RU2422198C1 - Method of sonochemical treatment of water solution for biopolymer hydration - Google Patents

Method of sonochemical treatment of water solution for biopolymer hydration Download PDF

Info

Publication number
RU2422198C1
RU2422198C1 RU2009149158/05A RU2009149158A RU2422198C1 RU 2422198 C1 RU2422198 C1 RU 2422198C1 RU 2009149158/05 A RU2009149158/05 A RU 2009149158/05A RU 2009149158 A RU2009149158 A RU 2009149158A RU 2422198 C1 RU2422198 C1 RU 2422198C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cavitation
water
reactor
energy
solution
Prior art date
Application number
RU2009149158/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Дмитриевич Шестаков (RU)
Сергей Дмитриевич Шестаков
Ольга Николаевна Красуля (RU)
Ольга Николаевна Красуля
Владимир Иванович Богуш (RU)
Владимир Иванович Богуш
Original Assignee
Сергей Дмитриевич Шестаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Дмитриевич Шестаков filed Critical Сергей Дмитриевич Шестаков
Priority to RU2009149158/05A priority Critical patent/RU2422198C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422198C1 publication Critical patent/RU2422198C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to sonochemical treatment of fluids and may be used in water solution biopolymers hydration to produce components of medicine preparations, food products, semi finished products and raw materials. In compliance with proposed method, solutions are treated in cavitation reactor with preset amplitude of pressure of ultrasound fed into reactor and at preset efficiency at no higher than +60C. Note here that, for treatment of water volume defined by disclosed formula, no more than one mega joule of ultra sound power is consumed. Note also that ultra sound is radiated at pressure amplitude with relation to hydrostatic pressure in reactor taken to make 1<a<5.5. ^ EFFECT: reduced power consumption, higher efficiency. ^ 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области сонохимической обработки жидких сред, где выполняющую полезную работу энергию передают надтепловым путем практически без увеличения температуры всей среды [1], что свойственно химии высоких энергий. Воздействующим фактором при этом являются импульсы давления, испускаемые пульсирующими в среде под действием излучаемого туда ультразвука кавитационными пузырьками при их сжатии до объема, меньшего, чем так называемый объем покоя, который соответствует гидростатическому давлению в среде, а небольшие тепловые потери происходят лишь за счет внутреннего трения в ней.The invention relates to the field of sonochemical processing of liquid media, where the energy performing useful work is transferred via the epithermal route with virtually no increase in the temperature of the whole medium [1], which is characteristic of high-energy chemistry. The influencing factor in this case is the pressure pulses emitted by cavitation bubbles pulsating in the medium under the action of ultrasound emitted therein when they are compressed to a volume smaller than the so-called resting volume, which corresponds to hydrostatic pressure in the medium, and small heat losses occur only due to internal friction in her.

Преимущественная область применения изобретения - обработка использующихся для гидратации биополимеров водных растворов с целью изотермического разрушения образованных водородными связями молекулярных ассоциатов воды [2, 3] и гидратных оболочек, находящихся в растворе ионов и коллоидов. При этом вода в растворе на некоторое время выводится из состояния термодинамического равновесия и переходит в состояние, при котором ее растворяющая способность и химическая активность растворенных веществ аномально повышены. В таком состоянии вода способна легче гидратировать смешиваемые с ней гидрофильные вещества, а растворенные и растворяемые в ней вещества лучше диссоциируют на ионы и вступают в химические реакции между собой. В результате таких процессов происходит релаксация приобретенного при обработке неравновесного состояния и установление нового термодинамического равновесия. Даже если раствор после сонохимической обработки ни с чем не смешивать, равновесие в нем все равно наступает вновь за счет восстановления разрушенных молекулярных ассоциатов воды и гидратных оболочек ионов и молекул, растворенных в ней электролитов и коллоидов, сопровождающегося выделением ранее полученной энергии в виде тепла, поскольку гидратация - экзотермическая реакция [3, 4]. К сонохимической обработке иногда относят и диспергирование фаз водных эмульсий и суспензий за счет кавитационной эрозии и сегрегации [5], а также разрушение импульсами давления оболочек микробных тел - механический бактериолиз (RU 2366347, 2009, RU 2356845 2009), которые происходят совместно с описанными выше процессами.The preferred field of application of the invention is the treatment of aqueous solutions used for hydration of biopolymers with the aim of isothermal destruction of molecular associates of water formed by hydrogen bonds [2, 3] and hydration shells in a solution of ions and colloids. In this case, the water in the solution for some time is removed from the state of thermodynamic equilibrium and goes into a state in which its dissolving ability and chemical activity of the dissolved substances are abnormally increased. In this state, water is able to more easily hydrate hydrophilic substances mixed with it, and the substances dissolved and dissolved in it dissociate better into ions and enter into chemical reactions with each other. As a result of such processes, the nonequilibrium state acquired during processing is relaxed and a new thermodynamic equilibrium is established. Even if the solution after sonochemical treatment is not mixed with anything, the equilibrium in it still occurs again due to the restoration of the destroyed molecular associates of water and hydrated shells of ions and molecules, electrolytes and colloids dissolved in it, accompanied by the release of previously obtained energy in the form of heat, since hydration is an exothermic reaction [3, 4]. The sonochemical treatment sometimes also includes the dispersion of phases of aqueous emulsions and suspensions due to cavitation erosion and segregation [5], as well as the destruction by pressure pulses of the shells of microbial bodies - mechanical bacteriolysis (RU 2366347, 2009, RU 2356845 2009), which occur in conjunction with the above processes.

Изобретение можно применять для безреагентного снижения временной жесткости воды путем надтеплового изменения обратной растворимости карбоновых солей жесткости за счет разрушении гидратных оболочек бикарбонатов и стимулирования тем самым реакции, в результате которой образуются и выпадают в осадок нерастворимые карбонаты, а также для стерилизации воды и водных растворов. Эти процессы можно использовать при водоподготовке для бытовых и хозяйственных нужд, в медицине и фармакологии, а также в пищевой и перерабатывающей промышленности для обработки воды и растворов, предназначенных стать компонентами лекарственных препаратов, пищевых продуктов, полуфабрикатов и сырья. Далее к водным растворам будет применен термин «раствор», распространяемый в том числе на растворы с нулевым содержанием растворенного вещества.The invention can be applied to a non-reagent decrease in the temporary hardness of water by a suprathermal change in the reverse solubility of carbonic hardness salts due to the destruction of the hydrated shells of bicarbonates and thereby stimulation of the reaction resulting in the formation and precipitation of insoluble carbonates, as well as for sterilization of water and aqueous solutions. These processes can be used in water treatment for domestic and household needs, in medicine and pharmacology, as well as in the food and processing industry for the treatment of water and solutions intended to become components of drugs, food products, processed foods and raw materials. Further, the term “solution” will be applied to aqueous solutions, including, but not limited to, solutions with zero solute content.

