12 май 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

„Загадката на бразилските ядки”. Как най-едрите ядки се издигат най-отгоре

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 20 април 2021 в 00:00 21830

Учените за първи път са заснеха сложната динамика на движението на частиците в гранулирани материали, помагайки да се обясни защо смес от ядки често по-големите бразилски ядки да се събират отгоре. Констатациите могат да окажат жизненоважно въздействие върху индустриите, които се борят с явлението, като фармацевтичните и минното дело.

Много хора знаят, че като бръкнат в пакет със смесени ядки, откриват най-отгоре бразилските ядки. Този ефект се наблюдава и при кутии със зърнени закуски, при които също по-големите парчета се издигат нагоре. Разговорно този феномен на частиците, разслояващи се според размерите си, е известен като „ефект на бразилския орех“ и има огромни последици за индустриите, където неравномерното смесване може критично да влоши качеството на продукта.

Сега за първи път учени от Университета в Манчестър за да покажат как бразилските орехи се издигат нагоре през другите ядки използват технологията 3D time-resolved imaging, която дава възможност да се изследват процеси, случващи се във времеви мащаби, по-къси от 10-16 секунди. Работата показва значението на формата на частиците в процеса на разбъркване.

Често срещана трудност при изследването на гранулирани материали е проследяването на това, което се случва с частиците от вътрешната страна на купчината, което не може лесно да се види. Новото изследване, публикувано в списание Scientific Reports, извърши този ключов пробив, използвайки усъвършенствани техники за изображения в новия Национален изследователски център за лабораторна рентгенова компютърна томография (NXCT) към Института "Хенри Ройс".

„В тази работа ние проследихме движението на бразилските орехи и фъстъците посредством рентгенова компютърна томография, като опаковката многократно се разтръсква. Това ни позволи да видим за първи път процеса, по който бразилските ядки се движат покрай фъстъците, за да се издигнат нагоре", разказва професор Региус Филип Уидърс (Philip Withers).

Екипът засне уникалния експеримент с изображения на видео, показващо развитие във времето на сместа от ядки в 3D. Вижда се, че фъстъците проникват надолу, докато три по-големи бразилски ореха се издигат нагоре. Първият бразилски орех достига 10% от горната височина на съда след 70 цикъла на разтръскване, докато другите два бразилски ореха достигат тази височина след 150 цикъла. Останалите бразилски ядки изглеждат заклещени към дъното и не се издигат нагоре.

„Ориентацията на бразилския орех е ключова за неговото движение нагоре. Установихме, че бразилските ядки първоначално започват хоризонтално, но не започват да се покачват, докато първо не се завъртят достатъчно към вертикалната ос. След като достигнат повърхността, те се връщат в хоризонтална ориентация", добавя д-р Пармеш Гаджар (Parmesh Gajjar), водещ автор на изследването.

„Нашето проучване подчертава важната роля на формата и ориентацията на частиците в сместа. Освен това тази способност за проследяване на движението в 3D ще проправи пътя за нови експериментални изследвания на разслояващи се смеси и ще отвори вратата за още по-реалистични симулации и мощни прогнозни модели. Това ще ни позволи да проектираме по-добре промишленото оборудване, за да сведем до минимум разделянето по размер, като по този начин ще доведе до по-еднородни смеси. Това е от решаващо значение за много индустрии, например осигуряването на равномерно разпределение на активните съставки в лекарствените таблетки, но също така и в преработката на храни, минното дело и строителството".

Справка: Gajjar, P., Johnson, C.G., Carr, J. et al. Size segregation of irregular granular materials captured by time-resolved 3D imaging. Sci Rep 11, 8352 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-87280-1

Източник: Scientists Crack “The Brazil-Nut” Puzzle – How the Largest Nuts Rise to the Top, University Of Manchester


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.