Процессы адресной доставки энергии и тепломассопереноса в системах с нано-, микро- и макроэлементами

Процессы адресной доставки энергии и тепломассопереноса в системах с нано-, микро- и макроэлементами

Автор: Гаврилов Александр Викторович, Гербер Юрий Борисович

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Электротехнологии и электрооборудование

Статья в выпуске: 1, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. Производство современных технологий должно учитывать всесторонний анализ энергетических, биотехнологических и теплофизических явлений. Основными в пищевых технологиях являются процессы тепло- и массообмена, которые необходимо интенсифицировать. Цель статьи. Исследование механизмов и моделирование кинетики тепломассопереноса в микроволновом поле в технологиях комплексной переработки пищевого сырья. Материалы и методы. Комбинация тепловых, гидродинамических и диффузионных движущих сил при их согласованном действии способна решать проблемные вопросы обработки сырья, в первую очередь пищевого. С помощью принципов теории подобия предлагается безразмерный комплекс - число энергетического действия, которое отражает влияние электромагнитного поля. Предложена классификация режимов потока из микро- и нанокапиллярной структуры. Результаты исследования. Непосредственный, адресный, подвод энергии к жидкой фазе сырья дает возможность получения в аппарате твердой фазы. Это принципиально новые возможности процесса обезвоживания. Скорости выпаривания при постоянной мощности поля зависят только от типа растворителя. В результате обработки всех точек эксперимента было получено критериальное уравнение, которое устанавливает зависимость числа энергетического действия от безразмерного давления и безразмерной теплоты фазового перехода. Обсуждение и заключение. Разработан новый класс тепломассообменного оборудования - электродинамические аппараты. Предложенные экспериментальные результаты предполагают, что при организации процессов адресной доставки энергии с привлечением импульсного микроволнового поля поток из капилляров и нанокапилляров инициируется гораздо быстрее. Важное преимущество электродинамических экстракторов - возможность получения полиэкстрактов. Пищевые технологии с организацией процессов адресной доставки энергии при выпарке, сушке и экстрагировании являются ресурсо- и энергоэффективными и обеспечивают полное сохранение потенциала сырья.

Еще

Энергоемкость, теплообмен, массообмен, интенсификация, тепломассоперенос, микроволновое поле, адресная доставка энергии, диффузия, микрокапиллярная структура, нанокапиллярная структура, процесс обезвоживания, выпаривание

Короткий адрес: https://sciup.org/147240164

IDR: 147240164   |   DOI: 10.15507/2658-4123.033.202301.128-139

Список литературы Процессы адресной доставки энергии и тепломассопереноса в системах с нано-, микро- и макроэлементами

