Исследование физической модели процесса сушки обезжиренного молока в электрическом поле

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Одним из перспективных подходов для интенсификации технологических процессов, связанных с пищевыми продуктами, является применение электрического поля. Эффективное решение этого вопроса требует разработки физической модели взаимодействия электрического поля с сырьем биологического происхождения при учете его характеристик и процессов, протекающих на макро- и микроуровнях.

Цель. Разработать физическую модель взаимодействия электрического поля с сырьем биологического происхождения, учитывая при этом его характеристики, а также процессы, протекающие на макро - и микроуровнях. Оценить эффективность использования электрического поля в зависимости от его возможностей в широком диапазоне технологических параметров и их влияния на обрабатываемый продукт.

Материалы и методы. Разработка физической модели процесса сушки обезжиренного молока в электрическом поле проводилась комплексным методом, включающим в себя экспериментальные исследования и системный подход при их обработке и обосновании результатов.

Результаты. Экспериментально подтверждено, что под действием электрического поля происходит движение жидкости по микрокапиллярам пористой структуры вещества, то есть возникает электрокинетическое явление – микроэлектроосмос. Экспериментально установлен характер кинетики процесса движения жидкости по микрокапиллярам в зависимости от параметров электрического поля. Определены количественные зависимости высоты и скорости подъема жидкости по микрокапиллярам от времени при разных частотах электроимпульсных воздействий.

Выводы. Анализ результатов, полученных на основе предложенной комплексной модели процесса конвективной сушки, позволяет допустить возможность регулирования интенсификации технологического процесса сушки при применении электроимпульсных воздействий, как минимум за счет микроэлектроосмоса, активирующий трансформацию жидкости (молока) по внутренним (каналам) капиллярам высушиваемой частички сухого обезжиренного молока из центра на ее поверхность.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Николай Сергеевич Николаев

Московский государственный университет пищевых производств

Email: nikolaev.n.s@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-8624-7829
SPIN-код: 9855-4435

д.т.н., профессор

Россия, Москва

Михаил Яковлевич Бурлев

Фирма Майкер

Email: burlevm@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8258-8714
SPIN-код: 3313-7859

д.т.н.

Россия, Москва

Владимир Николаевич Корниенко

ВНИХИ – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kortiz@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2130-3572
SPIN-код: 4617-0390

к.т.н.

