Пищевые системы. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Анализ изменений геометрии и кинематики зубчатой передачи в условиях абразивного изнашивания
Статья научная
Исследования надежности современных сельскохозяйственных, пищевых и горных машин и механизмов показывают, что до 40 % отказов приходится на долю агрегатов трансмиссии, работоспособность которых в значительной мере регламентируют зубчатые колеса, эксплуатация которых происходит в условиях высокой запылённости воздуха и недостаточной герметичности внутренних полостей. В результате износа зубьев колес появляются вибрации, возрастают динамические нагрузки в приводах. Все это в большей степени связано с изменением кинематики зубчатого зацепления при износе. Целью данной работы является исследование изменений геометрии и кинематики зубчатых передач в условиях абразивного изнашивания. Объектами исследований являлась оценка распределение контактных напряжений и нагрузок, что является ключевым моментом при разработке износостойких и надёжных зубчатых передач. Определялись дополнительные факторы: влияние эксплуатационных нагрузок, изменения формы зубьев в процессе работы и их воздействие на точность передачи движения. В результате проведенных исследований разработаны аналитические зависимости, которые позволяют выполнять расчёты геометрических, кинематических и качественных характеристик передачи и прогнозировать скорость изнашивания шестерни и колеса, оценивать величину контактных напряжений и коэффициента удельного скольжения по линии зацепления пары зубьев на различной стадии износа. В процессе изнашивания линия зацепления искривляется, а её начало, и конец сдвигаются в направлении вращения зубчатых колёс. Коэффициент перекрытия при этом постепенно снижается, но при степени износа свыше 18–20% стабилизируется в пределах 1,03–1,1. В процессе абразивного изнашивания тяжело нагруженных передач происходит не только изменение формы профилей зубьев, но и изменение закона относительного движения колёс.
Бесплатно
Статья научная
Настоящее исследование было направлено на комплексную оценку влияния пробиотического штамма Bacillus subtilis на поведенческие реакции и биохимические параметры сыворотки крови мышей в условиях липополисахарид-индуцированного системного воспаления. Экспериментальная модель на животных линии C57BL/6 продемонстрировала выраженное модулирующее действие пробиотика на ключевые аспекты поведения. Введение B. subtilis привело к значительному снижению частоты актов груминга, что интерпретируется как снижение тревожности и проявление анксиолитического эффекта. Одновременно наблюдалось увеличение исследовательской активности, проявляющееся в росте количества заглядываний в норки и вертикальных стоек в тесте «Открытое поле», что свидетельствует о потенциальном позитивном влиянии на когнитивные функции. Напротив, индуцированное ЛПС воспаление вызывало подавление exploratory-активности и снижение дефекации, что отражает негативное воздействие на кишечную перистальтику и общее стрессовое состояние животных. Биохимический анализ выявил двойственность эффектов B. subtilis: на фоне поведенческого улучшения было зафиксировано статистически значимое повышение уровня мочевины в сыворотке крови, что может быть косвенно связано с перестройкой микробиома и метаболическими сдвигами. Параллельно в группе ЛПС было обнаружено снижение концентрации холестерина, вероятно, обусловленное активацией макрофагов и нарушением его синтеза. Полученные данные подчеркивают комплексный характер взаимодействия пробиотика с физиологией хозяина, указывая на необходимость дальнейшего изучения механизмов влияния B. subtilis на ось «кишечник–мозг» и метаболизм в условиях воспаления для разработки эффективных стратегий коррекции LPS-индуцированных нарушений.
