S-элементы: теоретические основы механизмов влияния магнитных полей и использования практических эффектов

Часть s-элементов в коровьем молоке образует истинные растворы, имеющие размер ионов до 1 нм (табл. 4.2). Примерно 25% кальция в молоке представлено в виде гидратированных ионов, а остальная часть – в виде суспензии коллоидных фосфатов и цитратов кальция и в виде кальцийказеинатфосфатных ассоциатов.

Таблица 4.2. – Размеры некоторых ионов s-элементов

При магнитной обработке создаются микровихри из небольших по размеру гидратированных ионов, и попадание их, вследствие турбулентного перемешивания, в частично разрушаемые при этом, меньшие по размеру (140 пм) полости воды. «Память», или восстановление структуры такой воды составляет до нескольких часов. Наличие в молоке ионов Са²⁺, Мg ²⁺ и др., не эквивалентных молекулам воды по размерам и величине заряда, приводит к еще большему разрушению структуры воды, уменьшению гидратации диполей, изменению ее растворяющей способности.

Большинство органических веществ молока (белки, фосфолипиды, олигосахариды, ферменты) имеют полярные группы и обладают гидратной оболочкой. Увеличение или уменьшение гидратации диполей воды вследствие омагничивания у различных веществ индивидуально. При этом образуются «полости» в которые могут вместиться ионы частично потерявшие свою гидратную «шубу».

Смещение прототропного равновесия таутомеров амфолитов, в частности воды и аминокислот, ведет в высвобождению некоторого количества ионов гидроксония. Увеличение щелочности среды, соответственно ведет к менее полному гидролизу солей молока, образованных катионом сильного основания и слабой кислоты (фосфаты и цитраты калия, натрия и кальция) и увеличению их растворяющейся способности. Эффекты улучшения растворения солей при магнитной обработке отмечались многими исследователями [242, 238]. Однако этот эффект на практике применяется, в основном, как попутный при борьбе с накипью [78, 79]. Никто не исследовал его влияния на технологические свойства пищевого сырья, например, термоустойчивость молока.

Известно, что среди анионов в молоке в сравнительно большем количестве находятся фосфат- и цитрат-анионы [243].

Строение фосфат-аниона объясняется sр³-гибридизацией, что обусловливает его тетраэдрическую пространственную структуру. Наличие трех неподеленных пар электроронов делает РО₄^3– – ион полярным. Присоединяя протон РО₄^3– превращается в тетраэдрический ион НРО₃^2– средней полярности, два протона – в Н₂РО₄^– – самой низкой полярности по сравнению со всеми фосфат-анионами [99].

Часть фосфатных тетраэдров могут быть объединены в полифосфаты слоистой модификации при участии трех мостиковых атомов кислорода (РО₅)_2n.

По-видимому, при некоторой критической величине внешнего электромагнитного поля полифосфаты могут быть разбиты на полярные фосфатные тетраэдры.

В результате всех указанных механизмов, происходящих в большей или меньшей степени при разных режимах магнитной обработки происходят: модификация выпадающего «молочного камня» на поверхностях теплообменных аппаратов, изменение прочности этих отложений, образование большего числа центров кристаллизации при замораживании во фризере молочной смеси и др. эффекты [232], которые можно использовать практически.