На сайте журнала ведутся технические работы. Старая версия сайта находится по адресу https://old-fptt.kemsu.ru
ISSN 2074-9414 (Print),
ISSN 2313-1748 (Online)

Исследование влияния вибрации на пористость и прочность гранул инстантированных напитков

Аннотация
На рынке в широком ассортименте представлены инстантированные продукты питания, произведенные разными способами и методами. Поэтому повышение эффективности производства и снижение брака данного вида продукции является актуальной задачей в условиях высокой конкуренции. Целью работы является совершенствование процесса структурообразования гранулированных инстантированных продуктов.
В качестве объекта исследования выступает барабанный виброагрегат, в котором реализован метод управляемых сегрегированных потоков при получении гранулированного инстантированного продукта. Проводились исследования гранулометрического состава, пористости и прочности получаемых гранул на истирание и раздавливание, в зависимости от значений варьируемых параметров установки, с применением вибрационного классификатора в виде вертикальной пластины.
Новая конструкция барабанного виброагрегата с установленным классификатором позволила стабилизировать гранулометрический состав готового продукта за счет вибрационного измельчения гранул большего размера, чем определено требованиями. Установлено влияние частоты и амплитуды колебаний на пористость и прочность получаемых гранул. Скорость вращения ленточной мешалки оказывала большее влияние на процесс агломерирования, чем амплитуда и частота колебаний вибровозбудителя. Выявлена зависимость пористости и прочности получаемых гранул от варьируемых параметров работы классификатора. Согласно ей можно устанавливать необходимые режимные параметры в зависимости от требуемых свойств готовой продукции. Обработка экспериментальных данных позволила установить рациональные параметры процесса при производстве инстантированного гранулированного напитка в барабанном виброагрегате: частота и амплитуда колебаний вибровозбудителя 1 мм и 40 Гц соответственно; частота вращения мешалки 7 об/мин; угол наклона барабана 3°; амплитуда и частота виброклассификатора 2 мм и 100 Гц соответственно.
В результате проведенных исследований были установлены рациональные параметры процесса, а внедрение вибрационного классификатора повысило плотность распределения гранулометрического состава получаемого продукта.
Ключевые слова
Инстантированный напиток , гранулы , гранулирование , структурообразование , пористость , прочность , истирание , виброокатыватель , классификатор
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Latkov NYu, Koshelev YuA, Vekovtsev AA, Poznyakovskiy VM. Theoretical positions of modern sport nutrition and its practical implementation. Bulletin of the South Ural State University. Series: Food and Biotechnology. 2017;5(4):82–92. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/food170411
  2. De Simone V, Caccavo D, Lamberti G, d'Amore M, Barba AA. Wet-granulation process: phenomenological analysis and process parameters optimization. Powder Technology. 2018;340:411–419. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.09.053
  3. Popov AM, Plotnikov KB, Ivanov PP, Donya DV, Pachkin SG, Plotnikova IO. Instant drinks with amaranth flour: Simulation of mechatronic systems of production. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(2):273–281. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-2-273-281
  4. Farberova EA, Tingaeva EA, Chuchalina AD, Kobeleva AR, Maximov AS. Obtaining granulated active carbon from wastes of vegetable raw materials. ChemChemTech. 2018;61(3):51–57. (In Russ.). https://doi.org/10.6060/tcct.20186103.5612
  5. Ермолаев Я. Ю. Исследование и разработка процессов производства быстрорастворимого гранулированного напитка на основе ячменной муки: автореф. дис. канд. техн. наук. Кемерово, 2013. 20 с.
  6. Shentsova ES, Kurchaeva EE, Vostroilov AV, Esaulova LA. Determination of technological parameters of the granulation of mixed fodders for young rabbits and the evaluation of their effectiveness. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(3):176–184. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-176-184
  7. Lisina NL. Environmental regulations in Russian food security. Foods and Raw Materials. 2019;7(1):193–201. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2019-1-193-201
  8. Sevostyanov MV, Ilyina TN, Boichuk IP, Perelygin DN, Koshchukov AV, Emelyanov DA. Pneumatic mechanical equipment for microgranulation of manmade materials. Transactions of the Tambov State Technical University. 2017;2(3):452–460. (In Russ.). https://doi.org/10.17277/vestnik.2017.03.pp.452-460
  9. Энергообследование процесса производства древесных гранул / В. К. Любов [и др.] // Вестник Череповецкого государственного университета. 2017. Т. 77. № 2. С. 31–39.
