Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

имеется в виду, что спины ядер двух атомов водорода могут быть ориенти­

подтвердить ее реальность тем, что энергетический барьер такого перехода в сотни раз меньше энергии водородных связей, с изменением которых авторы других гипотез связывают структурные изменения воды в маг­ нитном поле.

Ряд исследователей (А. М. Шахов, А. Н. Киргмнцев, В. М. Соколов- и др.) считает, что изменения в воде являются следствием, либо коагуля­ ции коллоидов, т. е. дегидратации двойного электрического слоя и сни­ жения С-потенциала, либо присутствием в воде железа.

Несмотря на существование ряда гипотез, объясняющих действие магнитного поля на воду, в основном поляризующими факторами против них имеются серьезные возражения и в первую очередь те обстоятельства, чго свойства, приобретенные водой, находящейся в состоянии равновесия при прохождении ее через магнитное поле, сохраняются в течение весьма малого промежутка времени (порядка 10-0с). Как указывают Е. Ф. Тебенихин и Б. Т. Гусев, действие магнитного поля на воду проявляется толь­ ко в термодинамически неустойчивых системах, а также в присутствии ферромагнитных окислов железа.

В любом случае, когда обнаруживается эффект воздействия магнит­ ного поля с какой-либо средой или биологическим объектом, следует признать, что в нем существует либо собственное магнитное поле, либо система двшкущихся зарядов (электрический ток). Так как в любую био­ логическую систему и, конечно, пищевые продукты входит вода и ее рас­ творы, именно их следует иметь в виду как возможную среду для пере­ носа электрических зарядов. Именно поэтому ряд авторов [42, 82, 98] приходит к вполне справедливому заключению, что эффект взаимодей­ ствия магнитного поля с биологическим объектом заключается во взаимо­ действии магнитного поля и водных растворов, содержащихся в биоло­ гическом объекте.

Единого представления о механизме воздействия магнитного поля на воду нет, по-видимому, приведенные гипотезы отражают лишь разные аспекты этого сложного явления.

В целом можно утверждать, что все физические свойства воды, а так­ же их аномалии, являются производными ее структуры и состояния водородных связен. Для биологических структур водородные связи имеют особенно важное значение [131, 145].

На свойства водных растворов большое влияние оказывает гидрата­ ция. За счет воды гидратных оболочек уменьшается общее ее количество в растворе, что естественно сказывается на свойствах системы: вязкости, растворимости, коэффициенте диффузии и т. д.

В связи с тем что потенциальная энергия взаимодействия иона с молекулой воды значительно превосходит энергию теплового движения, ионы и соседние молекулы воды образуют прочные молекулярные агре­ гаты, ведущие себя во внешнем электрическом поле и в тепловом движе­ нии, как обособленная частица. В то же время магнитное поле само спо­ собно влиять на степень гидратации животных тканей [42]. Аналогичное действие на биологические объекты отмечены при наложении на них низ­ кочастотных электромагнитных полей (3—50 Гц).

Аномальность свойств воды проявляется особенно резко при взаимодействии ее с магнитным или высокочастотным полем, причем наличие в воде макромолекул белка только усложняет общую картину. Рядом исследователей установлено, что под действием магнитного поля в биологическом объекте возникают

4 1 2

серьезные изменения в таких жизненно важных процессах, как нарушение обменных реакций и передачи вещества через биоло­ гические мембраны. При этом утверждается, что стержнеобразные молекулы в форме жидких кристаллов могут ориентироваться в магнитном поле [157, 160].

Показателен факт перемещения эритроцита при весьма зна­ чительных напряженностях магнитного поля (24-10е А/м), при этом угловая скорость вращения вдвое превышает вращение, обусловленное броуновским движением [161].

Важным является уменьшение в белковых растворах коэф­ фициента диффузии D ионов в магнитном поле [158]. Средний ква­

драт перемещения иона г2 в клетке во времени t связан с коэф­

фициентом диффузии соотношением г2 = 4Dt. Показано, что уменьшение среднего квадрата перемещения иона под влиянием магнитного поля более заметно в том случае, если электростати­ ческое поле создается зарядами цитоплазмы. Заметный эффект ожидается при напряженности магнитного поля около 8 • 106 А/м.

Очень существенно воздействие магнитного поля на фермен­ тативную активность. Так, сравнивали ультрафиолетовые спект­ ры поглощения раствора трипсина, облученного УФ-светом с дли­ ной волны 253,7 мм и подвергнутого действию магнитного поля напряженностью 64 • 104 А/м [149]. Облучение инактивирует три­ псин, нивелирует спектр и вызывает образование 3+0,5 SH-rpynn на одну молекулу. Действие магнитного поля приводит к умень­ шению УФ-поглощения трипсина; свободные SH-группы при этом не появляются. Близкие результаты получены при изуче­ нии инфракрасных спектров: после обработки в поле напряжен­

зом при pH 7—8 и ингибиторами трипсина из яичного белка, под действием магнитного поля напряженностью 4-105 А/м стабиль­ но увеличивалась на 5—12% [166]. Отмечен еще ряд факторов влияния магнитных полей на биологические системы, однако пов­ торяемость и достоверность этих факторов невелика.