Известен ряд способов и реализующих эти способы устройств - кавитационных реакторов для обработки растворов в охарактеризованной выше области применения (RU 2226428, 2004; RU 2228217, 2004; RU 2246347, 2005; RU 2252070, 2005; RU 2254913, 2005). Техническим результатом их использования является обеспечение равномерности воздействия энергии кавитации на раствор в сечении его потока или в объеме реактора и, в некоторых случаях, минимизация эрозионного воздействия кавитации на элементы конструкции реактора, а под энергией подразумевается потенциальная составляющая энергии кавитации, так как именно она является причиной кавитационной эрозии [5]. Причем поскольку процесс воздействия кавитации на обрабатываемый раствор является временным, а на элементы конструкции реактора постоянным, то под энергией, в отношении которой осуществляется оптимизация, понимают энергию, выделяемую за определенный небольшой промежуток времени - период порождающих кавитацию упругих колебаний. Равномерность обработки достигают путем выбора размеров кавитационного реактора, влияющих на параметры пространственного распределения относительной объемной плотности этой энергии либо эрозионного коэффициента [5], также являющегося относительной величиной. Производительность процесса или время обработки какого-то конкретного количества раствора, по которым можно оценить величину затрачиваемой на единицу объема раствора энергии, при этом не регламентированы. То есть эти аналоги диктуют требования фактически в отношении не энергии, а мощности и для их использования в том или ином технологическом процессе требуется каким-либо образом установить, как долго этой мощностью надо воздействовать на тот или иной объем раствора, чтобы получить желаемый результат. Причем абсолютная величина плотности энергии, выделяющейся за период порождающего кавитацию ультразвука, у этих аналогов чаще всего не задана, а расчеты ведутся относительно дисперсии ее пространственного распределения.A number of methods and devices that implement these methods are known - cavitation reactors for processing solutions in the field of application described above (RU 2226428, 2004; RU 2228217, 2004; RU 2246347, 2005; RU 2252070, 2005; RU 2254913, 2005). The technical result of their use is to ensure uniformity of the effect of cavitation energy on the solution in the cross section of its flow or in the volume of the reactor and, in some cases, to minimize the erosive effect of cavitation on the structural elements of the reactor, and energy means the potential component of cavitation energy, since it is the reason cavitation erosion [5]. Moreover, since the process of the effect of cavitation on the treated solution is temporary, and on the structural elements of the reactor constant, then the energy in relation to which optimization is carried out is understood as the energy released over a certain short period of time - the period of elastic oscillations generating cavitation. The uniformity of treatment is achieved by choosing the dimensions of the cavitation reactor, which affect the spatial distribution of the relative bulk density of this energy or the erosion coefficient [5], which is also a relative value. The performance of the process or the processing time of a specific amount of solution, by which it is possible to estimate the amount of energy expended per unit volume of the solution, is not regulated. That is, these analogs dictate the requirements in fact with respect to not power, but power, and for their use in a particular technological process, it is necessary to establish in some way how long this power must affect one or another volume of the solution in order to obtain the desired result. Moreover, the absolute value of the energy density released during the period of generation of cavitation ultrasound in these analogues is most often not specified, and calculations are carried out relative to the dispersion of its spatial distribution.

Это препятствует достижению сформулированного ниже технического результата изобретения при использовании рассмотренных аналогов, так как для его получения в каждом конкретном случае потребуются дополнительные действия по установлению производительности процесса.This prevents the achievement of the technical result of the invention formulated below when using the considered analogues, since to obtain it in each particular case, additional steps will be required to establish the performance of the process.

Известны способы кавитационной обработки растворов (RU 2240984, 2004; RU 2245624, 2005; RU 2254911, 2005; RU 2333156, 2008; RU 2366347, 2009), в которых величину мощности воздействия задают отношением амплитуды звукового давления к гидростатическому давлению в растворе. Иногда это делают посредством интенсивности ультразвука - величины, пропорциональной корню квадратному из амплитуды звукового давления, а иногда посредством критериев, которые кроме нее включают акустические характеристики обрабатываемых растворов (RU 2308319, 2007; RU 2331478, 2008). В последних случаях обеспечивается инвариантность способов по отношению к концентрации обрабатываемых растворов. Эти способы хотя и направлены на расширение диапазона физических свойств обрабатываемых растворов и повышение коэффициента полезного использования акустической мощности, но опять-таки не содержат признаков, определяющих величину энергии, требующейся для выполнения конкретной задачи обработки, и поэтому не позволяют получить технический результат изобретения.Known methods of cavitation treatment of solutions (RU 2240984, 2004; RU 2245624, 2005; RU 2254911, 2005; RU 2333156, 2008; RU 2366347, 2009), in which the value of the exposure power is given by the ratio of the amplitude of the sound pressure to the hydrostatic pressure in the solution. Sometimes this is done through the intensity of ultrasound - a value proportional to the square root of the amplitude of sound pressure, and sometimes through criteria that, in addition to it, include the acoustic characteristics of the processed solutions (RU 2308319, 2007; RU 2331478, 2008). In the latter cases, the invariance of the methods with respect to the concentration of the processed solutions is ensured. Although these methods are aimed at expanding the range of physical properties of the processed solutions and increasing the efficiency of acoustic power, they again do not contain signs that determine the amount of energy required to perform a specific processing task, and therefore do not allow to obtain a technical result of the invention.

Наиболее близким из известных заявителю технических решений в области предмета изобретения является выбранный его прототипом способ, которым обрабатывают воду, предназначающуюся для гидратации биополимеров в процессах переработки сельскохозяйственного и природного сырья лекарственного, пищевого и технического назначения (RU 2279918, 2006). Известно, что в химически чистой воде требуется более высокая интенсивность упругих колебаний для получения кавитационной мощности такой же, как в растворе с плотностью больше чем у воды [6], поэтому, как сказано в описании прототипа, его можно использовать и при обработке таких водных растворов. То есть области применения изобретения и его прототипа полностью совпадают.The closest technical solutions known to the applicant in the field of the subject of the invention are the method chosen by its prototype, which processes water intended for hydration of biopolymers in the processing of agricultural and natural raw materials for medicinal, food and technical purposes (RU 2279918, 2006). It is known that in chemically pure water a higher intensity of elastic vibrations is required to obtain cavitation power the same as in a solution with a density greater than that of water [6], therefore, as described in the description of the prototype, it can be used in the processing of such aqueous solutions . That is, the scope of the invention and its prototype are completely the same.

