Theoretical Substantiation of the Mechanism of Ultrasonic Dehydration of Materials Without a Phase Transition of Liquid Into Vapor

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article theoretically substantiates the ability of ultrasonic vibrations to dehydrate capillary-porous materials due to the dispersion of moisture from the capillaries and pores of the material under the action of shock waves formed by cavitation bubbles. A phenomenological model is presented based on the analysis of the slow growth of a distorted cylindrical cavitation bubble, taking into account the influence of the cylindrical capillary walls limiting its oscillations. The optimal range (150–170 dB) of ultrasonic pressure levels is revealed, at which the mechanism of cavitation moisture dispersion is realized. It is established that the optimal conditions for the action of ultrasonic vibrations on a dried material are realized when the dimensions or thicknesses of the layer of the dried material correspond to the length of ultrasonic vibrations in air.

About the authors

V. N. Khmelev

Biysk Technological Institute, FSBEI HE I.I. Polzunov Altai State Technical University

Email: grn@bti.secna.ru
Biysk, Russia

A. V. Shalunov

Biysk Technological Institute, FSBEI HE I.I. Polzunov Altai State Technical University

Email: grn@bti.secna.ru
Biysk, Russia

R. N. Golyx

Biysk Technological Institute, FSBEI HE I.I. Polzunov Altai State Technical University

Email: grn@bti.secna.ru
Biysk, Russia

S. A. Terentiev

Biysk Technological Institute, FSBEI HE I.I. Polzunov Altai State Technical University

Email: grn@bti.secna.ru
Biysk, Russia

V. A. Nesterov

Biysk Technological Institute, FSBEI HE I.I. Polzunov Altai State Technical University

Author for correspondence.
Email: grn@bti.secna.ru
Biysk, Russia

References

  1. Tsai S.C., Song Y.L., Tsai C.S., Yang C.C., Chiu W.Y., Lin H.M. Ultrasonic spray pyrolysis for nanoparticles synthesis // J. Mater. Sci. 2004. V. 39. P. 3647.
  2. Boucher R. Drying by airborne ultrasonics // Ultrason. News. 1959. 3. P. 8–9.
  3. Legay M., Gondrexon N., Person S.L., Bontemps A. Enhancement of Heat Transfer by Ultrasound: Review and Recent Advances // Int. J. Chem. Eng. V. 17. 2011.
  4. Musielak G., Mierzwa D., Kroehnke J. Food Drying Enhancement by Ultrasound – A Review // Trends Food Sci. Technol. 2016. V. 56. P. 126–141.
  5. Carcel J.A., Garcıa-Perez J.V., Riera E. et al. Ultrasonically Assisted Drying. In Ultrasound in Food Processing: Recent Advances // Chichester, UK: John Wiley and Sons. 2017. P. 371–391.
  6. Rodrıguez O., Eim V., Rossello C. et al. Application of Power Ultrasound on the Convective Drying of Fruits and Vegetables: Effects on Quality // J. Sci. Food Agric. 2018. Vol. 98. P. 1660–1673.
  7. Onwude D.I., Hashim N., Janius R. et al. Non-Thermal Hybrid Drying of Fruits and Vegetables: A Review of Current Technologies // Food Sci. Emerg. Technol. 2017. V. 43. P. 223–238.
  8. Carcel J.A., Garcıa-Perez J.V., Riera E. et al. Ultrasonically Assisted Drying. In Ultrasound in Food Processing: Recent Advances // Chichester, UK: John Wiley and Sons. 2017. P. 371–391.
  9. Baslar M., Toker O.S., Karasu S., Tekin Z.H., Biranger Yildirim H. Ultrasonic applications for food dehydration #41 // Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. 2016. P. 1247–1270.
  10. Szadzinska J., Mierzwa D., Pawłowski A., Musielak G., Pashminehazar R., Kharaghani A. Ultrasound- and microwave-assisted intermittent drying of red beetroot // Drying Technology. 2020. V. 38:1-2. P. 93–107.
  11. Beck S.M., Sabarez H., Gaukel V., Knoerzer K. Enhancement of convective drying by application of airborne ultrasound – A response surface approach // Ultrason. Sonochem. 2014. V. 21. P. 2144–2150.
  12. Николюк О.И. Влияние ультразвукового способа сушки на качество макаронных изделий с печенью // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. № 3. С. 189–194.
  13. Bhangu S., Ashokkumar M. Theory of Sonochemistry // Topics in Current Chemistry. 2016. P. 374.
  14. Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Хмелев С.С., Цыганок С.Н. Ультразвук. Аппараты и технологии: монография. Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2015.
  15. Розенберг Л.Д. Физика и техника мощного ультразвука. В 3 т. т. 2. Мощные ультразвуковые поля / под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968.
  16. Margulis M.A. Sonochemistry and Cavitation. London: Gordon and Breach Publishers, 1995.
  17. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М.: Наука, 1984.
  18. Голых Р.Н. Повышение эффективности воздействия ультразвуковыми колебаниями на процессы в системах с жидкой фазой: дис. докт. техн. наук 05.17.08 [Текст] / Голых Роман Николаевич. 2021 [Место защиты: ФГБОУ ВПО “Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова”].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (230KB)
3.

Download (97KB)
4.

Download (31KB)
5.

Download (238KB)
6.

Download (573KB)

Copyright (c) 2023 В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, Р.Н. Голых, С.А. Терентьев, В.А. Нестеров

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».