ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы

В зерно распыляют при помощи ультразвука воду, особенность заключается в том, что воду непосредственно перед распылением подвергают ультразвуковой активации в кавитационном режиме (сонолизу). Кроме того, особенность способа заключается в том, что перед активацией воду аэрируют.

Ультразвуковые волны в жидкости при определенной плотности мощности, называемой порогом кавитации, порождают акустическую кавитацию, которая проявляется в виде колебаний парогазовых пузырьков, сопровождающихся возникновением периодического несинусоидального звукового поля с высокими пиковыми значениями давления и колебательной скорости. При акустическом воздействии на воду в режиме кавитации имеет место резкое изменение ее физико-химических свойств.

Под воздействием ударных волн поля кавитации происходит разрыв водородных связей в структуре воды, аналогичный происходящему при нагревании до точки кипения с образованием h-микрофазы, обладающей большей диффузионной активностью при проникновении в капиллярно-пористые структуры зерна. В дальнейшем эта вода образует новые водородные связи, но уже с гидроксильными группами биополимеров стенок капилляров зерна и переходит в капиллярную форму. При этом физико-химические свойства воды меняются настолько, что возникают градиенты давления, приводящие к разрушению целостности структур зерна. Это подготавливает зерно к дроблению в мукомольном процессе и снижает энергоемкость последнего.

При сонолизе насыщенной кислородом воздуха воды происходит ее акустическая диссоциация с образованием гидроксильных ионов OH и HO ₂, процесс рекомбинации которых в присутствии кислорода замедлен, и перекиси водорода. Насыщение воды кислородом воздуха легко осуществимо путем ее аэрации. Присутствующие в водопроводной воде ионы металлов, например, железа, кальция, образуют с перекисью водорода реактив, который является сильным окислителем для органических соединений, не образующим токсичных продуктов и обладающим, так же как и H ₂O ₂, сильным бактерицидным и бактериостатическим действием. Известно, что со временем под воздействием факторов различной природы, например, в присутствии фермента каталазы, содержащейся в зерне, перекись водорода разлагается на воду и кислород. Таким образом, изменение pH воды, за счет которого достигается бактерицидный эффект, носит здесь паллиативный характер и, в отличие от прототипа, не оказывает воздействия на вкусовые качества получаемой муки и хлеба.

Гидроксильные ионы, образующиеся в результате сонолиза и не успевшие рекомбинировать до контакта с зерном, а также "вторичные" радикалы, образующиеся при окислении ионов металлов перекисью водорода, разрушают структуры зерна, проникая в микротрещины. Кроме того, распад перекиси водорода под воздействием каталазы зерна, а также ионов металлов и солей, содержащихся в воде изначально и растворяющихся в ней при ее проникновении вглубь зерновки, происходит с выделением тепла и носит взрывной характер. Это также способствует развитию микротрещин, диффузии влаги и разрыхлению тканей зерна. Поскольку каталаза, как и большинство ферментов зерна, содержится в оболочках и алейроновом слое, то экзотермическое и эксплозивное разложение перекиси водорода способствует эффективному отслоению оболочек, что обеспечивает их хорошую вымалываемость и повышает выход сортовой муки.

Известно также, что перекись водорода и кислород, образующийся при ее каталитическом разложении, являются отбеливающими средствами для растительных биополимеров. Таким образом, хлебопекарные качества муки, получаемой в результате переработки зерна с использованием настоящего изобретения, улучшаются по показателю белизны.

Перечисленные эффекты не могут быть получены при использовании способа-прототипа, так как в процессе акустического распыления нет истинной кавитации, способной их инициировать.

При исследовании отличительных признаков описываемого способа заявителем не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, касающихся кондиционирования зерна акустически (в кавитационном режиме) активированной водой. Аналог с использованием электрохимически активированной воды по действию гидроксильных ионов близок к предлагаемому способу, однако у него отсутствуют полезные эффекты, связанные с реакциями перекиси водорода. Кроме того, способ получения католита менее технологичен, нежели сонолиз, так как требует постоянного предотвращения отложений солей жесткости на электродах либо предварительного умягчения используемой воды, а также утилизации кислотной фракции активированной воды - анолита.

Способ может быть осуществлен следующим образом.

В качестве аэратора может быть использован рассекатель, через который воду подают в накопительную емкость. Из этой емкости вода расходуется непосредственно ультразвуковым устройством для сонолиза и распыления. В качестве последнего может быть использовано любое распылительное устройство, например, конструкции Бакланова и Чижикова.

В качестве источника ультразвуковых колебаний может быть использован электроакустический магнитострикционный излучатель, состоящий из магнитострикционного преобразователя и волноводного акустического трансформатора.