Эффективность сочетания добавок ПАВ и механических (вибрационных) воздействий в технологии пищевых дисперсных систем

18.06.2015

Как уже отмечалось, если в условиях конвективного массопереноса фаз связи (контакты) между частицами и образуемые ими пространственные структуры не будут предельно разрушены, то максимальная гомогенность (однородность) системы не может быть достигнута, так как полное и однородное распределение компонентов (при смешивании различных фаз) возможно только при полном разрушении агрегатов, состоящих из разнородных неравномерно распределенных частиц и содержащих обычно различное количество дисперсионной среды.
Реализация принципа предельного разрушения структуры на начальных стадиях технологической переработки необходима для всех трех основных типов дисперсных систем с участием твердых фаз.
Осуществление этого принципа необходимо в технологии получения разнообразных пищевых дисперсных материалов, так как такие гидромеханические процессы, как смешивание компонентов, уплотнение, дезагрегирование, тонкое диспергирование, формование в комплексе или в отдельности составляют основу начальной стадии производства большинства дисперсных продуктов.
Образованию однородной структуры дисперсных продуктом заданной плотности предшествует ряд промежуточных стадий кинетики процесса структурообразования, отличающихся превалированием того или иного типа дисперсных структур в соответствии с типом контактов между частицами дисперсных фаз.
Регулирование реологических свойств дисперсных систем в ходе процесса структурообразования, в его кинетике путем сочетания механических (вибрационных) воздействий и модифицирования поверхности частиц составляет основу методов физико-химического управления структурообразованием разнообразных высококонцентрированных дисперсных систем, в том числе при переработке большинства структурированных пищевых дисперсных продуктов. Поэтому наиболее целесообразный путь оптимизации процессов переработки состоит в том, чтобы изучить механизм этих процессов, начиная с момента смешивания исходных компонентов и кончая завершением фазовых переходов с образованием конечной структуры дисперсных продуктов; установить, критерии состояния перерабатываемых систем, соответствующие предельным оптимальным условиям, и параметры вибрационных воздействий, обеспечивающие достижение этих предельных состояний.
Поэтому параметры процессов переработки структурированных систем должны соответствовать заданным показателям: свойств и структуры дисперсных продуктов после завершения всего технологического комплекса.
Конечная структура и свойства дисперсных пищевых продуктов и есть главный критерий эффективности технологических процессов их получения.
В работах впервые прослежено взаимное влияние механических колебаний и ПАВ, ослабляющих прочность контактов во всем диапазоне изменения реологических свойств структурированных дисперсных систем, и определены оптимальные условия достижения минимального уровня эффективной вязкости, соответствующего предельному разрушению структуры.
Исключительная эффективность совместного действия вибрации и ПАВ объясняется характером разрушения структуры при: вибрации и особенностями действия ПАВ.
При вибрации для разрыва наиболее прочных контактов необходимо соответственно увеличить подводимую к системе мощность (энергию) до максимальных значений, соответствующих: энергии взаимодействия частиц в этих контактах.
В отличие от действия механических факторов специфика действия ПАВ состоит в том, что они, адсорбируясь в первую очередь на наиболее энергетически активных участках микромозаичной поверхности частиц, ослабляют преимущественно наиболее прочные коагуляционные контакты.
Для двухфазных (Т—Г) систем, (порошков, например, муки, сахарной пудры) достижение предельного разрушения структуры, позволяющее дезагрегировать порошки, однородно перемешать частицы различной природы, становится возможным только в условиях совместного действия механических факторов, в частности вибрации, и ПАВ. При этом смешивание, разрыхление и дезагрегирование структур порошков наиболее эффективно осуществляется в условиях виброкипения, сопровождающегося увеличением объема системы, а уплотнение — в условиях виброожижения, для которого характерно безотрывное перемещение частиц твердых фаз относительно друг друга.
