Для частиц различной формы

Распределение частиц может быть представлено различным образом. Наиболее наглядным является графический способ, при котором результаты оформляются в виде гистограмм, полигонов распределения, ложных дифференциальных, интегральных и дифференциальных кривых. По кривой можно также охарактеризовать и распределение частиц в полидисперсной системе. В качестве примера на рис. 2.2 приведена дисперсность распыленных частиц сгущенного молока.

Рис. 2.2. Характери­стики дисперсности распыленных частиц сгущенного молока: а) гистограмма распре­деления частиц; б) полигон распределения частиц; в) ложная дифференци­альная кривая распре­деления частиц; г) инте­гральная кривая счетного распределения частиц (по Н.Н. Липатову и В.Д. Хари­тонову)

Особенностью высокодисперсных систем, как ранее было отмечено, является наличие высокоразвитой границы раздела фаз. Влияние поверхностей раздела фаз и связанных с ними поверхностных явлений на свойства дисперсных систем обусловлено существованием избыточной поверхностной энергии. Одно из наиболее важных следствий существования поверхностной энергии - капиллярные явления, связанные с воздействием искривленных поверхностей на контактирующие фазы.

Удельную поверхность, отнесенную к единице объема или массы, для дисперсных систем, содержащих частицы, можно определить из выражений:

S^/_уд= , (2.15)

S^//_уд= , (2.16)

где S^/_уд - площадь удельной поверхности, отнесенная к единице объема;

S^//_уд - площадь удельной поверхности, отнесенная к единице массы;

S₁, ₂ - площадь межфазной поверхности;

V - суммарный объем дисперсной фазы;

r - плотность дисперсной фазы.

Как следует из этих выражений, с увеличением количества частиц, например, при их измельчении, удельная поверхность дисперсной системы увеличивается. Если частицы несферические, то для нахождения удельной поверхности необходимо ввести в расчет коэффициент формы, который лежит в диапазоне значений от 1 до 10.

Для оценки несферичности поверхности частиц используют показатель «кривизна поверхности», под которым понимают коэффициент, определяемый как производная.

Н= (2.17)

Для сферической поверхности радиуса r

Н= , (2.18)

для нити цилиндрической формы

Н= , (2.19)

для частиц неправильной формы

Н= , (2.20)

где r₁ и r₂ - радиусы окружностей, полученных при прохождении через поверхность и нормаль к ней в данной точке двух перпендикулярных плоскостей.

Две фазы могут существовать в однокомпонентной системе в равновесии только при наличии устойчивой границы раздела между ними, не проявляющей тенденции к самопроизвольному увеличению (термодинамически устойчивой при постоянных температуре и объеме системы). С макроскопической точки зрения это означает, что с поверхностью связана некоторая энергия, так что общая свободная энергия системы не является суммой энергии двух объемных фаз, а включает еще избыточную свободную энергию, пропорциональную площади S поверхности раздела фаз - свободную поверхностную энергию F_s.

F_s= (2.21)

где s - удельная (приходящаяся на единицу площади поверхности) свободная поверхностная энергия (поверхностное натяжение), Дж/м² или Н/м.

Поверхностное натяжение можно трактовать и как силу, действующую вдоль поверхности раздела (тангенциально к ней) и препятствующее ее увеличению. Наличие на поверхности раздела фаз избытка энергии означает, что для образования новой поверхности требуется совершить работу, поэтому величина s одновременно представляет собой работу обратимого изотермического образования единицы поверхности.

Используя приведенные формулы можно оценить многие индивидуальные свойства и установить закономерности формирования гетерогенных (многофазных) пищевых продуктов. Присущая черта является основной качественной характеристикой всего многообразия дисперсных систем пищевых продуктов.