Os cientistas capturaram pela primeira vez a complexa dinâmica do movimento das partículas em materiais granulares, ajudando a explicar por que as castanhas misturadas costumam ver as castanhas do Brasil maiores se reunirem no topo. As descobertas podem ter um impacto vital nas indústrias que lutam com o fenômeno, como a farmacêutica e a mineração.
Muitas pessoas terão a experiência de mergulhar as mãos em um saco de castanhas misturadas apenas para descobrir as castanhas do Brasil no topo. Esse efeito também pode ser facilmente observado com caixas de cereais, com os itens maiores subindo para o topo. Coloquialmente, esse fenômeno de partículas segregando por seu tamanho é conhecido como ‘efeito castanha-do-Brasil’ e também tem grandes implicações para as indústrias onde a mistura desigual pode degradar criticamente a qualidade do produto.
Agora, pela primeira vez, os cientistas da Universidade de Manchester usaram imagens 3D resolvidas pelo tempo para mostrar como a castanha do Brasil sobe através de uma pilha de nozes. O trabalho mostra a importância do formato das partículas no processo de desmistura.
Uma dificuldade comum ao examinar materiais granulares é acompanhar o que acontece com as partículas no interior da pilha, que não podem ser vistas facilmente. Esta nova pesquisa publicada na revista Scientific Reports é um avanço importante em nossa compreensão, utilizando técnicas de imagem avançadas no novo Centro de Pesquisa Nacional para Tomografia Computadorizada de Raios-X baseada em Laboratório (NXCT), com base no Instituto Henry Royce.
O professor Philip Withers de Regius disse: “Neste trabalho, acompanhamos o movimento da castanha-do-pará e do amendoim por meio de tomografia computadorizada de raios-X de lapso de tempo enquanto a embalagem era repetidamente agitada. Isso nos permitiu ver pela primeira vez o processo pelo qual as castanhas do Brasil passam do amendoim para chegar ao topo. ”
A equipe capturou o experimento de imagem único em vídeo mostrando a evolução temporal da mistura de nozes em 3D. Observa-se que o amendoim se infiltra para baixo, enquanto três castanhas maiores do Brasil sobem. A primeira castanha do Brasil atinge os primeiros 10% da altura do leito após 70 ciclos de cisalhamento, com as outras duas castanhas do Brasil atingindo essa altura após 150 ciclos de cisalhamento. As castanhas do Brasil restantes aparecem presas na parte inferior e não sobem para cima.
O Dr. Parmesh Gajjar, principal autor do estudo, acrescenta: “De maneira crítica, a orientação da castanha do Brasil é a chave para seu movimento ascendente. Descobrimos que a castanha do Brasil inicialmente começa na horizontal, mas não começa a subir até que tenha primeiro girado suficientemente em direção ao eixo vertical. Ao atingir a superfície, eles retornam a uma orientação plana.
“Nosso estudo destaca o papel importante da forma e orientação das partículas na segregação. Além disso, essa capacidade de rastrear o movimento em 3D abrirá o caminho para novos estudos experimentais de misturas de segregação e abrirá a porta para simulações ainda mais realistas e modelos preditivos poderosos . Isso nos permitirá projetar melhor equipamentos industriais para minimizar a segregação de tamanho, levando a misturas mais uniformes. Isso é crítico para muitas indústrias, por exemplo, garantindo uma distribuição uniforme de ingredientes ativos em comprimidos medicinais, mas também no processamento de alimentos, mineração e construção . “
Publicado em 20/04/2021 12h39
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