spfpХранение и переработка сельхозсырьяStorage and Processing of Farm Products2072-96692658-767XРОСБИОТЕХ10.36107/spfp.2024.3.592spfp-592Research ArticleКОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ АПКCONTROL OVER QUALITY AND SAFETY OF AGRIBUSINESS PRODUCTSПодход к автоматизации и цифровому контролю содержания ферропримесей в пищевых ингредиентахAn Approach to Automation and Digital Control of Ferroimpurities in Food Ingredientshttps://orcid.org/0000-0002-5111-6092СандулякАнна АлександровнаSandulyakAnna A.

кафедра Приборы и информационно-измерительные системы, профессор

anna.sandulyak@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4564-6206ПолисмаковаМария НиколаевнаPolismakovaMaria N.

кафедра Приборы и информационно-измерительные системы, доцент

m.polismakova@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0008-2898-1345СоловьевНикита ВикторовичSolovievNikita V

кафедра Приборы и информационно-измерительные системы, аспирант

n.soloviev1999@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4269-6133СандулякДарья АлександровнаSandulyakDarya A.

кафедра Приборы и информационно-измерительные системы, доцент

d.sandulyak@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7605-2702СандулякАлександр ВасильевичSandulyakAlexander V.

кафедра Приборы и информационно-измерительные системы, профессор

a.sandulyak@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8210-4721ЕршоваВера АлександровнаErshovaVera A.

Лаборатория магнитного контроля и разделения сред, с.н.с.

v.ershova@mail.ruРоссийский технологический университет МИРЭАРоссияMIREA — Russian Technological University,Russian FederationРоссийский технологический университет МИРЭАРоссияMIREA — Russian Technological UniversityRussian FederationРоссийский технологический университет МИРЭАRussian FederationMIREA — Russian technological university,Russian Federation202427102024323133143Copyright © Сандуляк А.А., Полисмакова М.Н., Соловьев Н.В., Сандуляк Д.А., Сандуляк А.В., Ершова В.А., 20242024Сандуляк А.А., Полисмакова М.Н., Соловьев Н.В., Сандуляк Д.А., Сандуляк А.В., Ершова В.А.Sandulyak A.A., Polismakova M.N., Soloviev N.V., Sandulyak D.A., Sandulyak A.V., Ershova V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.spfp-mgupp.ru/jour/article/view/592Введение

Введение: Одним из показателей качества муки, круп, сахара и многих других пищевых сред является содержание в них ферропримесей. Показаны недостатки используемых методов соответствующего контроля (в том числе приведенных во многочисленных ГОСТах) как правило, заключающихся в проведении трех операций-циклов магнитного извлечения ферропримесей, их накоплении и определении суммарной массы. Однако при проведении ограниченного (даже повышенного) числа таких операций в пробе исследуемого продукта всегда остается некая неизвлеченная, зачастую значительная, масса частиц, что обусловливает погрешность контроля.

Объекты и методы исследования: Экспериментально получали массово-операционную зависимость убывания содержания ферропримесей: по мере их магнитного извлечения из продукта, находили ее математический вид – для дальнейшей экстраполяции и расчета суммарной массы. В качестве объекта исследования использованы пробы таких пищевых продуктов как мука, солод, чай.

Цель

Цель: Основываясь на предложенной авторами данной работы экспериментально-расчетной модели этого (магнитного) метода контроля, позволяющей получать более объективный результат, ставилась цель разработать прибор-анализатор – с возможностями автоматизации и цифрового контроля содержания ферропрмесей.

Результаты

Результаты: Описан разработанный лабораторный образец прибора-анализатора и принцип его работы. В нем выполняются пошаговые операции магнитного выделения ферропримесей из пробы среды с автоматизированным взвешиванием их масс, аналитическая обработка (в соответствии с предложенным методом и вывод итогового результата на блок информации. Согласно результатам тестирования прибора-анализатора полученные значения по содержанию ферропримесей в исследуемых пробах значительно превышают нормируемые значения, что обязывает принимать соответствующие решения по удалению такого рода примесей из изучаемых продуктов.      

 

 

Introduction

Introduction: One of the quality indicators of flour, cereals, sugar and many other food products is the content of ferroimpurities. Current methods of appropriate control (including those given in numerous standards), as a rule, encompass three operations of magnetic extraction of ferroimpurities, their accumulation and determination of the total mass. However, with a limited (even increased) number of such operations, a certain unrecovered, often significant, particle mass always remains in the sample of the test product, which leads to an error in the control.

