Пищевые системы. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Управление сушильной установкой на основе эксергетического критерия и регрессионных методов
Статья научная
На сегодня вопросы энергосбережения являются актуальными. Сушка материалов в различных отраслях промышленности топливно-энергетического комплекса относится к числу энергоемких технологий. Обзор литературы показал, что предлагаемые мероприятия по повышению эффективности работы сушильных установок, в основном, носят технологический характер. Для усовершенствования работы сушильных установок предлагается подход, основанный на применении регрессионных методов и алгоритмов управления на их основе. Актуальным является применение эксергетического баланса. Так как расчет эксергетического баланса является сложным и трудоемким, то предлагается на его основе построить упрощенную модель. Для получения математического описания сушильной установки использованы модели, построенные на уравнениях баланса массы и эксергии. Приведена схема распылительной сушильной установки замкнутого типа. Составлена модель сушильной установки на основе эксергетического баланса. Получены результаты расчета эксергии топливного газа, термомеханической эксергии продуктов горения, а также эксергии на испарение влаги. Предложена методика, состоящая из последовательности шагов: расчет материального и теплового балансов, расчет эксергетического баланса, формирование обучающей выборки на основе балансовой модели, построение упрощенной регрессионной зависимости между входными и выходными параметрами, оптимизация с учетом ограничений на показатели качества, разработка алгоритмов управления сушильной установкой. Выбраны методы, необходимые для выполнения шагов методики. Для вывода регрессионной зависимости предложено применение ротатабельного центрального композиционного плана. Предложен критерий оптимизации - эксергетический КПД газовой топки и сушильной камеры. Получена регрессионная зависимость эксергетического КПД сушильной камеры от температуры сушильного агента на входе, влажности поступающей суспензии и расхода топливного газа. Значение коэффициента детерминации составляет 0,96, что свидетельствует об адекватности полученной модели исходным данным. Приведена структурная схема управления сушильной установкой с учетом выбранных управляющих и возмущающих параметров. Предложенная методика может применяться для определения оптимальных параметров управления сушильной установкой. Дальнейшие исследования могут быть направлены на детализацию и программную реализацию данной методики.
Бесплатно
Формирование математической модели процесса сушки яблок
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы совершенствования процесса сушки яблок как одного из наиболее распространённых способов консервирования плодоовощного сырья, обеспечивающего сохранение пищевой ценности продукта, расширение сроков хранения и удобство транспортировки. Обоснована актуальность применения электрофизических методов нагрева - сверхвысокочастотного (СВЧ), инфракрасного (ИК) и конвективного, а также их комбинаций - в сравнении с традиционными способами сушки. Приведён обзор работ отечественных и зарубежных учёных в области тепло- и массообмена и электрофизической обработки растительного сырья. Цель работы - оптимизация процесса сушки яблок с минимизацией энергозатрат и максимизацией качественных показателей готового продукта. Для достижения поставленной цели предложены конструктивные проектные решения и оптимальное аппаратурное оформление процесса, разработан план эксперимента в виде матрицы из шести базовых факторов на четырёх уровнях варьирования: расстояние от объекта до излучателей, толщина образца, начальная температура камеры и образца, начальная масса сырья и продолжительность сушки. В качестве функций оптимизации приняты продолжительность сушки, удельные энергозатраты, органолептическая оценка по пятибалльной шкале и потери массы продукта. Экспериментальные исследования проведены на лабораторной многофункциональной печи рабочим объёмом 24 л с фиксацией изменения массы образца в режиме реального времени. Математическая обработка результатов выполнена методом наименьших квадратов с проверкой адекватности по критерию значимости при 5%-ном уровне и построением обобщённой мультипликативной зависимости по формуле М.М. Протодьяконова. Установлено, что комбинированные режимы тепловой обработки обеспечивают наилучшее соотношение энергозатрат, продолжительности процесса и качественных показателей готовой продукции, соответствующих требованиям ГОСТ 32896-2014. Предложенное аппаратурное оформление и выявленные оптимальные режимы способствуют повышению производительности при одновременной загрузке сырья и получении качественного продукта.
Бесплатно
Формование хлебопекарных дрожжей: исследование реологических характеристик и кинетика процесса
Статья научная
В работе представлено исследование процесса формования хлебопекарных дрожжей на промышленном автомате. Изучены реологические свойства прессованных дрожжей и кинетика их формования. Установлено, что дрожжи относятся к вязким неньютоновским материалам. Их эффективная вязкость значительно снижается с повышением влажности и температуры продукта, а также с ростом скорости сдвига. Полученные зависимости аппроксимированы степенной функцией. Анализ кинетики процесса выявил характерное распределение давления по рабочим зонам автомата: от атмосферного в зоне загрузки до максимального в зоне прессования с последующим снижением. Повышение начальной температуры дрожжей приводит к увеличению давления в системе из-за роста вязкого трения. Температура продукта возрастает по ходу формования, достигая максимума в конечных зонах вследствие перехода механической энергии в теплоту, при этом система не возвращается к исходному температурному состоянию. Основной вывод заключается в том, что для обеспечения стабильного качества дрожжей и снижения энергозатрат необходимо организовать отвод тепла непосредственно в процессе формования, например, путем охлаждения рабочей камеры. Полученные результаты реологических характеристик и кинетики процесса представляют практическую ценность для оптимизации режимов работы, проектирования формовочного оборудования и разработки систем автоматизации данного технологического этапа.
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
Статья научная
Исследована эффективность ферментативных и комбинированных методов выделения и модификации растительного белка из гороха для получения высокобелкового гидролизата с улучшенными функциональными свойствами. Цель работы состояла в сравнительной оценке различных схем гидролиза и обосновании оптимального технологического решения. Объектом исследования служили гидролизаты белка гороха, полученные без обработки, с применением протеазы и лактата кальция, а также при последовательном использовании амилазы и протеазы. Установлено, что контрольный образец характеризуется низкой массовой долей белка 27.5% и отсутствием выраженного гидролиза. Использование протеазы в сочетании с лактатом кальция обеспечивает повышение содержания белка до 55.8% и степень гидролиза 9.77%, что связано с расщеплением глобулярных белков и улучшением их растворимости. Наибольший эффект достигнут при комбинированном ферментативном гидролизе с предварительным действием амилазы, при котором массовая доля белка возрастает до 70.5%, содержание аминного азота достигает 698.66 мг на 100 г, а степень гидролиза составляет 13.41%. Снижение выхода сухого остатка с 28.5 до 16.8 г подтверждает эффективное удаление небелковых компонентов, прежде всего крахмала и клетчатки. Показано, что применение амилазы снижает вязкость системы и повышает доступность белкового субстрата для протеазы, а лактат кальция интенсифицирует коагуляцию и отделение белковой фазы. Сделан вывод о целесообразности использования комбинированного ферментативного гидролиза для получения высокобелковых растительных ингредиентов с повышенной биодоступностью, которые рекомендованы для функциональных и специализированных пищевых продуктов.
Бесплатно