Россия, Москва

Список литературы

  1. Ольшанский А.И., Ольшанский В.И., Жерносек С.В. Исследование СВЧ сушки тканей // Вестник ВГТУ. 2013. № 24. С. 55–60.
  2. Смердов О.В. Интенсификация сушки древесных заготовок в поле электрического разряда при пониженном давлении: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2002.
  3. Косарин А.А. Технология импульсной сушки пиломатериалов: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2012.
  4. Галкин В.П. Сушка древесины в электрическом поле сверхвысоких частот: автореф. дис. … докт. техн. наук. М., 2010.
  5. Пахомова Ю.В. Некоторые особенности кинетики инфракрасной сушки лигносульфоната во вспененном состоянии // Наука без границ. 2018. № 10 (27). С. 65–68.
  6. Никулина М.А. Совершенствование процесса инфракрасной сушки пищевой съедобной пленки: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб, 2018.
  7. Аванесов В.М., Плаксин Ю.М., Ларин В.А. Анализ термодинамического совершенства инфракрасного оборудования на основе эксергетического баланса // Хранение и переработка сельхозсырья. 2014. № 7. С. 47–50.
  8. Кузнецов А.Л. Совершенствование технологии консервирования плодоовощной продукции с использованием электростатического поля: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2017.
  9. Макаров А.В. Совершенствование способа конвекивно-радиационной сушки желатина из отходов рыбопереработки: автореф. дис. … канд. техн. наук. Астрахань, 2020.
  10. Максименко Ю.А., Феклунова Ю.С., Пшеничная Н.Э. и др. Конвективно-радиационная распылительная сушилка для жидких и пастообразных пищевых материалов // Вестник АГТУ. 2015. № 2 (60). С. 19-23.
  11. Дяченко Э.П., Максименко Ю.А. Исследование конвективно-радиационной сушки вспененного желатинового бульона из отходов переработки рыб // Современная наука и инновации. 2019. № 2(26). С. 226–232.
  12. Бурлев М.Я. Интенсификация процесса сушки обезжиренного молока с использованием слабых электроимпульсных воздействий: автореф. дис. … докт. техн. наук. М., 2014.
  13. Липатов Н.Н., Харитонов В.Д. Сухое молоко. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.
  14. Бурыкин А.И., Малюков С.А., Филатов Ю.И. и др. Изучение перемещения жира в капиллярно-пористой структуре молока // Труды ВНИМИ. 1978. вып. 46. С. 91–94.
  15. Кинг Н. Изучение под микроскопом дисперсности сухого молока // XVI Международный конгресс по молочному делу. М., 1961. С. 76–77.
  16. Masters K. Spray Drying Handbook, Fourth Edition. New York: Halstead Press, 1985.
  17. Ilyukhin V.V., Burlev M.Ya. Generation and synchronization of unipolar electric impulses by substances at phase transition of the first kind // Fachzeitschrift für die gesamte Fleisch – und Milchwirtschaft. München, Germany. 2009. Iss. 3. Р. 16.
  18. Шубенкова Е.Г. Физическая и коллоидная химия: практикум: в 2 ч. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016.
  19. Григоров О.Н., Козьмина З.П., Маркович А.В. и др. Электрокинетические свойства капиллярных систем. М., Л.: АН СССР, 1956.
  20. Духин С.С., Дерягин Б.В. Электрофорез. М.: Наука, 1976.
  21. Reuss F.F. Memories de la Society Imperials des Naturalist’s de Moscow. 1809. N 2. P. 327.
  22. von Engelhard V. Handbuch der technischen Elektrochemie. Vol. 2. Part 1. Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft, 1933.
  23. Костин Н.А., Кублановский В.С., Заблудовский В.Л. Импульсный электролиз. Киев: Наукова думка, 1989.
  24. Crookes W. Notes of an Enquiry into the Phenomena called Spiritual during the Years 1870 – 1873 // Quarterly Journal of Science. 1874. P. 19.
  25. Widemann G. Pegging Anniversary. Berlin. 1852. No 87. Р. 321–323.
  26. Quincke G.H. De constantibus mercuries capillaribus. Dissertation. Berlin. 1858.
  27. Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. Киев: Наукова думка, 1983.
  28. Hardas N., Daviriyakul J., Foley L., et al. Accelerated stability studies of microencapsulated anhydrous milk fat // LWT – Food Science and Technology. 2000. Vol. 33, Iss. 7. P. 506–513. doi: 10.1006/fstl.2000.0696
  29. Лыков М.В., Леончик Б.И. Распылительные сушилки. М.: Машиностроение, 1966.
  30. Корягин А.А., Восконянц В.Г. Сушильные аппараты и установки. М.: ЦЕНТИХИМНЕФТЕМАШ. 1988.
  31. Taneya S. Electrification of powder // Japan Journal of Applied Physics. 1963. Vol. 2, No. 12. Р. 798–804.
  32. Веревкин В.Н., Смелков Г.И., Черкасов В.Н. Электростатическая искробезопасность и молниезащита. М.: МИЭЭ, 2006.
  33. Леб Л. Статическая электризация. М.: Госэнергоиздат, 1963.
  34. Статическое электричество. Режим доступа: http://www.refport.ru/ref-6976.html Дата доступа: 16.06.2022.
  35. Бажанов В.Л., Гуменников В.Б., Пугачев Я.Н. Измерения в технике связи. Методические указания. Самара: МПС, 2001.
  36. Пизюта Б.А. Информационно-измерительные оптические приборы. Изучение конструкции работы катетометра КМ-8,8. ГОСТ 19719-74. М.: НИИГА и К, 1979.
  37. Новопольский В.А. Работа с электронно-лучевым осциллографом. Практический курс. М.: Радио и связь, 1999.
  38. Шкурин Г.П. Справочник по новым измерительным приборам. М.: Воениздат, 1966.
  39. Nikolaev N.S., Burlev M.Ya. The process of Tribo charging particles by spray drying // Materially IX International Academic-Practical Conference. Molecular Physics. Industry, Poland, 7–15 January. – 2013. Vol. 15. Р. 20–24.
  40. Burlev M.Ya., Ilyukhin V.V. Mathematical model of drying milk particles using weak effective impacts // Theoretical and practical bases of development processes and devices of food manufactures: scientific papers. 100 years Fedorov N.E. (1901-1974). M., 2001. Р. 21–39.
  41. Burlev M.Ya., Nikolaev N.S. Intensivierung des Prozesses von dehydratisierung in elektrischem Feld schwaches Impulse // Science and Education. Materials of the III international research and practice conference. Vol. 1. Munich: Publishing office Vela Verlag Waldkraiburg, 2013. Р. 88–91.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сканированное изображение частицы СОМ с фото микроскопа.

Скачать (180KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Физическая модель микрочастицы СОМ: 1 –лактоза в аморфном состоянии с вкрапленными глобулами белка; 2 – молочный жир; 3 – включения пузырьков воздуха; 4 – микрокапилляры (углубления в виде кратеров, микротрещины).

Скачать (93KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Оборудование – распылительная сушилка «ЛУРГИ – КРАУЗЕ»: 1 – трубопровод для подачи сгущенного обезжиренного молока; 2 – сушильная камера; 3 – устройство для удаления сухого обезжиренного молока с внутренней стенки сушилки; 4 – генератор импульсов высокого напряжения (ГИВН); 5 – распределительный диск; 6 – колонка воздухораспределительная; 7 – уборочный механизм сушилки; 8 – шнек; 9 – вытяжной вентилятор; 10 – калориферы для подогрева воздуха; 11 – фильтр для входящего воздуха; 12 – дверь; 13 – рукавные фильтры; 14 – контурный электрод – «антенна – излучатель».

Скачать (134KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспериментальная установка для исследования микроэлектроосмоса: 1 – низкочастотный генератор сигналов; 2 – катетометр; 3 – осциллограф; 4 – стеклянная трубка; 5 – капилляры; 6 – кварцевый песок; 7 – электроды; 8 – лабораторный штатив.

Скачать (71KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение высоты подъема обезжиренного молока в капилляре от времени при разной частоте импульсов тока при микроэлектроосмосе.

Скачать (102KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изменение скорости движения обезжиренного молока в капилляре от времени при разной частоте импульсов при микроэлектроосмосе.

Скачать (115KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Изменение высоты подъема обезжиренного молока в капилляре в зависимости от частоты импульсов при микроэлектроосмосе.

Скачать (76KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.