К расчету зарядки капель при коронном разряде в камере аэроионной обработки органических материалов

Представлена в дрейфово-диффузионном приближении математическая модель, которая описывает перенос заряженных частиц в воздухе при действии коронного разряда, а также изменение поверхностного заряда капель в капельно-воздушной среде. Данная модель позволяет рассчитать динамику сообщения заряда каплям органических материалов при их аэроионной обработке с учетом неоднородности электрического поля коронного разряда. Неоднородное электрическое поле создается при приложении электрического напряжения между электродами типа игла и внутренней поверхностью камеры аэроионной обработки органических материалов. Экспериментально показано, что электрический заряд молекул питательной среды и дрожжевой клетки в капле влияет на диффузию питательных веществ внутрь клетки и, как следствие, на развитие и продуктивность дрожжей, которая увеличивается на 12–17 % по сравнению с применением способов, не связанных с аэроионной обработкой органических материалов. Проведенные экспериментальные исследования указывают на возможность применения модели для проектирования реальных камер аэроионной обработки с целью оптимизации их работы.

1. Жакин, А. И. Электрогидродинамика / А. И. Жакин // Успехи физических наук. – 2012. – Т. 182, № 5. – С. 495–520. https://doi.org/10.3367/UFNr.0182.201205b.0495

2. Electrohydrodynamics and its applications: Recent advances and future perspectives / K. Iranshahi, T. Defraeye, R. M. Ros si, U. C. Müller // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2024. – Vol. 232. – Art. ID 125895. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125895

3. The effects of electric, magnetic and electromagnetic fields on microorganisms in the perspective of bioremediation / G. Beretta, A. F. Mastorgio, L. Pedrali [et al.] // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. – 2019. – Vol. 18. – P. 29–75. https://doi.org/10.1007/s11157-018-09491-9

4. Palaniappan, S. Effects of Electricity on Microorganisms: A Review / S. Palaniappan, S. K. Sastry, E. R Richter // Journal of Food Processing and Preservation. – 1990. – Vol. 14, Iss. 5. – P. 393–414. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.1990.tb00142.x

5. Electric stimulation: a versatile manipulation technique mediated microbial applications / Manjila Adhikari, Li Wang, Dhurba Adhikari [et al.] // Bioprocess and Biosystems Engineering. – 2024. – Vol. 48, Iss. 2. – P. 171–192. https://doi.org/10.1007/s00449-024-03107-z

6. Стишков, Ю. К. Коронный разряд и электрогазодинамические течения в воздухе / Ю. К. Стишков, А. В. Самусенко, И. А. Ашихмин // Успехи физических наук. – 2018. – Т. 188, № 12. – С. 1331–1345. https://doi.org/10.3367/UFNr.2018.06.038358

7. Asipuela, A. Study and Numerical Simulation of Negative and Positive Corona Discharge: A Review / A. Asipuela, T. Iváncsy // Periodica Polytechnica Electrical Engineering and Computer Science. – 2022. – Vol. 66, Iss. 3. – P. 294–300. https://doi.org/10.3311/PPee.19952

8. Ashutosh Singh. A Comprehensive Review on Electrohydrodynamic Drying and High-Voltage Electric Field in the Context of Food and Bioprocessing / Ashutosh Singh, V. Orsat, Vijaya Raghavan // Drying Technology. – 2012. – Vol. 30, Iss. 16: Special Issue to Celebrate the 60th Birthday of Prof. Soponronnarit. – P. 1812–1820. https://doi.org/10.1080/07373937.2012.708912

9. Бурак, Л. Ч. Использование озоновой технологии в пищевой промышленности / Л. Ч. Бурак. – Минск: СтройМедиаПроект, 2022. – 144 с.

10. Zayats, Ya. Practical Electrotechnology / Ya. Zayats, A. Chorny. – Cambridge Scholars Publishing, UK, 2023. – 334 p.

11. A review of modeling bioelectrochemical systems: engineering and statistical aspects / S. Luo, H. Sun, Q. Ping [et al.] // Energies. – 2016. – Vol. 9, Iss. 2. – P. 1–27. https://doi.org/10.3390/en9020111

12. Янко, М. В. Аэроионная активация некоторых микробиологических процессов / М. В. Янко, Е. М. Заяц // Агропанорама. – 2019. – № 1 (131) – С. 28–29.