微气泡的发现可以减少食品加工过程中的化学和水的使用

时间:2020-01-13 11:06 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

微气泡的发现可以减少食品加工过程中的化学和水的使用

清洗和消毒食品加工设备需要使用化学品和大量的水来冲洗这些化学品。如果操作正确,在水中制造微小气泡可能会减少或消除对这些化学物质的需求。

普渡大学(Purdue University)的一项研究可能是准确而持续地制造可用于清洁的微气泡、用于食品的泡沫、快速DNA和蛋白质评估、消灭危险细菌等的关键。在《科学报告》杂志上,食品科学副教授卡洛斯·科瓦兰和科瓦兰实验室的前博士后研究员陆家凯描述了薄膜中气孔闭合的速度,这与形成气泡的类似过程相当。

“当从针中向气泡中注入空气时,气泡颈会不断变薄,形成气泡,”卢说,他现在是马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的食品科学助理教授。“理解孔隙的坍塌将帮助我们理解气泡产生的分界点。”

当一个孔洞在流体中形成时,它有两种选择,并趋向于使用最少能量的那一种。如果洞很大,它就会继续扩大。较小的洞会坍塌,自己会封闭起来。

了解这些气孔关闭的速度一直是难以捉摸的,因为当一个孔坍塌时,它的曲率变得无穷大,形成一个奇点。

科瓦兰说:“这涉及到物理学中的一个深层问题。”“当奇点形成时,控制这一过程的方程就不再起作用了。我们找到了绕过这个问题的方法,来预测这个洞什么时候会坍塌,并用这个方法来预测微气泡的体积和形成时间。”

在粘性流体中,孔隙以恒定的速度闭合。但是在水里,当孔隙闭合时,它闭合的速度继续加快。对于中等粘度的流体,孔隙开始以不断增加的速度闭合,但在某一时刻,这一速度变得恒定,直到孔隙闭合。

利用高保真度计算模型,Corvalan和Lu预测了速度从增加到不变的变化点。利用这些信息,Corvalan和Lu可以设计出合适大小的气泡泵。

“虽然我们有一个奇点,但坍塌的速度基本上是恒定的,”科瓦兰说。“如果我们想控制微气泡的体积,就必须确定气泡的颈部何时会破裂。现在我们可以预测它什么时候会坍塌,我们可以控制它们的形成。”

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