Формирование структуры дисперсных систем в неравновесном состоянии в условиях совмещения двух видов кавитационных воздействий
Автор: Талейсник М.А., Аксенова Л.М., Акимов А.И., Мизинчикова И.И., Пестерев М.А.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Процессы и аппараты пищевых производств
Статья в выпуске: 4 (86), 2020 года.
Бесплатный доступ
Приведено описание существующего способа получения инвертного сиропа стадийно в большом объеме в условиях использования одного вида потока энергии. Целью настоящей работы является разработка принципов перехода от макростатического равновесия к разработке каждого микростатического объема жидких дисперсных систем в процессе их получения в условиях неравновесного состояния, создаваемого совмещением двух видов кавитационных воздействий: гидродинамического и акустического воздейстия. Описаны свойства дисперсных систем и выбран объект исследований - инвертный сироп с количеством сухих 80% и редуцирующих 79-80% веществ. Инвертный сироп со 100% инверсией сахарозы на глюкозу и фруктозу широко применяется при производстве мучных кондитерских изделий и ряда пастило-мармеладных изделий. Установлены принципы образования агрегатов из молекул сахарозы на стадии растворения сахара, образование пустот и зарождение пузырьков газовой фазы. Рассмотрены условия создания неравновесного состояния сиропа в условиях использования двух видов потоков энергии, путем совмещения гидродинамической и акустической кавитации. Показан характер преобразования состояния пузырьков в условиях изменения геометрии потока газожидкостных систем и возбуждением в них звуковых колебаний. Описан механизм структурообразования газо-жидкостной системы в условиях влияния акустических колебаний на структуру. Показан характер превращения высококонцентрированных газожидкостных систем после схлопывания пузырьков газовой фазы, что явилось определяющим фактором образования новых видов материалов. Практическим выходом настоящей работы явилось создание инвертного сиропа со 100% содержанием фруктозы и глюкозы в сухих веществах. Получение эмульсии для мучных кондитерских изделий, и мармелада на основе свежих фруктов и овощей. Эффективность совмещения двух видов кавитационного воздействия открывает перспективу создания новых видов кондитерских изделий с принципиально новыми свойствами, с сохранением нативных витаминов и микроэлементов.
Жидкие среды, инвертный сироп, кавитация, сжимаемость, селективность, микроскопический уровень, модифицированные свойства
Короткий адрес: https://sciup.org/140257261
IDR: 140257261 | DOI: 10.20914/2310-1202-2020-4-17-23
Список литературы Формирование структуры дисперсных систем в неравновесном состоянии в условиях совмещения двух видов кавитационных воздействий
- Savenkova T.V., Karimov A.R., Taleysnik M.A. et al. Mechanisms of destruction and synthesis of liquid media, used in the food industry under non-equilibrium conditions // Food systems 2019. № 2(4). P. 38-41. doi: 10.21323/2618-97712019-2-4-38-41
- Аксенова Л.М. Пищевые технологии будущего и нанопреобразования биополимеров. Краснодар, 2015. 304 с.
- Пацюк Л.К., Алабина Н.М., Борченкова Л.А., Медведева Е.А. и др. Инновационная технология получения новых видов продуктов за счет применения кавитационной обработки // Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: сборник материалов II Международной научно-практической конференции. 2017. С. 440-443.
- Нигметзянов Р.И., Казанцев В.Ф., Приходько В.М. и др. Повышение эффективности ультразвуков жидкостной обработки путем активации энергии кавитационных кластеров // СТИН. 2019. № 3. С. 19-23.
- He S., Biedermann F., Vankova N. et al. Cavitation energies can outperform dispersion interactions // Nature Chem. 2018. № 10. P. 1252-1257. doi: 10.1038/s41557-018-0146-0
- Аверина Ю.М., Моисеева Н.А., Шувалов Д.А., Нырков Н.П. и др. Кавитационная обработка воды. Свойства воды и эффективность обработки // Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. 32. № 14 (210). С. 17-19.
- Haworth K.J., Bader K.B., Rich K.T. et al. Quantitative Frequency-Domain Passive Cavitation Imaging // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectriks, and Frequency Control. 2017. V. 64. № 1. P. 177-191. doi: 10.1109/TUFFC.2016.2620492
- Yasui K. Acoustic cavitation and bubble dynamics. Springer International Publishing, 2018.
- Karimov A.R., Taleysnik M.A., Savenkova T.V. et al. Physical and chemical features of dynamic of polymeric fluid //Food systems. 2018. V. 1. № 3. P. 44-54. dot: 10.21323/2618-9771-2018-1-3-44-54
- Хмелёв В.Н., Цыганок С.Н., Нестеров В.А. Повышение эффективности работы ультразвуковых колебательных систем для кавитационной обработки жидкостей // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП-2018): материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием. 2018. С. 229-232.
- Wang G., Wu Q., Huang B. Dynamics of cavitation-structure interaction // Acta Mech. Sin. 2017. V. 33. P. 685-708. dot: 10.1007/sl 0409-017-0685-4
- Талейсник М.А., Герасимов Т.В. Практическое обоснование эффективности кавитационной обработки в приготовлении полуфабрикатов для мучных кондитерских изделий // Кондитерские изделия XXI века: материалы X Юбилейной международной конференции. 2015. С. 83-84.
- Karimov A.R., Korshunov A.M., Beklemishev V.V. Influence of chemical reactions on the nonlinear dynamics of dissipative flows //Physica Scnpta. 2015. V. 90. № 8. P. 085203. dot: 10.1088/0031-8949/90/8/085203
- Шестаков С.Д., Красуля О.Н., Богуш В.И., Потороко И.Ю. Технология и оборудование для обработки пищевых сред с использованием кавитационной дезинтеграции. Санкт-Петербург, 2013. 152 с.
- Chunhai Yi., Qianqian Lu, Yun Wang, Yixuan Wang et al. Degradation of organic wastewater by hydrodynamic cavitation combined with acoustic cavitation // Ultrasonics Sonochemistry. 2018. V. 43. P. 156-165. doi: 10.1016/j.ultsonch.2018.01.013.