  10. Fedorov IA, Nguyen CV, Prosekov AYu. Study of the elastic properties of the energetic molecular crystals using density functionals with van der Waals corrections. ACS Omega. 2021;6(1):642–648. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c05152
  11. Dyshlyuk L, Babich O, Ivanova S, Vasilchenco N, Prosekov A, Sukhikh S. Suspensions of metal nanoparticles as a basis for protection of internal surfaces of building structures from biodegradation. Case Studies in Construction Materials. 2020;12. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2019.e00319
  12. Krainov YuE, Mikhailova OV, Kirillov NK. Analysis of working chambers which provide thermal treatment and waste granulation of agricultural raw materials. Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2018;42(2):6–12. (In Russ.). https://doi.org/10.18286/1816-4501-2018-2-6-12
  13. Osokin AV. Development of the mathematical model of granulated material movement in flat matrix granulator spinnerets. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018;22(4):43–61. (In Russ.). https://doi.org/ 10.21285/1814-3520-2018-4-43-61
  14. Veronica N, Goh HP, Kang CYX, Liew CV, Heng PWS. Influence of spray nozzle aperture during high shear wet granulation on granule properties and its compression attributes. International Journal of Pharmaceutics. 2018;553(1–2):474–482. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.10.067
  15. Maytakov AL, Popov AM, Vetrova NT, Beryazeva LN, Zverikova MA. Modeling of manufacturing technologies for multicomponent granulated products. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(4):63–68. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-63-68
  16. Барабанный виброгранулятор: пат. 2693772C2 Рос. Федерация. № 2017145262 / Попов А. М. [и др.]; заявл. 21.12.2017; опубл. 04.07.2019, Бюл. № 19. 7 с.
  17. Lebedev AB, Utkov VA, Khalifa AA. Sintered sorbent utilization for H2S removal from industrial flue gas in the process of smelter slag granulation. Journal of Mining Institute. 2019;237:292–297. https://doi.org/10.31897/pmi.2019.3.292
  18. Latkov NYu, Vekovtsev AA, Nikityuk DB, Poznyakovsky VM. Specialized product of antioxidant activity for sports nutrition. Human. Sport. Medicine. 2018;18(S):125–134. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/hsm18s18
  19. Guo L, Tao H, Cui B, Janaswamy S. The effects of sequential enzyme modifications on structural and physicochemical properties of sweet potato starch granules. Food Chemistry. 2019;277:504–514. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.014
  20. Yuan Q, Gong H, Xi H, Xu H, Jin Z, Ali N, et al. Strategies to improve aerobic granular sludge stability and nitrogen removal based on feeding mode and substrate. Journal of Environmental Sciences. 2019;84:144–154. https://doi.org/10.1016/j.jes.2019.04.006
  21. De Simone V, Dalmoro A, Lamberti G, Caccavo D, d'Amore M, Barba AA. HPMC granules by wet granulation process: Effect of vitamin load on physicochemical, mechanical and release properties. Carbohydrate Polymers. 2018;181:939–947. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.11.056
  22. Maytakov AL, Shlyapin AF, Tihonova NV, Poznyakovskiy VM. Substantiation of technological parameters of production and consumer properties of a new form of specialized beverage. Bulletin of the South Ural State University. Series: Food and Biotechnology. 2017;5(4):41–50. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/food170406
  23. Cherepanova MV, Kuzina EO, Poylov VZ, Munin DA. Research of pulverized halurgic potassium chloride agglomeration. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2019;330(4):68–77. (In Russ.). https://doi.org/10.18799/24131830/2019/4/197
  24. Duy LX, Toan TQ, Anh DV, Hung NP, Huong TTT, Long PQ, et al. Optimization of canthaxanthin extraction from fermented biomass of Paracoccus carotinifacuens VTP20181 bacteria strain isolated in Vietnam. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):117–125. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-117-125
  25. Shad Z, Mirhosseini H, Motshakeri M, Sanjabi MR, Meor Hussin AS. α-amylase from white pitaya (Hylocereus undatus L.) peel: optimization of extraction using full factorial design. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):79–86. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-79-86
  26. Latkov NYu, Koshelev YuA, Vekovtsev AA, Poznyakovskiy VM. Theoretical positions of modern sport nutrition and its practical implementation. Bulletin of the South Ural State University. Series: Food and Biotechnology. 2017;5(4):82–92. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/food170411
  27. De Simone V, Caccavo D, Lamberti G, d'Amore M, Barba AA. Wet-granulation process: phenomenological analysis and process parameters optimization. Powder Technology. 2018;340:411–419. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.09.053
  28. Popov AM, Plotnikov KB, Ivanov PP, Donya DV, Pachkin SG, Plotnikova IO. Instant drinks with amaranth flour: Simulation of mechatronic systems of production. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(2):273–281. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-2-273-281
  29. Farberova EA, Tingaeva EA, Chuchalina AD, Kobeleva AR, Maximov AS. Obtaining granulated active carbon from wastes of vegetable raw materials. ChemChemTech. 2018;61(3):51–57. (In Russ.). https://doi.org/10.6060/tcct.20186103.5612
  30. Ермолаев Я. Ю. Исследование и разработка процессов производства быстрорастворимого гранулированного напитка на основе ячменной муки: автореф. дис. канд. техн. наук. Кемерово, 2013. 20 с.
  31. Shentsova ES, Kurchaeva EE, Vostroilov AV, Esaulova LA. Determination of technological parameters of the granulation of mixed fodders for young rabbits and the evaluation of their effectiveness. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(3):176–184. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-176-184
  32. Lisina NL. Environmental regulations in Russian food security. Foods and Raw Materials. 2019;7(1):193–201. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2019-1-193-201
  33. Sevostyanov MV, Ilyina TN, Boichuk IP, Perelygin DN, Koshchukov AV, Emelyanov DA. Pneumatic mechanical equipment for microgranulation of manmade materials. Transactions of the Tambov State Technical University. 2017;2(3):452–460. (In Russ.). https://doi.org/10.17277/vestnik.2017.03.pp.452-460
  34. Энергообследование процесса производства древесных гранул / В. К. Любов [и др.] // Вестник Череповецкого государственного университета. 2017. Т. 77. № 2. С. 31–39.
