Ученые разгадали загадку бразильского ореха

Ученые впервые смогли объяснить сложную динамику движения частиц в сыпучих материалах, из-за которой в пакете с различными видами орехов, более крупные бразильские орехи всегда находятся наверху. Результаты исследования могут иметь важное значение для отраслей, которые борются с этим явлением, таких как фармацевтика и горнодобывающая промышленность.

Многие люди, окунув руки в пакет с ореховой смесью, обнаруживают, что бразильские орехи всегда лежат сверху. Этот эффект также можно наблюдать любых смесях, пищевых или промышленных, когда более крупные ингредиенты поднимаются вверх. В просторечии это разделение частиц по размеру известно как «эффект бразильского ореха» и имеет огромное значение для отраслей, где неравномерное перемешивание может ухудшить качество продукта.

Обычная трудность при исследовании гранулированных материалов заключается в том, чтобы проследить, что происходит с частицами внутри кучи, которые нелегко увидеть. Новое исследование ученых из Манчестерского университета, опубликованное в журнале Scientific Reports, является поистине прорывом в понимании проблемы, благодаря использованию передовых методов визуализации в новом Национальном исследовательском центре для лабораторной рентгеновской компьютерной томографии.

В своей работе исследователи проследили движение бразильских орехов и арахиса с помощью покадровой рентгеновской компьютерной томографии, в процессе многократного перемешивания содержимого пакета. Это позволило ученым впервые увидеть процесс, с помощью которого бразильские орехи поднимаются наверх. 

Наше исследование подчеркивает важную роль формы и ориентации частиц в смесях. Кроме того, возможность отслеживать движение частиц в 3D открывает путь для новых экспериментальных исследований разнородных смесей. Это позволит ученым точнее проектировать промышленное оборудование, чтобы свести к минимуму расслоение по размеру, что приведет к созданию более однородных смесей. Это важная задача для многих отраслей, например, для обеспечения равномерного распределения активных ингредиентов в сырье для изготовления таблеток, а также в пищевой, горнодобывающей и строительной отраслях.