Аннотация

Миграция зоны наименьшего прогревания (англ. Slowest Heating Zone, SHZ) для пищевых систем с конвективным и преимущественно конвективным теплообменом позволяет сделать предположение о том, что в случае следования термопары за миграцией этой зоны летальность процесса будет отличаться от значения, рассчитанного исходя из фиксированного местоположения термопары. Возникает необходимость учета миграции SHZ при определении режимов тепловой обработки пищевых систем. Работа посвящена исследованию наличия статистически значимого отличия летальностей для фиксированной и мигрирующей SHZ в различных пищевых системах.
В качестве объектов исследования использовали четыре гомофазные и гетерофазные модельные пищевые системы. Изменение температуры отслеживали с помощью многоканальной системы E-ValPro и датчиков температуры SSA-TS. Датчики температуры располагали внутри банки с пищевой системой, фиксируя их на определенной высоте.
Анализ данных показал отсутствие значимой разницы летальностей на всей исследованной области определения температур стерилизации для модельной системы FS1. В отношении остальных модельных систем можно говорить о наличии интервалов температур стерилизации, на которых разница летальностей статистически существенна. Несмотря на наличие интервалов температур, которым соответствуют статистически значимые разности летальностей для модельных систем FS2, FS3 и FS4, для первых двух систем величина данной разницы мала. Наибольшая разность на всем диапазоне варьирования соответствует модельной системе FS4, что связано с влиянием вовлекаемой в конвективный поток дисперсной фазой.
Статистически значимое отличие летальностей для фиксированной и мигрирующей SHZ имеет место только в гетерофазных пищевых системах с конвективным и преимущественно конвективным теплообменом с вовлекаемой в конвекционный поток дисперсной фазой. Данный факт необходимо учитывать при разработке режимов термической обработки указанных пищевых систем.

Ключевые слова

Зона, прогрев, кинетика, летальность, теплофизические процессы, режимы, термическая обработка

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена в рамках реализации плана фундаментальных исследований по теме FNEN-2019-00011.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Park HW, Yoon WB. Computational Fluid Dynamics (CFD) modelling and application for sterilization of foods: A review. Processes. 2018;6(6). https://doi.org/10.3390/pr6060062
2. Borah R, Gupta S, Mishra L, Chhabra RP. Heating of liquid foods in cans: Effects of can geometry, orientation, and food rheology. Journal of Food Process Engineering. 2020;7(43). https://doi.org/10.1111/jfpe.13420
3. Jahanbakhshian N, Hamdami N. Numerical simulation of heat and mass transfer during heating and cooling parts of canned-green-olive pasteurization. Journal of Food Process Engineering. 2021;44(12). https://doi.org/10.1111/jfpe.13909
4. Ranjbar N. Numerical calculation F-value and lethality of non-newtonian food fluid during sterilization based on can geometry. Iranian Food Science and Technology Research Journal. 2019;14(6):113–125. https://doi.org/10.22067/ifstrj.v0i0.71219
5. Mohamed IO. Modeling and simulation of thermal sterilization of conduction heat canned foods using heat transfer coefficients boundary conditions. International Journal of Food Processing and Technology. 2016;3(2):48–53. https://doi.org/10.15379/2408-9826.2016.03.02.03
6. Lee MG, Yoon WB. Developing an effective method to determine the deviation of F value upon the location of a still can during convection heating using CFD and subzones. Journal of Food Process Engineering. 2014;37(5):493–505. https://doi.org/10.1111/jfpe.12107
7. Stolyanov A, Zhuk A, Kaychenov A, Kuranova L. Comparative analysis of temperature loggers used in the development of regimes for heat treatment of food production in autoclaves. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019;302. https://10.1088/1755-1315/302/1/012031
8. Montanari A, Barone C, Barone M, Santangelo A. Thermal treatments of canned foods. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2018;410:5099–5100. https://doi.org/10.1007/s00216-018-1158-8
9. Montanari A, Barone C, Barone M, Santangelo A. Canned foods: Principles of thermal processing. In: Montanari A, Barone C, Barone M, Santangelo A, editors. Thermal treatments of canned foods. Cham: Springer; 2018. pp. 1–15. https://doi.org/10.1007/978-3-319-74132-1_1
10. Ziogou С, Kostoglou M, Georgiadisac MC. Nonlinear model predictive control of food sterilization processes. Computer Aided Chemical Engineering. 2021;50:1155–1160. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-88506-5.50178-9
11. Zhuk А, Stolyanov А, Kaychenov A, Kuranova A, Grokhovsky V. Software for calculating the actual lethality of canned food heat treatment processes: Development and application. E3S Web of Conferences. 2021;273. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202127313002
12. Krylova VB, Gustova TV, Bataeva DS, Gorbunov VN. On the question of using melting indicators for controlling sterilization temperature parameters. Vsyo o Myase. 2021;(2):52–54. (In Russ.). https://doi.org/10.21323/2071-2499-2021-2-52-54
13. Tucker G, Featherstone S. Essentials of thermal processing. Ames: Wiley-Blackwell; 2011. 264 p.
14. Skoglund T. On the common misuse of a constant z-value for calculations of thermal inactivation of microorganisms. Journal of Food Engineering. 2022;314. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110766
15. Jafarpour D, Hashemi SMB. Ohmic heating application in food processing: Recent achievements and perspectives. Foods and Raw Materials. 2022;10(2):216–226. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-2-531
16. Riazantseva KA, Sherstneva NE. Traditional and innovative uses of ultraviolet treatment in the dairy industry. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(2):390–406. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-2-2372
17. Stier R. Swainson's handbook of technical and quality management for the food manufacturing sector. Woodhead Publishing; 2019. 606 p.
18. Friso D. A new mathematical model for food thermal process prediction. Modelling and Simulation in Engineering. 2013;2013. https://doi.org/10.1155/2013/569473
19. Serami MS, Ramezan Y, Khashehchi M. CFD simulation and experimental validation of in-container thermal processing in Fesenjan stew. Food Science and Nutrition. 2020;9(2):1079–1087. https://doi.org/10.1002/fsn3.2083
20. Erdoğdu F, Uyar R, Palazoğlu TK. Experimental comparison of natural convection and conduction heat transfer. Journal of Food Process Engineering. 2010;33(1):85–100. https://doi.org/10.1111/j.1745-4530.2008.00309.x
21. Rinaldi M, Malavasi M, Cordioli M, Barbanti D. Investigation of influence of container geometry and starch concentration on thermal treated in-package food models by means of Computational Fluid Dynamics (CFD). Food and Bioproducts Processing. 2018;108:1–11. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2017.12.003
22. Zhu X, Zhou Q. Flow structures of turbulent Rayleigh–Bénard convection in annular cells with aspect ratio one and larger. Acta Mechanica Sinica. 2021;37(8):1291–1298. https://doi.org/10.1007/s10409-021-01104-z
23. Kondratenko VV, Kanevsky BL, Pokudina GP, Senkevich VI, Borchenkova LA. Slowest heating zone migration for heterophase model food system when sterilized. Bulletin of KSAU. 2021;176(11):188–197. (In Russ.). https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-11-188-197