Теплофизические параметры арбузного полуфабриката как объекта влагоудаления

Нугманов А. Х. ^a

Мещерякова Г. С. ^a

Лебедев В. А. ^b

Бородулин Д. М. ^c

Алексанян И. Ю. ^a

Соколова Е. В. ^a

Аффилиация

a Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Россия

b ООО "Инновационные технологии продуктов питания", Астрахань, Россия

c Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия

Все права защищены ©Нугманов и др. Это статья с открытым доступом, распространяемая на условиях международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), позволяет другим распространять, перерабатывать, исправлять и развивать произведение, даже в коммерческих целях, при условии указания автора произведения.

Получена 09 Сентября, 2021 | Принята в исправленном виде 21 Октября, 2021 | Опубликована 29 Декабря, 2021

DOI: http://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-930-942

Аннотация

Введение. Разработка защитных покрытий на базе пектина ориентирована на снятие проблем при производстве биоразлагаемой съедобной пленки. Перспективным ресурсом для ее выработки может послужить вторичное арбузное сырье, остающееся на полях в большом количестве. В нем присутствует 13,4 % пектиновых компонентов, из которых 8,1 % протопектина. Цель исследования – определение плотности и теплофизических характеристик пектинового экстракта для проектирования процесса сушки.
Объекты и методы исследования. Пектиновый экстракт из корки арбуза. Определение его теплофизических характеристик проводилось по способу, опирающемуся на термическую инерцию термопары. При изменении агрегатного состояния объекта применялся калориметрический метод. Плотность объекта находилась пикнометрическим способом. Коэффициент теплоотдачи рассчитывался по критериальным уравнениям.
Результаты и их обсуждение. В результате исследований арбузного полуфабриката как объекта влагоудаления получены: усредненная плотность конечного пленочного материала (652 кг/м³) и жидкого полуфабриката (1028 кг/м³); зависимость его физической плотности и влажности W; теплоемкость c_M, температуропроводность и теплопроводность. При различных значениях W (80, 70, 60 и 50 %) получены усредненные значения c_M – 3393, 3225, 3137 и 3113 соответственно. Была скорректирована и модифицирована критериальная зависимость для определения коэффициента теплооотдачи α от скорости воздушного теплоносителя и традиционно применяемой температуры теплоносителя (≈ 100 °С) в контакте с поверхностью пищевого продукта (≈ 80 °С).
Выводы. С целью проведения расчетных процедур при проектировании агрегатов для сушки найдены теплофизические характеристики и физическая плотность арбузного геля в определенных пределах варьирования влажности и параметров теплового агента. Была скорректирована и модифицирована критериальная зависимость для определения коэффициента теплоотдачи. Полученные данные можно использовать при проектировании не только операций обезвоживания, но и других теплофизических процессов и их аппаратурного оформления.

Ключевые слова

Арбузное сырье, корка, пектиновые экстракты, защитная пленка, теплофизические параметры, структурно-механические характеристики, сушка

