Обоснование применения электромагнитного поля при производстве подсолнечного масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование электромагнитных полей в совершенствовании технологии производства подсолнечного масла является одним из перспективных направлений. В ряде работ [5,6,7,8,10] показана практическая возможность применения постоянных и переменных электромагнитных полей разной частоты и напряженности в технологии производства подсолнечного масла, однако отсутствует теоретическое обоснование. Так возможность электромагнитного влияния на воски авторы[8] связывают с наличием полярных молекул, характерных для органических систем [9]. Более того, если при температуре выше 40 ч 45єС восковые соединения находятся в масле в растворенном состоянии и полярность их выражена слабо, то в интервале температур от 40 ч 45єС до 15 ч 20єС воск находится в мезоморфном жидкокристаллическом состоянии[ 6, 8,10], что увеличивает его полярность и подверженность менять структуру под действием внешних факторов (температуры, давления, излучения, электрических и магнитных полей). Является ли это объяснение достаточным для понимания механизма взаимодействия внешнего электромагнитного поля с подсолнечным сырьем. Не исключая роли полярных групп эфирной цепи, в данной работе сделана попытка рассмотреть эту задачу более всесторонне по аналогии с влиянием электромагнитного поля на молекулу воды [1]. Основанием для этого является отличительная особенность поведения подсолнуха в период его цветения. Эта особенность заключается в том, что в период цветения подсолнуха его шляпка в течение дня меняет свое направление в соответствии с направлением перемещения Солнца по небосводу, т.е. проявляется «магнетизм» их притяжения. Для обоснования этого эффекта анализируется сущность излучаемых Солнцем фотонов, состав и структура расположения семян на шляпке подсолнуха. Известно, что частицы света от Солнца представляют собой поток фотонов узкого видимого нами диапазона частот (4ч8)·1014 Гц, т.е. части общего потока фотонов - электромагнитных волн широкого диапазона частот, проявляющих и магнитные свойства [2,3]. Для обоснования магнитных свойств этого потока фотонов можно провести сравнение с магнитным полем, возникающим вокруг проводника с током. В последнем случае электрический ток представляет поток электронов, перемещающихся в проводнике. Фотоны, которые в статическом состоянии электронов вращаются вокруг них на близких к ним расстояниях [4], во время движения электронов в проводнике вращающиеся вокруг них фотоны выходят за пределы проводника и сопровождают свои электроны, тем самым создавая вокруг проводника магнитное поле. Таким образом, материальность магнитного поля вокруг проводника с током обусловлена вращающимися вокруг своих электронов за пределами проводника фотонами [4]. Но, чтобы магнитное поле фотонов проявляло свое силовое воздействие на шляпку подсолнуха, семена подсолнуха должны обладать достаточным собственным общим магнитным моментом. Есть ли для этого основания. Во-первых, все семена в подсолнухе расположены параллельно друг другу, и, если каждое из них обладает собственным элементарным магнитным моментом, то в целом шляпка подсолнуха, в которой параллельно расположены все их магнитные моменты, должна обладать достаточно высоким общим магнитным моментом. Какие же вещества в семени могут обладать магнитными свойствами? Установлено [13], что в семени подсолнуха макроэлементы углерод (С), водород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), магний (Mg), железо (Fe) и сера (S) составляют до 98-99 % их массы. В сухой растительной массе в среднем содержится (в %): углерода 45, кислорода 42, водорода 6,5, азота 1,5. На долю остальных элементов приходится около 3-4 %. Основная масса золы масличных семян подсолнечника состоит из P2O5 (35,4-41,1)%, K2O (24,5-28,4)%, CaO (7,6 - 17,0)%, MgO (12,3 - 17,9)%, составляющие до 90% общего количества золы. Кроме того содержится Na2O (7,4%), Fe2O3 (1,6 %), SO3 (2,3 %) [13]. Биологическая роль макроэлементов заключается в том, что они образуют основную массу липидов, белков, углеводов и их производных.В настоящее время установлено, что кроме основных десяти элементов для развития растений требуются бор (B), медь (Cu), марганец (Mn), цинк (Zn), молибден (Mo), хлор (Cl), йод (J), мышьяк (As) и др. Содержание этих элементов измеряется тысячными и стотысячными долями процента от массы растений, поэтому их называют микроэлементами. Резкой грани между макро- и микроэлементами по их роли в жизнедеятельности растительного организма провести нельзя, так как, например, макроэлементы Mg и Fe по своему действию на ферментативные процессы проявляют большое сходство с микроэлементами. Специфическая роль микроэлементов заключается в том, что они или входят в состав многих ферментов, или являются их активаторами. Важность микроэлементов в жизни растений определяется их влиянием на образование органических веществ. Так вещества, синтезируемые растением, содержат следующие микроэлементы, необходимые для синтеза: липидов (триацилглицеринов (B, C), фосфолипидов (Zn), каротинов (B, Mn), хлорофиллов (B, Mn, Cu, Mo), фитостеролов (Zn), ауксинов (Zn, B); азотсодержащих веществ (Cu, Mn, B); аминокислот (Mn, Mo); амидов (B); углеводов: ( редуцирующих сахара (B), сахарозы (Zn), крахмала (B, Mn), пектина (B, Mo), витамина «С» (B, Mn, Zn, Cu)).

