Ултразвуков ситови вибратор за по-ефективно пресяване – Казус

Традиционното механично пресяване на фини прахове често се затруднява от бързото образуване на агломерати – често причинено от лепкавостта на нишестето – които бързо запушват отворите на ситото и драстично намаляват ефективността на разделянето. Ултразвуковият ситови вибратор решава този сериозен проблем, като използва високочестотни механични вибрации за непрекъснато почистване на повърхността на ситото.
Резултатите от представеното тук проучване разкриват драстично подобрение в ефективността на разделянето в сравнение с конвенционалните методи; докато традиционното пресяване даваше по-малко от 55% от материала в оптималния диапазон 200–450 μm, ултразвуковата система значително подобри извличането на желаната фракция. Най-забележително е, че 10-минутен цикъл на пресяване при 75% ултразвукова амплитуда успешно изолира 83,79% от царевичното брашно в целевия диапазон на размера, което доказва, че ултразвуковото пресяване е изключително ефективен и оправдан метод на обработка за осигуряване на прецизно разпределение на размера на частиците.

Кой извлича полза от използването на ултразвуков ситови вибратор

• контрол на качеството & Лабораторни изследвания: Учените и техниците, които извършват анализ на размера на частиците, получават точни и възпроизводими резултати, без да се налага да се съобразяват с запушването на ситото.
• хранително-вкусова промишленост & Процесори: Промишлените отрасли, работещи с материали на базата на нишесте, като царевично, пшенично и ръжено брашно, се възползват от постоянния размер на частиците, който е от съществено значение за оптимизирането на продукти като директно експандирани екструдирани материали.
• Производствени дейности: Предприятията, които използват екструзия или подобни процеси, подобряват качеството на крайните си продукти, тъй като еднородният размер на частиците осигурява по-добър топлообмен и желаните текстурни свойства по време на преработката.

Пример от практиката: Ултразвуков вибрационен ситовик за отстраняване на натрупвания по ситата при пресяване на царевично брашно

В казусът на Brnčić и колеги (2009) се оценява използването на ултразвуковия ситови вибратор на Hielscher за подобряване на пресяването на царевичното брашно при производството на екструдирани храни с директно разширяване, включително закуски, обогатени със суроватъчни или соеви протеини. Размерът на частиците е от решаващо значение при екструдирането, тъй като влияе върху смесването на съставките, топлопредаването, разширяването и текстурата на крайния продукт. Затова изследователите си поставиха за цел да изолират частиците от царевично брашно с размер между 200 и 450 μm – оптималният диапазон за това приложение.

Традиционното пресяване беше тествано за 5, 10 и 15 минути. Тъй като царевичното брашно съдържа лепкаво нишесте, частиците се сблъскваха и образуваха агломерати, които запушваха ситото, особено отвора от 450 μm. Запушването започна още през първата или втората минута и се влоши с продължителността на обработката. В резултат на това делът на брашното в желания диапазон спадна от 55,58 % след 5 минути до 54,11 % след 10 минути и до едва 49,37 % след 15 минути.

Опитите бяха повторени с помощта на ултразвукова система с номинална мощност до 250 W и честота 24 kHz. Три амплитуди на ултразвука – 25 %, 50 % и 75 % – бяха оценени при всяка продължителност на пресяването. Високочестотните механични вибрации, преминаващи през ситото, разбиваха агломератите и поддържаха отворите на ситото свободни.

Ситата с ултразвукова вибрация доведоха до значително подобрение:

• След 5 минути използваемата част се увеличи с нарастването на амплитудата, като достигна 79,57 % при амплитуда от 75 %.
• След 10 минути при амплитуда 75% 83,79% от брашното се побра в целевия диапазон, в сравнение с 54,11% при използване на конвенционално пресяване – ръст от почти 30 процентни пункта.
• След 15 минути при амплитуда от 75% целевата фракция остана също толкова висока – 83,4%, в сравнение с едва 49,37% без ултразвук.

Двата най-добри резултата надхвърлиха определения в проучването праг от 75 % за икономически рентабилна преработка.

Резултати от пресяването на царевично брашно с помощта на ултразвуков пресяващ вибратор след 10 минути
Изследване и график: ©Brnčić и др., 2009 г.

Следователно основното предимство на ултразвуковото пресяване е способността му да предотвратява запушването на ситата, като същевременно осигурява по-голям и по-постоянен добив на материал с подходящ размер. То също така позволява да се поддържа капацитетът на пресяване, да се намали зависимостта от ръчни или механични методи за почистване и да се ограничат свързаните с това рискове от повреда на ситото и замърсяване на продукта.

Като цяло, проучването определя 10-минутно пресяване при 75% ултразвукова амплитуда като най-ефективното от тестваните условия. Получената фракция на брашното спомага за по-равномерно смесване с протеинови концентрати и би трябвало да допринесе за по-постоянни резултати при екструдирането, разширяването и текстурата на продукта. Методът може да бъде подходящ и за разделяне по размер на частиците на други прахообразни материали.

Защо да използвам ултразвуков ситови вибратор?

• Предотвратяване на запушването на ситото: Обичайното пресяване на фини, лепкави прахове (като царевично брашно) често води до бързо запушване на отворите на ситото поради агломерация на частиците, причинена от лепкавостта на нишестето. Ултразвуковите вибрации непрекъснато разбиват тези агломерати, като поддържат отворите на ситото свободни през целия процес.
• Значително повишение на производителността и точността: Чрез предотвратяване на запушването ултразвуковото пресяване може значително да подобри извличането на желаната фракция частици. Например, в конкретния случай целевата фракция (200–450 μm) се увеличи от под 55 % при традиционното пресяване до над 83 % при използване на ултразвук.
• Оптимизация на последващата обработка: Точното разпределение на размера на частиците е от решаващо значение за анализа, контрола на качеството и промишлените приложения.
• Отлична ефективност при фини частици: Традиционните методи често се оказват неефективни при фини сита (например 450 μm или по-малки) поради бързото им запушване. Ултразвуковото почистване гарантира, че дори най-фините сита запазват ефективността си, което позволява високопрецизно разделяне на фини прахове и суспензии.
• Повишена издръжливост на мрежата, по-рядко почистване: Механичните дискове за почистване на ситата или ръчната намеса могат да бъдат неефективни и да причинят повреда на деликатните ситови мрежи. Ултразвуковите ситови вибратори намаляват износването на ситовите мрежи.
• Ефективност по отношение на времето и разходите: Ултразвуковото пресяване осигурява по-високи добиви за по-кратко време в сравнение с продължителните традиционни методи на пресяване, при които степента на извличане е по-ниска. Тази ефективност намалява разходите за труд и увеличава производителността на лабораторията.
• Универсалност в различни отрасли: Въпреки че е демонстрирана с хранителни суровини като царевично, пшенично и ръжено брашно, технологията може да се прилага към различни фини прахове и частици, намиращи се в течни среди, което я прави ценна за изследвания в областта на фармацията, химията и материалознанието.
• Подобрена възпроизводимост: Чрез осигуряването на последователен и контролиран механизъм за премахване на „заслепяването“ ултразвуковото пресяване намалява вариативността, свързана с ръчното пресяване или механичното разтърсване, което води до по-надеждни и възпроизводими аналитични резултати.

Литература / Препратки