Purpose

Purpose: To present the approbation results of the analyzer created by the authors with the capabilities of automation and digital control of the content of ferroimpurities content, leading to quickly obtaining a more objective result compared to existing control methods.

Materials and Methods

Materials and Methods: We experimentally obtained a mass-operational dependence of the decrease in the content of ferroimpurities: as they were magnetically extracted from the product, then we found its mathematical dependence - for further extrapolation and calculation of the total mass. As an object of research, samples of such food products as flour, malt, tea were utilized.

Results

Results: The developed laboratory sample of the analyzer and the principle of its operation and test are described. Considering the results of testing the analyzer, the obtained values for the content of ferroimpurities in the test samples significantly exceed the standardized values, which substantiates appropriate decisions on the removal of such impurities from the studied products.

ферропримесиконтроль содержания ферропримесеймассово-операционная зависимостьприбор-анализаторferroimpuritiescontrol of ferroimpurities in food ingredientsmass-operational dependenceanalyzerМинобрнауки РФReferencesГлебов, Л. А., Демский, А. Б., Веденьев, В. Ф., Яблоков, А. Е. Технологическое оборудование и поточные линии предприятий по переработке зерна. М.: ДеЛи принт. 2010. 696с.Глебов, Л. А., Демский, А. Б., Веденьев, В. Ф., Яблоков, А. Е. Технологическое оборудование и поточные линии предприятий по переработке зерна. М.: ДеЛи принт. 2010. 696с.Зверев, С., Крементуло, А., Лавринович, С., Назаров, И., Чавчанидзе А. (2008). Исследование содержания железа и металломагнитных примесей в муке. Хлебопродукты, № 2, 58–61.Зверев, С., Крементуло, А., Лавринович, С., Назаров, И., Чавчанидзе А. (2008). Исследование содержания железа и металломагнитных примесей в муке. Хлебопродукты, № 2, 58–61.Масюткин, Е. П. (2016). Извлечение ферромагнитных примесей из сыпучих сельскохозяйственных материалов. Вестник КрасГАУ, 11, 54–60.Масюткин, Е. П. (2016). Извлечение ферромагнитных примесей из сыпучих сельскохозяйственных материалов. Вестник КрасГАУ, 11, 54–60.Мурашов, И. Д., Крюкова, Е. В., Горячева, Е. Д., Джабакова, А. Э., Парамонов, Г. В. (2019). Обнаружение металлических и неметаллических включений в пищевых продуктах электрометрическим методом. Health, Food & Biotechnology, 1(4), 81–91. https://doi.org/10.36107/hfb.2019.i4.s279Мурашов, И. Д., Крюкова, Е. В., Горячева, Е. Д., Джабакова, А. Э., Парамонов, Г. В. (2019). Обнаружение металлических и неметаллических включений в пищевых продуктах электрометрическим методом. Health, Food & Biotechnology, 1(4), 81–91. https://doi.org/10.36107/hfb.2019.i4.s279Невзоров, В. Н., Ярум, А. И., Самойлов, В. А. (2012). Совершенствование магнитных сепараторов для очистки зерна и муки. Вестник КрасГАУ, № 5, 426–431.Невзоров, В. Н., Ярум, А. И., Самойлов, В. А. (2012). Совершенствование магнитных сепараторов для очистки зерна и муки. Вестник КрасГАУ, № 5, 426–431.Носова, М. В., Дремучева, Г. Ф. (2023). Исследования хлебопекарных свойств муки ржаной хлебопекарной обдирной, поставляемой на хлебопекарные предприятия РФ. Хранение и переработка сельхозсырья, № 1, 69–82. https://doi.org/10.36107/spfp.2023.385Носова, М. В., Дремучева, Г. Ф. (2023). Исследования хлебопекарных свойств муки ржаной хлебопекарной обдирной, поставляемой на хлебопекарные предприятия РФ. Хранение и переработка сельхозсырья, № 1, 69–82. https://doi.org/10.36107/spfp.2023.385Сандуляк, А. А., Полисмакова, М. Н., Ершова, В. А., Сандуляк, А. В. (2011). Контроль ферропримесей пищевых сред: недостатки и основные концепции совершенствования нормативно-метрологической базы. Хранение и переработка сельхозсырья, № 1, 60–66.Сандуляк, А. А., Полисмакова, М. Н., Ершова, В. А., Сандуляк, А. В. (2011). Контроль ферропримесей пищевых сред: недостатки и основные концепции совершенствования нормативно-метрологической базы. Хранение и переработка сельхозсырья, № 1, 60–66.Сандуляк, А. А., Полисмакова, М. Н., Ершов, Д. В., Сандуляк, А. В., Ершова, В. А., Сандуляк, Д. А. (2010). Функциональная экстраполяция массово-операционной характеристики магнитофореза как основа прецизионного метода контроля феррочастиц. Измерительная техника, №8, 57–60.