Научная статья на тему 'ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАФИНАТА КАК ОБЪЕКТА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПОСЛЕ ЭКСТРАКЦИИ КРАСЯЩИХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ПЛОДООВОЩНОГО СЫРЬЯ'

ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАФИНАТА КАК ОБЪЕКТА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПОСЛЕ ЭКСТРАКЦИИ КРАСЯЩИХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ПЛОДООВОЩНОГО СЫРЬЯ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
34
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКСТРАКЦИЯ / БАКЛАЖАННАЯ КОЖУРА / РАФИНАТ / ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / ИЗОТЕРМЫ СОРБЦИИ / ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ / СУШКА / EXTRACTION / EGGPLANT PEEL / RAFFINATE / HYGROSCOPIC CHARACTERISTICS / SORPTION ISOTHERMS / THERMODYNAMIC ANALYSIS / DRYING

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Андреева Е.В., Евсеева С.С., Нугманов А.Х.-Х., Алексанян И.Ю.

Особенностью сырьевого сектора экономики Астраханской области является наличие на ее территории предприятий, специализирующихся на переработке овощного сырья, в частности баклажанов, используемых при производстве популярного в нашей стране пищевого продукта «Икра из баклажанов». Реализация технологий получения данного продукта приводит к накоплению 10-15 % отходов от общего количества исходного сырья в виде измельченной кожуры баклажанов, применяемой в качестве исходного сырья для производства натурального пищевого антоцианового красителя. Как известно, после извлечения красящих веществ из растительного материала также остаются отходы, например в виде рафината, которые могут использоваться как вторичное сырье, в частности, при производстве зубных паст: сухая и тонкодиспергированная кожура баклажанов отличается высокой эффективностью отбеливания зубной эмали. Цель исследования - определение гигроскопических свойств рафината, т. е. интенсивности его взаимодействия с влагой в газообразном состоянии (сорбционная способность), а также проведение термодинамического анализа. Гигроскопические характеристики и равновесная влажность исследуемого рафината определялись тензометрическим методом Ван Бамелена. Термодинамический анализ гигроскопических параметров проводился на основе классического уравнения Гиббса - Гельмгольца. Полученные в ходе эксперимента гигроскопические параметры и результаты термодинамического анализа позволили организовать процесс сушки вторичного сырья при рациональных режимных параметрах; проведена оценка варьирования энергии связи влаги с сухим веществом на различных стадиях сушки. Рассчитанные таким образом данные и их зависимости от влияющих факторов в случае использования как при проектировании процессов обезвоживания, так и при разработке сушильного оборудования обеспечивают высокую эффективность этого важного технологического приема.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Андреева Е.В., Евсеева С.С., Нугманов А.Х.-Х., Алексанян И.Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

HYGROSCOPIC PARAMETERS OF RAFFINATE AS AN OBJECT OF DEHYDRATION AFTER EXTRACTION OF COLORING COMPONENTS FROM FRUIT AND VEGETABLE RAW MATERIALS

A special feature of the raw materials sector of the Astrakhan region's economy is the presence on its territory of enterprises specializing in the vegetable raw materials processing, particularly, eggplants used in the production of the popular food product "Eggplant caviar" in our country. The technologies implementation for obtaining this product leads to the accumulation of about 10-15 % of waste from the total amount of raw materials in the form of crushed eggplant peel, used as a raw material for the production of natural food anthocyanin dye. No doubt, after the coloring substances extraction from plant material, waste also remains, for example in the form of raffinate, which can be used as secondary raw materials, especially, in the production of toothpastes: dry and finely dispersed egg-plant peel is highly effective in whitening tooth enamel. The study aim was to determine the hygroscopic properties of raffinate, i.e., the intensity of its interaction with moisture in the gaseous state (sorption capacity), as well as to conduct thermodynamic analysis. The researchers determined hygroscopic characteristics and the equilibrium humidity of the raffinate under study by the Van Bamelen strain gauge method. They run a thermodynamic analysis of the hygroscopic parameters on the basis of the classical Gibbs - Helmholtz equation. The hygroscopic parameters obtained during the experiment and the thermodynamic analysis results enable to organize the drying process of secondary raw materials at rational operating parameters; the authors evaluate the variation of the binding energy of moisture with dry matter at different stages of drying. The data calculated in this way and their dependence on the influencing factors in the case of use in the construction of both dewatering processes and drying equipment, ensure high efficiency of this important technological technique.

