Удосконалення мобільного вакуум-випарного апарата для виготовлення полікомпонентних рослинних напівфабрикатів із регульованим згущенням для рецептур нових продуктів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.344768

Ключові слова:

вакуум-випарний апарат, плівкоподібний електронагрівач, полікомпонентні напівфабрикати, рекуперація тепла, полікомпонентна рослинна маса

Анотація

Об’єктом дослідження є процес виготовлення полікомпонентних рослинних напівфабрикатів із регульованим згущенням маси з топінамбуру, моркви та гарбуза на вдосконаленому мобільному вакуум-випарному апараті. Традиційні випарні апарати характеризуються високою енерго- та металоємністю, наявністю парової сорочки зі складним регулюванням температурного діапазону, що призводить до збільшення тривалості циклу та втрат природних інгредієнтів. Відсутня мобільність традиційного обладнання не дозволяє його використовувати у мобільних лініях агрокомплексів та крафтових виробництвах, що є актуальним при децентралізованому використанні апарату, наприклад, у прифронтових регіонах. В ході вдосконалення мобільного вакуум-випарного апарату використані класичні методики для аналізу тепломасообміну, визначення вмісту та ступеня збереження корисних природних інгредієнтів в умовах мобільного виробництва полікомпонентних напівфабрикатів з регульованим згущенням. Вдосконалення конструкції базується на використанні плівкоподібного електронагрівача випромінювального типу, додаткового збільшення корисної поверхні теплообміну за рахунок використання мішалки з обігрівальним контуром та елементів Пельтьє для рекуперації вторинного повітря. Такі дії сприяли підвищенню ресурсоощадності технологічного циклу та стабілізації температурного впливу під час регульованого згущення природних мас.

Тривалість регульованого згущення полікомпонентних мас зменшено на 37%, питома витрата теплоти на 15,5%, втрати вітаміну С на 21%, збереження інуліну (94%), β-каротину (87%) й 88% збереження поліфенолів. Саме введення електричного нагріву робочої камери апарату та штучне збільшення корисної поверхні теплообміну фактично за рахунок контуру мішалки, що обігрівається на 27%, сприяє стабілізації температурного поля. А використання повітряної теплоізоляційної сорочки дозволяє реалізувати рекуперацію вторинного теплого повітря, додатково підвищуючи ресурсоощадність технологічного циклу. Вдосконалення апарату сприяє ресурсоощадній переробці рослинної сировини у полікомпонентні напівфабрикати високого ступеня готовності із регульованим згущенням, зокрема, в межах 25–45% сухих речовини для подальшого введення у рецептури нових продуктів. Полікомпонентний напівфабрикат високого ступеня готовності із регульованим згущенням може бути використаний у функціональних напоях, дитячому харчуванні, кондитерських начинках та м’ясо-рослинних виробах. Порівняння вдосконаленої конструкції з базовими випарними апаратами характеризується ресурсоощадністю, мобільністю для агросекторів в умовах децентралізованої переробки, наприклад, у прифронтових регіонах.

Спонсор дослідження

  • Дослідження виконано в межах держбюджетної тематики проєкту молодих вчених № 1-24-25 БО «Розробка апаратурно-технологічних рішень виробництва багатоцільових полікомпонентних органічних напівфабрикатів та продуктів харчування в умовах військових дій та повоєнного відновлення країни», що підтримується Міністерством освіти і науки України. Результати отримані на базі науково-навчального центру «Інноваційних ресурсоощадних технологій переробки органічної продукції» Державного біотехнологічного університету (м. Харків, Україна).

Біографії авторів

Людмила Олексіївна Чуйко, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук, начальник науково-дослідної частини

Наталія Віталіївна Титаренко, Державний біотехнологічний університет

Кафедра обладнання та інжинірингу переробних і харчових виробництв

Андрій Миколайович Міленін, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра обладнання та інжинірингу переробних і харчових виробництв

Ганна Леонідівна Чміль, Державний біотехнологічний університет

Доктор економічних наук, професор

Кафедра маркетингу, управління репутацією та клієнтським досвідом

Сергій Михайлович Сабадаш, Сумський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технологій та безпечності харчових продуктів