Бесплатно
Методы активной упаковки: сравнительный анализ технологий продления срока годности продуктов
Статья научная
Статья представляет обзор и систематизацию подходов активной упаковки пищевых продуктов с акцентом на механизмы действия и эффективность по ключевым категориям товаров. Цель работы — описать, какие решения (поглотители кислорода и влаги, этилен‐ловушки, антимикробные системы, а также упаковка в модифицированной газовой среде, MAP) обеспечивают наибольшее продление срока годности и снижение микробной нагрузки, и в каких случаях их целесообразно комбинировать. Проведено обобщение экспериментальных данных из рецензируемых публикаций и промышленных кейсов с приведением ориентировочных количественных эффектов. Показано, что O₂-поглотители на основе железа в вакууме или в сочетании с MAP снижают остаточный кислород до сотых процента и продлевают хранение мяса до 21–28 суток; для рыбы отмечено двукратное и более увеличение сроков свежести. Для фруктов и овощей наибольший эффект даёт связка этилен-поглотителя с оптимальным газовым режимом (прибавка 2–4 недели), тогда как для хлебобулочных изделий высоко-CO₂-MAP обеспечивает 14–21 день «без плесени». Влагоабсорбенты уменьшает экссудат и косвенно сдерживают порчу, а антимикробные покрытия добавляют 2–5 дней и дают снижение на 1–2 log. Наилучшие результаты достигаются при комбинировании технологий с учётом чувствительности продукта к кислороду, влаге и рисков анаэробного роста; предложена сводная таблица для практического выбора решений.
Бесплатно
Модель автоматизированной системы тепловой обработки для аппарата по консервированию томатного сока
Статья научная
В статье представлена усовершенствованная модель автоматизированной системы тепловой обработки (АСУТП) для аппарата по консервированию томатного сока. Основное внимание уделено разработке и верификации модели, обеспечивающей оптимизацию управляющих воздействий с целью повышения качества готового продукта при минимальных энергетических и экономических затратах. Методологической основой исследования стали статистические и математические методы, описывающие изменение текстурных характеристик томатного сока в процессе пастеризации. Проведённый анализ термической обработки позволил выявить ключевые параметры, влияющие на сенсорные и микробиологические свойства продукта. Разработанная модель АСУТП апробирована на лабораторной установке с применением современного контрольно-измерительного оборудования и программного обеспечения на базе контроллера Siemens S7–1200 и SCADAинтерфейса. Экспериментально установлены оптимальные параметры пастеризации (85 °C, 5 минут), обеспечивающие сохранение цвета, текстуры и органолептических характеристик при гарантированной микробиологической стабильности. Разработанная адаптивная модель управления позволяет существенно повысить эффективность технологического процесса, демонстрируя снижение энергопотребления на 12-15% при одновременной минимизации отклонений качества продукции менее 5%. Практическая значимость исследования заключается в возможности повышения рентабельности производства за счет сокращения брака на 18-20%, уменьшения энергозатрат и стабилизации качества продукции. Предложенная методология обладает значительным потенциалом для применения при обработке других жидких пищевых продуктов и может быть адаптирована для модернизации существующих производственных линий. Перспективными направлениями дальнейшего развития исследования видятся интеграция с системами Industry 4.0, разработка предиктивных алгоритмов на основе машинного обучения и создание цифровых двойников для различных типов пищевого сырья. Полученные результаты подтверждают высокую эффективность предложенного подхода как с технологической, так и с экономической точек зрения, открывая новые возможности для совершенствования процессов тепловой обработки в пищевой промышленности.
Бесплатно
Оптимизация режимов сушки семян киноа в барабанной сушилке с канальной насадкой
Статья научная
Приводятся результаты экспериментальных исследований первичных технологических процессов переработки семян киноа отечественной селекции на пилотной сушильной установке. Цель исследования – выявить рациональные значения параметров процесса послеуборочной сушки семян в барабанной сушилке непрерывного действия. Объектом исследований являлся процесс конвективной сушки семян киноа отечественной селекции НПО «КВИНОА ЦЕНТР», г. Новокубанск Краснодарского края, сорта Кади, урожая 2024 года. Эксперимент проведен на пилотной установке барабанной сушилки с канальными насадками для поперечной подачи сушильного агента. Изучено влияние на процесс основных технологических параметров (температура и расход теплоносителя, производительность по влажному материалу). Оптимизация сушки проводилась из условия минимизации удельных энергозатрат при достижении влажности семян киноа до 8,0–8,5 % на выходе из сушилки. Многокритериальная задача оптимизации решалась с использованием метода трехфакторного планирования эксперимента Бокса-Уилсона. Дисперсионный анализ проводился по методу ANOVA. Для анализа и визуализации экспериментальных данных использована методология поверхности отклика. Нахождение области оптимальных значений проводилось по функции желательности Харрингтона. Из анализа массива решений установлены рациональные интервалы значений входных факторов: температура теплоносителя на входе в барабан 323–325 град. К; расход теплоносителя 0,312–0,316 м3/с; производительность по влажным семенам 1583,8–1586,12 кг/ч. Применение указанных режимов удаления влаги из семян киноа обеспечивает минимизацию энергозатрат на процесс сушки при требуемых показателях хранения.
