ЭлБиб

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 8, 2011

ýíåðãèþ, è ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü ÿâëåíèå êà-

âèòàöèîííîé äåçèíòåãðàöèè [6]. Åãî äåéñòâèå îñíî-

âàíî íà ðàñïðîñòðàíåíèè â âîäå ïåðèîäè÷åñêèõ äå-

ôîðìàöèé, èñïóñêàåìûõ ïàðîãàçîâûìè ïóçûðüêàìè,

êîòîðûå âñåãäà ïðèñóòñòâóþò â âîäå â îáû÷íûõ óñëî-

âèÿõ è íà÷èíàþò ïóëüñèðîâàòü ïîä âîçäåéñòâèåì

ðàñïðîñòðàíÿåìîãî â âîäå óëüòðàçâóêà îïðåäåëåííîé

èíòåíñèâíîñòè.

Ìåòîäàì îáðàáîòêè ïèùåâûõ ñðåä, â òîé èëè

èíîé ìåðå îñíîâàííûì íà äåéñòâèè êàâèòàöèè, â

ìèðå ïîñâÿùåíî ìíîæåñòâî èññëåäîâàíèé. Èäåÿ èñ-

ïîëüçîâàíèÿ êàâèòàöèè â ïåðåðàáàòûâàþùåé è ïè-

ùåâîé ïðîìûøëåííîñòè âîçíèêëà åùå â 50-õ ãîäàõ

ïðîøëîãî âåêà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îíà ñòàëà íà-

ìíîãî àêòóàëüíåå è ïðèâëåêàòåëüíåå â ñâÿçè ñ

âîçìîæíîñòüþ çàìåíèòü õèìè÷åñêèå äîáàâêè â ïðî-

äóêòàõ ïèòàíèÿ áåçðåàêòèâíûì ôèçè÷åñêèì âîçäåé-

ñòâèåì íà ïèùåâîå ñûðüå, ÷òî ýêîíîìè÷íåå, ýôôåê-

òèâíåå è áåçîïàñíåå âî âñåõ îòíîøåíèÿõ. Ìèðîâîé

óðîâåíü ñîâðåìåííîé óëüòðàçâóêîâîé òåõíèêè ïî-

çâîëÿåò ñîçäàâàòü êàâèòàöèîííûå ðåàêòîðû áîëü-

øîé ìîùíîñòè, ñïîñîáíûå ñïðàâëÿòüñÿ ñ èñïîëüçó-

åìûìè â ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè îáúåìàìè æèä-

êîñòåé (ðèñ. 1).

Â ñâîåì øèðîêî èçâåñòíîì îáçîðå [7] àâòîðèòåò-

íûé ïîïóëÿðèçàòîð óëüòðàçâóêîâîé òåõíèêè è òåõ-

íîëîãèé ñåðåäèíû ïðîøëîãî âåêà Ëþäâèã Áåðãìàí

ïèñàë: «...Ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå ïðåäëîæåíèÿ ïî

óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêå æèäêîñòåé ìîãóò ïîëó-

÷èòü òîëüêî â òîì ñëó÷àå, åñëè óäàñòñÿ ñîçäàòü àïïà-

ðàòóðó, ïîçâîëÿþùóþ íåïðåðûâíî îáëó÷àòü óëüòðà-

çâóêîì ïðîòåêàþùóþ æèäêîñòü». Ñåé÷àñ òàêàÿ àï-

ïàðàòóðà óæå ñîçäàíà, íî ïðîáëåìà èñïîëüçîâàíèÿ

êàâèòàöèîííîé îáðàáîòêè â ïðîìûøëåííûõ ìàñ-

øòàáàõ îñòàëàñü. Îíà âñåãäà çàêëþ÷àëàñü åùå è â

òîì, ÷òî îòñóòñòâîâàëà ìàòåìàòè÷åñêàÿ òåîðèÿ êàâè-

òàöèîííîé îáëàñòè, ñîñòîÿùåé èç ìíîæåñòâà ïó-

çûðüêîâ, äåéñòâóþùèõ àíñàìáëåì, óïðàâëÿåìûì

ðàñïðîñòðàíÿþùèìñÿ â æèäêîñòè óëüòðàçâóêîì.

Ïî ïîâîäó äèôôåðåíöèàëüíûõ óðàâíåíèé ïóëü-

ñàöèè ïóçûðüêà â ñîñòàâå êàâèòàöèîííîé îáëàñòè

äðóãîé èçâåñòíûé ñïåöèàëèñò â ýòîé îáëàñòè ïðîô.

Ë.Ä.Ðîçåíáåðã, ïèñàë: «...Äàæå îáðàçîâàíèå òàêèõ

óðàâíåíèé — âîïðîñ îãðîìíîé òðóäíîñòè, íå ãîâîðÿ

óæå îá èõ èíòåãðèðîâàíèè. Ïîýòîìó ëîáîâîå ðåøå-

íèå çàäà÷è — äåëî áóäóùåãî» [8]. Òàêèì îáðàçîì,

èíæåíåðíàÿ çàäà÷à ñîçäàíèÿ ïðîìûøëåííûõ êàâè-

òàöèîííûõ ðåàêòîðîâ îñòàâàëàñü äîëãèå ãîäû ïðåä-

ìåòîì ýìïèðèçìà, òðåáóþùèì äîðîãîñòîÿùèõ ýêñ-

ïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îïðåäåëåíà îñîáàÿ ðàçíîâèä-

íîñòü êàâèòàöèè, íàçâàííàÿ ñèíïåðèîäè÷åñêîé, è

ñôîðìóëèðîâàíû ñîïóòñòâóþùèå åé çàêîíîìåðíîñ-

òè. Îíè ïîçâîëèëè ñîçäàòü ìàòåìàòè÷åñêóþ ìîäåëü

êàâèòàöèîííîé îáëàñòè äëÿ ýòîãî ÷àñòíîãî ñëó÷àÿ.