Заслуживает внимания факт воздействия на микробные клет­ ки магнитных полей [125]. На тест-микробы действовали в те­ чение 50 пассажей постоянным (Я = 48-104 А/м), переменным (144-102А/м) и импульсным магнитным полем. Установлено, что при обработке Proteus Vulgaris на агаре вырастали двоякого вида колонии (рис. 195, а); большинство были мелкими, круг­

443

колонии большого размера с неровными краями. В обработан­ ных штаммах Bas. subtilis обнаруживается редкая изменчивость морфологии (рис. 195, б, в): бациллы утолщены, увеличены в длину, изогнуты, нитевидны. Можно заключить, что микроорга­ низмы не нейтральны к воздействию магнитных полей.

Основные практические аспекты применения эффекта воз­ действия магнитного поля на водные растворы — борьба с накипеобразованием. По-видимому, только отсутствием достаточ­ но достоверных и широких сведений о природе эффекта можно объяснить пока ограниченность его использования, особенно

впищевых отраслях производства.

Впастеризаторах молока, вина и других жидких пищевых продуктов наблюдается значительное отложение на стенках не­ растворимого осадка. Так, в молочных пастеризаторах нака­ пливается «молочный камень», удалять который трудно. Мож­ но использовать для борьбы с нерастворимыми осадками маг­ нитное поле [66]. Магнитный поток создается электромагнитом, состоящим из стального сердечника с шестью катушками, раз­ деленными стальными кольцами, которые являются магнитопроводами между сердечником и корпусом аппарата. Напряжен­ ность поля 400 А/см при чередовании полярности в рабочем за­ зоре. Установлено, что при данных энергетических параметрах наилучший эффект имеет место при скорости протекания молока около 0,5 м/с.

Установлено, что при предварительной обработке молока в магнитном поле снижается количество нерастворимого осадка на 15—20%. Заметных изменений в белке и жире не обнаруже­ но. Поведение молока в магнитном поле аналогично воде. Так, удельная электропроводность молока (температура 20° С) в ре­ зультате магнитной обработки изменяется. Аналитически связь

между удельной электропроводностью до обработки •/„ и после обработки •/-! следующая:

где а — 12,02; b = 0,6637.

Аналогичный результат получен при обработке магнитным полем мелассы и сахарного сока. При этом период между чист­ ками испарителя увеличился с 6 до 52 дней [119].

Для обработки виноматериалов и питательной воды на Мукачевском винзаводе использован статор асинхронного двигателя мощностью 2,6 кВт. Обрабатываемый продукт протекает по тру­ бе из диамагнитного материала, расположенной в роторном отверстии двигателя. Удельный расход энергии около 100 Вт/м3.

Однако пока наибольшее значение магнитная обработка при­ обрела для очистки питательной воды. Конструкции аппаратов

445

для этих целей весьма разнообразны. В качестве источника маг­ нитного поля используют постоянные и электромагниты. По­

жидкости 2 м/с.Наиболее целесообразно использовать это устрой­ ство для обработки подпиточной воды в системах горячего во­ доснабжения и охлаждения.

Рис. 197. Аппарат для магнитной обработки воды:

/ — полюсный наконечник; 2 — труба; 3 — магнит.

446

список и с п о л ь з о в а н н о й л и т е р а т у р ы

Н А м а д ж а л о в а Н. А. О возможности использования метода измерения диэлектрических потерь в области аномального поглощения для определения качества пищевых продуктов. — «Труды Научной сес­ сии. Достижения и задачи советской биофизики в сельском хозяйстве».

Изд-во АН СССР, 1955, с. 103—107 с ил.

2. А н д р е е в С. Н., К у д и н В. Н., Н е т у ш и л А. В. Электрические свойства некоторых пищевых продуктов в полях высокой

гаустирование консервов в стеклянной таре. — В сб.: «Новые физические методы обработки пищевых продуктов». Киев, Гостехиздат, 1963, с. 97—

9.А в т о р с к о е свидетельство № 286491, 1970.

10.А в т о р с к о е свидетельство № 96349, 1968.

имолочного производства. Киев, ММП УССР, 1970, 128 с.

14.Б а б а и о в Г., Т к а ч П. и др. Электроконтактная обработка

и функций живых систем. Перевод с нем. под ред. К. С. Тринчера. М.,

стерилизатора сыпучих питательных сред для производства ферментных препаратов. Кандидатская диссертация, Воронеж, ВТИ, 1972, 146 с.

роконтактной обработке некоторых пищевых продуктов. Кандидатская диссертация. Киев, КТИПП, 1972, 140 с.

22. Б у н к е Э. К., Д а н и л о в В. Н., Ш е в ч е н к о А. М. Электроконтактная обработка мясного фарша на частотах 9—14 кГц. — В сб.: «Новые физические методы обработки пищевых продуктов». М., 1967, с. 23—25.

23. Б у н к е Э. К., П р и л и п к о Л. Т. Исследование процесса перехода ионов железа с электродов в раствор при электроконтактной об­ работке раствора на частотах звукового диапазона. — В сб.: «Пищевая промышленность», вып. 10, Киев, «Техника», 1969, с. 31—34.

447