводит к нарушению целостности отдельных кристаллов, причем степень измельчения в значительной мере зависит от способа пневмотранспортирования (см. главу 6). Истирающая способность и твердость. Истирающая способность сыпучих грузов (свойство истирать во время движения соприкасающиеся с ними поверхности — лотки, желобы, конвейерные |ленты, трубопроводы и т. д.) зависит от твердости составляющих их частиц, определяемой, как правило, в соответствии с десятибалльной шкалой. Конкретных ^исследований по определению твердости сахара-песка не проводилось. Если рассматривать его как продукт, сходный по твердости с поваренной солью N301, то его твердость может быть принята равной 2,0. Истирающая способность сахара-песка является так же, как и хрупкость, существенной характеристикой, влияющей на выбор способа и условий пневмотранспортирования — при снижении скорости перемещения материала до 4—6 м/с резко уменьшается износ материа-лопроводов. С этой точки |зрения наиболее благоприятно пневмотранспортирование потоком высокой концентрации, при котором износ материалопроводов и соответственно загрязнение сахара практически устраняются. Взрыво- и пожароопасность. Сахар-песок со средним размером кристаллов, большим 0,15 мм, невзрывоопасен [142], более мелкий сахар при насыщении его воздухом имеет склонность к взрывам. Наиболее опасна смесь воздуха и сахарной пыли с размерами частиц меньше 60 мкм, для которой нижний взрывной концентрационный предел 35—37,5 г/м³ [94]. С увеличением размера частиц эта величина увеличивается. Следовательно, при транспортировании кристаллического сахара, изготовленного в соответствии с ГОСТ 21—57, опасность взрыва ‘возникает только при большом количестве мелких частиц и наличии сахарной пыли, которая занимает первое место (по классификации В. Е. Джиббса) в группе ‘самых взрывоопасных промышленных пылей. Все вышеизложенное справедливо, если рассматривать сахар-песок как объект транспортирования и с точки зрения пожароопасности — необходимо предотвращать истирание кристаллов сахара и пылеобразова-ние, а также, по возможности, отделять частицы размером до 0,2 мм. Экспериментами установлено, что полидисперсные аэровзвеси при содержании крупных частиц сахара-песка (размером 0,5—1,5 мм) свыше 90% воспламеняются в ограниченном пространстве, однако воспламенение не распространяется на весь объем [27]. Скорость горения в этом случае понижена по сравнению с мелкодисперсной аэровзвесью: крупные частицы замедляют распространение пламени, ослабляя тем самым взрывные явления. При проектировании пневмосистем следует учитывать, что ‘конечная температура транспортируемого сахара-песка (особенно при падении его с высоты) не должна превышать 25° С (при более высокой температуре начинается резкое пыление 1свежевыработанного сахара), относительная влажность окружающего воздуха должна быть выше 40% (при более низкой пылевое облако наиболее взрывоопасно), а ‘.металлические устройства и детали основного и вспомогательного транспортного оборудования должны быть оснащены устройствами для отведения статического электричества [36].

Форма частиц. Коэффициент формы

Сахар кристаллизуется в моноклинической или кли-норомбической системе, в сфеноидном классе, Внешний вид его кристаллов не всегда одинаков: форма их в зависимости от пересыщения и присутствия некоторых несахаров может изменяться — кристаллы могут быть игольчатые, двойниковые и т. п. [2], однако, как правило, кристалл представляет собой комбинацию шести кристаллографических форм (рис. 15). По визуальным наблюдениям [9] частицы сахара-песка подобны по форме кубам или параллелепипедам, а мелкие фракции его __ _ (0,01<n<0,15 мм) близки к округлой форме т. е. с изменением размера кристалла сахара происходит некоторое изменение его формы. Существуют различные способы оценки геометрической формы частиц материала. Рис. 15. Кристалл сахарозы. При гидравлических расчетах псевдоожиженных систем и систем пневмотранспорта для частиц несферической формы оперируют величиной фактора формы. adidas zx 850 homme Различают понятия геометрического фактора формы частиц ƒ (коэффициента формы) и гидродинамического фактора слоя. На практике, как правило, гидравлический расчет ведется с учетом геометрического фактора формы, найденного по результатам опытов с неподвижным слоем. Величина гидродинамического фактора формы слоя зависит от степени расширения псевдоожиженного слоя и определяется по перепаду давления. * В работе [79] предлагается функциональная связь коэффициента формы с динамическим коэффициентом формы Кф, определяющим аэродинамические свойства частиц произвольной формы по отношению к шару. Е. I. Реttуjohn предложил переход от несферической изометрической частицы к шарообразной осуществлять путем введения коэффициентов формы ƒи сферичности ψ. Коэффициент формы ƒ* представляет собой отношение площади поверхности частицы несферической формы S₁ к площади поверхности эквивалентного шара Sо, объем которого V₀ равен объему несферической частицы V₁: f= S₁/S₀ = 0,207 S₁/V₁^⅔ при условии V₁= V₀. (1) Величину, обратную коэффициенту формы, называют коэффициентом сферичности ψ (симплекс формы, шаровое число). Ψ =1/ƒ = 4,878 / (V₁^⅔/ S₁) Величину √ ψ обычно называют фактором формы Ф. Ф= √ 4,878 V₁^⅔/ S₁ . (3) Выражая через фактор формы Ф коэффициент формы, С. С. Забродский [37] предлагает выражение f = 1/ Ф² (4) Величины f, ψ, Ф наиболее часто встречаются в научно-технической литературе, однако не являются общепринятыми, и рядом авторов предложены другие рели-чины для оценки формы частиц, например Ф* = 1/ Ф [5] и т. п. Площадь поверхности кристалла сахара S₁ (в см²) может быть найдена по формуле из работы [2]: S₁= 4,12 ³√G₁² . (5) где G₁ — масса одного кристаллика, г. К. У. Бурлиевым и В. new balance 574 А. Потаповым [9] была проведена ‘серия экспериментов, в результате которой удалось установить зависимость коэффициента формы /’ кристаллов сахара-песка от их определяющего размера d_е D_e, мм 0,15 0,3 0,5 0,75 1,0 1,5 f 1,01 1,06 1,08 1,1 1,12 1,24