  35. Fedorov IA, Nguyen CV, Prosekov AYu. Study of the elastic properties of the energetic molecular crystals using density functionals with van der Waals corrections. ACS Omega. 2021;6(1):642–648. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c05152
  36. Dyshlyuk L, Babich O, Ivanova S, Vasilchenco N, Prosekov A, Sukhikh S. Suspensions of metal nanoparticles as a basis for protection of internal surfaces of building structures from biodegradation. Case Studies in Construction Materials. 2020;12. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2019.e00319
  37. Krainov YuE, Mikhailova OV, Kirillov NK. Analysis of working chambers which provide thermal treatment and waste granulation of agricultural raw materials. Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2018;42(2):6–12. (In Russ.). https://doi.org/10.18286/1816-4501-2018-2-6-12
  38. Osokin AV. Development of the mathematical model of granulated material movement in flat matrix granulator spinnerets. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018;22(4):43–61. (In Russ.). https://doi.org/ 10.21285/1814-3520-2018-4-43-61
  39. Veronica N, Goh HP, Kang CYX, Liew CV, Heng PWS. Influence of spray nozzle aperture during high shear wet granulation on granule properties and its compression attributes. International Journal of Pharmaceutics. 2018;553(1–2):474–482. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.10.067
  40. Maytakov AL, Popov AM, Vetrova NT, Beryazeva LN, Zverikova MA. Modeling of manufacturing technologies for multicomponent granulated products. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(4):63–68. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-63-68
  41. Барабанный виброгранулятор: пат. 2693772C2 Рос. Федерация. № 2017145262 / Попов А. М. [и др.]; заявл. 21.12.2017; опубл. 04.07.2019, Бюл. № 19. 7 с.
  42. Lebedev AB, Utkov VA, Khalifa AA. Sintered sorbent utilization for H2S removal from industrial flue gas in the process of smelter slag granulation. Journal of Mining Institute. 2019;237:292–297. https://doi.org/10.31897/pmi.2019.3.292
  43. Latkov NYu, Vekovtsev AA, Nikityuk DB, Poznyakovsky VM. Specialized product of antioxidant activity for sports nutrition. Human. Sport. Medicine. 2018;18(S):125–134. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/hsm18s18
  44. Guo L, Tao H, Cui B, Janaswamy S. The effects of sequential enzyme modifications on structural and physicochemical properties of sweet potato starch granules. Food Chemistry. 2019;277:504–514. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.014
  45. Yuan Q, Gong H, Xi H, Xu H, Jin Z, Ali N, et al. Strategies to improve aerobic granular sludge stability and nitrogen removal based on feeding mode and substrate. Journal of Environmental Sciences. 2019;84:144–154. https://doi.org/10.1016/j.jes.2019.04.006
  46. De Simone V, Dalmoro A, Lamberti G, Caccavo D, d'Amore M, Barba AA. HPMC granules by wet granulation process: Effect of vitamin load on physicochemical, mechanical and release properties. Carbohydrate Polymers. 2018;181:939–947. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.11.056
  47. Maytakov AL, Shlyapin AF, Tihonova NV, Poznyakovskiy VM. Substantiation of technological parameters of production and consumer properties of a new form of specialized beverage. Bulletin of the South Ural State University. Series: Food and Biotechnology. 2017;5(4):41–50. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/food170406
  48. Cherepanova MV, Kuzina EO, Poylov VZ, Munin DA. Research of pulverized halurgic potassium chloride agglomeration. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2019;330(4):68–77. (In Russ.). https://doi.org/10.18799/24131830/2019/4/197
  49. Duy LX, Toan TQ, Anh DV, Hung NP, Huong TTT, Long PQ, et al. Optimization of canthaxanthin extraction from fermented biomass of Paracoccus carotinifacuens VTP20181 bacteria strain isolated in Vietnam. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):117–125. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-117-125
  50. Shad Z, Mirhosseini H, Motshakeri M, Sanjabi MR, Meor Hussin AS. α-amylase from white pitaya (Hylocereus undatus L.) peel: optimization of extraction using full factorial design. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):79–86. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-79-86
  51. Shentsova ES, Kurchaeva EE, Vostroilov AV, Esaulova LA. Determination of technological parameters of the granulation of mixed fodders for young rabbits and the evaluation of their effectiveness. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(3):176–184. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-176-184
Как цитировать?
Исследование влияния вибрации на пористость и прочность гранул инстантированных напитков. Техника и технология пищевых производств, 2022, vol. 52, no. 1, pp. 58-69
DOI
http://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-1-58-69
Издатель
Кемеровский государственный университет
https://kemsu.ru
ISSN
2074-9414 (Print) /
2313-1748 (Online)
О журнале