Аннотация

Высокая востребованность сухих кисломолочных продуктов определяет актуальность модернизации способов сушки. Существующие конструкции распылительных сушилок, обладающих наиболее высокой на сегодняшний день производительностью, непригодны для сушки кисломолочных продуктов из-за жестких ограничений по допустимой температуре продукта (как правило, не более 40…45 °C), позволяющей сохранить жизнеспособность микроорганизмов. Рассмотренный в статье подход к реализации низкотемпературной распылительной сушки кисломолочных продуктов заключается в применении ультразвукового (УЗ) воздействия для распыления сырья, а также при взаимодействии сформированных распылением капельс потоком сушильного агента (воздуха). Ультразвуковое распыление сырьяпозволяет сформировать факел распыла, близкий к монодисперсному (со средним диаметром капель, равным 31 мкм), что исключает унос продукта благодаря отсутствию мелкой фракции и повышает производительность процесса при низких температурах. В свою очередь, применение ультразвуковых колебаний на стадии взаимодействия капель с воздухом интенсифицирует процесс испарения влаги (за счет увеличения коэффициента диффузии), что дает возможность снизить температуру сушки до величины, не влияющей на выживаемость бактерий. В результате проведения экспериментальных исследований показано, что УЗ воздействие при распылительной сушке кисломолочных продуктов как на стадии распыления, так и на стадии взаимодействия капель с потоком сушильного агента не обеспечивает выживаемость микроорганизмов. Ультразвуковое распыление сырья в сушильную камеру приводит к сокращению численности бактерий более чем в 10 раз из-за кавитационных явлений. Воздействие ультразвуковыми колебаниями при испарении влаги с поверхности капель, сформированных распылением, сокращает численность бактерий до 180 раз. Согласно полученным результатам ультразвуковое воздействие неприменимо для распылительной сушки кисломолочных продуктов, но может быть рекомендовано для сушки термолабильных растительных экстрактов и лекарственных препаратов с целью удаления контаминирующих микроорганизмов.

Ключевые слова

Ультразвук, ультразвуковая сушка, кисломолочный продукт, ультразвуковое распыление, молочнокислые бактерии, бифидобактерии