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Хатко З. Н., Ашинова А. А. Пектиносодержащие пленочные структуры. Майкоп: Майкопский государственный технологический университет, 2019. 112 с.
Modelling formation and removal of biofilms in secondary dairy raw materials / S. A. Ryabtseva [et al.] // Foods and Raw Materials. 2021. Vol. 9. № 1. P. 59–68. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-59-68.
Advances in the pectin production process using novel extraction techniques: A review / L. R. Adetunji [et al.] // Food Hydrocolloids. 2017. Vol. 62. P. 239–250. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.08.015.
Effect of rootstock on growth dynamics and yield components of early watermelon cultivars / N. Toth [et al.] // Acta Horticulturae. 2021. Vol. 1320. P. 355–362. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1320.47.
Rahman M. M., Joardder M. U. H., Karim A. Non-destructive investigation of cellular level moisture distribution and morphological changes during drying of a plant-based food material // Biosystems Engineering. 2018. Vol. 169. P. 126–138. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2018.02.007.
Zielinska M., Ropelewska E., Markowski M. Thermophysical properties of raw, hot-air and microwave-vacuum dried cranberry fruits (Vaccinium macrocarpon) // LWT. 2017. Vol. 85. P. 204–211. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.07.016.
An innovative hybrid-solar-vacuum dryer to produce high-quality dried fruits and vegetables / T. B. Roratto [et al.] // LWT. 2021. Vol. 140. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.110777.
The method and the device for measuring thermophysical properties of liquids / A. Divin [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 693. № 1. https://doi.org/10.1088/1757-899X/693/1/012020.
Albouchi F., Abdelmajid J. Photothermal investigations of conductive and optical properties of liquids in the near infrared // Instrumentation Mesure Metrologie. 2021. Vol. 20. № 1. P. 49–56. https://doi.org/10.18280/I2M.200107.
Определение теплофизических характеристик тропических фруктов для использования их при производстве сухих молочных продуктов / И. А. Короткий [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 2. С. 220–231. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-2-220-231.
Jafari S. M., Saremnejad F., Dehnad D. Nano-fluid thermal processing of watermelon juice in a shell and tube heat exchanger and evaluating its qualitative properties // Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2017. Vol. 42. P. 173–179. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2017.04.003.
El Matarawy A., El-Dien E. M. Precise temperature controlling algorithm for metrological adiabatic calorimeters based on proportional-integration (α) thermal energy // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2021. https://doi.org/10.1007/s10973-021-10806-2.
Morphological, textural and physico-chemical characterization of processed meat products during their shelf life / E. Melro [et al.] // Food Structure. 2020. Vol. 26. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2020.100164.
Исследование теплоемкости пастообразных пищевых продуктов / А. Х.-Х. Нугманов [и др.] // Естественные и технические науки. 2015. Т. 84. № 6. С. 487–489.
Study of granular food material drying in a pilot-scale rotating fluidized bed with static geometry dryer / P. Singh [et al.] // Recent advances in mechanical engineering: Select proceedings of ICRAME 2020 / editors K. M. Pandey [et al.]. Singapore: Springer, 2021. P. 555–562. https://doi.org/10.1007/978-981-15-7711-6_55.
Physical properties of barley grains at hydration and drying conditions of malt production / G. R. Carvalho [et al.] // Journal of Food Process Engineering. 2021. Vol. 44. № 4. https://doi.org/10.1111/jfpe.13644.
Hijjaji K., Gabsi S., Frikha N. Determination of heat and mass transfer coefficients in a spray humidifier humidification–dehumidification desalination system // Desalination and Water Treatment. 2021. Vol. 225. P. 392–401. https://doi.org/10.5004/dwt.2021.27218.
Reinhardt A., Cheng B. Quantum-mechanical exploration of the phase diagram of water // Nature Communications. 2021. Vol. 12. № 1. https://doi.org/10.1038/s41467-020-20821-w.
Encapsulation of Lactobacillus casei in quince seed gum-alginate beads to produce a functional synbiotic drink powder by agro-industrial by-products and freeze-drying / M. Jouki [et al.] // Food Hydrocolloids. 2021. Vol. 120. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.106895.
Özbek H. N. Radio frequency-assisted hot air drying of carrots for the production of carrot powder: Kinetics and product quality // LWT. 2021. Vol. 152. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112332.
Numerical and experimental analysis of heat and moisture transfer of Lavandula x allardii leaves during non-isothermal convective drying / V. Chasiotis [et al.] // Journal of Food Engineering. 2021. Vol. 311. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110708.
Mathematical model of high-temperature tubeshaped pasta drying in a conveyer belt drier / A. N. Ostrikov [et al.] // International Journal of Food Engineering. 2021. Vol. 17. № 3. P. 209–215. https://doi.org/10.1515/ijfe-2020-0101.
Parameters of the drying medium and dried hops in belt dryer / A. Rybka [et al.] // Research in Agricultural Engineering. 2017. Vol. 63. P. S24–S32. https://doi.org/10.17221/35/2017-RAE.
Water leakage control by using vibratory roller on a dry-seeded rice field in southwestern Japan / K. Fukami [et al.] // Soil and Tillage Research. 2017. Vol. 166. P. 138–146. https://doi.org/10.1016/j.still.2016.09.011.
Neuro-fuzzy modeling of a conveyor-belt grain dryer / O. F. Lutfy [et al.] // Journal of Food, Agriculture and Environment. 2010. Vol. 8. № 3–4. P. 128–134.
Kamata T., Wada K., Ichikawa H. Dry pre-coating of active pharmaceutical ingredient with submicron-sized hydroxypropylcellulose in dry granulation using roller compactor improves granule properties // Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2018. Vol. 43. P. 34–43. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2017.08.009.
Friso D. Conveyor-belt dryers with tangential flow for food drying: Mathematical modeling and design guidelines for final moisture content higher than the critical value // Inventions. 2020. Vol. 5. № 2. https://doi.org/10.3390/inventions5020022.
Технические условия на пленки полимерные для пищевой промышленности. URL: https://всероссийская-база-ту.рф/tekhnicheskie-usloviya-na-pljonki-polimernye-dlya-pishchevoj-produktsii (дата обращения: 02.07.2021).
Effects of maltodextrin content in double-layer emulsion for production and storage of spray-dried carotenoid-rich microcapsules / M. L. F. F. Ribeiro [et al.] // Food and Bioproducts Processing. 2020. Vol. 124. P. 208–221. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2020.09.004.
Computational analysis of the thermal performance of rarefied air flow in V-shaped microchannels / M. Hader [et al.] // Heat Transfer. 2021. Vol. 50. № 4. P. 3977–3995. https://doi.org/10.1002/htj.22060.

Как цитировать?

Теплофизические параметры арбузного полуфабриката как объекта влагоудаления / А. Х.-Х. Нугманов [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4. С. 930–942. https://doi.org/10.21603/2074- 9414-2021-4-930-942.

О журнале

Скачать