К вопросу о механизме роста кристаллов лактозы из пересыщенных растворов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлено обоснование существования зон кавитации на гранях растущего кристалла лактозы и ее движущей роли в процессе роста кристалла. Показано, что наиболее благоприятные условия для преобразования растворенной лактозы в кристаллическую форму создаются вокруг ребер кристалла в зонах фазового перехода. Рассчитан размер зоны фазового перехода кристаллизующегося вещества и сопоставлен с имеющимися данными о размере кристаллических зародышей. Получены значения радиуса зон кавитации, которые составили r2 ~ 7 нм (для кристалла размером 60.5 мкм, при температуре 30°C и пересыщении 0.55) и r2 ~ 30 нм (для кристалла размером 84 мкм, при температуре 50°C и пересыщении 1.88). Предложена математическая модель скорости роста кристалла лактозы в пересыщенном растворе. Обоснована возможность изучения механизмов кристаллизации и определения скорости роста кристаллов лактозы на основе теории динамического взаимодействия тел и жидкости А.Я. Миловича.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. А. Фиалкова

Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Email: vshevchuk@list.ru
Россия, Вологда

В. Б. Шевчук

Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Автор, ответственный за переписку.
Email: vshevchuk@list.ru
Россия, Вологда

А. И. Гнездилова

Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Email: vshevchuk@list.ru
Россия, Вологда

Ю. В. Виноградова

Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Email: vshevchuk@list.ru
Россия, Вологда

В. И. Баронов

Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Email: vshevchuk@list.ru
Россия, Вологда