È õîòÿ ïîíÿòèå «ñèíïåðèîäè÷åñêàÿ êàâèòàöèÿ»

ÿâëÿåòñÿ íàó÷íîé àáñòðàêöèåé, òàêîé æå, êàê, íà-

ïðèìåð, «íüþòîíîâñêàÿ æèäêîñòü», â ëèíåéíîì

ïðèáëèæåíèè îíà îáåñïå÷èâàåò äîñòàòî÷íóþ àäåê-

âàòíîñòü ìîäåëè. Â 2005 ã. â ñîîòâåòñòâèè ñ Æå-

íåâñêèì äîãîâîðîì î ìåæäóíàðîäíîé ðåãèñòðàöèè

íàó÷íûõ îòêðûòèé áûë âûäàí äèïëîì íà ýòî îò-

êðûòèå â îáëàñòè ôèçèêè. Èì ïðèçíàíî óñòàíîâëå-

íèå íåèçâåñòíîé ðàíåå çàâèñèìîñòè ïîòåíöèàëü-

íîé ýíåðãèè ñèíïåðèîäè÷åñêîé ìíîãîïóçûðüêîâîé

êàâèòàöèè, äåéñòâóþùåé â ïðîñòðàíñòâå ãàðìîíè-

÷åñêîé óïðóãîé âîëíû â æèäêîñòè, îò ïàðàìåòðîâ

âîëíû è êîîðäèíàò ïðîñòðàíñòâà.

Ðàçðàáîòàííàÿ òåõíîëîãèÿ óïðàâëÿåìîé ãèäðàòà-

öèè áèîïîëèìåðîâ — ýòî èñïîëüçîâàíèå â ïåðåðà-

áàòûâàþùåé è ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè ôåíîìå-

íà íàäòåïëîâîé ïåðåäà÷è ïîñðåäñòâîì êàâèòàöèè

âîäå ýíåðãèè ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ â íåé óëüòðàçâó-

êîâîé âîëíû, êîòîðûé áëàãîäàðÿ îòêðûòèþ ñòàë

ïðåäìåòîì ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè.

Ñàì ôåíîìåí çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî äàæå ïðè

êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, áóäó÷è ïîäâåðãíóòà âîç-

äåéñòâèþ êàâèòàöèè, âîäà íà îïðåäåëåííîå âðåìÿ

ïðèîáðåòàåò íåêîòîðûå ñâîéñòâà, ïðèñóùèå åé ïðè

òåìïåðàòóðå êèïåíèÿ [9]. Îíà, òàê æå êàê è êèïÿ-

òîê, ñòàíîâèòñÿ ìîùíûì ðàñòâîðèòåëåì ñîëåé è

ñïîñîáíà èíòåíñèâíî âñòóïàòü â ðåàêöèè ãèäðàòà-

öèè, íî â îòëè÷èå îò êèïÿòêà íå ìîæåò ïðè ýòîì òåð-

ìè÷åñêè äåíàòóðèðîâàòü áèîïîëèìåðû, ò.å. íå èçìå-

íÿåò ïðèðîäíûõ ñâîéñòâ ïèùåâîãî ñûðüÿ.

Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî ñëåäóþùèì. Êàê óæå ãîâîðè-

ëîñü, â óñëîâèÿõ òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ

ìîëåêóëû âîäû, áóäó÷è ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé ñèëà-

ìè ýëåêòðè÷åñêîé ïðèðîäû, îáðàçóþò ìóëüòèìîëå-

êóëÿðíûå àññîöèàòû. Â æèâîì ðàñòèòåëüíîì èëè

æèâîòíîì îðãàíèçìå, ãäå âîäà â âèäå îòäåëüíûõ ìî-

ëåêóë ïðèíèìàåò ó÷àñòèå âî âíóòðèêëåòî÷íûõ ïðî-

öåññàõ, ðàçäåëåíèå àññîöèàòîâ ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò

ìåìáðàííûõ ÿâëåíèé è èíèöèèðóåòñÿ ñàìèì æèâûì

îðãàíèçìîì. Ïîýòîìó â áèîìàññå, ïåðåñòàâøåé áûòü

æèâîé ñóáñòàíöèåé äà åùå èçìåëü÷åííîé, íåâîç-

ìîæíî áåç âíåñåíèÿ âîäîñâÿçûâàþùèõ âåùåñòâ

óäåðæàòü âëàãó â òîì êîëè÷åñòâå, êîòîðîå áûëî â

êëåòêàõ ðàñòåíèÿ èëè æèâîòíîãî äî èõ óìåðùâëåíèÿ

è õðàíåíèÿ, îñîáåííî â âûñóøåííîì ëèáî çàìîðî-

æåííîì âèäå. Ïðèìåíÿåìûå ïèùåâîé ïðîìûøëåí-

íîñòüþ âîäîñâÿçûâàþùèå âåùåñòâà, êàê ïðàâèëî,

ÿâëÿþòñÿ ÷óæåðîäíûìè ïî îòíîøåíèþ ê ïèùåâîìó

Ðèñ. 1. Óëüòðàçâóêîâîé èíäóñòðèàëüíûé ïðîöåññîð UIP ãåð-

ìàíñêîé ôèðìû «Hielscher systems GmbH» (ñëåâà) è îïûòíûå

îáðàçöû àïïàðàòîâ ðîññèéñêîãî ïðåäïðèÿòèÿ «Àñòîð-Ñ» äëÿ

íåïðåðûâíîé êàâèòàöèîííîé îáðàáîòêè æèäêîñòåé

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека