Виявлення впливу ультразвукової обробки на кінетичні параметри конвективного та комбінованого сушіння яблучної сировини
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276748Ключові слова:
яблучна сировина, ультразвукова обробка, конвективне сушіння, комбіноване сушіння, прямий електричний нагрівАнотація
Об’єктом дослідження є процес конвективного та комбінованого сушіння яблучної сировини, обробленої перед зневодненням в ультразвуковій ванні. Використання попередньої обробки вирішує питання інтенсифікації процесу зневоднення та збереження якості продукту.
Обробка ультразвуком протягом 5 хв скорочує процес зневоднення на 13,7 %, а при обробці 10 хв – на 27,8 % в порівнянні з традиційним конвективним сушінням. Зі збільшенням часу обробки до 20 хв швидкість зневоднення погіршується.
Обробка сировини ультразвуком протягом 5 хв при комбінованому нагріві не інтенсифікує процес зневоднення, а протягом 10 та 20 хв – знижує ефективність видалення вологи. При обробці протягом 10 хв час досягнення кінцевого вологовмісту збільшується на 17,2 %, а при 20 хв – на 23,4 % в порівнянні з контрольними зразками.
Незалежно від тривалості обробки спостерігається зниження максимальної температури зразків в процесі комбінованого сушіння. При обробці протягом 5 хв максимальна температура зразків зменшилась на 4,3 %, а при 10 та 20-ти хвилинній обробці – на 8,6 та 12 % в порівнянні з температурою неозвучених зразків.
Отримані результати пояснюються спричиненим ультразвуковими коливаннями «ефектом губки» та явищем кавітації, що виникає в рідині під час дії ультразвукового поля.
Особливістю здійснення попередньої ультразвукової обробки перед сушінням є можливість інтенсифікувати процес конвективного зневоднення без підвищення температури теплоносія. Використання даного виду обробки при комбінованому енергопідводі вирішить питання збереження якості готового продукту за рахунок зменшення максимальної температури сировини.
Проведені дослідження можуть стати передумовою для розробки на практиці енергоефективного електротехнічного комплексу для сушіння плодоовочевої сировини
Посилання
- Chandramohan, V. (2020). Convective drying of food materials: An overview with fundamental aspect, recent developments, and summary. Heat Transfer, 49(3), 1281–1313. doi: https://doi.org/10.1002/htj.21662
- Defraeye, T., Verboven, P. (2017). Convective drying of fruit: Role and impact of moisture transport properties in modelling. Journal of Food Engineering, 193, 95–107. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2016.08.013
- Bhatta, S., Stevanovic Janezic, T., Ratti, C. (2020). Freeze-Drying of Plant-Based Foods. Foods, 9 (1), 87. doi: https://doi.org/10.3390/foods9010087
- Ma, Y., Yi, J., Jin, X., Li, X., Feng, S., Bi, J. (2022). Freeze-Drying of Fruits and Vegetables in Food Industry: Effects on Phytochemicals and Bioactive Properties Attributes - A Comprehensive Review. Food Reviews International, 1–19. doi: https://doi.org/10.1080/87559129.2022.2122992
- Zhou, X., Wang, S. (2018). Recent developments in radio frequency drying of food and agricultural products: A review. Drying Technology, 37 (3), 271–286. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2018.1452255
- Huang, D., Yang, P., Tang, X., Luo, L., Sunden, B. (2021). Application of infrared radiation in the drying of food products. Trends in Food Science & Technology, 110, 765–777. doi: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.02.039
- Fan, K., Zhang, M., Mujumdar, A. S. (2017). Application of airborne ultrasound in the convective drying of fruits and vegetables: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 39, 47–57. doi: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.04.001
- Savoiskyi, O., Yakovliev, V., Sirenko, V. (2021). Determining the kinetic and energy parameters for a combined technique of drying apple raw materials using direct electric heating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (11 (109)), 33–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224993
- Yadav, A. K., Singh, S. V. (2012). Osmotic dehydration of fruits and vegetables: a review. Journal of Food Science and Technology, 51 (9), 1654–1673. doi: https://doi.org/10.1007/s13197-012-0659-2
- Shete, Y., Chavan, S. R., Champawat, P., Jain, S. (2018). Reviews on osmotic dehydration of fruits and vegetables. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 7 (2), 1964–1969. Available at: https://www.phytojournal.com/archives/2018/vol7issue2/PartAB/7-2-141-966.pdf
- Ciurzyńska, A., Kowalska, H., Czajkowska, K., Lenart, A. (2016). Osmotic dehydration in production of sustainable and healthy food. Trends in Food Science & Technology, 50, 186–192. doi: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.01.017
- Husarova, O. (2018). Influence of different types blanching apples on drying process for crisps production. Prohresyvni tekhnika ta tekhnolohiyi kharchovykh vyrobnytstv restorannoho hospodarstva i torhivli, 1, 147–156. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Pt_2018_1_13
- Khan, M. J., Yeasmin, F., Islam, M. N., Ahmmed, R., Das, P. C., Ali, M. H. (2019). Effect of pretreatments on drying behavior of eggplant. Journal of the Bangladesh Agricultural University, 17 (1), 105–109. doi: https://doi.org/10.3329/jbau.v17i1.40671
- García-Martínez, E., Igual, M., Martín-Esparza, M. E., Martínez-Navarrete, N. (2012). Assessment of the Bioactive Compounds, Color, and Mechanical Properties of Apricots as Affected by Drying Treatment. Food and Bioprocess Technology, 6 (11), 3247–3255. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-012-0988-1
- Brar, H. S., Kaur, P., Subramanian, J., Nair, G. R., Singh, A. (2020). Effect of Chemical Pretreatment on Drying Kinetics and Physio-chemical Characteristics of Yellow European Plums. International Journal of Fruit Science, 20, S252–S279. doi: https://doi.org/10.1080/15538362.2020.1717403
- Doymaz, İ. (2010). Effect of citric acid and blanching pre-treatments on drying and rehydration of Amasya red apples. Food and Bioproducts Processing, 88 (2-3), 124–132. doi: https://doi.org/10.1016/j.fbp.2009.09.003
- Doymaz, İ., Demir, H., Yildirim, A. (2014). Drying of Quince Slices: Effect of Pretreatments on Drying and Rehydration Characteristics. Chemical Engineering Communications, 202 (10), 1271–1279. doi: https://doi.org/10.1080/00986445.2014.921619
- Guida, V., Ferrari, G., Pataro, G., Chambery, A., Di Maro, A., Parente, A. (2013). The effects of ohmic and conventional blanching on the nutritional, bioactive compounds and quality parameters of artichoke heads. LWT - Food Science and Technology, 53 (2), 569–579. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2013.04.006
- Sniezhkin, Yu. F., Petrova, Zh. O., Paziuk V. M. (2012). Hidrotermichna obrobka funktsionalnoi syrovyny. Naukovi pratsi ONAKhT, 41, 13–18.
