Удосконалення вакуум-випарного апарата для концентрування плодово-ягідної сировини

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.343573

Ключові слова:

вакуум-випарний апарат, плівковий електронагрівач, концентрування, плодово-ягідна паста, мішалка з нагрівальними лопатями

Анотація

Об’єктом дослідження є процес тепломасообміну під час уварювання плодово-яідних паст у вакуум-випарному апараті з мішалкою, яка має обігрівальні лопаті. Удосконалено вакуум-випарний апарат шляхом модернізації системи теплопідведення гнучким плівкоподібним електронагрівачем випромінювального типу. Нагрівальний елемент рівномірно розміщений по зовнішній поверхні робочої ємності, а уніфікована мішалка має власну нагрівальну поверхню площею 0,7 м². Таке рішення забезпечує не лише стабільне теплове поле по всьому об’єму апарата, а також скорочує час виходу системи на робочий режим. Крім того, це рішення дозволяє знизити інерційність процесу нагрівання, підвищити ресурсоощадність та уникнути локального перегріву продукту, що є особливо важливим при уварюванні термолабільних плодово-ягідних мас.

Проведено апробацію процесу уварювання напівфабрикату з яблук, зізіфусу та чорниці. Встановлено, що при температурі  25°С паста з масовою часткою сухих речовин 30% має коефіцієнт динамічної в'язкості 428 Па∙с, який в 1,5 рази вище, ніж у пюре з 15% сухих речовин (290 Па∙с). Визначено, що в умовах уварювання за температур 52…55°С при залишковому тиску 13…16 кПа ефективна в'язкість продукту з вмістом сухих речовин від 15 до 30% має межи 12…28 Па∙с (швидкість зсуву 1 с⁻¹). Перехідна характеристика під час нагрівання в удосконаленого апарата порівняно з базовим менше на 30%. Показники металоємності удосконаленої конструкції зменшено на 45%, а час уварювання плодово-ягідного пюре (від 15% до 30% сухих речовин) скорочено на 16%, що пояснюється збільшенням нагрівальної поверхні до значення 4,4 м². Питомі витрати тепла на нагрівання системи зменшилися з 134,5 до 119 кДж/кг, що підтверджує позитивний ефект від запропонованого в роботі конструктивного рішення

Біографії авторів

Олексій Євгенович Загорулько, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра обладнання та інжинірингу переробних і харчових виробництв

Валерій Михайлович Михайлов, Державний біотехнологічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра обладнання та інжинірингу переробних і харчових виробництв

Андрій Олегович Пак

Доктор технічних наук, професор

Кафедра фізики та математики

Наталя Василівна Федак, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології харчування

Андрій Миколайович Пугач, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Доктор наук з державного управління, професор, декан

Кафедра тракторів і сільськогосподарських машин

Мюшфік Панах огли Бакіров, ТОВ «СЕЛ ПАК»

Кандидат технічних наук, технолог

Кирило Ігорович Павлюченко, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Аспірант