Текст научной работы на тему «ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАФИНАТА КАК ОБЪЕКТА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПОСЛЕ ЭКСТРАКЦИИ КРАСЯЩИХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ПЛОДООВОЩНОГО СЫРЬЯ»

УДК 536.712; 664.231:66.081 DOI 10.29141/2500-1922-2021-6-1-9

Гигроскопические параметры рафината как объекта обезвоживания после экстракции красящих компонентов из плодоовощного сырья

Е.В. Андреева1, С.С. Евсеева2, А.Х.-Х. Нугманов1*, И.Ю. Алексанян1

Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Российская Федерация, *e-mail: albert909@yandex.ru 2Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, г. Астрахань, Российская Федерация

Реферат

Особенностью сырьевого сектора экономики Астраханской области является наличие на ее территории предприятий, специализирующихся на переработке овощного сырья, в частности баклажанов, используемых при производстве популярного в нашей стране пищевого продукта «Икра из баклажанов». Реализация технологий получения данного продукта приводит к накоплению 10-15 % отходов от общего количества исходного сырья в виде измельченной кожуры баклажанов, применяемой в качестве исходного сырья для производства натурального пищевого антоцианового красителя. Как известно, после извлечения красящих веществ из растительного материала также остаются отходы, например в виде рафината, которые могут использоваться как вторичное сырье, в частности, при производстве зубных паст: сухая и тонкодиспергированная кожура баклажанов отличается высокой эффективностью отбеливания зубной эмали. Цель исследования - определение гигроскопических свойств рафината, т. е. интенсивности его взаимодействия с влагой в газообразном состоянии (сорбционная способность), а также проведение термодинамического анализа. Гигроскопические характеристики и равновесная влажность исследуемого рафината определялись тензометрическим методом Ван Бамелена. Термодинамический анализ гигроскопических параметров проводился на основе классического уравнения Гиббса - Гельмгольца. Полученные в ходе эксперимента гигроскопические параметры и результаты термодинамического анализа позволили организовать процесс сушки вторичного сырья при рациональных режимных параметрах; проведена оценка варьирования энергии связи влаги с сухим веществом на различных стадиях сушки. Рассчитанные таким образом данные и их зависимости от влияющих факторов в случае использования как при проектировании процессов обезвоживания, так и при разработке сушильного оборудования обеспечивают высокую эффективность этого важного технологического приема.

Для цитирования: Андреева Е.В., Евсеева С.С., Нугманов А.Х.-Х., Алексанян И.Ю. Гигроскопические параметры рафината как объекта обезвоживания после экстракции красящих компонентов из плодоовощного сырья//Индустрия питания|Food Industry. 2021. Т. 6, № 1. С. 75-82. DOI: 10.29141/2500-1922-2021-6-1-9

Дата поступления статьи: 8 сентября 2020 г.

Hygroscopic Parameters of Raffinate as an Object of Dehydration after Extraction of Coloring Components from Fruit and Vegetable Raw Materials

Elena V. Andreeva1, Sofia S. Evseeva2, Albert H.-H. Nugmanov1*, Igor Yu. Aleksanian1

Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russian Federation, *e-mail: albert909@yandex.ru 2Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering, Astrakhan, Russian Federation

Ключевые слова:

экстракция; баклажанная кожура; рафинат; гигроскопические характеристики; изотермы сорбции;

термодинамический анализ;