Бесплатно
Статья научная
Мучные кондитерские изделия (кексы) являются привлекательной позицией для производства в качестве продукта специализированного назначения, их рецептуры могут быть сконструированы в соответствии с потребностями потребителя, с заданными свойствами. Срок годности таких изделий ограничен 7 сутками. Сложная логистики в отдаленные улусы Республики Саха (Якутия) потенцирует разработку рецептур и технологий продуктов с длительным сроком годности. Для мучных кондитерских изделий таким решением может быть применение частичной выпечки. В этой связи целью исследования является применение технологии отложенной частичной выпечки специализированных мучных кондитерских изделий (кексов) для использования в отдаленных районах Республики Саха (Якутия). Задачи исследования: отработка параметров отложенной частичной выпечки цельнозерновых безглютеновых кексов; исследование показателей качества на разных этапах производства и в процессе хранения; исследование содержание предшественников образования акриламида (аспарагиновой кислоты и аспарагина). Предлагаемая рецептура и технология позволяет увеличить срок годности изделий на основе смеси рисовой цельнозерновой муки и гречки зеленой цельнозерновой до 180 суток при хранении частично выпеченных изделий при минус 180С. Изделия могут быть рекомендованы как безглютеновый продукт и источник пищевых волокон, с содержанием последних 16% рекомендуемого суточного потребления. Органолептические показатели изделий после довыпечки соответствуют требованиям нормативных документов. Получены данные о содержании аспарагина как предшественника образования акриламида. Суммарное содержание аспарагиновой кислоты и аспарагина при традиционной выпечке на 10,6% ниже, чем в довыпеченных изделиях. Этот результат позволяет прогнозировать и снижение концентрации акриламида в таких изделиях частичной выпечки с довыпечкой после замораживания. Предложенная технология частичной выпечки для цельнозерновых безглютеновых кексов позволяет получить продукт стандартного качества независимо от места его производства, увеличить срок годности продукта, оставляя при этом «чистую этикетку», без использования пищевых добавок и обеспечить стабильность обеспечения населения труднодоступных районов Республики Саха (Якутия) продукцией специализированного назначения.
Бесплатно
Разработка технологии получения безлактозного альбумина
Статья научная
К современной тенденции развития молочной промышленности относится поиск оптимальных способов производства безлактозной продукции в условиях стабильно высокого спроса у людей с непереносимостью лактозы и низких объемов отечественного производства. К эффективному с экономической и технологической точки зрения методу относится производство молочных аналогов с использованием вторичных ресурсов. Целью исследования является разработка способа получения безлактозной молочной продукции с получением безлактозного альбумина из молочной сыворотки. Оценивалась эффективность подобранной технологии ферментативного гидролиза β-галактозидазы лактозы образцов подсырной и творожной сыворотки по показателю степени гидролиза и влияние данного процесса на органолептические, микробиологические и физико-химические показатели выделяемого альбумина, проводилось сравнение показателей с изготовленным в лабораторных условиях безлактозным творогом. В результате проведенных исследований установлено, что вид используемой молочной сыворотки не влияет на качество выделяемого безлактозного альбумина, имеющего лучшие показатели структуры по сравнению с безлактозновым творогом, таким образом его можно использовать в производстве вязких или липких компонентов без потери структурного-механических свойств готовой продукции, с момента получения срок годности альбумина составляет 72 часа при температуре 4 ± 2 °C и влажности не менее 95%. Сравнение с безлактозным творогом показало, что альбумин имеет более рыхлую структуру, меньшую жирность (< 1%) и сопоставимое содержание белка (~10%). При этом его влагосвязывающая способность на 5–6% ниже, а вязкость позволяет использовать его в производстве продуктов с добавлением фруктовых или овощных пюре без потери структурных свойств. На основании проведенных исследований разработана и запатентована (№ 2023106023 от 13.03.2023) технология производства безлактозного альбумина, который может применяться в пищевой промышленности для создания специализированных продуктов для людей с лактазной недостаточностью.