Кафедра тракторів і сільськогосподарських машин

Посилання

  1. Chechitko, V., Antoniv, A., Adamchuk, L. (2024). Analytical review of the market of raw materials and innovative technologies of health-improving food products of plant origin. Animal Science and Food Technology, 15 (3), 115–133. https://doi.org/10.31548/animal.3.2024.115
  2. Vyrobnytstvo orhanichnoi silhospproduktsiyi ta syrovyny (2014). Ahrobiznes sohodni. Available at: https://agro-business.com.ua/agro/u-pravovomu-poli/item/1858-vyrobnytstvo-orhanichnoi-silhospproduktsii-ta-syrovyny.html
  3. 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. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.05.001
  4. Pylypenko, O. (2017). Development of Ukrainian Food Industry. Scientific Works of NUFT, 23 (3), 15–25. Available at: http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=Npnukht_2017_23_3_4
  5. Zagorulko, A., Zahorulko, A., Kasabova, K., Chervonyi, V., Omelchenko, O., Sabadash, S. et al. (2018). Universal multifunctional device for heat and mass exchange processes during organic raw material processing. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (1 (96)), 47–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148443
  6. Huang, L., Bai, L., Zhang, X., Gong, S. (2019). Re-understanding the antecedents of functional foods purchase: Mediating effect of purchase attitude and moderating effect of food neophobia. Food Quality and Preference, 73, 266–275. https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2018.11.001
  7. Zahorulko, A., Zagorulko, A., Mykhailov, V., Ibaiev, E. (2021). Improved rotary film evaporator for concentrating organic fruit and berry puree. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (112)), 92–98. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237948
  8. O’Shea, N., Ktenioudaki, A., Smyth, T. P., McLoughlin, P., Doran, L., Auty, M. A. E. et al. (2015). Physicochemical assessment of two fruit by-products as functional ingredients: Apple and orange pomace. Journal of Food Engineering, 153, 89–95. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2014.12.014
  9. Zagorulko, A., Zahorulko, A., Kasabova, K., Chuiko, L., Yakovets, L., Pugach, A. et al. (2022). Improving the production technology of functional paste-like fruit-and-berry semi-finished products. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (118)), 43–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.262924
  10. Marco, S.-C., Adrien, S., Isabelle, M., Manuel, V.-O., Dominique, P. (2019). Flash Vacuum-Expansion Process: Effect on the Sensory, Color and Texture Attributes of Avocado (Persea americana) Puree. Plant Foods for Human Nutrition, 74 (3), 370–375. https://doi.org/10.1007/s11130-019-00749-3
  11. Zahorulko, A., Zagorulko, A., Kasabova, K., Liashenko, B., Postadzhiev, A., Sashnova, M. (2022). Improving a tempering machine for confectionery masses. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (116)), 6–11. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254873
  12. Habanova, M., Saraiva, J. A., Holovicova, M., Moreira, S. A., Fidalgo, L. G., Haban, M. et al. (2019). Effect of berries/apple mixed juice consumption on the positive modulation of human lipid profile. Journal of Functional Foods, 60, 103417. https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.103417
  13. Boesveldt, S., Bobowski, N., McCrickerd, K., Maître, I., Sulmont-Rossé, C., Forde, C. G. (2018). The changing role of the senses in food choice and food intake across the lifespan. Food Quality and Preference, 68, 80–89. https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2018.02.004
  14. Burdo, O. G., Burdo, A. K., Sirotyuk, I., V., Pour, D. R. (2017). Technologies of Selective Energy Supply at Evaporation of Food Solutes. Problemele Energeticii Regionale, 1 (33), 100–109. Available at: https://journal.ie.asm.md/assets/files/12_01_33_2017.pdf
  15. Kasabova, K., Zagorulko, A., Zahorulko, A., Shmatchenko, N., Simakova, O., Goriainova, I. et al. (2021). Improving pastille manufacturing technology using the developed multicomponent fruit and berry paste. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (11 (111)), 49–56. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.231730
  16. Borchani, M., Masmoudi, M., Ben Amira, A., Abbès, F., Yaich, H., Besbes, S. et al. (2019). Effect of enzymatic treatment and concentration method on chemical, rheological, microstructure and thermal properties of prickly pear syrup. LWT, 113, 108314. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108314
  17. Taskila, S., Ahokas, M., Järvinen, J., Toivanen, J., Tanskanen, J. P. (2017). Concentration and Separation of Active Proteins from Potato Industry Waste Based on Low-Temperature Evaporation and Ethanol Precipitation. Scientifica, 2017, 1–6. https://doi.org/10.1155/2017/5120947
  18. Dolores Alvarez, M., Canet, W. (2013). Time-independent and time-dependent rheological characterization of vegetable-based infant purees. Journal of Food Engineering, 114 (4), 449–464. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.08.034
  19. Ahrens, M. U., Selvnes, H., Henke, L., Bantle, M., Hafner, A. (2024). Investigation on heat recovery strategies from low temperature food processing plants: Energy analysis and system comparison. Refrigeration Technology, 113 (1), 41–53. https://doi.org/10.17816/rf636197
  20. 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. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.03.018
  21. Hobold, G. M., da Silva, A. K. (2019). Visualization-based nucleate boiling heat flux quantification using machine learning. International Journal of Heat and Mass Transfer, 134, 511–520. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.12.170
  22. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218695
  23. Chen, X., Gao, Z., McFadden, B. R. (2020). Reveal Preference Reversal in Consumer Preference for Sustainable Food Products. Food Quality and Preference, 79, 103754. https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2019.103754
  24. Zahorulko, A., Zagorulko, A., Kasabova, K., Shmatchenko, N. (2020). Improvement of zefir production by addition of the developed blended fruit and vegetable pasteinto its recipe. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (104)), 39–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.185684
  25. Samokhvalova, O., Kasabova, K., Oliinyk, S. (2014). The influence of the enriching additives on the dough structure formation and baked muffins. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (67)), 32–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20024
  26. Monastyryshchenskyi zavod kotelnoho obladnannia. Available at: https://tekom-zavod.com.ua/ua/about_us
  27. Cherevko, A., Mayak, O., Kostenko, S., Sardarov, A. (2019). Experimental and simulation modeling of the heat exchanche process while boiling vegetable juice. Progressive technique and technologies of food production enterprises, catering business and trade, 1 (29), 75–85. https://doi.org/10.5281/zenodo.3263532
  28. Samokhvalova, O., Kasabova, K., Shmatchenko, N., Zagorulko, A., Zahorulko, A. (2021). Improving the marmalade technology by adding a multicomponent fruit-and-berry paste. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (11 (114)), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245986
Удосконалення вакуум-випарного апарата для концентрування плодово-ягідної сировини

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-29

Як цитувати

Загорулько, О. Є., Михайлов, В. М., Пак, А. О., Громов, О. Є., Федак, Н. В., Пугач, А. М., Бакіров, М. П. о., & Павлюченко, К. І. (2025). Удосконалення вакуум-випарного апарата для концентрування плодово-ягідної сировини. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(11 (138), 92–100. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.343573

Номер

Том 6 № 11 (138) (2025): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Aleksey Zagorulko, Valeriy Mikhaylov, Andrey Pak, Aleksey Gromov, Natalia Fedak, Andrii Puhach, Miushfik Bakirov, Kirilo Pavliuchenko

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.