Список литературы

  1. Ivanov V.K., Fedorov P.P., Baranchikov A.E., Osiko V.V. // Russ. Chem. Rev. 2014. V. 83. № 12. Р. 1204. https://doi.org/10.1070/RCR4453
  2. Гиббс Дж.В. Термодинамические работы. М.; Л.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1950. 492 с.
  3. Асхабов А.М. // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2016. № 5. С. 13.
  4. Федоров Е.С. // Природа. 1915. Т. 12. С. 1471.
  5. Юшкин Н.П. Теория микроблочного роста кристаллов в природных гетерогенных растворах. Сыктывкар: Изд-во Ин-та геологии КФ АН СССР, 1971. 53 с.
  6. Фольмер М. Кинетика образования новой фазы. М.: Наука, 1986. 208 с.
  7. Странский И.Н., Каишев Р. // Успехи химии. 1939. Т. 21. № 4. С. 408.
  8. Шевчук В.Б. Автореф. Исследование процесса массовой кристаллизации лактозы в сгущенных молочных консервах с сахаром. Дис. … канд. техн. наук. Вологда. 2003.
  9. Rjabova A.E., Kirsanov V.V., Strizhko M.N. et al. // Foods Raw Mater. 2013. V. 1. P. 66. https://doi.org/10.12737/1559
  10. Делоне Б.М. // Успехи мат. наук. 1937. № 3. С. 16.
  11. Галиулин Р.В. Кристаллографическая геометрия. М.: Наука, 1984. 135 с.
  12. Голубев В.Н. // Вестник МГУ. География. 2013. № 3. С. 19.
  13. Гнездилова А.И., Перелыгин В.М. Физико-химические основы мелассообразования и кристаллизации лактозы и сахарозы в водных растворах. Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2002. 96 с.
  14. Pisponen A., Mootse H., Poikalainen V. et al. // Int. Dairy J. 2016. V. 61. P. 205. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.06.006
  15. Зельдович Я.Б. Избранные труды. Химическая физика и гидродинамика. М.: Наука, 1984. 374 с.
  16. Гнатенко А.Г., Дитман А.О., Невоструев Ю.И. и др. // Ученые записки ЦАГИ. 1974. Т. 5. № 3. С. 134.
  17. Adrian R.J. // Phys. Fluids. 2007. V. 19. № 4. P. 041301. https://doi.org/10.1063/1.2717527
  18. Милович А.Я. Теория динамического взаимодействия тел и жидкости. М.: Гос. изд-во лит. по строительству и архитектуре, 1955. 311 с.
  19. Hunziker O.F., Nissen B.H. // J. Dairy Sci. 1927. V. 10. P. 139. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(27)93825-9
  20. van Kreveld A., Michaels A.S. // J. Dairy Sci. 1965. V. 48. № 3. P. 259. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(65)88213-3
  21. Fries D.C., Rao S.T., Sundaralingam M. // Acta Cryst. B. 1971. V. 27. P. 994. https://doi.org/10.1107/S0567740871003364
  22. Shin Yee Wong, Hartel R.W. // J. Food Sci. 2014. V. 79. № 3. P. 257. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12349
  23. Herrington B.L. // J. Dairy Sci. 1934. V. 17. № 8. P. 533. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(34)93270-7
  24. Hartel R.W., Shastry A.V. // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1991. V. 30. № 1. P. 49. https://doi.org/10.1080/10408399109527541
  25. Zeng X.M., Martin G.P., Marriott C., Pritchard J. // J. Pharm. Pharmacol. 2000. V. 52. № 6. P. 633. https://doi.org/10.1211/0022357001774462
  26. Garnier S., Petit S., Coquerel G. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 234. № 1. P. 207.
  27. Herrington B.L. // J. Dairy Sci. 1934. V. 17. № 7. P. 501. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(34)93265-3
  28. Parimaladevi P., Srinivasan K. // Int. Dairy J. 2014. V. 9. № 2. P. 301. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2014.08.007
  29. Raghavan S.L., Ristic R.I., Sheen D.B. et al. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. № 51. Р. 12256. https://doi.org/10.1021/jp002051o
  30. Arellano M.P., Aguilera J.M., Bouchon P. // Carbohydrate Res. 2004. V. 339. № 16. P. 2721. https://doi.org/10.1016/j.carres.2004.09.009
  31. Храмцов А.Г. Молочный сахар. М.: Агропромиздат, 1987. 224 c.
  32. Шурчкова Ю.А. Автореф. Исследования охлаждения перегретой жидкости в вакууме. Дис. … канд. техн. наук. Киев, 1971. 20 c.
  33. Клубович В.В., Толочко Н.К. Вторично зародышеобразование в растворах. Мн.: Навука i тэхнiка, 1992. 161 c.
  34. Стриклэнд-Констэбл Р.Ф. Кинетика и механизм кристаллизации. Л.: Недра, 1971. 310 c.
  35. Strickland-Constable R.F., Mason R.E.A. // Nature. 1963. V. 197. P. 897. https://doi.org/10.1038/197897b0
  36. Mason R.E.A., Strickland-Constable R.F. // Trans. Faraday soc. 1966. V. 62. P. 45. https://doi.org/10.1039/TF9666200455
  37. Pandalaneni K., Amamcharla J.K. // J. Dairy Sci. 2016. V. 99. № 7. P. 5244. https://doi.org/10.3168/jds.2015-10643
  38. Mimouni A., Schuck P., Bouhallab S. // Le Lait. 2005. V. 85. № 4–5. P. 253. https://doi.org/10.1051/lait: 2005015
  39. Dincer T.D. Mechanisms of Lactose Crystallisation. 2000. PhD Thesis. School of Applied Chemistry, Curtin University of Technology. http://hdl.handle.net/20.500.11937/1958
  40. Dincer T.D., Ogden M.I., Parkinson G.M. // J. Cryst. Growth. 2009. V. 311. P. 2427. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2009.02.030
  41. Arellano M.P., Miguel J., Bouchon P. // Carbohydr. Res. 2004. V. 339. P. 2721. https://doi.org/10.1016/j.carres.2004.09.009
  42. Shi Y., Hartel W., Liang B. // J. Dairy Sci. 1989. V. 72. P. 2906. http://dx.doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(89)79441-8
  43. Jelen P., Coulter S. // J. Food Sci. 1973. V. 38. P. 1182. https://doi.org/10.1111/j.1365–2621.1973.tb07234.x
  44. Visser R.A. // Neth. Milk Dairy J. 1982. V. 36. № 3. P. 167.
  45. Dincer T.D., Ogden M.I., Parkinson G.M. // J. Cryst. Growth. 2009. V. 311. P. 1352. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2009.01.016

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Типичный кристалл лактозы в форме томагавка с индексами Миллера для его граней (а) и фотография кристалла с увеличением в 62 раза [20] (б); упрощенная геометрическая модель кристалла лактозы (в), (г).

Скачать (325KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поток пересыщенного раствора, обтекающий свободно падающий кристалл [18]: Х, Y – оси координат, А и В – центры вихревых шнуров, l1 и l2 – радиальные координаты расположения точки m, х и у – декартовы координаты точки m, О1 и О2 – вихревые потоки, v0 – скорость движения жидкой среды.

Скачать (112KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Вихревые шнуры, возникающие в результате обтекания пластины (кристалла) жидкостью.

Скачать (108KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость скорости роста кристаллов лактозы от его размера при температуре 30°C и пересыщении 0.55 (а), 1.29 (б) и 2.75 (в); Δ – опытные данные [39], • – теоретические данные (формула 15).

Скачать (182KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость средней скорости роста кристаллов лактозы от пересыщения раствора при постоянной температуре 30°C [45].

Скачать (180KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024