Вместе с тем было выявлено принципиальное качественное различие в поведении грубодисперсных (δ≥δс) и тонкодисперсных частиц в вибрационном поле, выражающееся в резком смещении для тонкодисперсных порошков параметров вибрации в области больших ускорений, при которых наблюдается переход от псевдоожижения к виброкипению

Эффективность сочетания добавок ПАВ и механических (вибрационных) воздействий в технологии пищевых дисперсных систем

Граница перехода от псевдоожижения к виброкипению для этих систем (δ≪δс) определяется постоянным критическим значением интенсивности вибрации
Эффективность сочетания добавок ПАВ и механических (вибрационных) воздействий в технологии пищевых дисперсных систем

В грубодисперсных системах (δ≥δс) эта граница определяется ускорением вибрации, равным ускорению свободного падения, и при увеличении δ≥δс практически не изменяется.
В тонкодисперсных порошках, обработанных ПАВ, указанная граница смещается в область меньших значений J и ускорений вибрации, хотя и превышающих ускорение свободного падения. Это подтверждает, в частности, исключительную роль поверхностных явлений в процессах конвективного массообмена структурированных дисперсных систем.
На основании комплекса проведенных исследований было установлено, Что сочетание вибрации с введением добавок ПАВ в количестве, достаточном для образования монослоя на поверхности частиц твердой фазы (δ<δс), позволяет резко понизить вязкость порошков и уменьшить необходимую, для предельного разрушения структур мощность вибрационного поля.
Таким образом, сочетание вибрации и использования ПАВ позволяет управлять свойствами двухфазных структур типа T—Г, т. е. дисперсных порошков, в самых разнообразных технологических процессах, обеспечивая предельное увеличение активной, действующей поверхности, в условиях виброкипения и, наоборот, при виброожижении в процессах виброуплотнения — наибольшей плотности упаковки частиц.
Основной вид изменения состояния двухфазных сыпучих дисперсных систем (Т—Г) в этих процессах — изменение объема, а двухфазных вязкопластичных (Т—Ж) систем — изменение формы.
В результате воздействия на деформируемую систему вибрационного поля структура разрушается объемно, период релаксации системы может быть понижен до минимума и обеспечено условие, при котором скорость релаксации сдвиговых напряжений при εi→εm будет меньше или равна скорости нагружения системы при деформации. Это условие является необходимым и достаточным для предотвращения локального разрыва сплошности.
Однако само по себе разрушение структуры двухфазной системы вибрацией (даже предельное) еще недостаточно для достижения максимальной однородности. Предельно разрушенную вибрацией структуру необходимо подвергнуть сдвиговому деформированию, обеспечив тем самым, полное взаимное распределение дисперсных фаз и дисперсионной среды.
При наложении на деформируемую систему вибрационного поля сдвиг при εi=εm распространяется на весь объем системы, тем самым осуществляется предельное разрушение структуры.
Это означает также, что в условиях вибрации возможно получить полные реологические кривые течения систем, которые при деформации в отсутствие вибрации дают необратимый разрыв сплошности.
На рис. 20 представлена характерная полная виброреологическая кривая в координатах lgηv—J. Можно провести аналогию в зависимости lgηP—P, получаемой в условиях сдвиговых деформаций в ламинарной области стационарного потока, и lgηv—J, получаемой в вибрационном поле. Эта аналогия объясняется тем, что в обоих случаях полные реологические кривые выражают зависимость степени разрушения дисперсной структуры oт плотности подводимой к системе механической энергии.
Вместе с тем из анализа полной виброреологической кривой течения на примере классической модельной системы с коагуляционной тиксотропной структурой следует, что для достижения технологически оптимального предельного разрушения структуры необходимо создать вибрацию в системе высокой интенсивности [J≥10в4(см2*с-3)] и обеспечить ускорение колебаний aω2/g не менее 50.
Создание вибрации такой интенсивности в реальных технологических процессах весьма затруднительно, так как для осуществления этих процессов аппараты должны быть выполнены с учетом больших динамических нагрузок.
