foodsystFood systemsПищевые системы2618-97712618-7272Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН10.21323/2618-9771-2018-1-3-44-54foodsyst-19Research ArticleСтатьиPHYSICAL AND CHEMICAL FEATURES OF DYNAMIC OF POLYMERIC FLUIDФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ ПОЛИМЕРНОЙ ЖИДКОСТИКаримовА. Р.KarimovAlexander R.

доктор физико-математических наук, профессор, кафедра «Электрофизические установки», Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

115409, Москва, Каширское ш., 31 

doctor of physical and mathematical sciences, professor, professor, department of Electrophysical installations, National Research Nuclear University «MEPhI»

115093, Moscow, Kashirskoe av., 31

arkarimov@mephi.ruТалейсникМ. А.TaleysnikMikhail A.

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория Технология производства мучных кондитерских изделий

107023, Москва, ул. Электрозаводская, 20Тел.: +7–495–962–17–35

candidate of technical science, leading researcher, laboratory technology of production of flour confectionery products

107023, Moscow, Ekektrozavodskaya str., 20Tеl.: +7–495–962–17–35

mki.niikp@mail.ruСавенковаТ. В.SavenkovaTat’yana V.

доктор технических наук, профессор, директор

107023, Москва, ул. Электрозаводская, 20Тел.: +7–495–963–64–09

doctor of technical science, professor, director

107023, Moscow, Ekektrozavodskaya str., 20Tеl.: +7–495–963–64–09

conditerprom@mail.ruАксеноваЛ. М.AksenovaLarisa M.

доктор технических наук, профессор, академик РАН, руководитель научного направления

109316, г. Москва, ул. Талалихина, 26

doctor of technical sciences, professor, Аcademician of the Russian Academy of Sciences, head of scientific direction

109316, Moscow, Talalikhina str., 26

vniitek@vniitek.ruГерасимовТ. В.GerasimovTimofei V.

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория Технология производства мучных кондитерских изделий

107023, Москва, ул. Электрозаводская, 20Тел.: +7–495–962–17–39

candidate of technical science, leading researcher, laboratory technology of production of flour confectionery products

107023, Moscow, Ekektrozavodskaya str., 20Tеl.: +7–495–962–17–39

mki.niikp@mail.ruОбъединенный институт высоких температур РАН, Москва; Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», МоскваРоссияInstitute for High Temperatures RAS, Moscow; Moscow Engineering Physical Institute and Leading, MoscowRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт кондитерской промышленности — филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, МоскваРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of Confectionery Industry — Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, MoscowRussian FederationФедеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, МоскваРоссияV.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of Russian Academy of Sciences, MoscowRussian Federation201811102018134454Copyright © Karimov A.R., Taleysnik M.A., Savenkova T.V., Aksenova L.M., Gerasimov T.V., 20182018Каримов А.Р., Талейсник М.А., Савенкова Т.В., Аксенова Л.М., Герасимов Т.В.Karimov A.R., Taleysnik M.A., Savenkova T.V., Aksenova L.M., Gerasimov T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fsjour.com/jour/article/view/19

In order to determine the nature of processes of the dynamic polymer flow with simple chemical reactions in two-dimensional cylindrical geometry, objects — a sugar melt and a high molecular weight fraction of glutenin of flour — were chosen in the hydrodynamic description, which were investigated on a rotational rheometer HAAKE RotoVisco 1 and the Moisture Analyzer OHAUS MB23. The nonlinear dynamics of a viscous flow of a compressible, homogeneous liquid with chemical reactions is considered. A nonstationary exact solution of the Poiseuille type is obtained. This solution is used to investigate the effect of viscosity and chemical reactions of the first order on the characteristics of the nonequilibrium dynamic states of the system. The present results of the joint research of the specialists of the All-Union Research Institute of the Confectionery Industry and the MEPhI are a continuation of the work on the formation of structures in food disperse systems and indicate that similar features can also be manifested in real flows of polymer liquids in various industrial installations.

С целью определения характера процессов динамического полимерного потока с простыми химическими реакциями в двумерной цилиндрической геометрии в рамках гидродинамического описания выбраны объекты — расплав сахара и высокомолекулярная фракция глютенина муки,  которые исследовались на ротационном реометре HAAKE RotoVisco 1 и анализаторе влагосодержания OHAUS MB23. Рассмотрена нелинейная динамика вязкого течения сжимаемой, однородной жидкости с химическими реакциями. Получено нестационарное точное решение пуазейлевского типа. Это решение используется, чтобы исследовать влияние вязкости и химических реакций первого порядка на характеристики неравновесных динамических состояний системы. Приведенные результаты совместных исследований специалистов ВНИИ кондитерской промышленности и НИЯУ «МИФИ» являются продолжением работ по формированию структур в пищевых дисперсных системах и указывают на то, что подобные особенности могут также проявляться в реальных потоках полимерных жидкостей в различных промышленных установках.