сушка

Keywords:

extraction;

eggplant peel;

raffinate;

hygroscopic

characteristics;

sorption isotherms;

thermodynamic

analysis;

drying

Abstract

A special feature of the raw materials sector of the Astrakhan region's economy is the presence on its territory of enterprises specializing in the vegetable raw materials processing, particularly, eggplants used in the production of the popular food product "Eggplant caviar" in our country. The technologies implementation for obtaining this product leads to the accumulation of about 10-15 % of waste from the total amount of raw materials in the form of crushed eggplant peel, used as a raw material for the production of natural food anthocyanin dye. No doubt, after the coloring substances extraction from plant material, waste also remains, for example in the form of raffinate, which can be used as secondary raw materials, especially, in the production of toothpastes: dry and finely dispersed eggplant peel is highly effective in whitening tooth enamel. The study aim was to determine the hygroscopic properties of raffinate, i.e., the intensity of its interaction with moisture in the gaseous state (sorption capacity), as well as to conduct thermodynamic analysis. The researchers determined hygroscopic characteristics and the equilibrium humidity of the raffinate under study by the Van Bamelen strain gauge method. They run a thermodynamic analysis of the hygroscopic parameters on the basis of the classical Gibbs - Helmholtz equation. The hygroscopic parameters obtained during the experiment and the thermodynamic analysis results enable to organize the drying process of secondary raw materials at rational operating parameters; the authors evaluate the variation of the binding energy of moisture with dry matter at different stages of drying. The data calculated in this way and their dependence on the influencing factors in the case of use in the construction of both dewatering processes and drying equipment, ensure high efficiency of this important technological technique.

For citation: Elena V. Andreeva, Sofia S. Evseeva, Albert H.-H. Nugmanov, Igor Yu. Aleksanian. Hygroscopic Parameters of Raffinate as an Object of Dehydration after Extraction of Coloring Components from Fruit and Vegetable Raw Materials. Индустрия питания|Food Industry. 2021. Vol. 6, No. 1. Pp. 75-82. DOI: 10.29141/2500-1922-2021-6-1-9

Paper submitted: September 8, 2020

Актуальность

Перспективным направлением совершенствования технологий натуральных антоциановых пищевых красителей признано изыскание возможностей использования при их производстве растительного сырья, имеющего низкую себестоимость, причем такие красители в большинстве случаев представляют собой премиксы, обладающие пищевой ценностью и заданными функциональными свойствами. Очевидно, что формирование рационального технологического потока выработки натуральных красителей при утилизации отходов технологии, в частности рафината после экстракции колорантов из кожуры баклажанов, опирается на создание рациональных условий хранения с учетом механизма поведения антоцианов с химической точки зрения и расширяет перспективы выработки экологически безопасных и позитивно влияющих на здоровье человека природных красителей и побочных продуктов.

Все преимущества сухих материалов в значительной степени определяются их гигроскопическими характеристиками, прогнозирование которых необходимо при анализе влияния

внутренних процессов тепловлагопереноса на интенсивность конвективного обезвоживания и на процессы формо- и структурообразования высушенного продукта [1; 2; 3]. Поэтому при проведении теплотехнологических исследований процесса конвективного обезвоживания дисперсных продуктов вначале получали их гигроскопические характеристики, которые, в частности, включают гигроскопическую влажность и диапазон влажностей с превалированием той или иной формы связи влаги с материалом, а далее - энергетическую составляющую [1; 2].

Цель исследования - определение гигроскопических параметров и их термодинамический анализ для рациональной организации процесса сушки рафината, полученного из поверхностного слоя баклажанов, после процедуры экстракции водорастворимых веществ в технологии получения натуральных антоциановых красителей.

Материалы (объекты) и методы исследования

В отходах производства баклажанной икры значительную долю составляет поверхностный слой баклажанов, в основном их кожура. Она мо-

жет являться исходным сырьем для производства натурального пищевого красителя вследствие скопления антоцианов.

Объектом исследования был выбран рафинат, получаемый после экстракции целевых компонентов из кожуры баклажанов (Solanum melon-gena L.), представляющий собой отходы данного производства, но достаточно востребованный в фармакотерапии, особенно в сухом виде12.