Уменьшение уровня мощности механических колебаний, необходимой для предельного разрушения структуры в высококонцентрированных системах, возможно только при уменьшении энергии связей между частицами, устранении разброса в прочности контактов вследствие физико-химической неоднородности поверхности частиц твердых фаз путем экранирования этой поверхности адсорбционными слоями ПАВ.
В этих условиях, как было указано ранее одним из авторов, особое значение приобретает, так же как и в случае управления свойствами двухфазных сыпучих систем, применение вибрации в сочетании с добавками поверхностно-активных веществ.
Исследование закономерностей разрушения модельных коагуляционных структур под действием вибрации (гармонической, поличастотной, ударной) в течение каждого периода колебаний и всего промежутка времени с момента наложения на систему вибрационного поля до выхода на режим установившегося течения показало, что в присутствии ПАВ скорость и глубина разрушения структуры за период колебаний резко возрастают, тиксотропное восстановление существенно замедляется, равновесный уровень вибровязкости падает.
Введение в систему ПАВ из расчета образования монослоя на поверхности частиц позволило кардинально изменить условия разрушения модельной структуры (табл. 5).
Эффективность сочетания добавок ПАВ и механических (вибрационных) воздействий в технологии пищевых дисперсных систем

Наиболее существенный вывод, вытекающий из представленных в табл. 5 данных, состоит не только в том, что применение ПАВ позволило почти в 500—600 раз понизить интенсивность вибрации J0, необходимую для достижения предельного разрушения (η = 2 Па*с), но и в том, что эффект совместного действия вибрации и ПАВ по мере углубления разрушения структуры возрастает.
При этом поверхностно-активные вещества, лиофилизующие и лиофобизующие поверхность твердых фаз, эффект действия которых в отсутствие вибрации принципиально различен, при вибрации оказывают однотипное действие на структуру, понижая ее вязкость и энергоемкость процесса виброразрушения.
Таким образом, непрерывное и притом предельное разрушение структуры, достигаемое сочетанием вибрации с добавками ПАВ как фон для интенсивного конвективного массообмена, — главное условие достижения структурной однородности дисперсных систем с высокой концентрацией дисперсной фазы.
Именно поэтому метод вибрационного смешивания многокомпонентных высококонцентрированных систем в высокоскоростных смесителях непрерывного действия при поддержании предельного разрушения структуры позволил максимально однородно распределить различные дисперсные фазы между собой и перемешать их с дисперсионной средой в таких дисперсных системах, в которых обычными, даже высокоинтенсивными методами перемешивания достичь необходимой однородности не удавалось.
Наконец, если по условиям проведения технологического процесса наряду с изменением реологических свойств системы требуется также изменить дисперсность составляющих компонентов (например, обеспечить их тонкое измельчение), в дополнение к указанным воздействиям целесообразно использовать также и другие виды воздействий на структуру, в частности, ультразвуковые, электрические, магнитные и пр.
He менее эффективно для ряда структурированных систем сочетание вибрации, добавок ПАВ и температурных воздействий. В тех случаях, когда вязкость структурированных систем весьма чувствительна к изменению температуры, такое комплексное воздействие наиболее целесообразно. Многие пищевые, в особенности кондитерские массы (шоколадные, пралиновые и т. п.), относятся именно к такого рода системам.
Наиболее сложны условия управления технологическими процессами формирования однородных трехфазных (Т—Ж—Г) структур и их превращения в двухфазные (Т—Ж) системы при удалении газовой фазы.
Обычно эти процессы сопровождаются одновременным изменением объема и формы системы при смешиваний дисперсных фаз в сочетании с уплотнением или без него.
Сложность управления свойствами таких систем состоит в том, что в отличие от двухфазных систем (типа T—Ж) содержание жидкой фазы в трехфазных структурах меньше, концентрация твердой фазы выше, следовательно, число контактов в единице объема (при равной дисперсности твердой фазы) больше.