Определяющий размер частиц

Наиболее доступным и чаще всего встречающимся в практике свеклосахарного и сахарорафинадного производства является ситовой метод определения дисперсного состава сахара-песка (ГОСТ 12579 — 69); для этой цели обычно используют сита с размером ячейки не менее 0,2 мм. По данным ситового анализа гранулометрический состав любого сыпучего материала представляют преимущественно в форме таблиц или графиков, характеризующих разделение широкой фракции частиц на ряд узких, причем аргументом является размер частиц а функцией — массовая доля Δ_i частиц этого размера d _i в смеси. Формулы для расчета пневмосистем базируются на каком-либо определяющем размере частиц d (отдельные авторы именуют его средним эффективным [82] или эквивалентным диаметром [21]*), вычисленном по гранулометрическому составу смеси. ! Имеются самые разнообразные предложения относительно методики расчета определяющего размера частиц d_e [37, 54]. Для сыпучих материалов с достаточно широким фракционным составом наиболее распространенным методом является определение d_e как средне-гармонической величины [21]: d_e = 1 / ∑ Δ_{i / di} *Данное понятие эквивалентного диаметра, подразумевающее средний размер частиц полидисперсного слоя, следует отличать от эквивалентного диаметра сложного сечения. При исследованиях гидродинамики слоя зернистого материала вводят понятие d_э — эквивалентный диаметр сложного сечения. В частности, определение критерия Рейнольдса по скорости в поровых каналах W₀ производится по d_е:

• Re_W0 = W₀ d _t/V; d_э=4г, где г — гидравлический радиус изви-

листых каналов в свободном сечении слоя — отношение свободного объема слоя к его поверхности в единичном объеме [95]. Для шарообразных частиц d_э = [82]. Если форма частиц отли- 3 1 — е чается от шарообразной, то Л_э= ) Размер частиц узкой фракции ^ в случае шарообразных и округлых частиц определяют как среднее арифметическое или среднее геометрическое значения диаметров проходного й\. и непроходного с?₂ отверстий смежных сит соответственно по формулам: ^ = /ЗА». (8) В том случае, когда форма частиц значительно отличается от сферической, с1г находят как ‘диаметр шара, по объему равновеликого частице V з/» где vi — среднеарифметическое значение объема одной частицы данной узкой фракции, определяемое по массе О_г и количеству п_^ частиц этой фракции в данной пробе: Для оценки гранулометрического состава сахара-песка различные авторы предлагают на первый ,взгляд различные методы и критерии, однако все они по существу сводятся к определению среднего диаметра кристалла и [степени неоднородности. Д. С. Шевцов и Б. Ф. Милютенко [127] считают целесообразным при обработке результатов рассева проб сахара определять средний диаметр кристалла по формуле (6), принимая за д,_г среднее арифметическое размеров двух смежных сит [формула (7)]. basket nike И. Б. Новицкая [67] за средний диаметр кристалла принимает с?_ср = 0,75с?с, а с1_е определяет по методике, приведенной в работе [127]. Н. Ро^егз предложил для математической обработки ситового анализа сахара-песка принять за основу нормальный закон распределения случайных величин и характеризовать гранулометрический состав сахара-песка графически — прямой линией в вероятностной сетке. Этот же способ в 1962 г. был рекомендован Международной комиссией по унификации методов анализа сахаропродуктов для практического использования. Н. Ро^егз основывался на возможности спрямления на вероятностной шкале (по оси ординат) кривой, характеризующей зависимость суммарного количества кристаллов сахара., прошедших через данное сито, от размеров сит. Такая кривая, по мнению Н. Ро-з’а, аналитически выражается интегральной кривой Гаусса.