Моделювання процесів масообміну з урахуванням дифузії радіонуклідів в порах та конвекції під час технологічної обробки харчової продукції

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.