К ВОПРОСУ О ПОЛУЧЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОГО ВОЗДУХА

1

• Авторы
• Файлы

Глущенко Н.А. Глущенко Л.Ф. Статья в формате PDF 239 KB

В настоящее время для интенсификации ряда технологических процессов перспективным является использование электроактивированного воздуха (ЭАВ). В частности, это является эффективным для электроаэрации растворов в биотехнологических процессах, что обеспечивает интенсификацию массопередачи кислорода и активацию жизнедеятельности объектов биологической природы. Под ЭАВ здесь и в дальнейшем понимается воздух, прошедший обработку в поле коронного или тлеющего разрядов, в результате чего имеющий повышенное содержание ионов кислорода заданного знака и озона.

Производство продуктов микробного синтеза методами глубинной и поверхностной ферментации сложно и недостаточно изучено. Оно хаpaктеризуется присутствием живых объектов, с их лабильностью, способностью к развитию. Общий обмен веществ, как единое целое, неразрывно связан с обменом и превращением энергии в живых организмах. Основными источниками, из которых организмы получают энергию, необходимую для их нормальной жизнедеятельности, является дыхание и различного вида брожения. Дыхание и превращение веществ тесно связаны между собой как энергетическая и материальная сторона единого обмена веществ живого организма. Направленность и интенсивность этих процессов у различных организмов обуславливается наличием соответствующей ферментативной системы.

Ионизированный кислород, находящийся в ЭАВ, обладая высокой реакционной активностью, изменяет окислительно-восстановительный потенциал среды. При воздействии на клетку отрицательно заряженными ионами кислорода реакция среды смещается в окислительные условия, благодаря которым активируются ферменты системы, обуславливающие дыхание микроорганизма и реакции синтеза его биомассы. Вместе с этим отрицательно заряженные ионы могут деполяризовать положительный заряд клеток, расположенных у поверхности, вследствие чего клеточная проницаемость изменяется. Это, в свою очередь, вызывает изменение уровня метаболизма клетки.

Таким образом, изменяя концентрацию отрицательных ионов и продолжительность их воздействия на клетки, можно изменять электрический заряд клетки от положительного до нейтрального и от нейтрального до отрицательного. Т.е. в широких пределах можно изменять их клеточную проницаемость, активность дыхательной цепи, а, следовательно, и уровень метаболизма. По-видимому, возможны оптимальные режимы для повышения этого уровня и, в конечном счёте, интенсификации процесса микробного синтеза.

Большое влияние на процесс культивирование оказывает и скорость передачи кислорода, регулирование которой также может быть осуществлено при электроаэрации среды.

Экспериментально доказано, что на жизнедеятельность микроорганизмов большое влияние оказывают различные электрофизические воздействия, например, электрические и магнитные поля различной напряженности, ультразвуковая обработка, облучение волнами ультрафиолетового диапазона и радиоволнами высоких частот и другие. Многими исследователями отмечается, что данные воздействия в зависимости от конкретных условий могут оказывать на метаболизм клетки как стимулирующее, так и угнетающее действие.

Изучением вопросов массопередачи занимались многие отечественные и зарубежные учёные: В.В. Кафаров, В.М. Рамм, И.А. Александров, А.Г. Касаткин, А.Н. Плановский, К.Г. Федосеев, В.Н. Стабников, У.Э. Виестур, Дж. Праусниц, Т. Шервуд, Р. Рид и многие другие. Однако ни в одной из опубликованных по данной теме работ не приводятся результаты исследований по влиянию изменения электрофизического состояния газовой фазы на массопередачу, в то время как электрофизические методы находят всё большее применение для интенсификации процессов в различных отраслях промышленности. Большой вклад в развитие электрофизических методов обработки в пищевой промышленности внесли отечественные учёные: И.А. Рогов, А.В. Горбатов, В.В. Красников, А.М. Остапенков, А.С. Гинзбург, М.К. Болога и многие другие.

Для изменения кинетики биохимических реакций с помощью ЭАВ есть несколько путей, основные из которых следующие:

- создать условия для улучшения массопередачи кислорода к клеточной стенке биообъекта;

- вызвать конформационные изменения в молекулах;

- перевести некоторые ионы из потенциальных ям (активация молекул, и, как следствие, изменение кинетики) на другие энергетические уровни.

Решение этих вопросов невозможно без знания и учета проблем, которые возникают при получении и трaнcпортировании ЭАВ.

В монографии приводятся сведения о результатах работы авторов по исследованию получения ЭАВ и его трaнcпортирования по цилиндрическим трубопроводам. Описан метод инженерного расчёта воздуховодов для трaнcпортирования ЭАВ, предложены методы повышения эффективности трaнcпортирования ЭАВ на значительные расстояния.

Приведённые в монографии сведения могут представлять интерес для специалистов и студентов, занимающихся вопросами интенсификации технологических процессов в пищевой, микробиологической и биотехнологической отрасли промышленности.

---