- впливу на металеві і заряджені частинки,
- омагнічування води і водних розчинів,
- впливу на біологічні об'єкти.
У першому випадку магнітне поле застосовують в сепараторах з метою очищення різних харчових середовищ від металевих феромагнітних домішок і в пристроях для розділення заряджених частинок.
У другому - з метою зміни фізико-хімічних властивостей води.
У третьому - для управління процесами біологічної природи.
У магнітних сепараторах за допомогою магнітних систем виділяють з сипучої маси феромагнітні домішки (сталеві, чавунні і т. П.). Розрізняють сепаратори з постійними магнітами і електромагнітами. Для розрахунку підйомної сили магнітів використовують наближену формулу, відому із загального курсу електротехніки.
де F м - підйомна сила, Н, S - поперечний переріз постійного магніту або муздрамтеатру електромагніту, м2, В - магнітна індукція, Т.
За необхідної величини підйомної сили визначають необхідну величину магнітної індукції, при використанні електромагніту силу, що намагнічує (Iw):
де I - струм електромагніту, A, w - число витків котушки електромагніту, Rм - магнітний опір, рівне
тут lк - довжина окремих ділянок муздрамтеатру з постійним перетином і матеріалом, м, # 956; к - магнітна проникність відповідних ділянок, Гн / м, Sк - поперечний переріз відповідних ділянок, м2, S - перетин муздрамтеатру, м2, В - індукція, Т.
Магнітний опір постійно тільки для немагнітних ділянок ланцюга. Для магнітних ділянок величина RM знаходиться за допомогою кривих намагнічування, так як тут # 956; величина змінна.
Сепаратори з постійним магнітним полем
Найбільш прості в пристрої і економічні сепаратори з постійними магнітами, так як вони не вимагають додаткової енергії для харчування обмоток. Їх використовують, наприклад, на хлібозаводах для очищення борошна від ферропримесей. Сумарна підйомна сила магнітол в цих сепараторах, як правило, повинна бути не менше 120 Н. У магнітному полі борошно повинно пересуватися тонким шаром, товщиною близько 6-8 мм, зі швидкістю не більше 0,5 м / с.
Сепаратори з постійними магнітами мають і суттєві недоліки: підйомна сила їх невелика і слабшає з часом через «старіння» магнітів. Сепаратори з електромагнітами не мають цих недоліків, так як електромагніти, що встановлюються в них, харчуються постійним струмом. Підйомна сила їх значно вище і може регулюватися струмом обмоток.
На рис. 1 представлена схема електромагнітного сепаратора для сипучих домішок. Сепарованого матеріал подається в приймальний бункер 1 і по транспортеру 2 рухається до приводного барабану 3, виготовленому з магнітною (латунь і т. П.). Барабан 3 обертається навколо нерухомого електромагніта постійного струму 4.
Відцентрова сила відкидає матеріал в розвантажувальний отвір 5, а ферропримесей під дією магнітного поля електромагніту 4 «прилипають» до стрічки транспортера і відриваються від неї лише після виходу з поля дії магнітів, потрапляючи в розвантажувальний отвір для ферропримесей 6. Чим тонше шар продукту на стрічці транспортера , тим краще здійснюється сепарація.
Магнітні поля можна використовувати для розділення заряджених частинок в дисперсних системах. В основі цього поділу лежать сили Лоренца
де F л - сила, яка діє на заряджену частинку, Н, k коефіцієнт пропорційності, q - заряд частинки, Кл, v - швидкість частинки, м / с, Н - напруженість магнітного поля. А / м, а - кут між векторами поля і швидкості.
Позитивно і негативно заряджені частинки, іони під дією сил Лоренца відхиляються в протилежні сторони, крім цього частинки з різними швидкостями також упорядковано в магнітному полі відповідно до величин їх швидкостей.
Мал. 1. Схема електромагнітного сепаратора для сипучих домішок
Пристрої для омагнічування води
Численні дослідження, проведені в останні роки, показали можливість ефективного застосування магнітної обробки водних систем - технічної і природного вод, розчинів і суспензій.
При магнітної обробки водних систем відбувається:
- прискорення коагуляції - злипання зважених у воді твердих часток,
- освіту і посилення адсорбції,
- утворення кристалів солей при випаровуванні нема на стінках посудини, а в обсязі,
- прискорення розчинення твердих тіл,
- зміна змочуваності твердих поверхонь,
- зміна концентрації розчинених газів.
Так як вода є активним учасником всіх біологічних і переважної більшості технологічних процесів, зміна її властивостей під дією магнітного поля з успіхом використовують в харчовій технології, в медицині, хімії, біохімії, а також в сільському господарстві.