Сандуляк, А. А., Полисмакова, М. Н., Ершов, Д. В., Сандуляк, А. В., Ершова, В. А., Сандуляк, Д. А. (2010). Функциональная экстраполяция массово-операционной характеристики магнитофореза как основа прецизионного метода контроля феррочастиц. Измерительная техника, №8, 57–60.Фазуллина, О. Ф., Смирнов, С. О. (2020). Разработка системы управления безопасностью процесса производства макаронных изделий. Техника и технология пищевых производств, 50 (4), 736–748.Фазуллина, О. Ф., Смирнов, С. О. (2020). Разработка системы управления безопасностью процесса производства макаронных изделий. Техника и технология пищевых производств, 50 (4), 736–748.http://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-736-748http://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-736-748Agarwal, A. K., Bijwe, J., & Das L. M. (2003). Wear Assessment in a Biodiesel Fueled Compression Ignition Engine. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 125, 820–826. https://doi.org/10.1115/1.1501079Agarwal, A. K., Bijwe, J., & Das L. M. (2003). Wear Assessment in a Biodiesel Fueled Compression Ignition Engine. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 125, 820–826. https://doi.org/10.1115/1.1501079Cuerva, M.P., Gonçalves A.C., Albuquerque, M. C. F., Chavarette F.R., Outa R., & Almeida E. F. (2022). Analysis of the Influence of Contamination in Lubricant by Biodiesel in a Pin-On-Disk Equipment. Materials Research. 25, e20210375. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2021-0375Cuerva, M.P., Gonçalves A.C., Albuquerque, M. C. F., Chavarette F.R., Outa R., & Almeida E. F. (2022). Analysis of the Influence of Contamination in Lubricant by Biodiesel in a Pin-On-Disk Equipment. Materials Research. 25, e20210375. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2021-0375Gao, Y., Olivas-Martinez, M., Sohn, H. Y., Kim, H. G., & Kim, C. W. (2012). Upgrading of Low-Grade Manganese Ore by Selective Reduction of Iron Oxide and Magnetic Separation. Metallurgical and Materials Transactions B, 43 (6), 1465–1475. https://doi.org/10.1007/s11663-012-9731-6Gao, Y., Olivas-Martinez, M., Sohn, H. Y., Kim, H. G., & Kim, C. W. (2012). Upgrading of Low-Grade Manganese Ore by Selective Reduction of Iron Oxide and Magnetic Separation. Metallurgical and Materials Transactions B, 43 (6), 1465–1475. https://doi.org/10.1007/s11663-012-9731-6Goncalves, A. C., Chavarette, F. R., Outa, R., & Godoi, L. H. A. (2024). Assistance of analytical ferrography in the interpretation of wear test results carried out with biolubricants. Tribology International, 197, 109758. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109758Goncalves, A. C., Chavarette, F. R., Outa, R., & Godoi, L. H. A. (2024). Assistance of analytical ferrography in the interpretation of wear test results carried out with biolubricants. Tribology International, 197, 109758. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109758Hu, Z., Lu, D., Wang, Y., Zheng, X., & Zhang, Y. (2024). A novel pneumatic dry high-intensity magnetic separator for the beneficiation of fine-grained hematite. Powder Technology, 433, 119216.Hu, Z., Lu, D., Wang, Y., Zheng, X., & Zhang, Y. (2024). A novel pneumatic dry high-intensity magnetic separator for the beneficiation of fine-grained hematite. Powder Technology, 433, 119216.https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.119216https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.119216Jia, R., Ma, B., Zheng, C., Wang, L., Ba, X., Du, Q., & Wang, K. (2018). Magnetic Properties of Ferromagnetic Particles under Alternating Magnetic Fields: Focus on Particle Detection Sensor Applications. Sensors, 18(12), 4144.Jia, R., Ma, B., Zheng, C., Wang, L., Ba, X., Du, Q., & Wang, K. (2018). Magnetic Properties of Ferromagnetic Particles under Alternating Magnetic Fields: Focus on Particle Detection Sensor Applications. Sensors, 18(12), 4144.https://doi.org/10.3390/s18124144https://doi.org/10.3390/s18124144Koukabi, N., Kolvari, E., Zolfigol, M., Khazaei, A., Shaghasemi, B. S., & Fasahati, B. (2012). A Magnetic Particle-Supported Sulfonic Acid Catalyst: Tuning Catalytic Activity between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis. Advanced Synthesis & Catalysis, 354 (10), 2001–2008.Koukabi, N., Kolvari, E., Zolfigol, M., Khazaei, A., Shaghasemi, B. S., & Fasahati, B. (2012). A Magnetic Particle-Supported Sulfonic Acid Catalyst: Tuning Catalytic Activity between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis. Advanced Synthesis & Catalysis, 354 (10), 2001–2008.http://dx.doi.org/10.1002/adsc.201100352http://dx.doi.org/10.1002/adsc.201100352Kheshti, Z., Ghajar, K. A., Altaee, A., Kheshti, M. R. (2019). High-Gradient Magnetic Separator (HGMS) combined with adsorption for nitrate removal from aqueous solution. Separation and Purification Technology, 212, 650–659. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.11.080Kheshti, Z., Ghajar, K. A., Altaee, A., Kheshti, M. R. (2019). High-Gradient Magnetic Separator (HGMS) combined with adsorption for nitrate removal from aqueous solution. Separation and Purification Technology, 212, 650–659. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.11.080Li, W., Zhou, L., Han, Y., Xu, R. (2019). Numerical simulation and experimental verification for magnetic field analysis of thread magnetic matrix in high gradient magnetic separation. Powder Technology, 355, 300–308Li, W., Zhou, L., Han, Y., Xu, R. (2019). Numerical simulation and experimental verification for magnetic field analysis of thread magnetic matrix in high gradient magnetic separation. Powder Technology, 355, 300–308https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.07.024https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.07.024Liu, X., Wang, J. Sun, K., Cheng, L., Wu, M., & Wang, X. (2021). Semantic segmentation of ferrography images for automatic wear particle analysis. Engineering Failure Analysis, 122, 105268.Liu, X., Wang, J. Sun, K., Cheng, L., Wu, M., & Wang, X. (2021). Semantic segmentation of ferrography images for automatic wear particle analysis. Engineering Failure Analysis, 122, 105268.https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105268https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105268Macián, V., Payri, R., Tormos, B., & Montoro, L. (2006). Applying analytical ferrography as a technique to detect failuresnin Diesel engine fuel injection systems. Wear, 260, 562–566. https://doi.org/10.1016/j.wear.2005.03.019Macián, V., Payri, R., Tormos, B., & Montoro, L. (2006). Applying analytical ferrography as a technique to detect failuresnin Diesel engine fuel injection systems. Wear, 260, 562–566. https://doi.org/10.1016/j.wear.2005.03.019Shin S.-H., Kim, Y.-H., Jung, S.-K., Sun, K.-H., Kang, S.-G., Jeong S.-K., & Kim, H.-G. (2004). Combined performance of electrocoagulation and magnetic separation processes for treatment of dye wastewater. Korean Journal of Chemical Engineering, 21 (4), 806–810.Shin S.-H., Kim, Y.-H., Jung, S.-K., Sun, K.-H., Kang, S.-G., Jeong S.-K., & Kim, H.-G. (2004). Combined performance of electrocoagulation and magnetic separation processes for treatment of dye wastewater. Korean Journal of Chemical Engineering, 21 (4), 806–810.https://doi.org/10.1007/BF02705524https://doi.org/10.1007/BF02705524Singh, S., Sahoo, H., Rath, S. S., Sahu, A.K., & Das, B. (2015). Recovery of iron minerals from Indian iron ore slimes using colloidal magnetic coating. Powder Technology, 269, 38–45. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.08.065Singh, S., Sahoo, H., Rath, S. S., Sahu, A.K., & Das, B. (2015). Recovery of iron minerals from Indian iron ore slimes using colloidal magnetic coating. Powder Technology, 269, 38–45. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.08.065Tandon, N., Parey, A. (2006). Condition Monitoring of Rotary Machines. Condition Monitoring and Control for Intelligent Manufacturing. Springer Series in Advanced Manufacturing, 109–136. https://doi.org/10.1007/1-84628-269-1_5Tandon, N., Parey, A. (2006). Condition Monitoring of Rotary Machines. Condition Monitoring and Control for Intelligent Manufacturing. Springer Series in Advanced Manufacturing, 109–136. https://doi.org/10.1007/1-84628-269-1_5Toneguzzo, P., Viau, G., & Fiévet, F. (2006). Monodisperse Ferromagnetic Metal Parti¬cles: Synthesis by Chemical Routes, Size Control and Magnetic Characterizations. Handbook of Advanced Magnetic Materials, 37(19), 1193–1242. https://doi.org/10.1007/1-4020-7984-2_29Toneguzzo, P., Viau, G., & Fiévet, F. (2006). Monodisperse Ferromagnetic Metal Parti¬cles: Synthesis by Chemical Routes, Size Control and Magnetic