Вестник юурГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии» 42

Потороко И.Ю., Калинина И.В.
 
 
Перспективы использования ультразвукового 
 
 
 
 
 
 
 
воздействия в технологии экстракционных процессов
2014, том 2, № 1 
 
43
Эффективность использования ультра-
звука может быть объяснена воздействием 
ряда специфических факторов, присущих 
ультразвуковым колебаниям, которые пред-
ставлены на рис. 2. 
Исследования показывают, что при ис-
пользовании ультразвука наблюдается не 
только значительное ускорение производст-
венного процесса, но и увеличение по сравне-
нию с другими способами экстрагирования 
основного продукта. Повышение эффектив-
ности экстракции обусловлено увеличением 
коэффициента массопереноса и величины 
межфазной поверхности [2, 4, 6, 7]. 
При воздействии на процесс экстракции 
ультразвуком в жидкой среде возникают зна-
копеременное звуковое давление, способст-
вующее проникновению жидкости в трещины 
и капилляры экстрагируемого вещества, а 
также быстрые течения: звуковой ветер, кави-
тация. Интенсификация процесса экстракции, 
а равно и коэффициент диффузии зависят от 
значений амплитуды и частоты вынужденных 
колебаний жидкости. 
При воздействии на среду ультразвука 
уменьшается динамическая вязкость поляр-
ных жидкостей; микротрещины и поры, 
имеющиеся в твердой фазе, разветвляются, 
увеличиваются их размеры и глубина. Рас-
сматривая гидродинамику среды в одиночном 
капилляре (трещине), можно различить три 
зоны: с турбулентным движением жидкости, с 
вязким подслоем и с диффузионным подсло-
ем [6, 7, 9].
У кромки открытой микротрещины при 
интенсивном движении жидкости происходят 
турбулизация микропотоков, а затем и срыв 
вихрей. Здесь процесс растворения твердой 
фазы лимитируется коэффициентом турбу-
лентной диффузии. Поступающие из первой 
во вторую зону турбулентные пульсации 
осуществляют перенос основной массы экст-
рагируемого вещества.
В третьей зоне массообмен обусловлен 
хаотическим молекулярным движением. Про-
дольные и поперечные размеры микротрещин 
являются важным фактором в процессе рас-
творения.
При возникновении ультразвукового пе-
ременного давления (±5х10
5
Па) в жидкости, 
находящейся в трещине, создаются колеба-
тельные тангенциальные смещения микро-
объемов растворителя вдоль стенок, которые 
переходят в однонаправленное движение рас-
твора. Молекулярная диффузия практически 
сменяется достаточно быстрым конвективным 
массопереносом. 
Мощные ультразвуковые волны значи-
тельно увеличивают скорость пропитки раз-
личных материалов, имеющих капиллярную 
структуру. Это объясняется тем, что высота 
подъема жидкости под действием ультразвука 
увеличивается и находится в прямой зависи-
мости от диаметра капилляра и избыточного 
звукового давления. Звукокапиллярное давле-
ние независимо от положения источника 
ультразвука всегда направлено по нормали к 
срезу капилляра.
Время проникновения экстрагента зави-
сит от скорости вытеснения воздуха из клет-
ки, т. е. от значения капилляропроводности 
сырья. Однако многие капилляры заканчива-

жүктеу/скачать 0.6 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: