- Coalescenza e collasso di bolle in fluidi solid-like
Il comportamento delle bolle in un mezzo reologicamente complesso gioca un ruolo cruciale in molti campi industriali che vanno dai classici processi chimici realizzati con colonne a bolle o con letti fluidizzati, ai fermentatori per prodotti alimentari e farmaceutici o ai devolatilizzatori per polimeri, fino ai più recenti processi di preparazione di materiali compositi e di formazione di schiu- me, solo per citarne alcuni
Gli studi fondamentali su tale argomento sono stati principalmente focalizzati sul comporta- mento di bolle in liquidi newtoniani (vedi Clift et al.1978,e Sadhal et al.,1997) o su singole bolle in fluidi non-newtoniani, a partire dal pionieristico lavoro di Astarita e Apuzzo (1965), arrivando fino ai più recenti lavori di Rodrigue et al. (1996) e di Li (1999). Il panorama sperimentale e teorico appare in ogni caso ancora carente (Li et al., 2001) particolarmente per quanto riguarda le applicazioni, in quanto le semplificazioni necessarie per affrontare questa problematica, peraltro molto complessa, spesso sono eccessive rispetto all’esigenza di aderenza alla realtà industriale. In particolare ciò è molto veritiero per quanto riguarda gli aspetti concernenti il problema della coalescenza delle bolle e sul loro eventuale collas- so, in un fluido non-Newtoniano.Uno dei settori industriali da sempre interessato a questi fenomeni è indubbiamente quello alimentare, poiché molti dei prodotti uti- lizzati si presentano come sistemi costi- tuiti da una matrice liquida più o meno densa che ingloba del gas.
In particolare l’aerazione avviene o in matrici a bassa viscosità, frequentemente newtoniana (es. bevande gassate o fermentate), o a viscosità intermedia,frequentemente non newtoniana (es.creme,panne),o infine in sistemi concentrati tipo impasti che mostrano un comportamento viscoelastico o elastoviscoso.
Nei primi due casi la trattazione, sebbene complessa, è però riconducibile agli studi citati sulle bolle; viceversa gli impasti presentandosi densi, poco fluidi e reologicamente definibili come materiali solid-like, presentano movimenti delle bolle piuttosto limitati e comunque trascurabili.
La crescita di singole bolle immerse in un mezzo viscoelastico infinito è stata affrontata in maniera abbastanza fondamentale e completa (Bird et al., 1977, de Cindio & Correra, 1995), viceversa la fisi- ca della coalescenza tra bolle necessita di una trattazione specifica, che per molti aspetti deve essere ancora sviluppata.