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 10382-85. Консервы молочные. Продукты кисломолочные сухие. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2008. - 6 с.
2. Занданова, Т.Н. Симбиотическая закваска для производства курунги / Т.Н. Занданова, И.С. Хамагаева, Т.Е. Хурхесова // Пищевая промышленность. - 2007. - № 9.- С. 48-49.
3. Алексанян, И.Ю. Математическое моделирование тепломассопереноса при распылительной сушке растительных экстрактов / И.Ю. Алексанян, Ю.А. Максименко, Ю.С. Феклунова // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2013. - №1. - С. 9-13.
4. Автоматизация технологических процессов при переработке сырья растительного происхождения / Ю.А. Максименко, Э.П. Дяченко, Ю.С. Феклунова, Э.Р. Теличкина // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2014. - № 3. - С. 21-29.
5. Войновский, А.А. Исследование влияния распылительной сушки на качественные характеристики биомассы Rhodotorula Rubra / А.А. Войновский // Фармацевтические и медицинские технологии, материалы междунар. науч.-практ. конф. - 2011. - С. 483.
6. Dobry, D.E. A model-based methodology for spray-drying process development / D.E. Dobry, D.M. Settel, J.M. Baumann, R.J. Ray, L.J. Graham, R.A. Beyerinck // J. Pharm. Innov. - 2009. - 4(3). - P. 133-142.
7. Fernandes, R.V.B. Influence of spray drying operating conditions on microencapsulated rosermary essential oil properties / R.V.B. Fernandes, S.V. Borges, D.A. Botrel // Cienc. Tecnol. Aliment. - Campinal, 2013. - 33. - P. 171-178.
8. Aundhia, C.J. Spray Drying in the Pharmaceutical Industry - A Review / C.J. Aundhia, J.A. Raval, M.M. Patel, N.V. Shah, S.P. Chauhan, G.U. Sailor, A.R. Javia, R.A. Mahashwari // Indo American Journal of Pharmaceutical Research. - 2011. - P. 125-138.
9. Semyonov, R.Sh. Using ultrasonic vacuum spray dryer to produce highly viable dry probiotics / R.Sh. Semyonov // LWT - Food Science and Technology. - 2011. - V. 44(9). - P. 1844-1852.
10. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве / В.Н. Хмелев, Г.В. Леонов, Р.В. Барсуков, С.Н. Цыганок, А.В. Шалунов;/ Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2007. - 400 с.
11. Khmelev, V.N. Revelation of optimum modes of ultrasonic influence for atomization of viscous liquids by mathematical modeling / V.N. Khmelev, R.N. Golykh, A.V. Shalunov, A.V. Shalunova, D.V. Genne // 13th International Conference and Seminar of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). - Novosibirsk: NSTU, 2012. - P. 114-123.
12. Разработка и исследование новых принципов построения мелкодисперсных ультразвуковых распылителей вязких жидкостей / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, Д.В. Генне, А.В. Шалунова, Р.Н. Голых // Известия Томского политехнического университета. - 2011. - Т. 319. - № 4. - C. 158-163.
13. Ramisetty, K.K. Investigations into ultrasound induced atomization / K.K. Ramisetty, A.B. Pandit, P.R. Gogate // Ultrasonics sonochemistry. - 2013. - V. 20(1). - P. 254-264.
14. Khmelev, V.N. Studies of ultrasonic dehydration efficiency / V.N. Khmelev, A.V. Shalunov, D.S. Abramenko, R.V. Barsukov, A.N. Lebedev // Journal of Zhejiang University SCIENCE A (Applied Physics & Engineering). - 2011. - V.12. - №.4. - P. 247-354.
15. Ультразвуковая сушка в пищевой промышленности / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, А.Н. Галахов, Р.В. Барсуков // Вестник алтайской науки. - 2012. - № 1. - С. 143-144.
16. Gallego-Juarez, J.A. Application of high-power ultrasound for dehydration of vegetables: processes and devices / J.A. Gallego-Juarez, E. Riera-Franco De Sarabia, G. Rodriguez-Corral, V.M. Acosta-Aparicio, A. Blanco // Drying Technology. - 2007. - 25(11). - P. 1893-1901.
17. ОАО «Модест» [Электронный ресурс]. - Каталог. Режим доступа: http://www.модест22.рф/catalog (Дата обращения: 06.10.2015).
18. Хмелев, В.Н. Разработка и исследование высокочастотного ультразвукового распылителя жидкости / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, А.В. Шалунова // Научно-технический вестник Поволжья. - 2011. - № 4. - С. 212-215.
19. Ультразвуковая колебательная система для газовых сред: пат. 132000 Рос. Федерация: МПК B06B 1/00 (2006.01) / Хмелев В.Н., Галахов А.Н., Шалунов А.В., Нестеров В.А., Голых Р.Н.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ». - № 2013123940/28; заявл. 24.05.2013; опубл. 10.09.2013, Бюл. № 25. - 5 с.
20. Моделирование процесса формирования кавитационной области в вязких жидкостях для определения оптимального обрабатываемого технологического объема и режимов воздействия / В.Н. Хмелев, Р.Н. Голых, С.С. Хмелев, Р.В. Барсуков, А.В. Шалунов // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2010. - № 4 (22). - С. 58-62.
21. Silva, M.P. Methods of destroying bacterial spores / M.P. Silva, C.A. Pereira, J.C. Jinqueira, A.O.C. Jorge // Microbial pathogens and strategies for combating them: science, technology and education. - 2013. - Vol. 1. - P. 490-496.
22. Garcia, M.L. Effect of heat and ultrasonic waves on the survival of two strains of Bacillus subtilis / M.L. Garcia, J. Burgos, B. Sanz, J.A. Ordoňes // J. Appl. Bacteriol. - 1989. - 67. - P. 619-628.
23. Scouten, A.J. Combined effects of chemical, heat and ultrasound treatments to kill Salmonella and Escherichia coli O157:H7 on alfalfa seeds / A.J. Scouten, L.R. Beuchat // J. Appl. Microbiol. - 2002. - 92. - P. 668-674.
24. Skiba, E.A. Sterilization of Milk by Ultrasound / E.A. Skiba, V.N. Khmelev // International Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2007: Workshop Proceedings. - Novosibirsk: NSTU, 2007. - P. 308-310.
25. Скиба, Е.А. Повышение термоустойчивости молока при его ультразвуковой стерилизации / Е.А. Скиба, Е.А. Дорофеева, В.Н. Хмелев // Товарный консалтинг иаудит потребительского рынка: материалы Всерос. науч.-практ. конф.: подред. А.Л. Верещагина. - Бийск: АлтГТУ, 2006. - С. 36-39.