Изучение кинетических закономерностей и моделирование тепло- и массопереноса в процессе сушки джекфрута

В последнее время в мире приобретает популярность плод хлебного дерева (джекфрут), особенно среди вегетарианцев, вследствие того, что его плоды придают энергию из-за наличия в нем простых сахаров (фруктозы и сахарозы), при этом он не содержит жиров и вредного холестерина, что делает его превосходным источником энергии. С целью консервирования данного продукта рекомендовано применение биоразлагаемых полимерных покрытий для повышения сроков годности с максимальным сохранением пищевой ценности. Целью работы является разработка рациональных режимных параметров сушки ломтиков джекфрута с защитным биопокрытием и моделирование тепло- и массопереноса. Для достижения поставленной цели установлены кинетические закономерности процесса конвективной сушки ломтиков джекфрута, как двухслойного объекта и построены кривые скорости удаления воды. При варьировании в рамках технологических ограничений параметров, влияющих на интенсивность обезвоживания, определена, зависящая от их величины удельная производительность процесса и ее рациональное значение. Опираясь на анализ закономерностей протекания процессов переноса тепловой энергии и вещества выявлены их специфические особенности при удалении влаги из двухслойного объекта. Численно решена модель переноса тепловой энергии и вещества и рассчитана эволюция полей температур в образце при сушке. Полученные результаты позволили определить рациональные режимы обезвоживания, обеспечивающие устойчивость на поверхности ломтика нанесенного защитного покрытия, что способствует увеличению сроков его хранения при конечной влажности 25%, а также снижению энергоемкости реализуемого процесса консервации обезвоживанием. Обоснована возможность использования биополимерного покрытия на основе альгината натрия при сушке ломтиков джекфрута.

характеристики джекфрута, альгинат натрия, защитные пищевые покрытия, конвективный подвод энергии, кривые сушки, математическая аппроксимация кинетических кривых сушки, температурные режимы обезвоживания

1. Алексанян И.Ю., Буйнов А.А. Высокоинтенсивная сушка пищевых продуктов. Пеносушка. Теория. Практика. Моделирование: монография. Астрахань: АГТУ, 2004. 380 с.

2. Гинзбург А.С., Громов М.А. Теплофизические характеристики картофеля, овощей и плодов. М.: Агропромиздат,1987. 272 с.

3. Джекфрут, что это? Вегетарианцы торжествуют. Наконец нашелся тот самый плод. URL: https://likeni.info/dzhekfrut/ (дата обращения: 15.07.2019).

4. Калинин А.Б. Совершенствование систем хранения картофеля и овощей // Сельскохозяйственные Вести. 2009. № 3. URL: https://agri-news.ru/zhurnal/2009/%E2%84%963/2009/xranenie/sovershenstvovanie-sistem-xraneniya-kartofelya-i-ovoshhej.html (дата обращения: 19.07.2019).

5. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968. 471 с.

6. Максименко Ю.А., Нгуен Т.С., Арабова З.М., Алексанян И.Ю., Нугманов А.Х.-Х. Теплофизические и структурно-механические характеристики ломтиков джекфрута // Индустрия питания. 2019. Т. 4. № 4. С. 53-63.

7. Нгуен Т.С., Нугманов А.Х.-Х., Арабова З.М., Нугманова А.А. Вычисление энергии на испарение связанной влаги из джекфрута // Известия КГТУ. 2019. № 55. С. 214-225.

8. Неменущая Л.А., Степанищева Н.М., Соломатин Д.М. Современные технологии хранения и переработки плодоовощной продукции. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. 172 с.

9. Никулина М.А. Совершенствование процесса инфракрасной сушки пищевой съедобной пленки: дис … канд. техн. наук: 05.18.12: утв. 05.12.18. Санкт-Петербург, 2018. 228 с.

10. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло-массообмена. М.: Наука, 1984. 288 с.

11. Постановление правительства СРВ № 1819/QĐ-TTg от 16.11.2017. URL: https://thuvienphapluat.vn/van-ban/Linh-vuc-khac/Quyet-dinh-1819-QD-TTg-2017-phe-duyet-Ke-hoach-co-cau-lai-nganh-nong-nghiep-367693.aspx (дата обращения: 13.07.2019).