расплавполимерычисло Рейнольдсауравнение Навье-Стоксаазимутальная завихренностьдиссипацияmeltpolymersReynolds numberNavier-Stokes equationazimuthal vorticitydissipationReferencesРебиндер, П.А. (1979). Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика. Избранные труды. М, Наука. — 384 с.Rebinder P.A. (1979). Surface effect in disperse system. Physicochemical mechanics. Selected works. М: Nauka. — 384 p. (in Russian)Levich, V.G. (1977). Physicochemical hydrodynamics. London: Advance Publications. — 571 p.Levich, V.G. (1977). Physicochemical hydrodynamics. London: Advance Publications. — 571 p.Hunter, R.J. (2000). Foundations of colloid science. Oxford: Oxford University Press. — 820 p. ISBN: 978–0–19850–502–0Hunter, R.J. (2000). Foundations of colloid science. Oxford: Oxford University Press. — 820 p. ISBN: 978–0–19850–502–0Olmsted, P.D. (2008). Perspectives on shear banding in complex fluids. Rheologica Acta, 47(3), 283–300.Olmsted, P.D. (2008). Perspectives on shear banding in complex fluids. Rheologica Acta, 47(3), 283–300.Krotov, V.V., Rusanov, A.I. (1999). Physicochemical hydrodynamics of capillary systems. London: Imperial College Press. — 496 p. ISBN: 978–1–78326–206–9Krotov, V.V., Rusanov, A.I. (1999). Physicochemical hydrodynamics of capillary systems. London: Imperial College Press. — 496 p. ISBN: 978–1–78326–206–9Uriev, N.B., Kuchin, I.V. (2006). Modelling of the dynamic state of disperse systems. Russian Chemical Reviews, 75(1), 31–55.Uriev, N.B., Kuchin, I.V. (2006). Modelling of the dynamic state of disperse systems. Russian Chemical Reviews, 75(1), 31–55.Doi, M., Edwards, S.F. (1988). The theory of polymer dynamics. Oxford: Oxford University Press. — 406 p. ISBN: 978–0–19852–033–7Doi, M., Edwards, S.F. (1988). The theory of polymer dynamics. Oxford: Oxford University Press. — 406 p. ISBN: 978–0–19852–033–7Groisman, A., Steinberg, V. (2004). Elastic turbulence in curvilinear flows of polymer solutions. New Journal of Physics, 6, 29–47.Groisman, A., Steinberg, V. (2004). Elastic turbulence in curvilinear flows of polymer solutions. New Journal of Physics, 6, 29–47.Nicolis, G., Prigogine, I. (1977). Self-organization in nonequilibrium systems. New York: John Wiley & Sons. — 512 p. ISBN: 0471024015Nicolis, G., Prigogine, I. (1977). Self-organization in nonequilibrium systems. New York: John Wiley & Sons. — 512 p. ISBN0471024015Karimov, A.R., Schamel, H. (2015). The successive formation and disappearance of density structures in simple expanding systems. Physica Scripta, 90(9), 095201.Karimov, A.R., Schamel, H. (2015). The successive formation and disappearance of density structures in simple expanding systems. Physica Scripta, 90(9), 095201.Stenflo, L., Yu, M.Y. (1996). Origin of oscillations. Nature v. 384, 224–239.Stenflo, L., Yu, M.Y. (1996). Origin of oscillations. Nature v. 384. 224–239.Кадомцев, Б.Б. (1994). Динамика и информация. Успехи физических наук, 164, 449–530.Kadomtsev, B.B. (1994). Dynamics and information. Advances in physical sciences, 164, 449–530. (in Russian)Kadanoff, L.P. (1999). From order to chaos II essays: critical chaotic and otherwise. Hong Kong: World Scientific. —768 p. ISBN-10: 9810234341, 9810234333Kadanoff, L.P. (1999). From order to chaos II essays: critical chaotic and otherwise. Hong Kong: World Scientific. —768 p. ISBN-10: 9810234341, 9810234333Karimov A.R., Schamel H., Shcheglov V.A. (2000). Amplification of initial perturbations in simple hydrodynamic systems. Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics, 272(3), 193–196.Karimov A.R., Schamel H., Shcheglov V.A. (2000). Amplification of initial perturbations in simple hydrodynamic systems. Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics, 272(3), 193–196.Epstein, I.R., Pojman, J.A. (1998). An introduction to nonlinear chemical dynamics: oscillations waves, patterns, and chaos. Oxford: Oxford University Press. — 408 p. ISBN: 978–0–19509–670–5.Epstein, I.R., Pojman, J.A. (1998). An introduction to nonlinear chemical dynamics: oscillations waves, patterns, and chaos. Oxford: Oxford University Press. —408 p. ISBN: 978–0–19509–670–5Кирсанов, Е.А., Матвеенко, В.Н. (2016). Неньютоновское поведение структурированных систем. М, Техносфера. — 383 с. ISBN: 978–5–94836–461–2Kirsanov, E.A., Matvienko, V.N. (2016). Non-Newtonian behavior of structured systems. M: Tekhnosfera. — 383 р. ISBN: 978–5–94836–461–2 (in Russian)Берлин, А.А., Вольфсон, С.А., Ениколопян, Н.С. (1978). Кинетика полимеризационных процессов. М, Химия. — 320 с.Berlin, A.A., Wolfson, S.A., Enikolopyan, N.S. (1978). Kinetics of polymerization processes. M: Chemistry. — 320 р. (in Russian)Кац, Е.И., Лебедев, В.В. (2013). Физика мягкой материи. М, МФТИ.Katz, Y.I., Lebedev, V.V. (2013). Soft matter physics. М: MFTI. (in Russian)Урьев, Н.Б., Талейсник, М.А. (1976). Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс. М, Пищевая промышленность. — 240 c.Uriev, N.B., Taleysnik, M.A. (1976). Physico-chemical mechanics and intensification of the formation of food masses. M: Food industry. — 240 c.(in Russian)Френкель, Я.И. (1975) Кинетическая теория жидкостей. Ленинград, Наука. — 592с.Frenkel, Y.I. (1975) Kinetic theory of liquids. Leningrad: Nauka. — 592 с. (in Russian)Eyrng, H.(1936). Viscosity, plasticity, and diffusion as examples of absolute reaction rates. Journal of Chemical Physics, 4(4), 283–291.Eyrng, H.(1936). Viscosity, plasticity, and diffusion as examples of absolute reaction rates. Journal of Chemical Physics, 4(4), 283–291.Schamel, H. (2004). Lagrangian Fluid description with simple applications in compressible plasma and gas dynamics. Physics Reports, 392(5), 279–319.Schamel, H. (2004). Lagrangian Fluid description with simple applications in compressible plasma and gas dynamics. Physics Reports, 392(5), 279–319.Gibbon, J.D. (2008). The three dimensional Euler equations: Where do we stand? Physica D: Nonlinear Phenomena, 237(14–17), 1894–1904.Gibbon, J.D. (2008). The three dimensional Euler equations: Where do we stand? Physica D: Nonlinear Phenomena,237(14–17), 1894–1904.Moffatt, H.K. (2009). Singularities in fluid dynamics and their resolution. Lecture Notes in Mathematics, 1973, 157–166. ISBN978–3–642–00837–5Moffatt, H.K. (2009). Singularities in fluid dynamics and their resolution. Lecture Notes in Mathematics, 1973, 157–166.Урьев, Н.Б., Талейсник, М.А. (1985). Пищевые дисперсные системы. М, Агропромиздат. — 296 с.Uriev, N.B., Taleysnik, M.A. (1985). Food disperse systems. М: Agropromizdat. — 296 с. (in Russian)Karimov, A.R., Shcheglov, V.A. (2000). Nonlinear Langmuir oscillations under nonequilibrium conditions. Physics of Plasmas, 7(3), 1050–1052.Karimov, A.R., Shcheglov, V.A. (2000). Nonlinear Langmuir oscillations under nonequilibrium conditions. Physics of Plasmas, 7(3), 1050–1052.Karimov, A.R., Korshunov, A.M., Beklemishev, V.V. (2015). Influence of chemical reactions on the nonlinear dynamics of dissipative flows. Physica Scripta, 90(8), 185–203.Karimov, A.R., Korshunov, A.M., Beklemishev, V.V. (2015). Influence of chemical reactions on the nonlinear dynamics of dissipative flows. Physica Scripta, 90(8), 185–203.Розенберг, Л.Д. (1968). Мощные ультразвуковые поля. М, Наука. — 268 с.Rosenberg, L.D. (1968). Powerful ultrasonic fields. М: Nauka. — 268 с (in Russian)Маргулис, М.А. (2000). Сонолюминесценция. Успехи Физических Наук, 170, 263–287.Margulies, M.A. (2000). Sonoluminescence. Advances In Physical Sciences, 170, 263–287.(in Russian)Акопян, Б.В., Ершов, Ю.А.(2005). Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. Учебное пособие. М, МГТУ им. Н.Э. Баумана. — 224 c.Akopyan, V.B., Ershov, Y.A. (2005). Basics of interaction of ultrasound with biological objects. Textbook. M: BMSTU. — 224 c. ISBN: 5–7038–2597–0 (in Russian)Аксенова, Л.М., Кочетов, В.К., Лисицын, А.Б., Никольский, К.Н., Панфилов, В.А., Подхомутов, Н.В., Семенова, А.А., Талейсник, М.А. (2015). Пищевые технологии будущего и нанопреобразования биополимеров. Краснодар: Диапазон-В. — 304 с. ISBN 978–5–91050–168–7.Aksenova, L.M., Kochetov, V.K., Lisitsyn, A.B., Nikolsky, K.N., Panfilov, V.A., Podkorutov, N.V., Semenova, A.A., Taleysnik, M.A. (2015). Food technology and nano transformations of biopolymers. Krasnodar: Diapazon-V. — 304 с. ISBN978–5–91050–168–7 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.