Zasady wędzenia elektrostatycznego

[Maxell]

Wpływ sił pola elektrostatycznego na efekt wędzenia.

 

Bardzo znaczny wzrost szybkości osadzania składników dymu na powierzchni wędzonych produktów można uzyskać w polu elektrostatycznym wysokiego napięcia. Istnieje kilka modyfikacji wędzenia elektrostatycznego. Najczęstsze jest wędzenie bezpośrednio w polu wyładowań koronowych. Natomiast przy kombinowanym wędzeniu owiewowo-elektrostatycznym jonizacja dymu następuje w komorze wstępnej. Jednak w tych warunkach prędkość osadzania się składników dymu na produkcie ulega niewielkiemu zwiększeniu.

Istotę elektrostatycznego wędzenia pokazano na rysunku.

Wysokie napięcie doprowadzone do elektrody koronującej, przy odpowiednim odstępie od uziemionego przenośnika, wywołuje zjawisko tzw. korony, czyli jonizację cząsteczek gazów w miejscach o największym natężeniu pola elektrycznego. Krytyczne natężenie pola E_k niezbędne do powstania korony wokół cylindrycznego przewodu o promieniu r, wyraża się empirycznym wzorem

 

 

gdzie δ — gęstość względna powietrza w stosunku do powietrza w temperaturze 298 K pod normalnym ciśnieniem.

 

 

Rys. Zasada elektrostatycznego wędzenia

I — elektroda jonizująca, 2 — cząstka dymu, 3 — uziemiony przenośnik, 4 — produkt poddawany wędzeniu

 

W warunkach jakie istnieją w sekcji wysokiego napięcia wędzarni elektrostatycznej lub w elektrofiltrze, linie pola elektrycznego są zagęszczone w pobliżu elektrody koronującej, co wytwarza duży gradient potencjału, czyli natężenie pola. Natężenie to stopniowo maleje w miarę wzrostu odległości od elektrody koronującej. W praktyce tak dobiera się rozstęp elektrod, średnicę drutu elektrody koronującej oraz napięcie zasilające, aby natężenie pola wyższe od E_k istniało tylko w najbliższym otoczeniu elektrody jonizującej. Jeśli rozstęp przy danym napięciu jest zbyt duży, wówczas zjawisko korony nie wystąpi. Natomiast przy zbyt małym rozstępie zanika zjawisko korony, a następują wyładowania iskrowe. W wędzarni elektrostatycznej stosuje się zwykle takie warunki zasilania, aby średni gradient napięcia miedzy elektrodą koronującą a powierzchnią wędzonego produktu wynosił nieco ponad 3 kVcm^-1, przy napięciu zasilania od 20 do 60 kV.

Przy średnicy drutu elektrody ok. 0,4 mm wytwarza się lokalnie wystarczająco wysokie natężenie pola, które umożliwia wystąpienie wyładowań koronowych.

Cząstki dymu adsorbują na swej powierzchni gazowe jony i wolne elektrony wytwarzane w przestrzeni międzyelektrodowej, wskutek czego podlegają działaniu sił pola elektrostatycznego, które przyspiesza ich osiadanie na wędzonym produkcie. Prędkość ruchu cząstek w kierunku uziemionego przenośnika zależy od ich ładunku ne oraz natężenia pola E. Można ją opisać równaniem

 

 

gdzie: β — współczynnik zależny od cieplnych ruchów cząstek w przestrzeni międzyelektrodowej; η, r, A i l — jak we wzorze opisującym prędkość osiadania cząstek obojętnych.

 

W warunkach wędzenia elektrostatycznego na powierzchni wędzonego produktu gromadzą się nie tylko elektrycznie naładowane cząstki dymu. Również składniki fazy gazowej ulegają przyspieszonej sorpcji, dzięki temu, że wytwarzający się pod wpływem wyładowań „wiatr elektryczny"
wywołuje ruch całego dymu w kierunku wędzonego produktu, co przyspiesza wymianę masy. Wiatr elektryczny powstający w przestrzeni międzyelektrodowej osiąga znaczne prędkości, np. w elektrofiltrach mierzono prędkość w granicach od 0,2 do 6 ms^-1.