В наибольшем количестве, по сравнению с другими макроэлементами, в золе масличных семян содержится фосфор. Он входит как в липидные, так и в нелипидные фосфорсодержащие соединения. Второе место занимает калий, окислы которого вместе с P2O5 составляют до 70 - 75 % общего количества золы. Остальные элементы содержатся в золе семян в меньшем количестве. Причем исключительно велика биохимическая роль соединений фосфора. Так фосфорсодержащие соединения - фосфолипиды - являются структурным элементом мембран клеточных органоидов, фосфорные эфиры принимают непосредственное участие в процессах обмена углеводов. Фосфор является обязательным компонентом ряда витаминов и ферментов. Наконец, с участием фосфора образуются высокоэнергетические фосфатные связи, при помощи которых осуществляется передача энергии в живых системах [13].

Железо по своим свойствам может быть вполне отнесено к элементам - биокатализаторам. Оно входит в состав ряда ферментов, необходимых для образования хлорофилла. Меняя свою валентность, железо участвует в окислительно - восстановительных процессах.

Для обоснования влияния внешнего магнитного поля на поведение шляпки подсолнуха прежде всего рассмотрим его взаимодействие с электронами атомов. В соответствии с классическим представлением о строении атомов [11], каждый электрон атома, равномерно вращающийся по орбите, обладает орбитальным механическим моментом количества движения, который численно равен

р = m•?•r, (1)

где m - масса электрона, ? - скорость движения электрона по орбите, а r - радиус орбиты электрона.

При отсутствии внешнего магнитного поля электрон в атоме движется по замкнутой орбите и его движение, как частицы, несущей элементарный электрический заряд (е=1,6•10-19 Кл), эквивалентно замкнутому контуру тока. Магнитный момент рm электрона, движущегося по орбите, называется его орбитальным магнитным моментом. Величина

рm= J•S, (2)

где J - сила тока, создаваемая движущимся электроном, S - площадь орбиты электрона.

Вектор рm направлен в ту же сторону, что и магнитное поле в центре кругового тока. Если н - число оборотов электрона в секунду вокруг ядра, то J = е• н. Учитывая, что н = ? /2р? r,

рm = J•S = (е• ?• r) / 2 (3)

Направление вектора р противоположно вектору рm.

Отношение векторов рm /р = е /2m. Так как векторы рm и р направленыв противоположные стороны, то

рm = - (е /2m)• р = g• р, (4)

здесь g = -(е /2m) - гиромагнитное отношение.