- Xiao, H.-W., Pan, Z., Deng, L.-Z., El-Mashad, H. M., Yang, X.-H., Mujumdar, A. S. et al. (2017). Recent developments and trends in thermal blanching – A comprehensive review. Information Processing in Agriculture, 4 (2), 101–127. doi: https://doi.org/10.1016/j.inpa.2017.02.001
- Orikasa, T., Ono, N., Watanabe, T., Ando, Y., Shiina, T., Koide, S. (2018). Impact of blanching pretreatment on the drying rate and energy consumption during far-infrared drying of Paprika (Capsicum annuum L.). Food Quality and Safety, 2 (2), 97–103. doi: https://doi.org/10.1093/fqsafe/fyy006
- Savoiskyi, A., Yakovlev, V. (2017). Electrophysical method of intensification of the drying process of fruits. Naukovyi visnyk Tavriyskoho derzhavnoho ahrotekhnolohichnoho universytetu, 1 (7), 219–224. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/nvtdau_2017_7_1_31
- Kriaa, K., Nassar, A. F. (2022). Comparative study of pretreatment on microwave drying of Gala apples (Malus pumila): Effect of blanching, electric field and freezing. LWT, 165, 113693. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113693
- Nowacka, M., Wiktor, A., Śledź, M., Jurek, N., Witrowa-Rajchert, D. (2012). Drying of ultrasound pretreated apple and its selected physical properties. Journal of Food Engineering, 113 (3), 427–433. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.06.013
- Tüfekçi, S., Özkal, S. G. (2020). Investigation of Effect of Ultrasound Pretreatment on Drying and Rehydration Characteristics and Microstructure of Apple Slices. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 30, 950–962. doi: https://doi.org/10.29133/yyutbd.698826
- Mieszczakowska-Frąc, M., Dyki, B., Konopacka, D. (2015). Effects of Ultrasound on Polyphenol Retention in Apples After the Application of Predrying Treatments in Liquid Medium. Food and Bioprocess Technology, 9 (3), 543–552. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-015-1648-z
- Savoiskyi, O., Yakovliev, V., Sirenko, V. (2021). Comparative analysis of methods supplies thermal energy in high-water biological objects during drying. ScienceRise, 1, 3–10. doi: https://doi.org/10.21303/2313-8416.2021.001667
- Yakovlev, V., Savoiskyi, A. (2018). The use of direct electric heat in a technological process of combined drying. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva im. P. Vasylenka, 195, 91–96. Available at: http://repo.snau.edu.ua/handle/123456789/7343
- Savoiskyi, A., Yakovlev, V., Sirenko, V. (2019). Research of the combined drying process of apple raw material of high humidity. Naukovyi visnyk Tavriyskoho derzhavnoho ahrotekhnolohichnoho universytetu, 1 (9). Available at: http://repo.snau.edu.ua/bitstream/123456789/7971/1/3.pdf
- Savoiskyi, A., Yakovlev, V., Sirenko, V. (2019). Research of quantity of unit electrical resistance apple raw in the drying process. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka, 203, 107–110. Available at: https://repo.btu.kharkov.ua/bitstream/123456789/5714/1/39.pdf
- Savoiskyi, O. (2020). Research of electroplasmolysis of apple raw materials in the process of combined drying. Proceedings of the Tavria State Agrotechnological University, 20 (4), 247–257. doi: https://doi.org/10.31388/2078-0877-2020-20-4-247-257
- Fijalkowska, A., Nowacka, M., Witrowa-Rajchert, D. (2017). The physical, optical and reconstitution properties of apples subjected to ultrasound before drying. Italian Journal of Food Science, 29 (2). doi: https://doi.org/10.14674/1120-1770/ijfs.v642
- Witrowa-Rajchert, D., Wiktor, A., Sledz, M., Nowacka, M. (2014). Selected Emerging Technologies to Enhance the Drying Process: A Review. Drying Technology, 32 (11), 1386–1396. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2014.903412
- Wiktor, A., Sledz, M., Nowacka, M., Rybak, K., Witrowa-Rajchert, D. (2016). The influence of immersion and contact ultrasound treatment on selected properties of the apple tissue. Applied Acoustics, 103, 136–142. doi: https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2015.05.001
- Režek Jambrak, A., Mason, T. J., Paniwnyk, L., Lelas, V. (2007). Ultrasonic effect on pH, electric conductivity, and tissue surface of button mushrooms, Brussels sprouts and cauliflower. Czech Journal of Food Sciences, 25 (2), 90–99. doi: https://doi.org/10.17221/757-cjfs
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Oleksandr Savoiskyi, Viktor Sirenko
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.