В результате этого на завершающих стадиях процесса технологической переработки возникают столь прочные и плотные структуры, что предельное разрушение их даже в условиях совместного действия вибрации и ПАВ чрезвычайно затруднительно, а в ряде случаев практически невозможно.
В связи с этим следует разделить задачу управления свойствами трехфазных систем на две самостоятельные задачи.
Первая и основная задача состоит, как и для двухфазных систем, в обеспечении максимальной однородности распределения различных дисперсных фаз между собой и с дисперсионной средой. Это возможно, как уже отмечалось, только при достижении предельного разрушения структуры (ηР=ηm).
Вторая задача состоит в том, чтобы осуществить технологические операции, сопровождающиеся уплотнением и деформацией системы. Несмотря на то что разрушение структуры и в этом случае является необходимым условием осуществления технологических операций, уровень разрушения при этом может и не быть предельным. Исследования совместных действий вибрационных воздействий и ПАВ позволили определить параметры процесса, отвечающие условиям пространственно-временной однородности распределения градиента скоростей. Это условие обеспечивается воздействием вибрационного поля такой интенсивности, которая соответствует переходу системы от псевдоожижения к виброкипению с разрывом контактов между частицами.
В результате уже на самой начальной стадии вибрационного смешивания с указанными параметрами задолго до завершения перехода трехфазной системы в двухфазную достигается наибольшая для данной системы однородность распределения фаз.
При этом время, необходимое для достижения максимальной однородности при вибросмешйвании, сокращается по сравнению со временем смешивания в обычных смесителях почти в десятки раз, а достигаемый уровень однородности значительно выше.
В ходе процесса конвективного массопереноса последовательно решены две основные задачи управления трехфазными структурами: вначале достигнут и зафиксирован необходимый уровень однородности распределения фаз (т. е. собственно смешивание), а затем осуществлен переход от трехфазных к двухфазным системам. Обеспечение пространственно-временной однородности в разрушении структуры качественно изменяет весь ход процесса: структурообразования, разделяя его на ряд последовательных стадий, каждая из которых характеризуется вполне определенным типом структуры.
Это позволяет управлять процессом структурообразования в целом и каждой стадией в отдельности, изменяя в ходе процесса параметры механических воздействий с учетом изменения структурно-механических свойств системы.
При всем различии в механизме действия различных видов; ПАВ основной вывод заключается в том, что совместное действие вибрации и ПАВ проявляется в снижении интенсивности механических воздействий, необходимых для поддержания данного уровня эффективной вязкости, причем степень снижения интенсивности тем больше, чем выше степень разрушения структуры.
Отсюда следует, в частности, что эффективность действия ПАВ должна определяться в динамических условиях, т. е. в сочетании с действием механических факторов.
В связи с этим было введено понятие о динамическом критерии эффективности действия ПАВ, который определяется отношением удельной мощности механических (вибрационных) воздействий в отсутствие ПАВ к мощности вибрации в сочетании с введением ПАВ, необходимых для достижения и поддержания одинакового, в частности оптимального, предельного, уровня разрушения структуры.
Эффективность действия вибрации исследуемой системы в сочетании с ПАВ можно определить, сравнивая полные реологические кривые в стационарном ламинарном потоке без вибраций и при вибрации. Чем выше эффективность вибрации, тем меньше отличается вибровязкость от наименьшей возможной вязкости предельно разрушенной структуры ηm. Поэтому критерием эффективности вибрации, предельным оптимальным его значением следует считать величину наименьшей вязкости предельно разрушенной структуры ηm.
Чем выше отношение К1 = η0/ηv и чем меньше K2 = ηv/ηm. тем выше эффективность вибрации. Предельная вибрация соответствует величине К1 = η0/ηv = η0/ηm и К2 = 1.
Обнаруженное резкое (в сотни раз) относительное уменьшение мощности механических (вибрационных) воздействий в присутствии малых добавок ПАВ открывает возможность эффективной технологической переработки высококонцентрированных дисперсных систем (S≥Sс, δ≤δс при φ≥φс) в оптимальных условиях.