За допомогою локальної концентрації речовин в рідині можна домогтися:
- опріснення і поліпшення якості природного і технологічних вод,
- очищення рідин від зважених домішок,
- управління активністю поживних фізіологічних і фармакологічних розчинів,
- управління процесами селективного росту мікроорганізмів (прискорення або пригнічення швидкостей росту і ділення бактерій, дріжджів),
- управління процесами бактеріального вилуговування стічних вод,
- магнітної анастезіології.
Управління властивостями колоїдних систем, процесів розчинення і кристалізації служить для:
- підвищення ефективності процесів згущення і фільтрації,
- зменшення відкладень солей, накипу та інших інкрустацій,
- поліпшення росту рослин, підвищення їх врожайності, схожості.
Відзначимо особливості магнітної обробки води. 1. Магнітна обробка вимагає обов'язкового протікання води з деякою швидкістю крізь одне або кілька магнітних полів.
2. Ефект омагнічування не зберігається вічно, а зникає через деякий час після закінчення дії магнітного поля, що вимірюється годинами або цілодобово.
3. Ефект обробки залежить від індукції магнітного поля і її градієнта, швидкості потоку, складу водної системи і часу її знаходження в полі. Відзначено, що між ефектом обробки і величиною напруженості магнітного поля прямий пропорційності немає. Важливу роль відіграє градієнт магнітного поля. Це зрозуміло, якщо врахувати, що сила F, що діє на речовину з боку неоднорідного магнітного поля, визначається виразом
де x - магнітна сприйнятливість одиниці об'єму речовини, Н - напруженість магнітного поля, А / м, dH / dx - градієнт напруженості
Як правило, значення індукції магнітного поля лежать в межах 0,2-1,0 Тл, а градієнта - 50,00-200,00 Тл / м.
Найкращі результати магнітної обробки досягаються при швидкості течії води в поле, що дорівнює 1-3 м / с.
Про вплив природи і концентрації речовин, розчинених у воді, відомо поки мало. Встановлено, що ефект омагнічування залежить від типу і кількості сольових домішок у воді.
Наведемо кілька конструкцій установок для магнітної обробки водних систем з постійними магнітами і електромагнітами, що живляться струмом різної частоти.
На рис. 2. приведена схема пристрою для омагнічування води з двома постійними магнітами циліндричної форми 3, Вода тече в зазорі 2 муздрамтеатру, утвореного порожнистим феромагнітним сердечником 4, вміщеному в корпус L Індукція магнітного поля становить 0,5 Тл, градієнт - 100,00 Тл / м Ширина зазору 2 мм.
Мал. 2. Схема пристрою для омагнічування води
Мал. 3. Пристрій для магнітної обробки водних систем
Великого поширення набули апарати, оснащені електромагнітами. Апарат такого типу представлений на рис. 3. Він складається з декількох електромагнітів 3 з котушками 4, вставлених в діамагнітний чохол 1. Все це розташовується в залізній трубі 2. У зазорі між трубою і корпусом, захищеним діамагнітним чохлом, протікає вода. Напруженість магнітного поля в цьому зазорі 45 000-160 000 А / м. В інших варіантах апаратів цього типу електромагніти надягають на трубу зовні.
У всіх розглянутих апаратах вода проходить через порівняно вузькі зазори, тому попередньо її очищають від твердих суспензій. На рис. 4 наведена схема апарату трансформаторного типу. Він складається з ярма 1 з електромагнітними котушками 2, між полюсами яких прокладена труба 3 з діамагнітного матеріалу. В апараті здійснюється обробка води або пульпи змінним або пульсуючим струмом різної частоти.
Тут описані лише найбільш характерні конструкції апаратів, які з успіхом застосовуються в різних сферах виробництва.
Магнітні поля впливають також на розвиток життєдіяльності мікроорганізмів. Магнітобіологія - розвивається галузь науки, знаходить все більше практичне застосування, в тому числі і в біотехнологічних процесах харчових виробництв. Виявлено вплив постійних, змінних і пульсуючих магнітних полів на розмноження, морфолого-культуральні властивості, метаболізм, ферментативну активність і інші сторони життєдіяльності мікроорганізмів.
Вплив на мікроорганізми магнітних полів незалежно від їх фізичних параметрів призводить до фенотипической мінливості морфолого-культуральних та біохімічних властивостей. У деяких видів у результаті обробки може змінюватися хімічний склад, антигенна структура, вірулентність, резистентність до антибіотиків, фагів, УФ-опромінення. Іноді магнітні поля викликають прямі мутації, але частіше за все вони впливають на екстрахромосомние генетичні структури.
Загальновизнаною теорії, що пояснює механізм магнітного поля на клітину, поки не існує. Ймовірно, в основі біологічної дії магнітних полів на мікроорганізми лежить загальний механізм опосредственнго впливу через екологічний фактор.