Моделювання процесів масообміну з урахуванням дифузії радіонуклідів в порах та конвекції під час технологічної обробки харчової продукції
Альтернативна назва
Modeling of mass transfer processes taking into account radionuclide diffusion in pores and convection during technological processing of food products
Вантажиться...
Дата
2026
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
0367-1631
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
З огляду на високу мобільність радіонуклідів у природних ланцюгах та їх здатність накопичуватися в харчовій продукції, питання ефективного технологічного очищення продуктів харчування набувають особливої актуальності.
Продукти харчування можна вважати ієрархією дисперсних газоподібних, рідких і твердих фаз, дисперсними системами, більшість яких мають пористу та волокнисту структуру, набувають вигляд піни, як то хлібно-булочні вироби.
Вміст радіонуклідів в цих структурах можна змінювати, застосовуючи фізичні процеси масообміну, які лежать в основі технологій їх кулінарної обробки вимочуванням, варінням, солінням та ін. Раціоналізація технологічної обробки кулінарної продукції може дозволити суттєво зменшити її радіоактивність та підвищити рівень харчової безпеки.
Метою дослідження є моделювання процесів масообміну під час технологічної та кулінарної обробки харчової продукції для зниження в ній вмісту радіонуклідів.
Радіаційні забруднення можуть бути розчиненими у воді, і процеси їх знешкодження можуть бути пов’язані із швидкістю виведення їх через пори у масообмінних процесах.
В рамках такого підходу розглянуті механізми фізичних процесів, що супроводжують виведення радіонуклідів з продуктів харчування. Це процеси внутрішньої дифузії сольового розчину радіонукліду в окремих порах, що виходять на зовнішню поверхню харчового продукту, а також конвективно-дифузійні механізми, включаючи стефанівські потоки.
Виконано моделювання процесів масообміну при виведенні радіоізотопів з продуктів харчування у водний розчин в технологіях їх кулінарної обробки. Розглянуті процеси внутрипористої дифузії розчину крізь капілярні пори, що виходять на зовнішню поверхню харчового продукту. Знайдений математичний вираз для дифузійних потоків крізь ці пори.
Показано, що при режимах, що відповідають температурній обробці харчових продуктів в процесах кип’ятіння, відварювання більш слушно описує динаміку радіоактивних домішок у водному розчині конвективно-дифузійна модель. Показана суттєва роль стефанівських потоків у процесі дифузії радіонуклідів і потреба врахування його при моделюванні динаміки процесу.
Given the high mobility of radionuclides in natural chains and their ability to accumulate in food products, the issue of effective technological purification of food products is becoming particularly relevant. Food products can be considered a hierarchy of dispersed gaseous, liquid and solid phases, dispersed systems, most of which have a porous and fibrous structure, taking the form of foam, such as bread and bakery products. The content of radionuclides in these structures can be changed by applying physical processes of mass transfer, which are the basis of the technologies of their culinary processing by soaking, boiling, salting, etc. Rationalization of technological processing of culinary products can significantly reduce its radioactivity and increase the level of food safety. The aim of the study is to model mass transfer processes during technological and culinary processing of food products to reduce the content of radionuclides in them. Radiation contaminants can be dissolved in water, and the processes of their neutralization can be associated with the rate of their removal through pores in mass transfer processes. Within the framework of this approach, the mechanisms of physical processes accompanying the removal of radionuclides from food products are considered. These are the processes of internal diffusion of a salt solution of the radionuclide in individual pores that open onto the outer surface of the food product, as well as convective-diffusion mechanisms, including Stefan flows. The modeling of mass transfer processes during the release of radioisotopes from food products into an aqueous solution in the technologies of their culinary processing has been performed. The processes of intraporous diffusion of the solution through capillary pores that extend to the outer surface of the food product have been considered. A mathematical expression for diffusion flows through these pores has been found. It is shown that at regimes corresponding to the temperature treatment of food products in the processes of boiling, boiling, the dynamics of radioactive impurities in an aqueous solution is more accurately described by the convective-diffusion model. The significant role of Stefan flows in the diffusion process of radionuclides and the need to take it into account when modeling the dynamics of the process are shown.
Given the high mobility of radionuclides in natural chains and their ability to accumulate in food products, the issue of effective technological purification of food products is becoming particularly relevant. Food products can be considered a hierarchy of dispersed gaseous, liquid and solid phases, dispersed systems, most of which have a porous and fibrous structure, taking the form of foam, such as bread and bakery products. The content of radionuclides in these structures can be changed by applying physical processes of mass transfer, which are the basis of the technologies of their culinary processing by soaking, boiling, salting, etc. Rationalization of technological processing of culinary products can significantly reduce its radioactivity and increase the level of food safety. The aim of the study is to model mass transfer processes during technological and culinary processing of food products to reduce the content of radionuclides in them. Radiation contaminants can be dissolved in water, and the processes of their neutralization can be associated with the rate of their removal through pores in mass transfer processes. Within the framework of this approach, the mechanisms of physical processes accompanying the removal of radionuclides from food products are considered. These are the processes of internal diffusion of a salt solution of the radionuclide in individual pores that open onto the outer surface of the food product, as well as convective-diffusion mechanisms, including Stefan flows. The modeling of mass transfer processes during the release of radioisotopes from food products into an aqueous solution in the technologies of their culinary processing has been performed. The processes of intraporous diffusion of the solution through capillary pores that extend to the outer surface of the food product have been considered. A mathematical expression for diffusion flows through these pores has been found. It is shown that at regimes corresponding to the temperature treatment of food products in the processes of boiling, boiling, the dynamics of radioactive impurities in an aqueous solution is more accurately described by the convective-diffusion model. The significant role of Stefan flows in the diffusion process of radionuclides and the need to take it into account when modeling the dynamics of the process are shown.
Опис
Ключові слова
радіаційне забруднення, дисперсна фаза, дифузія, моделювання, radiation contamination, dispersed phase, diffusion, modeling
Бібліографічний опис
Курятников В. В. Моделювання процесів масообміну з урахуванням дифузії радіонуклідів в порах та конвекції під час технологічної обробки харчової продукції. Фізика аеродисперсних систем : наук. зб. Одеса : ОНУ імені І. І. Мечникова, 2026. Вип. 64. С. 124–133.
УДК
539.16