Scientific Works

ISSN-print: 2073-8730
ISSN-online:
ISO: 26324:2012
Архiви

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ. МЕХАНИЗМЫ, ТЕХНОЛОГИИ, ПРИМЕНЕНИЕ

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Любов Петрівна Гоженко
Анна Євгенівна Недбайло
Георгій Костянтинович Іваницький

Анотація

Целью данной работы является раскрыть механизмы воздействия кавитации на биологические клетки для создания новых технологий и оборудования, а также усовершенствования уже существующих. Анализ современной литературы показал, что процесс кавитации широко используется в пищевой, химической, фармацевтической, биологической промышленности и является эффективным с экологической, энергетической точки зрения. При этом, стоит отметить, что использования кавитации в технологиях существенно сокращает время ведения процесса обработки, а также минимизирует температурное воздействие, по сравнению с традиционными технологиями, что особенно актуально при работе с биологически-активными веществами. Кавитационные процессы используются в технологиях экстракции растительного сырья, стерилизации жидкостных сред как в пищевой промышленности, так и в технологиях водоподготовки и водоочистки. Не смотря, на то, что кавитацию широко применяют на практике, литературный анализ показал, что механизмы воздействия на клетки изучены не в полной мере. В статье предложены механизмы и их теоретическое обоснование для процесса экстракции и стерилизации, определены теплофизические параметры необходимые для ведения того или иного процесса. В зависимости от сферы применения кавитации ее интенсивность и механизм воздействия должны определяться свойствами целевого продукта. Соответственно, для отдельных целей параметры ведения процесса должны обеспечить полное разрушение клетки, а для других необходимо и достаточно повысить проницаемость мембраны клетки для выхода целевого компонента. В связи с этим, существует необходимость тонкого подбора теплофизических параметров процесса, а также технологического оборудования, соответственно.The purpose of this work is to found the mechanisms of the effect of cavitation on biological cells for the creation of new technologies and equipment, as well as the improvement of existing ones. Analysis of present literature has shown that the process of cavitation is widely used in the food, chemical, pharmaceutical, and biological industries and is effective from an ecological, energy point of view. At the same time, it should be noted that the use of cavitation in technologies significantly reduces the processing time, as well as minimizes the temperature effect, in comparison with traditional technologies, which is especially important for biologically active substances. Cavitation processes are used in technologies of extraction of plant raw materials, sterilization of liquid media both in the food industry, and in technologies of water treatment and water purification. Despite the fact that cavitation is widely used in practice, literary analysis has shown that mechanisms of action on cells have not been fully studied. Novel studies presents mechanisms, which ascertain fact of cell wall full or partially distruction, but not explain reasons of this. There is not explaining of the decrease in internal massexchange resistances. The article proposes mechanisms and their theoretical justification for the extraction and sterilization process, and the thermophysical parameters necessary for conducting a particular process are determined.   Cavitation intensity and mechanism of action should be determined by the properties of the target product and should be depend on the scope of application. So, for some purposes, the process parameters must ensure complete destruction of the cell, while for others it is necessary and sufficient to increase the permeability of the cell membrane to yield the target component. In this regard, there is a need for a thin adjustment of thermophysical process parameters, as well as technological equipment, respectively..
Ключові слова:
кавитация, экстракция, стерилизация, биологические клетки

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Гоженко, Л., Недбайло, А., & Іваницький, Г. (2018). ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ. МЕХАНИЗМЫ, ТЕХНОЛОГИИ, ПРИМЕНЕНИЕ. Scientific Works, 82(1). https://doi.org/10.15673/swonaft.v82i1.997
Розділ
Статьи
Біографії авторів

Любов Петрівна Гоженко, Институт технической теплофизики НАН Украины, г. Киев

к.т.н.

Анна Євгенівна Недбайло, Институт технической теплофизики НАН Украины, г. Киев

к.т.н.

Георгій Костянтинович Іваницький, Институт технической теплофизики НАН Украины, г. Киев

д.т.н., професор

Посилання

1. Dolinsky A.A., Ivanitsky G.K. Heat and mass transfer and hydrodynamics in vapor-liquid dispersed media. (2008), Kiev, Naukova dumka, 381.
2. Jitendra Carpenter, Mandar Badve, Sunil Rajoriya, Suja George, Virendra Kumar Saharan and Aniruddha B. Pandit. (2016). Hydrodynamic cavitation: an emerging technology for the intensification of various chemical and physical processes in a chemical process industry. Reviews in Chemical Engineering. Vol. 10. 3 – 37.
3. Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian.( 2017) Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry. Vol. 34. 540 –560.
4. Chisti Yu., Moo-young M. (1986). Disruption of microbial cells for intracellular products. Review Enzyme Microbiol. Techn. Vol. 8. 194 – 204.
5. Ivanitsky G.K., Nedbaylo А.Е. Analytical study of cavitation in the impeller of centrifugal pumps. Industrial Heat Engineering, Kiev, (2011), 34(2), 40 – 47.
6. Ashokkumar M., Krasulya O., Rink R. A New Look at Cavitation and the Applications of Its Liquid-Phase Effects in the Processing of Food and Fuel, Appl. Phys. Research, (2012), 4(1), 19 – 29.