Обработку при использовании прототипа ведут с заданной амплитудой звукового давления, вызывающей кавитацию акустической волны, и с заданной в зависимости от объема кавитационного реактора производительностью. Рекомендуемая признаком прототипа амплитуда звукового давления составляет 5,5 значений гидростатического давления в растворе, а производительность процесса должна быть не более 450 выраженных в кубических метрах объемов реактора, в котором ведут обработку, в час. Поскольку квадрат амплитуды звукового давления пропорционален акустической мощности, деленной на площадь излучения звука, то в прототипе количество энергии, которое необходимо затратить на обработку какого-то объема раствора, можно считать косвенно заданным. Используя известные соотношения теории упругих колебаний и теории акустической кавитации [6, 7], можно вычислить, что в объеме реактора, который целиком занимает кавитационная область, удельное энергопотребление прототипа при средней производительности составит порядка десятков киловатт-часов на кубический метр обрабатываемого раствора. А чтобы, например, нагреть кубометр воды до температуры пастеризации в адиабатных условиях потребуются сотни киловатт-часов. В этом и состоит преимущество надтеплового метода передачи энергии при кавитационной обработке, к области которой относится прототип изобретения. Однако и прототип обладает недостатками, не позволяющими с помощью него получить технический результат изобретения.Processing when using the prototype is carried out with a given amplitude of sound pressure, causing cavitation of the acoustic wave, and with a given performance depending on the volume of the cavitation reactor. The recommended sign of the prototype, the amplitude of the sound pressure is 5.5 hydrostatic pressure values in the solution, and the process productivity should be no more than 450 expressed in cubic meters of reactor volumes in which they are being processed per hour. Since the square of the amplitude of the sound pressure is proportional to the acoustic power divided by the area of sound emission, in the prototype the amount of energy that needs to be spent on processing a certain volume of the solution can be considered indirectly given. Using the well-known correlations of the theory of elastic vibrations and the theory of acoustic cavitation [6, 7], it can be calculated that in the volume of the reactor, which occupies the entire cavitation region, the specific energy consumption of the prototype at an average productivity will be about tens of kilowatt hours per cubic meter of the treated solution. And, for example, to heat a cubic meter of water to pasteurization temperature under adiabatic conditions, hundreds of kilowatt hours will be required. This is the advantage of the epithermal method of energy transfer during cavitation treatment, to the field of which the prototype of the invention relates. However, the prototype has disadvantages that do not allow using it to obtain the technical result of the invention.

Первый из них, являющийся особенно существенным в области применения изобретения, где растворы становятся частью лекарств или пищевых продуктов. Как известно, внутри кавитационных пузырьков в воде происходит, хотя и в небольших количествах, образование гидроксильных ионов и радикалов, а также синтез Н2О2 за счет растворенного кислорода воздуха и продуктов пиролиза парогазовой смеси, разогревающейся внутри пузырьков на этапах их сжатия до высоких температур [6, 8]. Пероксид водорода, об образовании которого прямо говорится в описании прототипа, сам по себе, либо в смеси с присутствующими в биомассе ферментами типа пероксидаз, либо в смеси с имеющимися в воде ионами железа, называемой реактивом Фентона, является сильным окислителем [9]. Он из-за своего окисляющего действия, несмотря на полезное свойство подавлять активность анаэробных микробов, тем не менее, например, не способствует сохраняемости смешиваемой с раствором биомассы, которая содержит липиды, а также может снизить эксплуатационный ресурс оборудования, с которым раствор имеет контакт. Раствор при этом и сам может подвергнуться загрязнению продуктами окисления металла.The first of these, which is especially significant in the field of application of the invention, where the solutions become part of drugs or food products. As is known, the formation of hydroxyl ions and radicals takes place inside cavitation bubbles in water, albeit in small quantities, as well as the synthesis of Н 2 О 2 due to dissolved oxygen of the air and pyrolysis products of the vapor-gas mixture, which is heated inside the bubbles at the stages of their compression to high temperatures [6, 8]. Hydrogen peroxide, the formation of which is directly stated in the description of the prototype, by itself, either in a mixture with peroxidase-type enzymes present in the biomass, or in a mixture with iron ions in water, called Fenton’s reagent, is a strong oxidizing agent [9]. Due to its oxidizing effect, it, despite its useful ability to suppress the activity of anaerobic microbes, nevertheless, for example, does not contribute to the preservation of biomass mixed with a solution that contains lipids, and can also reduce the operational life of equipment with which the solution has contact. In this case, the solution itself may be contaminated with metal oxidation products.

Второй недостаток связан с известным фактом, что кавитационные области образуются в тех частях пространства стоячей упругой волны, где звуковым давлением преодолевается так называемый кавитационный порог, который зависит от гидростатического давления и температуры [5, 6], а на каждой такой области происходит потеря части ее энергии, превращающейся в энергию кавитации [10, 11]. Мощность упругой стоячей волны в воде даже при очень высоких интенсивностях ее излучения исчерпывается и не способна вызывать кавитацию уже на расстоянии трех-четырех полуволн от излучателя [12]. Кроме того, площадь излучающей ультразвук поверхности может быть не только равной (RU 2254913, 2004; RU 2246347, 2005), но и меньшей площади сечения реактора [US 3519251, 1970; 12]. Поэтому оценка энергетического воздействия кавитации посредством всего объема реактора является слишком обобщенной и корректной лишь в отношении реакторов, где кавитацию можно считать действующей во всем объеме. В противных случаях это может приводить к недостаточности обработки либо наоборот к излишнему расходованию энергии, если обрабатывается раствор с акустическим сопротивлением выше, чем у воды.The second drawback is associated with the well-known fact that cavitation regions are formed in those parts of the space of a standing elastic wave, where the so-called cavitation threshold is overcome by sound pressure, which depends on hydrostatic pressure and temperature [5, 6], and part of it is lost on each such region energy turning into cavitation energy [10, 11]. The power of an elastic standing wave in water even at very high intensities of its radiation is exhausted and is not able to cause cavitation already at a distance of three to four half-waves from the emitter [12]. In addition, the surface of the surface emitting ultrasound can be not only equal (RU 2254913, 2004; RU 2246347, 2005), but also a smaller cross-sectional area of the reactor [US 3519251, 1970; 12]. Therefore, the assessment of the energy impact of cavitation through the entire volume of the reactor is too generalized and correct only for reactors where cavitation can be considered valid in the entire volume. In opposite cases, this can lead to insufficient processing, or vice versa to excessive expenditure of energy if the solution is processed with an acoustic resistance higher than that of water.