Кроме того, на основании выполненных Эйнштейном и А-де Гаазом экспериментов [11], установлено, что электрон, помимо орбитальных механического р и магнитного рm моментов, обладает ещё собственным механическим моментом количества движения рs, который был назван спином электрона, и соответствующим ему собственным магнитным моментом рms. Вначале представление о спине электрона связывали с его вращением вокруг собственной оси, но считается, что это упрощенное представление. Теперь принято считать, что электрону присущи некоторый собственный механический и магнитный моменты подобно тому, как ему присущи заряд и масса. Спин является неотъемлемым свойством электрона и проявляется в большинстве экспериментальных фактов. Абсолютная величина спина равна рs = h/4р, где h - постоянная Планка, а

подсолнечный масло электромагнитный поле

рms = -eh/(4р? m) (5)

и эта величина называется магнетоном Бора.

Когда магнитное поле отсутствует, на электрон действует электрическая сила Fe притяжения его ядром, играющая роль центростремительной силы. При помещении атома в магнитное поле с напряженностью Н движение электрона оказывается более сложным. Предположим, что магнитное поле однородно (Н = const) и электрон в атоме движется по круговой орбите, плоскость которой перпендикулярна к вектору напряженности внешнего магнитного поля. В магнитном поле на электрон, кроме силы Fe действует ещё сила Лоренца Fл, направленная в данном случае противоположно Fe . Поэтому центробежная сила числено равна разности (Fe - Fл ). При наличие магнитного поля изменение силы, действующей на электрон, приводит к изменению угловой скорости вращения электрона по орбите, которое определяется выражением

? - g•µо•Н, (6)

здесь µо - магнитная постоянная или магнитная проницаемость вакуума. Если орбита электрона расположена произвольным образом относительно вектора Н, так что орбитальный момент электрона рm составляет с направлением магнитного поля угол то влияние магнитного поля оказывается более сложным. В этом случае вся орбита электрона приходит в такое движение вокруг вектора напряженности поля Н, при котором вектор магнитного момента электрона рm (перпендикулярного к плоскости орбиты электрона), сохраняя неизменным угол своего наклона к полю, вращается вокруг направления Н с угловой скоростью

Размещено на http://www.allbest.ru/

L= ?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

- g•µо•Н. Такое движение в механике называется прецессионным. Кроме того известно [11,12], что атомы разных химических элементов в зависимости от того, к какому классу магнетиков они относятся: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики, по разному взаимодействуют с внешним магнитным полем. Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов или молекул которых при отсутствии внешнего магнитного поля равны нулю, то-есть в атомах и молекулах диамагнитных веществ векторная сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов равна нулю. В случае однородного диамагнетика, находящегося в однородном магнитном поле, наведенный орбитальный магнитный момент всех атомов одинаков и направлен в сторону, противоположную направлению вектора внешнего магнитного поля Н, то-есть происходит намагничивание вещества противоположно внешнему полю [11].

Если векторная сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов атома (или молекулы) не равна нулю, то атом в целом обладает некоторым магнитным моментом. Такие атомы называются парамагнитными, а состоящие из них вещества - парамагнетиками. При внесении парамагнетика в однородное магнитное поле с напряженностью Н, каждый электрон атома участвует в двух движениях - орбитальном и прецессионном, то - есть все магнитные моменты электронов атома прецессируют вокруг вектора напряженности Н с одинаковой угловой скоростью

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

L. Совокупное действие магнитных моментов всех атомов в единице объема вещества приводит к эффекту намагничивания, значительно превосходящем диамагнитный эффект. Поэтому в парамагнитном теле появляется собственное магнитное поле, направленное в ту же сторону, что и внешнее магнитное поле, т.е. его орбитальный магнитный момент устанавливается вдоль линий напряженности внешнего поля [11].

