ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ДИСПЕРГУВАННЯ МІКРОЕМУЛЬСІЙ
Анотація
Анотація. У роботі наведено методику розрахунку дисперсності емульсій, що ґрунтується на визначенні критерію Вебера для диспергаторів-гомогенізаторів жирових емульсій, які застосовуються в сільському господарстві, переробній та харчовій промисловості. Подано стислий аналіз існуючих пристроїв для диспергування та гомогенізації емульсій. Описано експериментальні дані з візуального спостереження процесу руйнування дисперсних частинок жирових емульсій і крапель рідини. Охарактеризовано основні теорії та механізми диспергування, на підставі чого виділено узагальнювальний фактор процесу руйнування дисперсних частинок емульсії – швидкість потоку емульсії, яка є визначальною для критерію руйнування рідких частинок – критерію Вебера. Проаналізовано режими руйнування дисперсних частинок за Ю. Ф. Дитякіним та їх застосовність до жирових в’язких емульсій. Розраховано можливість диспергування жирових кульок молочної емульсії під дією вібраційної моди. Обґрунтовано характер руйнування частинок емульсії, що узгоджується з дослідженнями Ю. Ф. Дитякіна, теоріями гомогенізації М. Н. Орешиної, П. О. Ребіндера та Г. Віттіга, а також з візуальними спостереженнями Ф. Іннінгса. Наведено рівняння, що дозволяють розрахувати середню дисперсність емульсії, необхідну швидкість ковзання частинки, критичне значення критерію Вебера та час, потрібний для повного руйнування частинки після обробки в клапанних струминних і пульсаційних диспергаторах та гомогенізаторах для обробки жирових емульсій. Розраховано критичне значення критерію Вебера для гомогенізації молочної емульсії. Алгоритм розрахунку базується на визначенні критеріїв Вебера, Лапласа та розрахунку часу, необхідного для руйнування частинки емульсії.
Посилання
2. Huppertz, T. Homogenization of Milk Other Types of Homogenizer (High-Speed Mixing, Ultrasonics, Microfluidizers, Membrane Emulsification). In Encyclopedia of Dairy Sciences, 2nd ed.; Academic Press: Cambridge, MA, USA, 2011, 761–764. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374407-
4.00226-0
3. Rayner, M., Dejmek P. Engineering Aspects of Food Emulsification and Homogenizations, Taylor & Francis Group, 2015. 322. https://doi.org/10.1201/b18436
4. Håkansson, A., Fuchs, L., Innings, F., Revstedt, J., Trägårdh, C., Bergenståhl, B. Velocity measurements of turbulent two-phase flow in a high-pressure homogenizer model. Chemical Engineering Communications. 2013. 200. 93–114. https://doi.org/10.1080/00986445.2012.691921
5. Yong, A., Islam, M., Hasan, N. The Effect of pH and High-Pressure Homogenization on Droplet Size. Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, 2017. 35, 1–22. https://doi.org/10.26776/IJEMM.02.04.2017.05
6. Wang, X., Wang, Y., Li, F., Li, L., Ge, X., Zhang, S., Qiu, T. Scale-up of microreactor: Effects of hydrodynamic diameter on liquid–liquid flow and mass transfer. Chemical Engineering Science, 2020. 226. 115838. https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.115838
7. Liao Y., Lucas D. A. Literature review of theoretical models for drop and bubble breakup in turbulent dispersions. Chemical Engineering Science, 2009. 64. 3389–3406. https://doi.org/10.1016/J.CES.2009.04.026
8. Postelmans A., Aernouts B., Jordens J., Van Gerven T., Saeys W. Milk homogenization monitoring: Fat globule size estimation from scattering spectra of milk. Innovative Food Science Emerging Technologies, 2020. 60. 102311. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102311
9. Valencia‐Flores, D.; Hernández‐Herrero, M.; Guamis, B.; Ferragut, V. Comparing the Effects of Ultra‐High‐Pressure Homogenization and Conventional Thermal Treatments on the Microbiological, Phys, and Chem Quality of Almond Beverages. Journal of Food Science, 2013. 78. 199–205. https://doi.org/10.1111/1750 3841.12029
10. Дейниченко Г.В., Самойчук К.О., Івженко А.О., Левченко Л.В. Аналіз конструкцій гомогенізаторів молочної промисловості. Праці ТДАТУ, 2016. Вип. 16. Т. 1. С. 9–15.
11. Кюрчев С. В.,Самойчук К. О., Ломейко О. П. Розробка технології виробництва питного молока із застосуванням струминного та пульсаційного гомогенізаторів. Науковий вісник ТДАТУ, 2024. Вип. 14. Т. 2. 10. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-2-10
12. Самойчук К.О., Ковальов О.О. Розробка лабораторного зразка струминного гомогенізатору з роздільною подачею вершків. Праці ТДАТУ, 2011. Вип. 11. Т. 6. С. 77–83.
13. Кюрчев С. В., Самойчук К. О., Ялпачик В. Ф. Розробка експериментального зразка пульсаційного гомогенізатора молока. Праці ТДАТУ, 2023. Вип. 23. Т. 1. С. 27–40. https://doi.org/10.31388/2078-0877-2023-23-1-27-40
14. Кюрчев С. В., Самойчук К. О., Ломейко О. П. Визначення параметрів струминного та пульсаційного гомогенізаторів молока при їх промисловому застосуванні. Праці ТДАТУ, 2024. Вип. 24. Т. 1. С. 53–62. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-1-3
15. Самойчук К.О., Ковальов О.О. Експериментальні дослідження струминного гомогенізатора з роздільним подаванням жирової фази. Обладнання та технології харчових виробництв: зб. наук. праць. Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського. Донецьк: ДонНУЕТ ім. М. Туган-Барановського, 2012. Вип. 28. С. 42–46.
16. Samoichuk, K., Yalpachyk, V., Kholobtseva, I., Dmytrevskyi, D., Chervonyi, V. Design Improvement of the Rotary-Pulsation Device by Resonance Phenomena. In: Ivanov, V., Pavlenko, I., Edl, M., Machado, J., Xu, J. (eds). DSMIE-2024: Advances in Design, Simulation and Manufacturing VII. LNME. Springer, Cham, 2024. 74–83. https://doi.org/10.1007/978-3-031-63720-9_7
17. Самойчук К.О., Ковальов О.О., Султанова В.О. Якість та енергетична ефективність процесу струминної гомогенізації молока з роздільною подачею вершків. Праці ТДАТУ, 2015. Вип. 15. Т. 1. С. 240–248.
18. Wang, X., Wang Y., Li F., Li L., Ge X., Zhang S., Qiu T. Scale-up of microreactor: Effects of hydrodynamic diameter on liquid–liquid flow and mass transfer. Chemical Engineering Science, 2020. 226. 115838. https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.115838
19. Morales J., Watts A., McConville J., Mechanical particle-size reduction techniques. AAPS Advances in the Pharmaceutical Sciences Series, 2016. 22. 165–213. https://doi.org/10.1007/978-3- 319-42609-9_4
20. Ciron, C., Gee, V., Kelly, A., Auty, M. Comparison of the effects of high-pressure microfluidization and conventional homogenization of milk on particle size, water retention and texture of non-fat and low-fat yoghurts. International Dairy Journal, 2010. 20. 314–320. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2009.11.018