Сущность изобретения состоит в следующем. Стало известно, что только кавитация, образующаяся при амплитудах вызывающего ее звукового давления, не превышающих некоторого порогового значения, не приводит к образованию перекисных соединений в количествах, которые могут быть определены официальными методами контроля их предельно допустимых концентраций [14]. Растворяющая же способность обработанной в таком режиме воды, тем не менее, значительно увеличивается, что отражено в протоколе №009 от 10.02.2009 г. испытаний, проведенных в аккредитованной аттестатом РОСС RU.0001.515746 испытательной лаборатории. С позиций физической химии и акустики этот факт объясняется тем, что при низких амплитудах звукового давления частота следования кавитационных импульсов давления больше, чем при высоких, а абсолютные величины достигаемых давлений в кавитационных пузырьках при их сжатии - меньше [5, 6, 10]. Отсюда следует, что термодинамические условия внутри пузырьков при небольших амплитудах звукового давления, если и приводят к синтезу и диффузии в воду Н2О2 [8, 9], то только в незначительных количествах. Но производимые при этом пузырьками импульсы давления разрушают ассоциативную структуру воды так же хорошо, как и при более высоких амплитудах. Ведь хотя эти импульсы становятся по абсолютной величине давления меньше, зато их самих в единицу времени становится больше, то есть работа по разрушению водородных связей, которые принято характеризовать энергией [1-3], остается в большом диапазоне практически неизменной. Поэтому при определении энергии кавитационной дезинтеграции следует исходить из интенсивности ультразвука, соответствующей амплитуде звукового давления в обрабатываемом растворе как можно меньшей, чем у прототипа и при этом учитывать объем, фактически занимаемый в реакторе кавитационными областями. Кроме того, известен и запатентован (RU 2366347, 2009) тот факт, что учет зависящих от температуры раствора параметров состояния водяного пара в кавитационных пузырьках при определении уровня акустической мощности в процессах, где сонохимическое надтепловое воздействие совмещают с термическим, позволяет избежать лишних затрат энергии. Однако в указанном аналоге учитывается диапазон температур вплоть до температуры кипения. Водородные же связи в воде, которые образуют ее ассоциативную структуру, могут быть разрушены кинетической энергией молекул, приобретаемой при нагреве до температур ниже температуры кипения - приблизительно +60°С. Поэтому нет смысла учитывать более высокие уровни привносимой в процесс дезинтеграции тепловой энергии, так как кавитационное воздействие при этом становится вообще излишним.The invention consists in the following. It became known that only cavitation formed at amplitudes of the sound pressure that causes it, not exceeding a certain threshold value, does not lead to the formation of peroxide compounds in quantities that can be determined by official methods for monitoring their maximum permissible concentrations [14]. The dissolving ability of the water treated in this mode, however, is significantly increased, which is reflected in protocol No. 009 of 02/10/2009 of tests carried out in a testing laboratory accredited by the ROSS RU.0001.515746 certificate. From the standpoint of physical chemistry and acoustics, this fact is explained by the fact that, at low amplitudes of sound pressure, the repetition rate of cavitation pressure pulses is greater than at high ones, and the absolute values of achieved pressures in cavitation bubbles are less [5, 6, 10]. It follows that the thermodynamic conditions inside the bubbles at small amplitudes of sound pressure, if they lead to the synthesis and diffusion of H 2 O 2 into water [8, 9], are only in small quantities. But the pressure impulses produced by the bubbles destroy the associative structure of water as well as at higher amplitudes. Indeed, although these pulses become smaller in absolute magnitude of pressure, they themselves become larger per unit time, that is, the work on the destruction of hydrogen bonds, which are usually characterized by energy [1-3], remains in a large range almost unchanged. Therefore, when determining the energy of cavitation disintegration, one should proceed from the intensity of ultrasound corresponding to the amplitude of sound pressure in the treated solution as low as possible than that of the prototype, and at the same time take into account the volume actually occupied in the reactor by cavitation areas. In addition, it is known and patented (RU 2366347, 2009) that the fact that taking into account the temperature-dependent parameters of the state of water vapor in cavitation bubbles when determining the level of acoustic power in processes where the sonochemical epithermal effect is combined with thermal influences, avoids unnecessary energy costs. However, the indicated analogue takes into account the temperature range up to the boiling point. Hydrogen bonds in water, which form its associative structure, can be destroyed by the kinetic energy of molecules, acquired by heating to temperatures below the boiling point - approximately + 60 ° С. Therefore, it makes no sense to take into account higher levels of thermal energy introduced into the process of disintegration, since the cavitation effect in this case becomes generally unnecessary.

Таким образом, чтобы, сохранив эффекты дезинтеграции, минимизировать образование перекисных соединений и предотвратить излишние затраты энергии при сонохимической обработке растворов, следует найти зависимость удельной энергоемкости процесса дезинтеграции от всех вышеперечисленных факторов. Путем постановки вычислительных и натурных экспериментов были найдены частные эмпирические зависимости, которые затем были обобщены и аппроксимированы аналитической функцией температуры раствора t и относительной амплитуды звукового давления в нем а, которая равна отношению абсолютной амплитуды к гидростатическому давлению в обрабатываемом растворе, вида:Thus, in order to preserve the effects of disintegration, minimize the formation of peroxide compounds and prevent unnecessary energy consumption during sonochemical treatment of solutions, it is necessary to find the dependence of the specific energy consumption of the disintegration process on all of the above factors. By setting up computational and field experiments, particular empirical dependencies were found, which were then generalized and approximated by an analytical function of the solution temperature t and the relative amplitude of the sound pressure in it a, which is equal to the ratio of the absolute amplitude to the hydrostatic pressure in the treated solution, of the form:

Figure 00000001
Figure 00000001

определяющей удельную производительность процесса кавитационной дезинтеграции по содержащейся в растворе воде. Формализуемая функцией (1) удельная производительность р является только необходимым условием получения технического результата изобретения и определяет максимальное содержащееся в объеме раствора количество воды в кубических метрах, на обработку которого необходимо затратить один мегаджоуль акустической энергии. Она приближает полученные эмпирические зависимости при амплитуде звукового давления, превышающей гидростатическое давление в растворе, но меньшей, чем у прототипа, то есть в относительных единицах при 1<а<5,5 и при температуре раствора t в градусах Цельсия не выше +60°. Эти ограничения составляют достаточное условие получения технического результата изобретения.determining the specific productivity of the cavitation disintegration process in the water contained in the solution. Formulated by function (1), the specific productivity p is only a necessary condition for obtaining the technical result of the invention and determines the maximum amount of water contained in the volume of solution in cubic meters, the processing of which requires one megajoule of acoustic energy. It approximates the obtained empirical dependences with an amplitude of sound pressure exceeding the hydrostatic pressure in the solution, but less than that of the prototype, that is, in relative units at 1 <a <5.5 and at a solution temperature t in degrees Celsius not higher than + 60 °. These limitations constitute a sufficient condition for obtaining the technical result of the invention.

Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости процесса сонохимической обработки водных растворов, а также содержания образующихся в них под действием кавитации являющихся окислителями химических соединений при сохранении получаемой в результате обработки растворяющей способности воды.The technical result of the invention is to reduce the energy intensity of the process of sonochemical treatment of aqueous solutions, as well as the content of chemical compounds which are oxidizing agents formed in them under the influence of cavitation while maintaining the dissolving ability of water resulting from processing.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе сонохимической обработки предназначенных для гидратации биополимеров водных растворов в кавитационном реакторе с заданной амплитудой давления излучаемого в реактор ультразвука и с заданной производительностью отличие состоит в том, что при температуре t не выше +60 градусов Цельсия на обработку объема, содержащего

Figure 00000002
кубических метров воды, затрачивают не менее одного мегаджоуля энергии ультразвука, изучаемого с амплитудой давления, отношение которой к гидростатическому давлению в реакторе принимают в диапазоне 1<а<5,5.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for sonochemical treatment of aqueous solutions intended for hydration of biopolymers in a cavitation reactor with a given pressure amplitude of ultrasound emitted into the reactor and with a given productivity, the difference is that at a temperature t of not higher than +60 degrees Celsius for processing volume containing
Figure 00000002
cubic meters of water, spend at least one megajoule of ultrasound energy, studied with a pressure amplitude, the ratio of which to the hydrostatic pressure in the reactor is taken in the range of 1 <a <5.5.

На Фиг.1 приведена номограмма, графически иллюстрирующая функцию (1). На кривых, показывающих зависимость удельной производительности р при дезинтеграции химически чистой воды в м3/МДж от амплитуды звукового давления а в относительных единицах для численно обозначенных на этих кривых фиксированных значений температуры воды.Figure 1 shows a nomogram graphically illustrating the function (1). On the curves showing the dependence of the specific productivity p during the disintegration of chemically pure water in m 3 / MJ on the sound pressure amplitude a in relative units for the fixed values of the water temperature numerically indicated on these curves.

На Фиг.2 показан эскиз оснастки для проведения сравнительных исследований существенности признаков изобретения. Обозначены: 1 - емкость для сбора раствора электролита; 2 - стакан со штуцером для закрепления на пути потока обработанной воды лабораторного сита 3 с таблетками растворяемого электролита 4; 5 - штуцер для соединения с выходным патрубком реактора.Figure 2 shows a sketch of a snap for comparative studies of the materiality of the features of the invention. Designated: 1 - capacity for collecting electrolyte solution; 2 - a glass with a fitting for fixing on the path of the flow of treated water laboratory sieve 3 with tablets of dissolved electrolyte 4; 5 - fitting for connection with the outlet pipe of the reactor.

На Фиг.3 приведена фотография внешнего вида образцов таблетированного NaCl после пребывания в отстоявшейся водопроводной воде с комнатной температурой (слева) и в сонохимически обработанной воде.Figure 3 shows a photograph of the appearance of samples of pelletized NaCl after staying in settled tap water with room temperature (left) and sonochemically treated water.

Экспериментальными исследованиями было установлено, что при объеме камеры кавитационного реактора 0,352 дм3 и механической мощности ультразвукового излучателя, которым он оснащен 360 Вт, оптимальная производительность при обработке насыщенного раствора натрия хлорида составляет 60 дм3/ч [11]. Это соответствует производительности, вычисляемой из выражения (1), при гидростатическом давлении, равном атмосферному, амплитуде звукового давления 195 КПа и комнатной температуре процесса. Согласно же прототипу такой реактор способен обрабатывать раствора около 450·0,352·10-3·103=158 дм3/ч, то есть в 2,6 раза больше, но для этого потребуется почти в 5,52:1,952=8 раз большая акустическая мощность. Иными словами, при использовании его для осуществления прототипа на обработку кубического метра раствора потребовалось бы затратить 65 МДж акустической энергии. Реализация на этом же реакторе заявленного способа при обработке этого же насыщенного раствора, в объеме которого при этой температуре может содержаться 86% воды [15], при атмосферном давлении и с амплитудой звукового давления 195 КПа требует по минимуму почти в три раза меньше энергии - всего 22 МДж. Но чтобы в этих же условиях реализовать удельную энергоемкость 65 МДж/м3, согласно (1) понадобится амплитуда звукового давления всего около 148 КПа, а не 550 КПа, как у прототипа. При такой амплитуде в отличие от прототипа перекисных соединений в растворе образовываться не должно вовсе [14].It was established by experimental studies that when the chamber volume of the cavitation reactor is 0.352 dm 3 and the mechanical power of the ultrasonic emitter with which it is equipped with 360 W, the optimal performance when processing a saturated solution of sodium chloride is 60 dm 3 / h [11]. This corresponds to the productivity calculated from expression (1) at a hydrostatic pressure equal to atmospheric, sound pressure amplitude 195 KPa and room temperature of the process. According to the prototype, such a reactor is able to process a solution of about 450 · 0.352 · 10 -3 · 10 3 = 158 dm 3 / h, that is, 2.6 times more, but this will require almost 5.5 2 : 1.95 2 = 8 times greater acoustic power. In other words, when using it to implement a prototype, it would take 65 MJ of acoustic energy to process a cubic meter of solution. The implementation of the claimed method at the same reactor when processing the same saturated solution, in the volume of which at this temperature may contain 86% water [15], at atmospheric pressure and with an amplitude of sound pressure of 195 KPa, requires at least almost three times less energy - only 22 MJ. But in order to realize the specific energy consumption of 65 MJ / m 3 under the same conditions, according to (1), the sound pressure amplitude will be only about 148 KPa, and not 550 KPa, as in the prototype. With such an amplitude, unlike the prototype of peroxide compounds in a solution should not form at all [14].

Таким образом, сравнение наиболее близкого аналога, характеризующего уровень техники в области предмета изобретения, с предложенным способом показывает преимущества последнего в энергоемкости и безопасности, связанной с образованием окисляющих соединений.Thus, a comparison of the closest analogue characterizing the prior art in the field of the subject invention with the proposed method shows the advantages of the latter in energy intensity and safety associated with the formation of oxidizing compounds.