Таким образом, в семенах подсолнуха содержатся: диамагнетики - C, H, N, P, S, B, Cu, Zn,, J; парамагнетики - O, K, Ca, Mg, Mo, As и ферромагнетик - железо (Fe) [12]. Так как проявляется результирующая сила магнитного притяжения между шляпкой подсолнуха и магнитным потоком фотонов от Солнца, то в этом эффекте преобладает действие парамагнетиков K2O (24,5-28,4)%, CaO (7,6 - 17,0)%, MgO (12,3 - 17,9)%, намагничивающихся во внешнем магнитном поле в направлении поля,и растягивающее действие вдоль поля на P2O5(35,4-41,1)%, состоящий из парамагнетика кислорода и диамагнетика фосфора. Наличие проявляющегося эффекта взаимодействия магнитного момента всех семян подсолнуха с магнитным полем потока фотонов от Солнца свидетельствует о возможности совершенствования ряда технологических операций на разных этапах производства подсолнечного масла и сопутствующих веществ на основе применения электрических, магнитных или электромагнитных полей. При этом, в зависимости от решения конкретной задачи и превалирования в системе элементов диа-, пара- или ферромагнетиков должна совершенствоваться технология выполняемого процесса.

Литература

1. Александров Б.Л., Александров А.Б., Красавцев Б.Е., Симкин В.Б., Цатурян А.С. Экспериментальное и теоретическое обоснование воздействия электромагнитного поля на воду. Научные труды VI Международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля в биологии медицине», Санкт-Петербург, 02-06.07.2012, с.1. винтернете:www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p1-d.pdf/11стр.

2. Александров Б.Л. К вопросу излучения электромагнитных волн. Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ,2014.-№04(098), с.988-1008.

3. Александров Б.Л. Механизм формирования и распространения волн в электромагнитной среде. Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Краснодар: КубГАУ,2014.-№06(100),с.919-936.

4. Александров Б.Л., Родченко М.Б., Александров А.Б. Роль фотонов в физических и химических явлениях. Краснодар, ГУП «Печатный двор Кубани». 2002, 542с.

5. Герасименко Е.О. Научно-практическое обоснование технологи и рафинации подсолнечных масел с применением химических и электрофизических методов: автореф. дис. На соискание ученой степени д-ра техн. Наук:с пец. 05.18.06 «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов» / Е.О. Герасименко.-Краснодар, 2004.-28с.

6. Кравчук Н.С. Совершенствование технологии гидратации подсолнечных масел на основе изучения их электрофизических свойств.: автореф. дис. На соискание ученой степени кан-татехн. наук: спец.05.18.06 «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов» / 14ISSN2220-4784. Вісник НТУ«ХПІ» .2014.№49(1091) Н.С. Кравчук. - Краснодар, 2002.-25с.

7. Красавцев Б.Е. Патент №2525269 «Способ рафинации растительного масла (варианты) / Красавцев Б.Е., Цатурян А.С., Симкин В.Б., Александров Б.Л., Александрова Э.А. Заявка №2012121736/13 от 25.05.2012, дата публикации 27.11.2013.

8. Мартовщук Е.В. Извлечение восков в электрическом поле/ [Е.В. Мартовщук, Н.С. Арутюнян, В.М. Копейковский и др.]// Масложировая промышленность. 1980.-№6.-С.13-16.

9. Минкин В.И. Дипольные моменты в органической химии / Минкин В.И., Осипов О.А., Жданов Ю.А. - Л.:Химия,1968.-248с.

10. Нетреба А.А. Использование электромагнитного поля в процессе вымораживания подсолнечного масла / А.А. Нетреба, Ф.Ф. Гладкий, Г.В. Садовничий, Т.Г. Шкаляр // 20144ISSN2220-4784. Вісник НТУ «ХПІ».-2014.-№49(1091)-С.1-14,Бюлл.№33.

11. Трофимова Т.И. Курс физики. Издание шестое, стереотипное. М. «Высшая школа», 2000, 542 с.

12. Физические величины. Справочник. Под редакцией И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991,1231с.

13. Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья. Издание третье. М. «Пищевая промышленность»,1979г,335с.