Вместе с тем основное противоречие между возрастающим объемным содержанием высокодисперсной твердой фазы и текучестью (подвижностью) дисперсных систем как основное технологическое препятствие на пути получения и применения таких систем, о котором мы писали в начале этой главы, устраняется.
Таким образом, наибольший эффект совместного действия механических факторов и добавок ПАВ в процессе разрушения коагуляционной структуры достигается в области ηv=ηm, т. е. именно в той области, в которой без введения ПАВ мощность вибрации резко возрастает.
Вместе с тем из всего изложенного следует, что общепринятые методы оценки пластифицирующего эффекта от введения в состав структурированных дисперсных систем добавок ПАВ по изменению предельного напряжения сдвига или пластической вязкости не могут объективно характеризовать эффект их действия. Такая оценка возможна только в динамических условиях в процессе разрушения коагуляционных структур до наименьшего уровня эффективной вязкости.
По самому механизму действия ПАВ, ослабляющих силу сцепления и энергию взаимодействия между дисперсными фазами в таких системах, мерой эффективности действия ПАВ должна служить степень снижения энергии или мощности механических воздействий, необходимых для предельного разрушения структуры.
Следует обратить внимание еще на одну из важных закономерностей осуществления процесса структурообразования в условиях вибрации в присутствии ПАВ.
Граница перехода от псевдоожижения к виброкипению является не только важной характеристикой, отражающей, состояние структуры дисперсных систем, но вместе с тем она отражает специфику контактных взаимодействий в дисперсных системах в динамических условиях.
В самом деле, при миграции частиц относительно друг друга в условиях псевдоожижения или виброкипения происходит сканирование участков поверхности с возникновением и разрывом в результате этого взаимного «поиска» наиболее прочных связей — контактоз между частицами.
Существенно важным проявлением специфики совместного действия вибрации и ПАВ, которое фиксируется по изменению границы перехода от псевдоожижения к кипению, является прочность связи молекул ПАВ с поверхностью частиц.
Если в грубодисперсных системах с размером частиц выше критического (δ≥δс) граница перехода от псевдоожижения к виброкипению — чисто механическая характеристика их состояния, то в высокодисперсных порошках эта граница, статистически отражая сумму элементарных контактных взаимодействий, является интегральной физико-химической характеристикой этих взаимодействий. Именно поэтому она является чувствительным инструментом для изучения контактных взаимодействий при вибрации в сочетании с добавками ПАВ в условиях динамического сканирования (взаимного обследования) поверхности контактирующими частицами.
Эффективность сочетания добавок ПАВ и механических (вибрационных) воздействий в технологии пищевых дисперсных систем

Как следует из представленных на рис. 22 результатов исследований зависимости граничного критического ускорения вибрации (по оси ординат) от степени покрытия поверхности частиц различными по химической природе, строению и характеру адсорбции на ней видами ПАВ, изменение природы поверхности, в частности степени ее мозаичности, резко сказывается на критических параметрах перехода от псевдоожижения к виброкипению. Наибольшее снижение критического ускорения соответствует образованию насыщенного, ориентированного углеводородными радикалами наружу монослоя (α=1) необратимо адсорбирующихся ПАВ с развитой углеводородной цепью. Однако следствием модифицирования поверхности частиц в результате замены прочных коагуляционных или непосредственных атомных контактов на наименьшие по величине сил сцепления контакты является не только понижение прочности структуры, но и кардинальное изменение самого механизма ее разрушения.
В самом деле, без модифицирования частиц или при частичном их покрытии вследствие неоднородности поверхности сила сцепления в контактах колеблется в широких пределах (иногда до двух-трех десятичных порядков).
При оптимальном же покрытии поверхности частиц химически адсорбирующимися ПАВ, образующими на поверхности частиц насыщенный адсорбционный слой, сила сцепления не только существенно понижается, но и практически ликвидируется разброс в величине сил сцепления в структуре.