Characterizations. Handbook of Advanced Magnetic Materials, 37(19), 1193–1242. https://doi.org/10.1007/1-4020-7984-2_29Trafialek, J., Kaczmarek, S., Kolanowski, W. (2016). The risk analysis of metallic foreign bodies in food products. Journal of Food Quality, 39, 398–407.Trafialek, J., Kaczmarek, S., Kolanowski, W. (2016). The risk analysis of metallic foreign bodies in food products. Journal of Food Quality, 39, 398–407.https://doi.org/10.1111/jfq.12193https://doi.org/10.1111/jfq.12193Tripathy, S.K., Suresh, N. (2017). Influence of particle size on dry high-intensity magnetic separation of paramagnetic mineral. Advanced Powder Technology, 28 (3), 1092–1102. https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.01.018Tripathy, S.K., Suresh, N. (2017). Influence of particle size on dry high-intensity magnetic separation of paramagnetic mineral. Advanced Powder Technology, 28 (3), 1092–1102. https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.01.018Wang, F., Tang, D., Gao, L., Dai, H., Jiang, P., Lu, M. (2020). Dynamic capture and accumulation of multiple types of magnetic particles based on fully coupled multiphysics model in multiwire matrix for high-gradient magnetic separation. Advanced Powder Technology, 31 (3), 1040–1050.Wang, F., Tang, D., Gao, L., Dai, H., Jiang, P., Lu, M. (2020). Dynamic capture and accumulation of multiple types of magnetic particles based on fully coupled multiphysics model in multiwire matrix for high-gradient magnetic separation. Advanced Powder Technology, 31 (3), 1040–1050.https://doi.org/10.1016/j.apt.2019.12.020https://doi.org/10.1016/j.apt.2019.12.020Wang, Y., Xue, Z., Zheng, X., Lu, D., Li, S., & Li, X. (2019). Effect of matrix saturation magnetization on particle capture in high gradient magnetic separation. Minerals Engineering, 139, 105866.Wang, Y., Xue, Z., Zheng, X., Lu, D., Li, S., & Li, X. (2019). Effect of matrix saturation magnetization on particle capture in high gradient magnetic separation. Minerals Engineering, 139, 105866.https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.105866https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.105866Xue, H., Han, C., Chen, M., Fan, G., & Zhou, J. (2022). Improving mechanical properties of manufactured sand concrete with high biotite content: Application of magnetic separation process and equipment optimization. Construction and Building Materials, 350, 128861.Xue, H., Han, C., Chen, M., Fan, G., & Zhou, J. (2022). Improving mechanical properties of manufactured sand concrete with high biotite content: Application of magnetic separation process and equipment optimization. Construction and Building Materials, 350, 128861.https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128861https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128861Xue, Z., Wang, Y., Zheng, X., Lu, D., & Li, X. (2020). Particle capture of special cross-section matrices in axial high gradient magnetic separation: A 3D simulation. Separation and Purification Technology, 237, 116375.Xue, Z., Wang, Y., Zheng, X., Lu, D., & Li, X. (2020). Particle capture of special cross-section matrices in axial high gradient magnetic separation: A 3D simulation. Separation and Purification Technology, 237, 116375.Xue, Z., Wang, Y., Zheng, X., Lu, D., Sun, Z., & Jing, Z. (2022). Mechanical entrainment study by separately collecting particle deposit on matrix in high gradient magnetic separation. Minerals Engineering, 178, 107435. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107435Xue, Z., Wang, Y., Zheng, X., Lu, D., Sun, Z., & Jing, Z. (2022). Mechanical entrainment study by separately collecting particle deposit on matrix in high gradient magnetic separation. Minerals Engineering, 178, 107435. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107435Ye F., Deng H., Guo Z., Wei B., & Ren X. (2023). Separation mechanism and experimental investigation of pulsating high gradient magnetic separation, Results in Physics, 49, 106482. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.106482Ye F., Deng H., Guo Z., Wei B., & Ren X. (2023). Separation mechanism and experimental investigation of pulsating high gradient magnetic separation, Results in Physics, 49, 106482. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.106482

The authors declare that there are no conflicts of interest present.