14. Aleksandrov B.L., Aleksandrov A.B., Krasavcev B.E., Simkin V.B., Caturjan A.S. Jeksperimental'noe i teoreticheskoe obosnovanie vozdejstvija jelektromagnitnogo polja na vodu. Nauchnye trudy VI Mezhdunarodnogo kongressa «Slabye i sverhslabye polja v biologii i medicine», Sankt-Peterburg, 02-06.07.2012, s.1. v internete:www.biophys.ru/archive/congress 2012/proc-p1-d.pdf/ 11str.

15. Aleksandrov B.L. K voprosu izluchenija jelektromagnitnyh voln. Politematicheskij setevoj jelektronnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. Krasnodar: KubGAU, 2014.-№04 (098),s.988-1008.

16. Aleksandrov B.L. Mehanizm formirovanija i rasprostranenija voln v jelektromagnitnoj srede. Politematicheskij setevoj jelektronnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. Krasnodar: KubGAU, 2014.-№06 (100), s.919-936.

17. Aleksandrov B.L., Rodchenko M.B., Aleksandrov A.B. Rol' fotonov v fizicheskih i himicheskih javlenijah. Krasnodar, GUP «Pechatnyj dvor Kubani». 2002, 542 s.

18. Gerasimenko E.O. Nauchno-prakticheskoe obosnovanie tehnologii rafinacii podsolnechnyh masel s primeneniem himicheskih i jelektrofizicheskih metodov : avtoref. dis. na soiskanie uchenoj stepeni d-ra tehn. nauk: spec. 05.18.06 «Tehnologija zhirov, jefirnyh masel i parfjumerno-kosmeticheskih produktov» / E.O. Gerasimenko. - Krasnodar, 2004. - 28 s.

19. Kravchuk N.S. Sovershenstvovanie tehnologii gidratacii podsolnechnyh masel na osnove izuchenija ih jelektrofizicheskih svojstv. : avtoref. dis. na soiskanie uchenoj stepeni kan-ta tehn. nauk: spec. 05.18.06 «Tehnologija zhirov, jefirnyh masel i parfjumerno-kosmeticheskih produktov» / 14 ISSN 2220-4784. Vіsnik NTU «HPІ». 2014. № 49 (1091) N.S. Kravchuk. - Krasnodar, 2002. - 25 s. 7.Krasavcev B.E. Patent №2525269 «Sposob rafinacii rastitel'nogo masla (varianty)/ Krasavcev B.E., Caturjan A.S., Simkin V.B., Aleksandrov B.L., Aleksandrova Je.A.Zajavka №2012121736/13 ot 25.05.2012, data publikacii 27.11.2013.

20. Martovshhuk E. V. Izvlechenie voskov v jelektricheskom pole / [E.V. Martovshhuk, N. S. Arutjunjan, V.M. Kopejkovskij i dr.] // Maslozhirovaja promyshlennost'. 1980. - № 6. - S. 13 - 16.

21. Minkin V.I. Dipol'nye momenty v organicheskoj himii / Minkin V.I., Osipov O.A., Zhdanov Ju.A. - L.: Himija, 1968. - 248 s.

22. Netreba, A. A. Ispol'zovanie jelektromagnitnogo polja v processe vymorazhivanija podsolnechnogo masla/ A. A. Netreba, F. F. Gladkij, G. V. Sadovnichij, T. G. Shkaljar // 20144 ISSN 2220-4784. Vіsnik NTU «HPІ». - 2014. - № 49(1091)-S.1-14,Bjull.№33.

23. Trofimova T.I. Kurs fiziki. Izdanie shestoe, stereotipnoe. M. «Vysshaja shkola», 2000, 542 s. 12. Fizicheskie velichiny. Spravochnik. Pod redakciej I.S. Grigor'eva, E.Z. Mejlihova. M.: Jenergoatomizdat, 1991,1231s. 13. Shherbakov V.G. Biohimija i tovarovedenie maslichnogo syr'ja. Izdanie tret'e. M. «Pishhevaja promyshlennost'», 1979 g, 335 s.

Размещено на Allbest.ru