При отсутствии ПАВ вибрация, разрушая структуру, одновременно способствует проявлению физико-химической неоднородности, мозаичности поверхности и способствует возникновению прочных контактов по лиофобным участкам поверхности. Образование на поверхности частиц хемосорбированного насыщенного монослоя ПАВ, устраняя мозаичность поверхности, приводит к замене прочных атомных контактов на наименьшие по величине сил Ван-дер-Ваальсова сцепления контакты по концевым метальным группам углеводородных цепей ориентированных молекул.
Этим объясняется резкий спад критических параметров вибрации на границе перехода от виброожижения к виброкипению и мощности вибрации, необходимой для уплотнения частиц в области псевдоожижения и, наоборот, для разуплотнения и предельного разрушения структуры (полного дезагрегирования) в области кипения.
Эффективность сочетания добавок ПАВ и механических (вибрационных) воздействий в технологии пищевых дисперсных систем

Вместе с тем уменьшение средней прочности элементарных «точечных» контактов и независимость ее от условий образования структуры при оптимальном покрытии ПАВ качественно изменяет сам характер разрушения структуры. Если в отсутствие ПАВ разрушение структуры порошка сопровождается распадом структуры на отдельные агрегаты из частиц, а предельное разрушение достигается лишь при значительном увеличении мощности вибрационного поля, то в результате образования адсорбционного слоя ПАВ на поверхности частиц структура при существенно пониженной мощности вибрации лавинно разрушается, минуя стадию агрегирования (рис. 23).
Характерно, что в отсутствие ПАВ разрушение структуры сопровождается не только распадом структуры на отдельные частицы и рыхлые малопрочные агрегаты, но и на более мелкие и плотные агрегаты из относительно небольшого числа частиц. В ходе этого процесса наряду с разрушением структуры на отдельные агрегаты обнаруживается образование из отдельных частиц и, вероятно, из микроагрегатов новых, достаточно плотных агрегатов, уже не разрушаемых вибрацией без повышения ее интенсивности.
Вместе с тем следует отметить, что при определении оптимальной степени покрытия поверхности частиц различных пищевых дисперсий необходимо наряду с оценкой влияния ПАВ на структурно-механические свойства учитывать и совокупность свойств, характеризующих качество готовых продуктов.
Таким образом, мы рассмотрели некоторые наиболее общие для широкого класса дисперсных систем факторы, влияющие на прочностные свойства контактов между частицами.
Большое значение также имеет химическая природа частиц твердых фаз и дисперсионной среды, ее вязкость, величина поверхностного натяжения на границе твердая, фаза — воздух, температура дисперсной системы и т. д.
Важнейшая фундаментальная характеристика дисперсных систем, которая определяет их структурно-механические свойства (сила и энергия взаимодействия частиц дисперсных фаз между собой), есть функция многих физико-химических факторов.
В то же время именно структурно-механические свойства служат тем мостом, который связывает физико-химические поверхностные явления на межфазных границах и технологические свойства дисперсных систем. Вот почему часто бытующая среди специалистов недооценка роли и возможностей комплексного физико-химического управления контактными взаимодействиями в дисперсных системах как основы управления химико-технологическими процессами в них в корне ошибочна. Конечно, речь идет прежде всего о дисперсных системах с большой концентрацией высокодисперсной твердой фазы в дисперсионной среде, т. е. о таких системах, в которых самопроизвольное образование или разрушение пространственной структурной сетки сопутствует всем массообменным химико-технологическим процессам. Ясно, что основное звено этой структурной сетки составляет частица дисперсной фазы в совокупности с непосредственно контактирующими с ней соседними частицами. Поэтому полный отрыв каждой частицы из структуры в целом (и из агрегата, особенно тех частиц, которые находятся в узлах структурной сетки) возможен только в том случае, когда все связи — контакты частицы с соседними с ней частицами разорваны.
