Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Термодинамика неизотермической диффузии при экстрагировании из люпина подсырной сывороткой

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-3-39-42

Полный текст:

Аннотация

Во многих случаях экстрагированию сопутствуют тепловые явления. Нами установлена возможность интенсификации процесса за счет использования нагретой подсырной сыворотки. Люпин различной геометрической формы (сфера, цилиндр, пластина) загружался в экстрактор, заполненный подсырной сывороткой. Вследствие разности температур твердого тела и жидкости возникал температурный градиент. По мере прогревания тела градиент температуры уменьшался, а затем исчезал. Температурный градиент будет сохраняться, если в аппарате непрерывного действия, например, организован ступенчатый температурный режим. Однако такой режим должен быть технологически и энергетически обоснован. Таким образом, при экстрагировании имеет место период температурной нестационарности. Возникновение этого периода отмечается в ряде работ. Записано выражение для прироста энтропии в единицу времени. С учетом изменения энтропии записано уравнение Гиббса. Основой уравнений является второй закон термодинамики, а сами уравнения – основой для выбора потоков и термодинамических сил. Из приведенных уравнений заключается, что произведение скорости на абсолютную температуру равно сумме произведений потоков на соответствующие термодинамические движущие силы. Записаны уравнения переноса энергии (теплоты) и массы вещества. Обе термодинамические силы вносят вклад в образование потока теплоты и потока массы вещества. Поток массы вещества зависит не только от градиента потенциала (диффузия), но и от градиента температур (термодиффузия). Поток теплоты определяется как градиентом температуры, так и градиентом химического потенциала (диффузия). Дифференциальные уравнения тепло- и массопереноса Лыкова переписаны с учетом процесса экстрагирования. С численными значениями коэффициентов Dт и aс связана оценка влияния эффектов наложения (термодиффузия и диффузионная теплопроводность). Эффектом наложения можно пренебречь, поскольку сравнительно малы градиенты температур и концентраций, возникающих в люпине. Отмечается, что возможность упрощения дифференциальных уравнений связана с малыми значениями критерия Лыкова. Из этого следует, что концентрационное поле более инерционно, чем температурное, а в период температурной нестационарности составляет малую часть от всего периода экстрагирования.

Об авторах

Ю. И. Шишацкий
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия
д.т.н., профессор, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


А. С. Белозерцев
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., доцент, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


А. М. Барбашин
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


С. А. Никель
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., доцент, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


Список литературы

1. Романков П.Г., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии (системы с дисперсной твердой фазой). Л.: Химия, 1990. 384 с.

2. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. М.: Химия, 1980. 248 с.

3. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.: Государственное энергетическое издательство, 1963. 535 с.

4. Попова Н.В., Потороко И.Ю. Повышение эффективности экстракции биологически активных веществ из растительного сырья методом ультразвукового воздействия // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2018. Т. 6. № 1. С. 14–22. doi: 10.14529/food180102

5. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование (система твердое тело-жидкость). Л.: Химия, 1974. 256 с.

6. Шишацкий Ю.И., Барбашин А.М., Никель С.А. Разработка математической модели экстрагирования из люпина подсырной сывороткой наложением низкочастотных механических колебаний // Вестник ВГУИТ. 2019. №1. С. 36–41.

7. Wirunsawanya K., Upala S., Jaruvongvanich V., Sanguankeo A. Whey Protein Supplementation Improves Body Composition and Cardiovascular Risk Factors in Overweight and Obese Patients: A Systematic Review and Meta-Analysis // Journal of the American College of Nutrition. 2018. V. 37. № 1. P. 60–70.

8. Palanisamy M., T?pfl S., Berger R.G., Hertel C. Physico-chemical and nutritional properties of meat analogues based on Spirulina/lupin protein mixtures // European Food Research and Technology. 2019. P. 1–10.

9. Eibl I., von der Haar D., Jesdinszki M., St?bler A. et al. Adhesive based on micellar lupin protein isolate exhibiting oxygen barrier properties // Journal of Applied Polymer Science. 2018. V. 135. № 25. P. 46383.

10. Burgos-D?az C., Wandersleben T., Olivos M., Lichtin N. et al. Food-grade Pickering stabilizers obtained from a protein-rich lupin cultivar (AluProt-CGNA®): Chemical characterization and emulsifying properties // Food hydrocolloids, 2019. V. 87. P. 847–857.

11. Zhu Y., Wang Z., Zhang L. Optimization of lactic acid fermentation conditions for fermented tofu whey beverage with high-isoflavone aglycones // LWT. 2019. V. 111. P. 211–217.

12. Shah Z., Islam S., Ayaz H., Khan S. Radiative heat and mass transfer analysis of micropolar nanofluid flow of Casson fluid between two rotating parallel plates with effects of Hall current // Journal of Heat Transfer. 2019. V. 141. №. 2. P. 022401.


Для цитирования:


Шишацкий Ю.И., Белозерцев А.С., Барбашин А.М., Никель С.А. Термодинамика неизотермической диффузии при экстрагировании из люпина подсырной сывороткой. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019;81(3):39-42. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-3-39-42

For citation:


Shishackij Y.I., Belozercev A.S., Barbashin A.M., Nikel S.A. Thermodynamics of non-isothermal diffusion at the extraction from cheese whey by Lupin. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(3):39-42. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-3-39-42

Просмотров: 47


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)