Ельдар Байрам огли Ібаєв

Незалежний дослідник

Посилання

  1. Zahorulko, A., Cherevko, O., Zagorulko, A., Yancheva, M., Budnyk, N., Nakonechna, Y. et al. (2021). Design of an apparatus for low-temperature processing of meat delicacies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (11 (113)), 6–12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.240675
  2. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224990
  3. 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
  4. Pylypenko, O. (2017). Development of Ukrainian food industry. Scientific Works of NUFT, 23 (3), 15–25. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Npnukht_2017_23_3_4
  5. 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
  6. Kiptelaya, L., Zagorulko, A., Zagorulko, A. (2015). Improvement of equipment for manufacture of vegetable convenience foods. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (74)), 4–8. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.39455
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47777
  16. Savchenko, T., Lutska, N., Vlasenko, L., Sashnova, M., Zahorulko, A., Minenko, S. et al. (2025). Risk analysis and cybersecurity enhancement of Digital Twins in dairy production. Technology Audit and Production Reserves, 2 (2 (82)), 37–49. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.325422
  17. Zahorulko, A., Voronenko, I., Minenko, S., Pugach, A., Nazarenko, O., Lebedenko, O. et al. (2025). Improving the mobile structure of a vertical modular solar dryer for the agricultural sector From field to fork. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (11 (133), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.323607
  18. Zahorulko, A., Voronenko, I., Nikolaienko, M., Minenko, S., Ponomarenko, N., Zakharchenko, R. et al. (2025). Design of a combined apparatus for low-temperature processing of confectionery products based on plant-based multicomponent semi-finished products. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (136)), 15–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.335468
  19. 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
  20. Bezusov, A., Totsenko, O. (2017). Analysis of modern methods in tomato processing industry. Food Science and Technology, 11 (2). https://doi.org/10.15673/fst.v11i2.513
  21. Zahorulko, A., Voronenko, I., Nikolaienko, M., Shevchenko, A., Tytarenko, N., Zhelievа, T. (2025). Justification of the practical implementation of innovative technologies for obtaining polycomponent vegetable semi-finished products for new generation food products. EUREKA: Life Sciences, 2, 68–76. https://doi.org/10.21303/2504-5695.2025.003890
  22. Faure, E., Shcherba, A., Stupka, B., Voronenko, I., Baikenov, A. (2023). A method for reliable permutation transmission in short-packet communication systems. Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies. Cham: Springer, 178, 177–195. https://doi.org/10.1007/978-3-031-35467-0_12
  23. Granaturov, V., Kaptur, V., Politova, I. (2015). Determination of tariffs for telecommunication services on the cost simulation modeling. Economic Annals – XXI, 1-2 (1), 52–56. Available at: https://ea21journal.world/wp-content/uploads/2022/04/ea-V147-13.pdf
  24. 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
  25. Bozhenko, V., Boyko, A., Voronenko, I. (2023). Corruption as an obstacle of sustainable development. Leadership, Entrepreneurship and Sustainable Development Post COVID-19. NILBEC 2022. Springer Proceedings in Business and Economics. Cham: Springer, 395–407. https://doi.org/10.1007/978-3-031-28131-0_27
  26. Voronenko, I., Nehrey, M., Laptieva, A., Babenko, V., Rohoza, K. (2022). National cybersecurity: assessment, risks and trends. International Journal of Embedded Systems, 15 (3), 226. https://doi.org/10.1504/ijes.2022.124854
  27. Nehrey, M., Voronenko, I., Salem, A.-B. M. (2022). Cybersecurity Assessment: World and Ukrainian Experience. 2022 12th International Conference on Advanced Computer Information Technologies (ACIT), 335–340. https://doi.org/10.1109/acit54803.2022.9913081
  28. Voronenko, I., Klymenko, N., Nahorna, O. (2022). Challenges to Ukraine’s Innovative Development in a Digital Environment. Management and Production Engineering Review, 13 (4), 48–58. https://doi.org/10.24425/mper.2022.142394
  29. Zahorulko, A., Zagorulko, A. (2025). Pat. No. 158521 UA. State biotechnological university. MPK B01D 1/22. No. u202401910; declareted: 11.04.2024; published: 19.02.2025, Bul. No. 8, 4. Available at: https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1842500/
Improvement of a mobile vacuum evaporator for the production of multicomponent vegetable semi-finished products with adjustable thickening for new product formulations

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-29

Як цитувати

Чуйко, Л. О., Титаренко, Н. В., Міленін, А. М., Чміль, Г. Л., Сабадаш, С. М., & Ібаєв, Е. Б. о. (2025). Удосконалення мобільного вакуум-випарного апарата для виготовлення полікомпонентних рослинних напівфабрикатів із регульованим згущенням для рецептур нових продуктів. Technology Audit and Production Reserves, 6(3(86), 27–33. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.344768

Номер

Том 6 № 3(86) (2025): Хімічна інженерія

Розділ

Технології виробництва харчування

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Lyudmila Chuiko, Nataliia Tytarenko, Andrii Milenin, Hanna Chmil, Sergei Sabadash, 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.