Число этих связей (координационное число n) в реальных дисперсных системах может меняться от 2 при минимальной плотности упаковки частиц (φ≈φс2) до n≈12 при достижении максимальной плотности упаковки (φ≥φс2).
Вместе с тем увеличение координационного числа до максимальных для данной дисперсной системы значений сопровождается (для коагуляционных структур) смещением частиц из фиксированного положения, соответствующего дальнему энергетическому минимуму (дальней «потенциальной яме»), в область ближней коагуляции, т. е. в новое устойчивое положение с соответствующим ростом сил сцепления в контактах. Поэтому переход от малоконцентрированных систем (φ<φс1) к высококонцентрированным (φ≥φс2) сопровождается увеличением числа связей — контактов частицы с соседними с ней частицами — в 7—10 раз, т. е. на порядок, и повышением (за счет сближения частиц) энергии взаимодействия в каждом контакте в 100 раз. Следовательно, общая потенциальная энергия взаимодействия частицы при увеличении концентрации с φ≈φс1 до φ≥φс2 возрастает как минимум в 1000 раз.
Еще в большей степени растет и суммарная потенциальная энергия взаимодействия частиц при уплотнении высокодисперсных порошков, образующих структуры с непосредственными атомными контактами.
Такие структуры значительно более прочны, а значит, и суммарная потенциальная энергия взаимодействия узловой частицы в структурной сетке порошков с соседними частицами существенно выше, чем в коагуляционных структурах с той же объемной концентрацией дисперсной фазы в дисперсионной среде. Ведь в атомных контактах расстояние между частицами составляет 4*10в-10 м, т. е. значительно меньше, чем в коагуляционных контактах (10в-9—10в-7 м).
Напомним, что главная цель физико-химического управления структурно-механическими свойствами структур с атомными или коагуляционными контактами в ходе технологических процессов в дисперсных системах состоит в том, чтобы придать системам наибольшую легкоподвижность — «сверхтекучесть» при полном разрушении агрегатов до первичных частиц. Значит, подводимая ко всему объему дисперсной системы и к каждой зафиксированной в структурной сетке частице кинетическая энергия должна быть не меньше энергии активации, необходимой для осуществления процесса течения. Это понятие, как уже отмечалось выше, аналогично понятию энергии активации химических реакций, которая должна быть сообщена молекулам взаимодействующих веществ для того, чтобы между ними могла протекать реакция. В рассматриваемом нами случае энергия активации частицы включает энергию элементарных контактных взаимодействий этой частицы с соседними частицами, учитывая при этом совокупность факторов, влияющих на энергию взаимодействия частиц в контакте, число таких контактов, а также ту долю кинетической энергии, которая необходима для перемещения частицы из фиксированного положения в структурной сетке или внутри агрегата в новое устойчивое положение.
Естественно, что энергия активации, необходимая для осуществления процесса течения дисперсной системы при наибольшей вязкости практически неразрушенной структуры η0, значительно превышает уровень энергии активации предельно разрушенной структуры ηm, т. е. течения той же дисперсной системы, когда все контакты между частицами разорваны.
Итак, разрушение структуры с помощью механических вибрационных воздействий в сочетании с ослаблением сил сцепления и устранением (или уменьшением до минимума) мозаичности, энергетической неоднородности поверхности частиц, — несомненно, наиболее рациональный путь создания оптимального динамического состояния в дисперсных системах.
Таким образом, сочетание вибрации, добавок ПАВ, электролитов, тепловых, ультразвуковых, магнитных (электромагнитных), электрических и других видов воздействий в полном комплексе или в виде совокупности двух или нескольких видов воздействий направлены на то, чтобы уменьшить энергию активации процесса течения, изменения объема, смешивания дисперсных фаз, т. е. направлены на значительное облегчение и ускорение проведения той или иной технологической операции с участием дисперсных систем в разнообразных технологических процессах.
По сути дела такое сочетание следует рассматривать как реальную основу практической реализации интенсификации и оптимизации технологических процессов получения и переработки разнообразных пищевых дисперсных систем.