Значимость диктуемых признаками изобретения необходимого и достаточного условий достижения его технического результата и их влияния на абсолютную величину этого результата в части растворяющей способности воды была экспериментально проверена на этом же кавитационном реакторе. Измеряли скорость растворения сухого электролита в воде, соответствующей СанПиН 2.1.4.1074-01. В качестве электролита брали таблетированный натрия хлорид по ТУ2152-001-84091640-2008, обладающий равномерным растворением таблеток - эффектом таяния, и использовали оснастку для проверки работоспособности и функционирования реакторов типа РКУ по ТУ5130-002-26784341-2008, изображенную на фиг.2. Скорость растворения измеряли по убыли массы пяти таблеток электролита 4, которые равномерно размещали на сетке лабораторного сита 3 по ГОСТ Р 51568-99, плотно вставленного нижним краем обечайки в металлический стакан 2 со штуцером, помещенный в емкость 1. Воду подавали из реактора насосом через задающий скорость ее подачи дроссель по трубке, соединенной со штуцером 5, в емкость 1 через сито 3 с находящимися в нем таблетками электролита 4.The significance of the necessary and sufficient conditions dictated by the features of the invention to achieve its technical result and their influence on the absolute value of this result in terms of the dissolving ability of water was experimentally tested on the same cavitation reactor. The dissolution rate of dry electrolyte in water corresponding to SanPiN 2.1.4.1074-01 was measured. Tableted sodium chloride was taken as the electrolyte according to TU2152-001-84091640-2008, which has a uniform dissolution of the tablets - the thawing effect, and we used equipment to check the operability and functioning of the RKU type reactors according to TU5130-002-26784341-2008, shown in Fig.2. The dissolution rate was measured by the weight loss of five tablets of electrolyte 4, which were evenly placed on a grid of laboratory sieve 3 according to GOST R 51568-99, tightly inserted by the lower edge of the shell into a metal cup 2 with a fitting, placed in a container 1. Water was pumped from the reactor through the master the feed rate of the throttle through a tube connected to the nozzle 5, into the tank 1 through a sieve 3 with the electrolyte tablets 4 in it.

Потерю массы таблетками при растворении измеряли взвешиванием на лабораторных весах и выражали в процентах как:

Figure 00000003
, где: М - суммарная исходная масса пяти таблеток, смоченных в течение короткого времени в воде; m - суммарная масса таблеток после частичного растворения в течение 0,2 часа, измеряемых с момента начала поступления воды через сетку сита.The weight loss of the tablets upon dissolution was measured by weighing on a laboratory balance and expressed as a percentage as:
Figure 00000003
where: M is the total initial mass of five tablets soaked for a short time in water; m is the total mass of tablets after partial dissolution within 0.2 hours, measured from the moment water begins to flow through a sieve.

Контрольные серии экспериментов проводили при выключенном источнике ультразвука, первую - при комнатной температуре, вторую - при +60°С. Опытных серий было поставлено три, по 5 опытов в каждой: первые две также при комнатной температуре, третья - при +60°С. Первая серия при акустической мощности 360 Вт и производительности 51 дм3/ч полностью соответствовала заявленному способу, так как были выполнены необходимое и достаточное (обеспечивающее согласно [14] также исключение образования перекисных соединений) условия. Вторая серия при акустической мощности 250 Вт и такой же, как в первой производительности соответствовала заявленному способу только по выполнению достаточных условий, но игнорировала необходимое условие, так как в соответствии с (1) при такой акустической мощности производительность должна быть около 18 дм3/ч. И третья серия при такой же акустической мощности и производительности, как и в первой, соответствовала заявленному способу по выполнению только необходимого условия, так как в соответствии с отличительным признаком температура раствора не может быть равной +60°С, а производительность при приближении температуры к +60°С стремится к бесконечности (Фиг.1).The control series of experiments was carried out with the ultrasound source turned off, the first at room temperature, and the second at + 60 ° C. The experimental series were delivered in three, 5 experiments each: the first two also at room temperature, the third - at + 60 ° C. The first series with an acoustic power of 360 W and a productivity of 51 dm 3 / h fully corresponded to the claimed method, since the necessary and sufficient conditions were fulfilled (which, according to [14], also prevented the formation of peroxide compounds). The second series, with an acoustic power of 250 W and the same as in the first performance, corresponded to the claimed method only for fulfilling sufficient conditions, but ignored the necessary condition, since in accordance with (1) with such acoustic power, the productivity should be about 18 dm 3 / h . And the third series, with the same acoustic power and performance as in the first, corresponded to the claimed method for fulfilling only the necessary condition, since, in accordance with the distinguishing feature, the temperature of the solution cannot be equal to + 60 ° C, and performance when the temperature approaches + 60 ° C tends to infinity (Figure 1).

Полученные в результате численные данные с доверительными интервалами погрешностей при 95%-ном уровне значимости сведены в таблицу.The numerical data obtained as a result with confidence intervals of errors at a 95% significance level are summarized in a table.

ОБЪЕКТAN OBJECT ОбознIdentification Ед.изм.Unit. КОНТРОЛЬTHE CONTROL ОПЫТEXPERIENCE ПАРАМЕТРPARAMETER 1one 22 1one 22 33 Удельные затраты энергииSpecific Energy Costs р-1 p -1

Figure 00000004
Figure 00000004
-- ~160*~ 160 * 2525 1616 ~185*~ 185 * Относительная амплитуда звукового давленияRelative amplitude of sound pressure аbut ед.units -- -- 1,951.95 1,631,63 1,631,63 Потеря массыMass loss δМδM %% 9±0,49 ± 0.4 15±1,015 ± 1,0 15±0,715 ± 0.7 13±0,613 ± 0.6 16±1,216 ± 1,2 * эквивалентные, вычисленные по удельной теплоемкости воды [15].* equivalent, calculated by the specific heat of water [15].

Из нее видно, что опытные образцы первой серии, которые обрабатывали с выполнением всех диктуемых признаками изобретения условий, и контрольные образцы второй серии, которые просто растворяли в воде, нагретой до температуры разрушения молекулярных ассоциатов, потеряли практически одинаковую массу. Однако энергии в опытах затрачивали значительно меньше, не используя тепловую энергию вовсе. А вообще без затрат энергии скорость растворения электролита, которая характеризует уровень энергетического воздействия, значительно меньше (контроль 1). Это говорит о том, что использование всех признаков изобретения обеспечивает получение технического результата в полном объеме. Во второй серии опытов, где затраченная удельная энергия была почти в 1,6 раза меньше требуемой необходимым условием достижения технического результата изобретения, скорость растворения получилась также меньше, чем в первой, и технический результат не был достигнут. И наконец, в третьей серии опытов, в которой один из признаков изобретения, являющийся достаточным условием получения технического результата, не был выполнен, была затрачена излишняя энергия, даже сверх затраченной во второй контрольной серии. А скорость растворения при этом практически не увеличилась. Поэтому нет смысла тратить ультразвуковую энергию, если процесс идет при температуре +60°С и выше.It can be seen that the prototypes of the first series, which were processed to fulfill all conditions dictated by the features of the invention, and the control samples of the second series, which were simply dissolved in water heated to the temperature of destruction of molecular associates, lost almost the same mass. However, the energy spent in the experiments was significantly less without using thermal energy at all. In general, without energy consumption, the rate of dissolution of the electrolyte, which characterizes the level of energy exposure, is much lower (control 1). This suggests that the use of all the features of the invention provides a technical result in full. In the second series of experiments, where the specific energy expended was almost 1.6 times less than the required condition for achieving the technical result of the invention, the dissolution rate was also lower than in the first, and the technical result was not achieved. And finally, in the third series of experiments, in which one of the features of the invention, which is a sufficient condition for obtaining a technical result, was not fulfilled, excessive energy was spent, even in excess of that spent in the second control series. At the same time, the dissolution rate practically did not increase. Therefore, it makes no sense to spend ultrasonic energy if the process is at a temperature of + 60 ° C and above.

