The Influence of Micro-Vibration on the Structure of Freeze-Dried Strawberry

The structure of freeze-dried strawberries, frozen in the traditional method and freeze-dried strawberries frozen with micro-vibration is shown in this research. Micro-vibrations created in the air of the freezer according to a specific program. A digital frequency synthesizer that generates 250 W/m3 electromagnetic field rectangular pulse packets in the frequency bands of 2,500 kHz to 5,000 kHz creates micro-vibrations. Frozen berries were dried on the lab scale freeze dryer SVP-0,36. The primary temperature was minus 30+1°C. Secondary drying was carried out at a temperature of 38-40°C. The total duration of the drying cycle was 14-16 hours, depending on the size of the strawberries. The final moisture content of the freeze-dried strawberries was 1,5-1,7%. Microstructure, penetration, shear stress, absorption, sorption and sensitive analysis were determined in the freeze-dried samples. It is noted that micro-vibration allows the formation of a fine-crystalline structure of ice and retains the cellular structures in the dried strawberries. Researches of the microstructure showed that freezing with micro-vibration remain 60-70% cellular structures, compared with 25-30% of cellular structures preserved during traditional freezing. It was determined that the use of micro-vibration in freezing allows to improve the structural and mechanical characteristics of freeze-dried strawberries and their preservation during packaging and transportation. The sensitive characteristics of the test samples were almost identical. As a result of the research, it was noted that the greatest effect from micro-vibrations was observed for smaller strawberries.

micro-vibration, strawberry, vacuum freeze drying, microstructure, texture analysis, hygroscopic analysis

1. Беляева М.А. Оптимизация технологических регламентов и аппаратурного оформления процесса замораживания плодов (на примере клубники) // Пищевая промышленность. 2017. № 3. С. 40-43.

2. Воскобойников В.А. Основные методы производства инстант-продуктов // Пищевая промышленность. 2015. № 7. С. 21-23.

3. Дондокова С.А., Битуева Э.Б., Антипов А.В. Использование сублимационной сушки в производстве мясных продуктов // Научное обозрение. Технические науки. 2016. № 4. С. 37-48.

4. Ишевский А.Л., Давыдов И.А. Замораживание как метод консервирования пищевых продуктов // теория и практика переработки мяса. 2007. № 2. С. 43-59.

5. Клочкова Т.И., Шпрах З.С. Организация, масштабирование и оптимизация производства лиофилизированных препаратов // Российский биотерапевтический журнал. 2006. Том 5. № 3. С. 115-122.

6. Колодязная В.С., Кипрушкина Е.И., Бараненко Д.А., Румянцева О.Н., Шестопалова И.А. Продовольственная безопасность и холодильная технология // Вестник МАХ. 2013. № 1. С. 24-28.

7. Крумликов В.Ю., Остроумов Л.А., Сухих С.А., Кригер О.В. Подбор параметров стабилизации (замораживание и сушка) симбиотического консорциума с целью получения закваски прямого внесения // Техника и технология пищевых производств. 2016. Том 42. № 3. С. 25-30.

8. Овчарова Г.П., Абреч М.Ю., Непорожняя Е.Ю. Функциональные продукты сублимационной сушки // Пищевая промышленность. 2008. № 2. С. 14-15.

9. Поповский В.Г., Бантыш Л.А., Ивасюк Н.Т. Сублимационная сушка пищевых продуктов растительного происхождения. М.: Пищевая промышленность, 1975. 336 с.

10. Постольски Я., Груда 3. Замораживание пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1974. 607 с.

11. Похиленко В.Д., Баранов А.М., Детушев К.В. Методы длительного хранения коллекционных культур микроорганизмов и тенденции развития // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. 2009. № 4(12). С. 99-121.

12. Семёнов Г.В., Булкин М.С., Кузенков А.В. Современные направления научных исследований и технические решения по интенсификации процесса сублимационной сушки в пищевой промышленности, фармпроизводствах и прикладной биотехнологии (Часть 1) // Вестник МАХ. 2015. № 1. С. 187-202.

13. Семёнов Г.В., Краснова И.С. Сублимационная сушка пищевых продуктов. М.: ДеЛи плюс, 2018. 292 с.

14. Сороко О., Усеня Ю. Анализ способов замораживания пищевых продуктов // Наука и инновации. 2011. № 5(99). С. 63-67.

15. Хвыля С.И. Гистологический метод оценки влияния замораживания и хранения на микроструктуру мяса // Холодильная техника. 2016. № 11. С. 2-5.

16. Хвыля С.И., Гиро Т.М. Оценка качества и биологической безопасности мяса и мясных продуктов микроструктурными методами. Саратов: СГАУ, 2015. 240 с.

17. Христюк А.В., Сязин И.Е., Мякинникова Е.И. Технология плодовых и овощных криопорошков // Современные проблемы качества и безопасности продуктов питания в свете требований технического регламента таможенного союза: материалы международной научно-практической конференции (26 марта 2014 г). Краснодар: КГТУ, 2014. С. 78-80.

18. Burmester K., Pietsch A., Eggers R. A basic investigation on instant coffee production by vacuum belt drying // Procedia Food Science. 2011. Iss. 1. P. 1344-1352. https://doi.org/10.1016/j.profoo.2011.09.199.

19. Celli G.B., Ghanem A., Su-Ling Brooks M. Influence of freezing process and frozen storage on the quality of fruits and fruit products // Food Reviews International. 2016. Vol. 3. Iss. 32. P. 280-304. https://doi.org/10.1080/87559129.2015.1075212.

20. Ciurzyńska A., Lenart A. Freeze-Drying - Application in Food Processing and Biotechnology - a Review // Pol. J. Food Nutr. Sci. 2011. Vol. 3. Iss. 61. P. 165-171. https://doi.org/10.2478/v10222-011-0017-5.

21. Gaidhani K.A., Harwalkar M., Bhambere D., Nirgude P.S. Lyophilization / freeze drying - a review // World Journal of Pharmaceutical Research. 2015. Vol. 8. Iss. 4. P. 516-543.

22. Harnkarnsujarit N., Kawai K., Watanabe M., Suzuki T. Effects of freezing on microstructure and rehydration properties of freeze-dried soybean curd // Journal of Food Engineering. 2016. Iss. 184. P. 10-20. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2016.03.014.

23. Koroishi E.T., Boss E.A., Wolf Maciel M.R., Filho R.M. Process development and optimization for freeze-drying of natural orange juice // Journal of Food Process Engineering. 2009. Vol. 3. Iss. 32. P. 425-441. https://doi.org/10.1111/j.1745-4530.2007.00225.x/

24. Kozak P., Dziki D., Krzykowski A., Rudy S. Optimization of energy consumption in the freeze drying process of champignon (Agaricus Bisporus L.) // TEKA Kom. Mot. i Energ. Roln. - OL PAN. 2011. P. 134-141.

25. Marques L.G., Silveira A.M., Freire J.T. Freeze-Drying Characteristics of Tropical Fruits // Drying Technology. 2006. Vol. 4. Iss. 24. P. 457-463. https://doi.org/10.1080/07373930600611919.

26. Rey L., May J. Freeze-drying/Lyophilization of pharmaceutical and biological products. Book reviews // Eur. J. Pharm. Biopharm. 2001. Iss. 51. P. 163-164.

27. Sagara Y. Advances in Transport Phenomena during Freeze-Drying of Food Materials: Fundamentals and Applications // Food Science and Technology Research. 2001. Vol. 3. Iss. 7. P. 183-190. http://dx.doi.org/10.3136/fstr.7.183.

28. Salazar N.A., Alvarez C., Orrego C.E. Optimization of freezing parameters for freeze-drying mango (Mangifera indica L.) slices // Drying Technology. 2018. Vol. 2. Iss. 36. P. 192-204. https://doi.org/10.1080/07373937.2017.1315431

29. Segura L.A., Oyarzún C.A. Experimental evidence of mass transfer mechanisms during freeze-drying in a capillary porous medium // International Journal of Refrigeration. 2012. Vol. 8. Iss. 35. P. 2102-2109. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2012.08.014

30. Tarafdar A., Shahi N.Ch., Singh A., Sirohi R. Optimization of Freeze-Drying Process Parameters for Qualitative Evaluation of Button Mushroom (Agaricus bisporus) Using Response Surface Methodology // Journal of Food Quality. 2017. URL: https://www.hindawi.com/journals/jfq/2017/5043612/ (accessed 11.06.2019).