Удосконалення роторно-плівкового випарника для концентрування органічних плодово-ягідних пюре

Автор(и)

  • Андрій Миколайович Загорулько Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна https://orcid.org/0000-0001-7768-6571
  • Олексій Євгенович Загорулько Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна https://orcid.org/0000-0003-1186-3832
  • Валерій Михайлович Михайлов Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна https://orcid.org/0000-0003-4335-1751
  • Ельдар Байрам огли Ібаєв Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237948

Ключові слова:

концентрування, роторно-плівковий випарник, органічна плодово-ягідна сировина, поверхневе навантаження, енергія вторинної пари

Анотація

Вдосконалено роторно-плівковий випарник з нижнім розташуванням сепаруючого простору, шнековим вивантаженням концентрованої органічної плодово-ягідної пасти та попереднім підігріванням пюре вторинною парою. Обігрів робочої поверхні випарника здійснюється гнучким плівковим резистивним електронагрівачем випромінювального типу з теплоізолюючою зовнішньою поверхнею. Встановлені в апараті елементи Пельтьє дозволять отримати низьковольтну напругу живлення витяжних вентиляторів від теплової вторинної пари. Забезпечено попереднє нагрівання пюре, що надходить на обробку теплотою концентрованого продукту та вторинної пари на 8…10 °С.

Для проведення експерименту використовували плодово-ягідне купажоване пюре з яблук, айви та чорної смородини. Визначено структурно-механічні властивості купажованих пюре при зміні температури в межах 55…75 °С, зокрема ефективна в’язкість змінюється в інтервалі від 22…6 Паˑс, а гранична напруга зсуву від 29…8 Па. Виявлено ефективні області проведення процесу концентрування плодово-ягідних пюре, що знаходиться в межах: Kmin=Vкон/Vвих=0,190; Kmax=Vкон/Vвих=0,725. Під час концентрування плодово-ягідних паст з початковим вмістом сухих речовин 9...15 % до кінцевого (29…31 %) доцільно застосовувати поверхневе навантаження 0,048...0,121 кг/м2с. Розрахунковим шляхом підтверджено зменшення питомої витрати енергії на нагрівання об’єму одиниці продукту: роторно-плівковий випарник – 547 кДж/кг з тривалістю 75 с, в порівнянні з базовим вакуум-випарний апарат – 1090 кДж/кг, відповідно 1,08 години. Отримані результати будуть корисні під час проектування випарного обладнання апаратів роторно-плівкового типу для концентрування різноманітних купажів плодово-ягідної сировини в умовах використання енергії вторинної пари

Біографії авторів

Андрій Миколайович Загорулько, Харківський державний університет харчування та торгівлі

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів та устаткування харчової і готельно-ресторанної індустрії ім. М. І. Беляєва

Олексій Євгенович Загорулько, Харківський державний університет харчування та торгівлі

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів та устаткування харчової і готельно-ресторанної індустрії ім. М. І. Беляєва

Валерій Михайлович Михайлов, Харківський державний університет харчування та торгівлі

Доктор технічних наук, професор

Кафедра процесів та устаткування харчової і готельно-ресторанної індустрії ім. М. І. Беляєва

Ельдар Байрам огли Ібаєв, Харківський державний університет харчування та торгівлі

Аспірант

Кафедра процесів та устаткування харчової і готельно-ресторанної індустрії ім. М. І. Беляєва

Посилання

  1. Galanakis, C. M., Rizou, M., Aldawoud, T. M. S., Ucak, I., Rowan, N. J. (2021). Innovations and technology disruptions in the food sector within the COVID-19 pandemic and post-lockdown era. Trends in Food Science & Technology, 110, 193–200. doi: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.02.002
  2. Pap, N., Fidelis, M., Azevedo, L., do Carmo, M. A. V., Wang, D., Mocan, A. et. al. (2021). Berry polyphenols and human health: evidence of antioxidant, anti-inflammatory, microbiota modulation, and cell-protecting effects. Current Opinion in Food Science, 42, 167–186. doi: https://doi.org/10.1016/j.cofs.2021.06.003
  3. Cherevko, A., Kiptelaya, L., Mikhaylov, V., Zagorulko, A., Zagorulko, A. (2015). Development of energy-efficient ir dryer for plant raw materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (8 (76)), 36–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47777
  4. Han, B., Hoang, B. X. (2020). Opinions on the current pandemic of COVID-19: Use functional food to boost our immune functions. Journal of Infection and Public Health, 13 (12), 1811–1817. doi: https://doi.org/10.1016/j.jiph.2020.08.014
  5. Antine, S., L'Horset, A. M., Heiden, P., Salazar, G. (2020). Experiential children's nutrition education: Growing strong bodies and healthy minds. EXPLORE, 16 (5), 340–341. doi: https://doi.org/10.1016/j.explore.2020.06.007
  6. Sucheta, Singla, G., Chaturvedi, K., Sandhu, P. P. (2020). Status and recent trends in fresh-cut fruits and vegetables. Fresh-Cut Fruits and Vegetables, 17–49. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-816184-5.00002-1
  7. König, L. M., Renner, B. (2019). Boosting healthy food choices by meal colour variety: results from two experiments and a just-in-time Ecological Momentary Intervention. BMC Public Health, 19 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s12889-019-7306-z
  8. Misra, N. N., Koubaa, M., Roohinejad, S., Juliano, P., Alpas, H., Inácio, R. S. et. al. (2017). Landmarks in the historical development of twenty first century food processing technologies. Food Research International, 97, 318–339. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.05.001
  9. Cherevko, O., Mikhaylov, V., Zahorulko, A., Zagorulko, A., Gordienko, I. (2021). Development of a thermal-radiation single-drum roll dryer for concentrated food stuff. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (11 (109)), 25–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224990
  10. De Laurentiis, V., Corrado, S., Sala, S. (2018). Quantifying household waste of fresh fruit and vegetables in the EU. Waste Management, 77, 238–251. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.04.001
  11. Silveira, A. C. P. (2015). Thermodynamic and hydrodynamic characterization of the vacuum evaporation process during concentration of dairy products in a falling film evaporator. Food and Nutrition. Agrocampus Ouest. NNT: 2015NSARB269. HAL. Available at: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01342521/document
  12. Cokgezme, O. F., Sabanci, S., Cevik, M., Yildiz, H., Icier, F. (2017). Performance analyses for evaporation of pomegranate juice in ohmic heating assisted vacuum system. Journal of Food Engineering, 207, 1–9. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.03.015
  13. АZahorulko, A., Zagorulko, A., Fedak, N., Sabadash, S., Kazakov, D., Kolodnenko, V. (2019). Improving a vacuum-evaporator with enlarged heat exchange surface for making fruit and vegetable semi-finished products. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (11 (102)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.178764
  14. Ahmetović, E., Ibrić, N., Kravanja, Z., Grossmann, I. E., Maréchal, F., Čuček, L., Kermani, M. (2018). Simultaneous optimisation and heat integration of evaporation systems including mechanical vapour recompression and background process. Energy, 158, 1160–1191. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.06.046
  15. Imran, A., Rana, M. A., Siddiqui, A. M. (2017). Study of a Eyring–Powell Fluid in a Scraped Surface Heat Exchanger. International Journal of Applied and Computational Mathematics, 4 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s40819-017-0436-z
  16. Acosta, C. A., Yanes, D., Bhalla, A., Guo, R., Finol, E. A., Frank, J. I. (2020). Numerical and experimental study of the glass-transition temperature of a non-Newtonian fluid in a dynamic scraped surface heat exchanger. International Journal of Heat and Mass Transfer, 152, 119525. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119525
  17. Hernández-Parra, O. D., Plana-Fattori, A., Alvarez, G., Ndoye, F.-T., Benkhelifa, H., Flick, D. (2018). Modeling flow and heat transfer in a scraped surface heat exchanger during the production of sorbet. Journal of Food Engineering, 221, 54–69. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.09.027
  18. Crespí-Llorens, D., Vicente, P., Viedma, A. (2018). Experimental study of heat transfer to non-Newtonian fluids inside a scraped surface heat exchanger using a generalization method. International Journal of Heat and Mass Transfer, 118, 75–87. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.10.115
  19. Rotary film evaporators. Available at: https://hydropark.ru/equipment/film_evaporator.htm
  20. Zahorulko, A., Zagorulko, A., Yancheva, M., Dromenko, O., Sashnova, M., Petrova, K. et. al. (2020). Improvement of the continuous “pipe in pipe” pasteurization unit. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (106)), 70–75. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208990
  21. Morshed, W., Abbas, L., Nazha, H. (2021). Heating performance of the PVC earth­air tubular heat exchanger applied to a greenhouse in the coastal area of west Syria: An experimental study. Thermal Science and Engineering Progress, 101000. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2021.101000
  22. Liao, M., He, Z., Jiang, C., Fan, X., Li, Y., Qi, F. (2018). A three-dimensional model for thermoelectric generator and the influence of Peltier effect on the performance and heat transfer. Applied Thermal Engineering, 133, 493–500. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.01.080
  23. Zahorulko, A. M., Zahorulko, O. Ye. (2016). Pat. No. 108041 UA. Hnuchkyi plivkovyi rezystyvnyi elektronahrivach vyprominiuiuchoho typu. No. u201600827; zaiavl. 02.02.2016; opubl. 24.06.2016, Bul. No. 12. Available at: http://uapatents.com/5-108041-gnuchkijj-plivkovijj-rezistivnijj-elektronagrivach-viprominyuyuchogo-tipu.html
  24. Vakuum-vyparnoy apparat MZS-320. Available at: https://www.mzko.com.ua/2015-08-03-00-59-07/vacuum-vyparnoy-apparat.html
  25. Zahorulko, A., Zagorulko, A., Yancheva, M., Ponomarenko, N., Tesliuk, H., Silchenko, E. et. al. (2020). Increasing the efficiency of heat and mass exchange in an improved rotary film evaporator for concentration of fruit-and-berry puree. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (108)), 32–38. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218695
  26. Cherevko, A., Mayak, O., Kostenko, S., Sardarov, A. (2019). Experimental and simulation modeling of the heat exchanche process while boiling vegetable juice. Prohresyvni tekhnika ta tekhnolohiyi kharchovykh vyrobnytstv restorannoho hospodarstva i torhivli, 1 (29), 75–85.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-30

Як цитувати

Загорулько, А. М., Загорулько, О. Є., Михайлов, В. М., & Ібаєв, Е. Б. о. (2021). Удосконалення роторно-плівкового випарника для концентрування органічних плодово-ягідних пюре. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(11(112), 92–98. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237948

Номер

Том 4 № 11(112) (2021): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Andrii Zahorulko, Aleksey Zagorulko, Valeriy Mykhailov, Eldar Ibaiev

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.