Таким образом, анализ признаков изобретения при его практической реализации показывает их существенность по отношению к указанному техническому результату. Заявителем не выявлено еще каких-либо известных решений, касающихся аналогичных требований к удельной производительности и параметрам процесса сонохимической обработки водных растворов для гидратации биополимеров.Thus, the analysis of the features of the invention in its practical implementation shows their materiality in relation to the specified technical result. The applicant has not yet identified any known solutions regarding similar requirements for specific productivity and process parameters of sonochemical treatment of aqueous solutions for hydration of biopolymers.

Предлагаемый способ в промышленном масштабе может быть осуществлен следующим образом. Пусть, например, требуется обрабатывать воду с целью ее умягчения и улучшения растворимости в ней биополимеров сухого обезжиренного молока в процессе производства молочных напитков [16, 17]. В [14] сказано, что по удельной производительности и акустическим параметрам с реакторами типа РКУ соизмеримы ультразвуковые индустриальные процессоры производства Hielscher Systems GmbH (Германия). Собранные в одном блоке такие процессоры типа UIP 10000 механической мощностью по 9 кВт каждый (КПД 90%) без каких-либо технических доработок при комнатной температуре обрабатываемой воды обеспечат при реализации всех признаков изобретения требуемую водоподготовку с производительностью 5,5 м3/ч. На Интернет-сайте компании Hielscher Systems GmbH [18] среди указанных там областей применения аппаратов UIP есть таблицы обеспечиваемых ими производительностей при:The proposed method on an industrial scale can be carried out as follows. Suppose, for example, it is necessary to process water in order to soften it and improve the solubility of biopolymers of skimmed milk powder in it during the production of milk drinks [16, 17]. In [14], it is said that in terms of specific productivity and acoustic parameters, industrial ultrasonic processors manufactured by Hielscher Systems GmbH (Germany) are comparable with reactors of the ECU type. Such processors of the UIP 10000 type assembled in one unit with a mechanical power of 9 kW each (90% efficiency) without any technical modifications at the room temperature of the treated water will provide, when all the features of the invention are realized, the required water treatment with a capacity of 5.5 m 3 / h. On the website of the company Hielscher Systems GmbH [18] among the UIP apparatus applications indicated there are tables of the capacities provided by them for:

- этерификации биодизельного сырья;- esterification of biodiesel raw materials;

- приготовлении масляно-водных эмульсий;- preparation of oil-water emulsions;

- экстракции веществ из растительного сырья;- extraction of substances from plant materials;

- диспергирования и деаггломерации твердых фаз суспензий;- dispersion and deagglomeration of solid phases of suspensions;

- мокрого размола и измельчения.- wet grinding and grinding.

Но применение их по приведенному в рассмотренном примере промышленной реализации изобретения назначению не предусмотрено и производительность в таком применении не регламентирована. Вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности осуществления заявленного изобретения с помощью описанных в заявке или известных средств и методов, а также о возможности достижения с помощью него указанного выше технического результата.But their application according to the purpose given in the considered example of industrial implementation of the invention is not provided for and the performance in such application is not regulated. The above information indicates the possibility of implementing the claimed invention using the methods described in the application or known methods and methods, as well as the possibility of achieving with it the above technical result.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Рогов И.А., Шестаков С.Д. Надтепловое изменение термодинамического равновесия воды и водных растворов: Заблуждения и реальность // Хранение и переработка сельхозсырья, 2004, №4, №10.1. Rogov I.A., Shestakov S.D. Epithermal change in the thermodynamic equilibrium of water and aqueous solutions: Misconceptions and reality // Storage and processing of agricultural raw materials, 2004, No. 4, No. 10.

2. Аликберова Л.Ю., Савинкина Е.В. и Давыдова М.Н. Основы строения вещества. - М.: МИТХТ, 2004.2. Alikberova L.Yu., Savinkina E.V. and Davydova M.N. Fundamentals of the structure of matter. - M.: MITHT, 2004.

3. Пиментел Дж., Мак-Клеллан О. Водородная связь. - М.: ИИЛ. - 1964.3. Pimentel J., McClellan O. Hydrogen bond. - M .: IIL. - 1964.

4. Шестаков С.Д., Касуля О.Н., Бефус А.П. Особенности сонохимических исследований в пищевой промышленности. - 2008. - Деп. в ВИНИТИ, №886-В2008.4. Shestakov S.D., Kasulya O.N., Befus A.P. Features sonochemical studies in the food industry. - 2008. - Dep. in VINITI, No. 886-V2008.

5. Шестаков С.Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции. - М.: ЕВА-пресс, 2001.5. Shestakov S. D. Fundamentals of cavitation disintegration technology. - M .: EVA-press, 2001.

6. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. - М.: Мир, 1974.6. Knepp R., Daily J., Hammit F. Cavitation. - M .: Mir, 1974.

7. Горелик Г.С. Колебания и волны. - М.: ИФ-МЛ. - 1959.7. Gorelik G.S. Oscillations and waves. - M .: IF-ML. - 1959.

8. Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. - М.: ИФ-МЛ, 1963.8. Elpiner I.E. Ultrasound. Physico-chemical and biological effects. - M .: IF-ML, 1963.

9. Шамб У., Сеттерфильд Ч. и Вентворс Р. Перекись водорода. - М.: ИИЛ, 1958.9. Shamb U., Setterfield C. and Wentworth R. Hydrogen peroxide. - M .: IIL, 1958.

10. Физика и техника мощного ультразвука. Мощные ультразвуковые поля // под ред. Л.Д.Розенберга. - М.: Наука, 1968.10. Physics and technology of powerful ultrasound. Powerful ultrasonic fields // ed. L.D. Rosenberg. - M .: Nauka, 1968.

11. Шестаков С.Д., Бефус А.П. Формулирование критерия подобия сонохимических реакторов при обработке сред, не обеспечивающих акустического резонанса, 2008. - Деп. в ВИНИТИ, №840-В2008.11. Shestakov S.D., Befus A.P. Formulation of the similarity criterion for sonochemical reactors when processing media that do not provide acoustic resonance, 2008. - Dep. in VINITI, No. 840-V2008.

12. Шестаков С.Д., Касуля О.Н., Бефус А.П. Особенности сонохимических исследований в пищевой промышленности. - Вологда, 2008. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН, №886-В2008.12. Shestakov S.D., Kasulya O.N., Befus A.P. Features sonochemical studies in the food industry. - Vologda, 2008 .-- 14 p. - Dep. at VINITI RAS, No. 886-V2008.

