Научные концепции
ПАРАДИГМА ПИЩЕВЫХ НАНОЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЙ
Объекты ПНЭТ – это уже созданные природой наноразмерные структуры. Задача исследователя ПНЭТ заключается не в синтезе новых наномасштабных структур, а организация условий, при которых необходимые процессы переноса на границе раздела фаз пищевой системы и наноразмерного объекта будут реализовываться с предельной эффективностью. Схема исследований в таких условиях следующая: «выдвижение ряда гипотез – разработка методов их проверки – постановка серии экспериментов – подтверждение правильной гипотезы».
Предметом исследований в ПНЭТ являются микроорганизмы, нанопоры и нанокапилляры растительного сырья, оболочки клеток, белок, полисахариды и молекулы воды. Именно на эти объекты нацелены основные этапы пищевых технологий. Поэтому процессы биотехнологий, стерилизации, экстрагирования, сушки, сокоотдачи и пр. можно организовывать на наномасштабном уровне. Принципы, которые могут быть реализованы при переводе пищевых производств на нанотехнологии, позволят существенно снизить энергоемкость, уровень термического воздействия на сырье и продукт, получить принципиально новые продукты
Задачи фундаментальных исследований
Утверждение нового научно-технического направления «Пищевые наноэнерготехнологии» с парадигмой адресной доставки энергии к наномасштабным объектам пищевого сырья.
Прогнозирование нового явления переноса – механодиффузии, которая реализуется специфичным гидродинамическим потоком из капиллярной структуры микро- и наномасштабного размера, который возникает при взаимодействии микроволновой энергии с полярными молекулами раствора сырья. Обоснование механизмов явления и условий его возникновения.
Доказательство гипотезы бародиффузионного переноса из микро- и нанокапилляров сырья. Физические представления. Режимы турбулентной бародиффузии. Обоснование механизмов бародиффузии и условий ее возникновения.
Постановка задачи математического моделирования. Формирование и анализ математических моделей. Разработка методологии экспериментального исследования.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Пищевое сырье (в том числе и вторичное), которое требует тепловой либо тепловлажностной обработки, активации либо инактивации процессов переноса.
Основные процессы АПК: экстрагирование, обезвоживание (сушка и выпарка), пиролиз, кристаллизация, водоподготовка, инактивация микроорганизмов, культивирование микроорганизмов, ректификация.
Средства адресной доставки энергии: электромагнитные генераторы, тепловые насосы, тепловые трубы и испарительные термосифоны.
Средства комбинированного воздействия на процесс: ультразвуковые и электромагнитные интенсификаторы микроволнового и инфракрасного диапазонов, вакуумные технологии.
НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Формулировка гипотез и разработка научных основ новых технологий: получения коньячных спиртов; обезвоживания зерновых, дисперсных, высоковязких продуктов; получения растительных масел; производства коптильных препаратов; водоподготовки; получения водных экстрактов; управления процессами жизнедеятельности микроорганизмов; производства натуральных пищевых красителей, ароматизаторов; криоконцентратов пищевых жидкостей, облегченной и обессоленной воды.
Отличительными особенностями разработок являются: экологическая безопасность как продукта, так и технологии его производства, высокое качество продукта (превосходящее аналоги), низкая энергоемкость процесса, возможность более глубокого извлечения целевых компонентов.