Бесплатно
Рациональные параметры ультразвуковой экстракции биоактивных веществ из зверобоя
Статья научная
Проведено исследование по определению рациональных параметров ультразвуковой экстракции биологически активных веществ (БАВ) из зверобоя (Hypericum perforatum L.). В качестве варьируемых факторов выбраны: температура экстрагента (Х1), гидромодуль (Х2) и время экспозиции (Х3). Для проведения эксперимента применены центральное композиционное ротатабельное униформпланирование и полный факторный эксперимент, включающий 20 опытов. Полученные экспериментальные данные обработаны с использованием математических методов, в результате чего построены нелинейные регрессионные модели второго порядка, описывающие выход сухих веществ (Y1) и антиоксидантную активность (Y2). Проведён анализ степени влияния каждого фактора на критерии оценки. Установлено, что наибольшее влияние на оба критерия оказывает температура экстрагента, наименьшее — время экстрагирования. Оптимальные диапазоны варьирования факторов составили: Х1 = 47–50,8 °C, Х2 = 1:19,8–1:21 г/см³, Х3 = 14,7–21,6 мин. В этих условиях обеспечивается выход Y1 = 49,362–50,5 г/кг и антиоксидантная активность Y2 = 387,89–410,50 мг/дм³. Разработана конструкция прямоточного экстрактора, позволяющего реализовать непрерывный процесс экстракции с ультразвуковым воздействием. Применение данного оборудования обеспечивает повышение эффективности извлечения БАВ, сокращение времени экстрагирования, снижение расхода экстрагента и сохранение ценных свойств экстракта. Полученные результаты могут быть использованы для масштабирования процесса и внедрения в технологии производства фитопрепаратов и функциональных пищевых продуктов на основе зверобоя.
Бесплатно
Статья научная
В представленном материале освещается анализ тенденции развития интеллектуальной собственности в сфере биотехнологий, в том числе пищевых технологий, и биоэкономики. Выявлены ключевые тенденции патентной активности и динамики объектов интеллектуальной собственности, что позволит понять эффективность научной деятельности университета и его вклад в развитие биоэкономики, решить проблему оценки эффективности научной деятельности университета через интеллектуальную собственность. Получены данные с 2020 по 2024 годы по всем объектам интеллектуальной собственности в сфере биотехнологий, пищевых технологий Дальневосточного федерального университета. Сформулированы следующие выводы: несмотря на спад в течение пятилетнего периода в динамике регистрации новых объектов интеллектуальной собственности, основу патентов составляют объекты интеллектуальной собственности в области пищевой технологии и биотехнологии, также растет количество свидетельств на ЭВМ и базы данных в области биоэкономики. Сделан вывод, действительно, существует, сопоставимая с общенациональной, тенденция к увеличению количества объектов интеллектуальной собственности в сфере биотехнологий и биоэкономики в университете, так, пищевые науки лидируют в общей доле зарегистрированных патентов, что возможно связано как со сложившейся культурой особого внимания к патентованию, но и также с развитием пищевых технологий и биотехнологии в университете и в стране в целом. Данная работа будет полезна исследователям, занимающимся вопросами инноваций и коммерциализации научных достижений, а также специалистам в области биотехнологий и пищевой промышленности.
Бесплатно
Умная упаковка: интеграция IoT и датчиков для контроля качества пищевых продуктов
Статья научная
В статье рассматриваются современные подходы к созданию и применению умной упаковки для пищевых продуктов, объединяющей сенсорные технологии и Интернет вещей (IoT). Отмечается, что традиционная упаковка обеспечивает лишь механическую защиту, а умная упаковка позволяет отслеживать фактическое состояние продукции на всех этапах производства и логистики. Приведены примеры сенсоров, используемых в таких решениях: газовые индикаторы (O₂, CO₂, NH₃, H₂S), температурные и влажностные датчики, RFID/NFC метки, а также беспроводные протоколы связи (BLE, LoRaWAN, NB-IoT). Отдельное внимание уделяется интеграции химических и биосенсоров, позволяющих фиксировать патогены и метаболиты разложения. Рассмотрены примеры промышленных решений (NFC-метки для контроля шпината, IoT-платформа Wiliot, QR-коды Sealed Air), а также перспективы применения наноматериалов и биоразлагаемых композитов. Обсуждаются вопросы безопасности, энергоэффективности, стандартизации и утилизации электроники в упаковке. Отмечается, что несмотря на высокую стоимость и сложность внедрения, умная упаковка обладает значительным потенциалом для повышения прозрачности цепочек поставок, продления сроков годности, сокращения пищевых отходов и усиления взаимодействия с потребителем. Перспективными направлениями развития являются внедрение энергонезависимых сенсоров, стандартизация обмена данными и интеграция с искусственным интеллектом и блокчейн-платформами.