  • Nanobiotechnology Approaches for Engineering Smart Plant Sensors / J. P. Giraldo [et al.] // Nature Nanotechnology. 2019. Vol. 14, Issue 6. Р. 541-553. doi: https://doi.org/10.1038/s41565-019-0470-6
  • Rawal M., Singh A., Amiji M. M. Quality-by-Design Concepts to Improve Nanotechnology-Based Drug Development // Pharmaceutical Research. 2019. Vol. 36, Issue 11. doi: https://doi.org/10.1007/ s11095-019-2692-6
  • Understanding and Managing the Food-Energy-Water Nexus-Opportunities for Water Resources Research / X. Cai [et al.] // Advancesin Water Resources. 2018. Vol. 111. Р. 259-273. doi: https://doi. org/10.1016/j.advwatres.2017.11.014
  • Clapp J., Newell P., Brent Z. W. The Global Political Economy of Climate Change, Agriculture and Food Systems // The Journal of Peasant Studies. 2018. Vol. 45, Issue 1. Р. 80-88. doi: https://doi.org/10.1 080/03066150.2017.1381602
  • Govindan K. Sustainable Consumption and Production in the Food Supply Chain: a Conceptual Framework // International Journal of Production Economics. 2018. Vol. 195. Р. 419-431. doi: https://doi. org/10.1016/j.ijpe.2017.03.003
  • Hosovskyi R. Diffusive Mass Transfer during Drying of Grinded Sunflower Stalks // Chemistry & Chemical Technology. 2016. Vol. 10, Issue 4. Р. 459-464. doi: https://doi.org/10.23939/chcht10.04.459
  • Sabarez H. T. Thermal Drying of Foods // Fruit Preservation. Food Engineering Series ; A. Rosenthal, R. Deliza, J. Welti-Chanes, G. Barbosa-Cánovas (eds). New York : Springer, 2018. P. 181-210. doi: https:// doi.org/10.1007/978-1-4939-3311-2_7
  • Combined Drying of Apple Cubes by Using of Heat Pump, Vacuum-Microwave, and Intermittent Techniques / C. H. Chong [et al.] // Food Bioprocess Technol. 2014. Vol. 7, Issue 4. Р. 975-989. doi: https:// doi.org/10.1007/s11947-013-1123-7
  • Kumar C., Karim M. A. Microwave-Convective Drying of Food Materials: A Critical Review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2019. Vol. 59, Issue 3. Р. 379-394. doi: https://doi.org/10. 1080/10408398.2017.1373269
  • Microwave Vacuum Drying and Multi-Flash Drying of Pumpkin Slices / R. L. Monteiro [et al.] // Journal of Food Engineering. 2018. Vol. 232. doi: https://doi.org/10.1016/jjfoodeng.2018.03.015
  • Multi-Scale Model of Food Drying: Current Status and Challenges / M. M. Rahman [et al.] // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2018. Vol. 58, Issue 5. Р. 858-876. doi: https://doi.org/10. 1080/10408398.2016.1227299
  • Bozkir H., Baysal T. Concentration of Apple Juice Using a Vacuum Microwave Evaporator as a Novel Technique: Determination of Quality Characteristics // Journal of Food Process Engineering. 2017. Vol. 40, Issue 5. doi: https://doi.org/10.1111/jfpe.12535
  • Kumar A., Shrivastava S. L. Temperature, Concentration, and Frequency Dependent Dielectric Properties of Pineapple Juice Relevant to Its Concentration by Microwave Energy // Journal of Food Process Engineering. 2019. Vol. 42, Issue 1. doi: https://doi.org/10.1111/jfpe.13013
  • Influence of Three Different Concentration Techniques on Evaporation Rate, Color and Phenolics Content of Blueberry Juice / A. Elik [et al.] // Journal of Food Science and Technology. 2016. Vol. 53, Issue 5. Р. 2389-2395. doi: https://doi.org/10.1007/s13197-016-2213-0
  • Drying Characteristics and Modeling of Apple Slices during Microwave Intermittent Drying / J.-W. Dai [et al.] // Journal of Food Process Engineering. 2019. doi: https://doi.org/10.1111/jfpe.13212
  • Arballo J. R., Campañone L. A., Mascheroni R. H. Study of Microwave Drying of Vegetables by Numerical Modeling. Influence of Dielectric Properties and Operating Conditions // Food Science and Technology Research. 2018. Vol. 24, Issue 5. Р. 811-816. doi: https://doi.org/10.3136/fstr.24.811
  • Elik A., Yanik D. K., Gogü§ F. Optimization of Microwave-Assisted Extraction of Phenolics from Blueberry // Romanian Biotechnological Letters. 2019. Vol. 24, Issue 1. Р. 30-40. doi: https://doi. org/10.25083/rbl/24.1/30.40
  • Burdo O. G., Bandura V. N., Levtrinskaya Y. O. Electrotechnologies of Targeted Energy Delivery in the Processing of Food Raw Materials // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2018. Vol. 54, Issue 2. Р. 210-218. doi: https://doi.org/10.3103/S1068375518020047
  • Microwave Energy, as an Intensification Factor in the Heat-Mass Transfer and the Polydisperse Extract Formation / O. G. Burdo [et al.] // Problemele Energeticii Regionale. 2018. Vol. 1, Issue 36. Р. 58-71. doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.1217259
  • Burdo O. G. Nanoscale Effects in Food-Production Technologies // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2005. Vol. 78, Issue 1. Р. 90-96. doi: https://doi.org/10.1007/s10891-005-0033-6
  • Технологии селективного подвода энергии при выпаривании пищевых растворов / О. Г. Бурдо [и др.] // Проблемы региональной энергетики. 2017. № 1. С. 100-109. URL: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=29043965 (дата обращения: 27.09.2022).
  • Development of Wave Technologies to Intensify Heat and Mass Transfer Processes / O. Burdo [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 4, Issue 11. Р. 34-42.
  • Гаврилов А. В. Исследование энерготехнологий процессов обезвоживания растительного сырья // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2018. Вып. 16. С. 82-89. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36774234 (дата обращения: 27.09.2022).
  • Studying the Operation of Innovative Equipment for Thermomechanical Treatment and Dehydration of Food Raw Materials / O. Burdo [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. P. 24-32. URL: https://www.researchgate.net/publication/337229212_Studying_the_operation_of_innovative_equip-ment_for_thermomechanical_treatment_and_dehydration_of_food_raw_materials (дата обращения: 27.09.2022).
  • Energy Monitoring of Innovative Energy Technologies of Plant Raw Material Processing / O. G. Burdo [et al.] // Problemele Energeticii Regionale. 2019. Vol. 2, Issue 43. P. 23-38. doi: https://doi. org/10.5281/zenodo.3367058
  • Гаврилов А. В. Анализ современных энерготехнологий переработки растительного сырья // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина. 2019. № 5. С. 31-39. doi: https://doi.org/10.34677/1728-7936-2019-5-31-39
  • Development of Power-Efficient and Environmentally Safe Coffee Product Technologies / O. Burdo [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 11, Issue 103. P. 6-14. URL: https:// pdfs.semanticscholar.org/b42c/578cef37a69eecc671825a5e20d950ec14f1.pdf (дата обращения: 27.09.2022).
  • Технологии адресной доставки энергии и термотрансформации при производстве продуктов питания / О. Г. Бурдо [и др.] // Проблемы региональной энергетики. 2016. Вып. 2. С. 55-68. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26638640 (дата обращения: 27.09.2022).
  • Гаврилов А. В. Экспериментальное моделирование процессов выпаривания водных растворов в условиях вакуума и микроволнового поля // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина. 2020. Вып. 1. С. 41-50. doi: https://doi.org/10.34677/1728-7936-2020-1-41-50
  • Determination of Basic Parameters of Solarpanels / K. Tepe [et al.] // Международный научный журнал: Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 2. С. 22-27. URL: https://elibrary.ru/item. asp?id=14671143 (дата обращения: 27.09.2022).
  • Prosekov A. Y., Ivanova S. A. Food Security: The Challenge of the Present // Geoforum. 2018. Vol. 91. Р. 73-77. doi: https://doi.org/10.1016/j.geoforum.2018.02.030
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp