Розробка конструкції і визначення режимних характеристик блочних кріоконцентраторів для гранатового соку

Автор(и)

  • Олег Григорович Бурдо Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-2630-1819
  • Ігор Віталійович Безбах Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-2353-1811
  • Олександр Вікторович Зиков Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0001-8345-1015
  • Яна Олександрівна Фатєєва Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-6262-5300
  • Davar Rostami Pour Firm «Davarrostamipour», Іран
  • Петро Ігорович Осадчук Одеський державний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-3312-0669
  • Igor Mazurenko Hunan University of Humanities, Science and Technology, Китай https://orcid.org/0000-0003-2233-7563
  • Shao Zhengzheng Henan Institute of Science and Technology , Китай https://orcid.org/0000-0001-9776-133X
  • Людмила Юріївна Філіпова Науково-дослідний та проектний інститут стандартизації і технологій екобезпечної та органічної продукції, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230182

Ключові слова:

гранатовий сік, кріоконцентрування, кінетика процесу, блочне виморожування, сепарування, випарник, концентрація

Анотація

Розроблено конструкції кріоконцентраторів блочного типу БВ-2 і БЛ-20. Досліджено вплив конструктивних і режимних параметрів на кінетику виморожування гранатового соку.

Зниження температурного режиму роботи холодильної установки сприяє більш інтенсивному росту блоку льоду. При зниженні температури холодоносія в 1,2 рази продуктивність установки БВ-2 збільшується на 27 %, установки БЛ-20 - на 12 %. Для БЛ-20, підвищення початкової концентрації в 3 рази призводить до зниження продуктивності в 2,5...1,5 рази.

Визначено вплив температури холодоносія і початкової концентрації соку на швидкість зміни концентрації. При низьких початкових концентраціях розчинів (10...15 %) спостерігається різке підвищення концентрації на заключному етапі виморожування. Вміст сухих речовин соку підвищується на 16 %. При високих концентраціях - тільки на 4 %.

Вивчено кінетику процесу сепарування блоку льоду. На першому етапі (тривалість 10…15 хв) концентрація стоків на 2...3 % вище, ніж концентрація розчину. На другому - підвищується на 6...10 %. У третьому етапі спостерігається монотонне зниження концентрації стоків (2,5 %/год).

Проведено узагальнення результатів експериментального моделювання. Отримане рівняння в числах подібності дозволяє розрахувати коефіцієнти масовіддачі з похибкою не більше 20 %.

Розроблені конструкції кріоконцентраторів БЛ-20 і БВ-2 є напівпромисловими установками. При блочному кріоконцентруванні досягнуто концентрацію гранатового соку 47°Brix, що вище, ніж в традиційних апаратах. Отримані результати можливо буде застосувати для подальшої розробки та створення промислових установок з оптимальними поліпшеними параметрами продукту

Біографії авторів

Олег Григорович Бурдо, Одеська національна академія харчових технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра процесів, обладнання і енергетичного менеджменту

Ігор Віталійович Безбах, Одеська національна академія харчових технологій

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра процесів, обладнання і енергетичного менеджменту

Олександр Вікторович Зиков, Одеська національна академія харчових технологій

Доктор технічних наук

Кафедра процесів, обладнання і енергетичного менеджменту

Яна Олександрівна Фатєєва, Одеська національна академія харчових технологій

Аспірант

Кафедра процесів, обладнання і енергетичного менеджменту

Davar Rostami Pour, Firm «Davarrostamipour»

Director

Петро Ігорович Осадчук, Одеський державний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра агроінженерії

Igor Mazurenko, Hunan University of Humanities, Science and Technology

Doctor of Technical Sciences, Professor

Shao Zhengzheng, Henan Institute of Science and Technology

Postgraduate Student

School of Food Science

Людмила Юріївна Філіпова, Науково-дослідний та проектний інститут стандартизації і технологій екобезпечної та органічної продукції

Директорка

Посилання

  1. Burdo, O. H., Kovalenko, O. O., Reminna, L. P. (2008). Pat. No. 34280 UA. Sposib otrymannia kontsentrovanykh ridkykh produktiv shliakhom vymorozhuvannia. No. u200801496; declareted: 05.02.2008; published: 11.08.2008, Bul. No. 15. Available at: https://uapatents.com/3-34280-sposib-otrimannya-koncentrovanikh-ridkikh-produktiv-shlyakhom-vimorozhuvannya.html
  2. Müller, M., Sekoulov, I. (1992). Waste Water Reuse by Freeze Concentration with a Falling Film Reactor. Water Science and Technology, 26 (7-8), 1475–1482. doi: https://doi.org/10.2166/wst.1992.0591
  3. Miyawaki, O. (2001). Analysis and Control of Ice Crystal Structure in Frozen Food and Their Application to Food Processing. Food Science and Technology Research, 7 (1), 1–7. doi: https://doi.org/10.3136/fstr.7.1
  4. Zambrano, A., Ruiz, Y., Hernández, E., Raventós, M., Moreno, F. L. (2018). Freeze desalination by the integration of falling film and block freeze-concentration techniques. Desalination, 436, 56–62. doi: https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.02.015
  5. Qin, F. G. F., Ding, Z., Yuan, J., Jiang, R., Huang, S., Yin, H., Shao, Y. (2019). Visualization data on concentrating apple juice with a trinitarian crystallization suspension freeze concentrator. Data in Brief, 25, 104155. doi: https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104155
  6. Ding, Z., Qin, F. G. F., Yuan, J., Huang, S., Jiang, R., Shao, Y. (2019). Concentration of apple juice with an intelligent freeze concentrator. Journal of Food Engineering, 256, 61–72. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.03.018
  7. Sánchez, J., Ruiz, Y., Raventós, M., Auleda, J. M., Hernández, E. (2010). Progressive freeze concentration of orange juice in a pilot plant falling film. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 11 (4), 644–651. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2010.06.006
  8. Petzold, G., Niranjan, K., Aguilera, J. M. (2013). Vacuum-assisted freeze concentration of sucrose solutions. Journal of Food Engineering, 115 (3), 357–361. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.10.048
  9. Bayindirli, L., Özilgen, M., Ungan, S. (1993). Mathematical analysis of freeze concentration of apple juice. Journal of Food Engineering, 19 (1), 95–107. doi: https://doi.org/10.1016/0260-8774(93)90063-p
  10. Nonthanum, P., Tansakul, A. (2008). Freeze concentration of lime juice. Maejo International Journal of Science and Technology, 1, 27–37. Available at: http://www.mijst.mju.ac.th/vol2/s27-37.pdf
  11. Vuist, J. E., Linssen, R., Boom, R. M., Schutyser, M. A. I. (2021). Modelling ice growth and inclusion behaviour of sucrose and proteins during progressive freeze concentration. Journal of Food Engineering, 303, 110592. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110592
  12. Firuzi, M. R., Niakousari, M., Eskandari, M. H., Keramat, M., Gahruie, H. H., Mousavi Khaneghah, A. (2019). Incorporation of pomegranate juice concentrate and pomegranate rind powder extract to improve the oxidative stability of frankfurter during refrigerated storage. LWT, 102, 237–245. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.12.048
  13. Hegazi, N. M., El-Shamy, S., Fahmy, H., Farag, M. A. (2021). Pomegranate juice as a super-food: A comprehensive review of its extraction, analysis, and quality assessment approaches. Journal of Food Composition and Analysis, 97, 103773. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfca.2020.103773
  14. Azeredo, H. M. C., Morrugares-Carmona, R., Wellner, N., Cross, K., Bajka, B., Waldron, K. W. (2016). Development of pectin films with pomegranate juice and citric acid. Food Chemistry, 198, 101–106. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.10.117
  15. Dhumal, S. S., Karale, A. R., More, T. A., Nimbalkar, C. A., Chavan, U. D., Jadhav, S. B. (2015). Preparation of pomegranate juice concentrate by various heating methods and appraisal of its physicochemical characteristics. Acta Horticulturae, 1089, 473–484. doi: https://doi.org/10.17660/actahortic.2015.1089.65
  16. Icier, F., Yildiz, H., Sabanci, S., Cevik, M., Cokgezme, O. F. (2017). Ohmic heating assisted vacuum evaporation of pomegranate juice: Electrical conductivity changes. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 39, 241–246. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.12.014
  17. Maskan, M. (2006). Production of pomegranate (Punica granatum L.) juice concentrate by various heating methods: colour degradation and kinetics. Journal of Food Engineering, 72 (3), 218–224. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.11.012
  18. Putnik, P., Kresoja, Ž., Bosiljkov, T., Režek Jambrak, A., Barba, F. J., Lorenzo, J. M. et. al. (2019). Comparing the effects of thermal and non-thermal technologies on pomegranate juice quality: A review. Food Chemistry, 279, 150–161. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.131
  19. Petzold, G., Moreno, J., Lastra, P., Rojas, K., Orellana, P. (2015). Block freeze concentration assisted by centrifugation applied to blueberry and pineapple juices. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 30, 192–197. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2015.03.007
  20. Petzold, G., Orellana, P., Moreno, J., Cerda, E., Parra, P. (2016). Vacuum-assisted block freeze concentration applied to wine. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 36, 330–335. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.07.019
  21. Khajehei, F., Niakousari, M., Eskandari, M. H., Sarshar, M. (2015). Production of Pomegranate Juice Concentrate by Complete Block Cryoconcentration Process. Journal of Food Process Engineering, 38 (5), 488–498. doi: https://doi.org/10.1111/jfpe.12179
  22. Ovsyannicov, V. Yu., Kondrateva, I. I., Bostynets, N. I., Denezhnaja, A. N. (2015). Batch-wise process of cherry juice freeze concentration. Vestnik mezhdunarodnoy akademii holoda, 1, 4–8. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-protsessa-tsiklicheskogo-kontsentrirovaniya-vishnevogo-soka-vymorazhivaniem

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Бурдо, О. Г., Безбах, І. В., Зиков, О. В., Фатєєва, Я. О., Pour, D. R., Осадчук, П. І., Mazurenko, I., Zhengzheng, S., & Філіпова, Л. Ю. (2021). Розробка конструкції і визначення режимних характеристик блочних кріоконцентраторів для гранатового соку. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(11 (110), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230182

Номер

Том 2 № 11 (110) (2021): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Oleg Burdo, Igor Bezbakh, Aleksandr Zykov, Yana Fatieieva, Davar Rostami Pour, Petr Osadchuk, Igor Mazurenko, Shao Zhengzheng, Lyudmila Phylipova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.