Бесплатно
Характеристика аутоиммунной активности супернатантов томатов
Статья научная
Профилины, содержащиеся в томатах, являются одним из наиболее распространённых аллергенов. Эти вещества были идентифицированы как паналлергены, способные вызывать аллергические реакции в ответ на поступление в организм различных пищевых продуктов и пыльцы растений. Сенсибилизация к профилину наблюдается примерно у 20% пациентов с аллергией на пыльцу. IgE, специфичный к профилинам пыльцы, вызывает перекрёстную реакцию с профилинами фруктов и овощей. У пациентов с аллергией на томаты и множественной сенсибилизацией к другим источникам пищи и пыльце, IgE направлен на Lyc e1. Lyc e1 продемонстрировал аллергенную активность благодаря своей способности вызывать высвобождение медиаторов воспаления из базофилов человека invitro. Следовательно, вероятно, что Lyc e1 вносит существенный вклад в развитие клинических симптомов у пациентов с аллергией на томаты. В рамках исследования было изучено раздражающее и аллергическое действие супернатантов. Исследования показали, что супернатанты обладают умеренным раздражающим эффектом на слизистые оболочки глаз в течение первых 2 суток. Два высокочувствительных теста для определения аллергизирующей активности — «гистаминовый шок» и реакция дегрануляции тучных клеток — показали, что при парентеральном введении все образцы не потенцируют влияние гистамина и не вызывают дегрануляции тучных клеток подопытных животных, выходящие за пределы установленных норм. Отсутствие выраженного раздражающего действия и аутоиммунной активности у супернатантов позволяет использовать их в качестве компонента безалкогольных напитков, в том числе специального назначения.
Бесплатно
Статья научная
Плоды хурмы являются одними из наиболее широко культивируемых плодовых культур во всем мире, они широко распространены в странах Азии и Европы, и их производство растет вместе со спросом потребителей, в том числе и в России. Хурма является хорошим источником питательных веществ и биоактивных соединений, особенно пищевых волокон, каротиноидов и фенольных соединений, среди других биоактивных фитохимических веществ. Хурма относится к фруктам, имеющих не только ограниченный срок хранения, но и значительные потери при сборе урожая, т. е. это сезонный скоропортящийся фрукт, который трудно хранить и транспортировать, вследствие чего почти пятая часть от всех выращенных плодов просто выбрасывается. В настоящее время наблюдается рост валоризации не пригодных к продаже и хранению плодов хурмы для создания возможностей их комплексной переработки и полноценного использования в различных отраслях пищевой промышленности. В данной статье рассматривается возможность потенциального использования сухого порошка из плодов хурмы, прошедших этап экстракционной обработки, при производстве цельнозерновых макарон из полбы для их обогащения пищевыми волокнами. Общеизвестно, что макаронные изделия считаются хорошими носителями биологически активных веществ, в связи с чем и была поставлена цель данного исследования, которая заключалась в совершенствовании технологии цельнозерновых макаронных изделий, имеющих повышенное содержание пищевых волокон вследствие использования в их рецептуре порошка из хурмы. Для достижения поставленной цели были проведены экспериментальные исследования как сушки полученного рафината из плодов хурмы, так и определения рациональной доли внесения полученного порошка в состав макаронного теста. Результат исследования подтвердил целесообразность использования сухого порошка из плодов хурмы в производстве цельнозерновых макарон из полбы, в том числе и за счет проведенного органолептического анализа полученных макаронных изделий как в исходном, так и отварном видах.
Бесплатно