12. Роторная сушилка: пат. 2520752 Рос. Федерация. № 2013115610/06 / Остриков А.Н., Шевцов С.А., Столяров И.Н.; заявл. 05.04.2013; опубл. 27.06.2014, Бюл. № 18. 6 с.

13. Состав биодеградируемой полимерной композиции для обработки пищевых продуктов: пат. 2649981 Рос. Федерация. № 2017120355 / Подшивалов А.В., Захарова М.В., Успенская М.В., Самуйлова Е.О.; заявл. 09.06.2017; опубл. 06.04.2018, Бюл. № 10. 5 с.

14. Способ формирования защитного покрытия для хранения рыбной продукции: пат. 2297151 Рос. Федерация. № 2005119909/13 / Маслова Г.В., Сподобина Л.А., Красавцев В.Е., Нудьга Л.А., Петрова В.А., Бочек А.М., Панарин Е.Ф.; заявл. 27.06.2005; опубл. 20.04.2007, Бюл. № 11. 6 с.

15. Способ хранения плодоовощной и растениеводческой продукции: пат. 2325811 Рос. Федерация. № 2006123023/13 / Швец В.Ф., Гудковский В.А., Козловский Р.А., Кустов А.В.; заявл. 28.06.2006; опубл. 10.06.2008, Бюл. № 16. 7 с.

16. Способ хранения сельскохозяйственной продукции: пат. 2525722 Рос. Федерация. № 2013108726/13 / Ханикян В.Л.; заявл. 28.02.2013; опубл. 20.08.2014, Бюл. № 23. 5 с.

17. Средство для защиты пищевых продуктов от порчи, способ защиты пищевых продуктов от порчи: пат. 2322160 Рос. Федерация. № 2006106039/13 / Ткаченко Ю.А., Кулькин М.Ю.; заявл. 26.02.2006; опубл. 20.04.2008, Бюл. № 11. 11 с.

18. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 2004. 798 с.

19. Хабибуллина Л.Ф., Сидоров Ю.Д. Применение композиций на основе полимеров для повышения сохраняемости плодоовощной продукции // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. № 19. С. 146-150.

20. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena. New York: Wiley, 2002. 895 p.

21. Công nghệ chế biến thực phẩm. URL: http://doan.edu.vn/do-an/de-tai-tim-hieu-cong-nghe-che-bien-thuc-pham-25508/ (дата обращения: 18.07.2019).

22. Couper J.R., Penny W.R., Fair J.R., Walas S.M. Chemical Process Equipment: Selection and Design. London: Elsevier, 2005. 814 p.

23. Gavin P., Towler R., Sinnott K. Chemical Еngineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design. Amsterdam, Boston: Elsevier, 2008. 1245 p.

24. Kudra T., Mujumdar A.S. Advanced Drying Technologies. New York: Taylor&Francis, 2009. 500 p.

25. Mujumdar A.S. Handbook of Industrial Drying. New York: Taylor&Francis, 2007. 1280 p.

26. Rana S.S., Pradhan R.C., Mishra S. Optimization of chemical treatment on fresh cut tender jackfruit slices for prevention of browning by using response surface methodology // International food research journal. 2018b. Vol. 25. No. 1. P. 196-203.

27. Rana S.S., Pradhan R.C., Mishra S. Variation in properties of tender jackfruit during different stages of maturity // J Food Sci Technol. 2018a. Vol. 55. No. 6. P. 2122-2129.

28. Saxena J., Dash K.K. Drying kinetics and moisture diffusivity study of ripe Jackfruit // International food research journal. 2015. Vol. 22. No. 1. P. 414-420.

29. Sazhin B.S., Sazhin V.B. Scientific Principles of Drying Technology. New York: Begell House, 2007. 497 p.

30. Smith R. Chemical Process Design and Integration. Chichester; Hoboken: Wiley, 2005. 687 p.

31. Yi J., Zhou L., Bi J. Influence of pre-drying treatments on physicochemical and organoleptic properties of explosion puff dried jackfruit chips // J Food Sci Technol. 2016. Vol. 53. No. 2. P. 1120-1129.