13. Шестаков С.Д. О распределении плотности потенциальной энергии многопузырьковой кавитации относительно порождающей ее гармонической волны // Труды XVI сессии Российского Акустического Общества. - М.: ГЕОС, Том 1, 2005.13. Shestakov S.D. On the distribution of the potential energy density of multi-bubble cavitation relative to the harmonic wave generating it // Transactions of the 16th Session of the Russian Acoustic Society. - M .: GEOS, Volume 1, 2005.

14. Красуля О.Н., Шестаков С.Д., Богуш В.И., Артемова Я.А., Косарев А.Е., Иванов А.А., Бефус А.П., Городищенский П.А. Процессы и аппараты пищевой сонотехнологии для мясной промышленности // Мясная индустрия, №7, 2009.14. Krasulya O.N., Shestakov S.D., Bogush V.I., Artemova Y.A., Kosarev A.E., Ivanov A.A., Befus A.P., Gorodishchensky P.A. Processes and apparatuses of food sonotechnology for the meat industry // Meat industry, No. 7, 2009.

15. Краткий справочник по химии / под ред. О.Д.Куриленко. - Киев: Наукова думка, 1974.15. A quick reference to chemistry / ed. O.D. Kurylenko. - Kiev: Naukova Dumka, 1974.

16. Шестаков С.Д. Технологии кавитационной дезинтеграции в молочном производстве // Молочная промышленность, №9, 2007.16. Shestakov S.D. Technologies of cavitation disintegration in dairy production // Dairy industry, No. 9, 2007.

17. Галстян А.Г., Петров А.Н., Чистовалов Н.С. Передовые технологии водоподготовки в производстве восстановленных молочных продуктов // Хранение и переработка сельхозсырья, №11, 2007.17. Galstyan A.G., Petrov A.N., Chistovalov N.S. Advanced water treatment technologies in the production of reconstituted dairy products // Storage and processing of agricultural raw materials, No. 11, 2007.

18. http://www.hielscher.com.18. http://www.hielscher.com.

Claims (1)

Способ сонохимической обработки предназначенных для гидратации биополимеров водных растворов в кавитационном реакторе с заданной амплитудой давления излучаемого в реактор ультразвука и с заданной производительностью, отличающийся тем, что при температуре t не выше +60°С на обработку объема, содержащего
Figure 00000005
м3 воды, затрачивают не менее 1 МДж энергии ультразвука, излучаемого с амплитудой давления, отношение которой к гидростатическому давлению в реакторе принимают в диапазоне 1<а<5,5.
A method for sonochemical processing of aqueous solutions intended for hydration of biopolymers of aqueous solutions in a cavitation reactor with a given pressure amplitude of ultrasound emitted into the reactor and with a given capacity, characterized in that at a temperature t of not higher than + 60 ° C for processing a volume containing
Figure 00000005
m 3 of water, spend at least 1 MJ of ultrasound energy emitted with a pressure amplitude, the ratio of which to the hydrostatic pressure in the reactor is taken in the range of 1 <a <5.5.
RU2009149158/05A 2009-12-28 2009-12-28 Method of sonochemical treatment of water solution for biopolymer hydration RU2422198C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149158/05A RU2422198C1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Method of sonochemical treatment of water solution for biopolymer hydration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149158/05A RU2422198C1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Method of sonochemical treatment of water solution for biopolymer hydration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422198C1 true RU2422198C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009149158/05A RU2422198C1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Method of sonochemical treatment of water solution for biopolymer hydration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422198C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013040671A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Совместное Общество С Ограниченной Ответственностью "Инвестгрупп-Белая Русь" Method for hydrating a ground, protein-containing biomass and food product or semi-finished product produced therefrom
RU2525270C1 (en) * 2013-02-21 2014-08-10 Ольга Николаевна Красуля Cooked sausage products manufacture method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013040671A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Совместное Общество С Ограниченной Ответственностью "Инвестгрупп-Белая Русь" Method for hydrating a ground, protein-containing biomass and food product or semi-finished product produced therefrom
EA027283B1 (en) * 2011-09-22 2017-07-31 Совместное Общество С Ограниченной Ответственностью "Инвестгрупп-Белая Русь" Method for hydrating a ground, protein-containing biomass and food product or semi-finished product produced therefrom
RU2525270C1 (en) * 2013-02-21 2014-08-10 Ольга Николаевна Красуля Cooked sausage products manufacture method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Merouani et al. Energy analysis during acoustic bubble oscillations: Relationship between bubble energy and sonochemical parameters
Kalmár et al. Relationship between the radial dynamics and the chemical production of a harmonically driven spherical bubble
Bhangu et al. Theory of sonochemistry
Kanthale et al. Sonoluminescence, sonochemistry (H2O2 yield) and bubble dynamics: frequency and power effects
Loranger et al. Comparative study of sonochemical effects in an ultrasonic bath and in a large-scale flow-through sonoreactor
Sumikura et al. Ozone micro-bubble disinfection method for wastewater reuse system
Kerboua et al. Numerical estimation of ultrasonic production of hydrogen: effect of ideal and real gas based models
JP2017018944A (en) Method and apparatus for applying plasma particles to liquid and use for disinfecting water
Gogate et al. A comparison of the degree of intensification due to the use of additives in ultrasonic horn and ultrasonic bath
Kawabata et al. Use of second-harmonic superimposition to induce chemical effects of ultrasound
RU2422198C1 (en) Method of sonochemical treatment of water solution for biopolymer hydration
Yamaguchi et al. Bactericidal activity of bulk nanobubbles through active oxygen species generation
Kerabchi et al. Liquid depth effect on the acoustic generation of hydroxyl radical for large scale sonochemical reactors
Brotchie et al. Sonochemistry and sonoluminescence under dual-frequency ultrasound irradiation in the presence of water-soluble solutes
Moholkar Mechanistic optimization of a dual frequency sonochemical reactor
Wang et al. Preparation method and application of nanobubbles: a review
Avvaru et al. Experimental investigation of cavitational bubble dynamics under multi-frequency system
Kerabchi et al. Relationship between liquid depth and the acoustic generation of hydrogen: design aspect for large cavitational reactors with special focus on the role of the wave attenuation
Li et al. State of oxygen molecules in aqueous supersaturated solutions
Wang et al. Bubble dynamics model and its revelation of ultrasonic cavitation behavior in advanced oxidation processes: A review
Brotchie et al. Effect of water-soluble solutes on sonoluminescence under dual-frequency sonication
Brotchie et al. Sonochemistry and sonoluminescence under simultaneous high-and low-frequency irradiation
Volkov et al. Acoustic strength of water and effect of ultrasound on the liquid-vapor phase diagram
Sharifishourabi et al. Implementation of experimental techniques in ultrasound-driven hydrogen production: A comprehensive review
Nishiguchi et al. Effects of the initial concentration of microorganisms on inactivation by ultrasonic cavitation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121229