Гигроскопические характеристики (ГХ) и равновесная влажность Wp рафината определялись тензометрическим методом [2; 4; 5]: навески известной массы и влажности W находились в эк-сикаторной емкости над различно концентрированным сернокислым раствором до достижения равновесия в системе [6]. Следует отметить, что конкретная доля кислоты в растворе при фиксированном значении температуры T обусловливает такое парциальное давление паров воды, которое соответствует конкретной величине относительной влажности воздуха ф [3]. По окончании опыта рассчитывали равновесную влажность Wp, (1):

— G^l - Wo6pa3I;a)

Wp =

(1)

где Шобразца - исходная влажность навески, кг/кг;

- исходная масса навески, кг; в2 - масса навески в равновесном состоянии, кг.

Полученная в ходе исследования итоговая влажность рафината может быть рекомендована как рациональная для его дальнейшего хранения. При выявлении равновесных сорбционных зависимостей можно допустить [2; 4; 7], что величины активности воды Л„ и ф в опыте идентичны по причине совпадения парового давления над поверхностью рафината и в объеме эксикатор-ной емкости при полученном равновесии.

Известно [4; 8; 9], что для оценки способности к трансферу энергии при удалении воды из образца при термодинамическом анализе применяется потенциал трансфера воды в, оценить который в паровоздушной среде можно по величине химического потенциала В гигроскопических условиях потенциал трансфера влаги ориентировочно идентичен потенциалу химическому (2):

|в| = |л| = ЯТ 1п Лт (2)

где Я = 8,314 - постоянная, идентичная работе увеличения объема одного моля идеальной газовой среды при неизменном давлении и росте Т на 1 °К, Дж/(моль-К); Лц - активность воды; Т - температура среды, °К.

1 Баклажаны от пародонтоза. URL: http://mediry.ru/ narodniy_metod/baklazhany-ot-parodontoza.

2 Баклажан для зубов. URL: https://medivuo.com/stati/bak-lazhan-dlya-zubov.html.

В гироскопическом ареале при неизменной T и ф = 1 химический потенциал имеет нулевую величину /0, как для влаги, находящейся в свободном состоянии. Это значит, что в текущем состоянии для произвольной точки образца движущей сорбционной силой является А/ = л - /0. Согласно [4; 8; 9] уместно проводить оценку формы и энергии связи воды с сухим скелетом по величине работы обратимого отделения одного ее моля при постоянной T для фиксированной W без варьирования состава образца (3):

^=E = Ш)=RTP¿ = -RTЫA», (3)

где Е - свободная энергия моля адсорбированной субстанции в определенной прослойке, Дж/ моль; ps - давление насыщенной паровой среды над плоской поверхностью воды в свободном состоянии, Па; pu - давление водяных паров в состоянии равновесия при такой же T над веществом определенного уровня оводнения, Па.

Таким образом, используя соотношение (3), можно для математической оценки варьировать свободную энергии по W в гигроскопическом ареале, который для удобства в инженерных расчетах может быть разделен на две зоны.

Анализ и обработка экспериментально полученных изотермических сорбционных равновесных зависимостей дает возможность провести оценку механизма варьирования термодинамических составляющих, входящих в соотношение Гиббса-Гельмгольца при постоянных давлении, температуре и объеме. Это известное соотношение выглядит следующим образом:

AF = АЕ - TAS,

где АЕ, AS - изменение внутренней энергии и энтропии соответственно.

Дифференциальное изменение внутренней энергии и энтропии по WP при неизменных T, P можно, например, представить в виде соотношения (4):

(dAF\ = (дЛЕ\ _ T(dAS\ \dWPLP \dWpLp U^pAv (4)

где энтропийный компонент свободной энергии для большинства материалов может иметь заметную величину.

Взяв производную из соотношения (4) по Т, а в этом случае изменение внутренней энергии равно нулю, получим соотношение (5):

дт\дШр)тр \дшР)Т1; (5)

Р'Т.Р

С учетом выражения (3) соотношение для варьирования энтропии влаги в связанном состоянии будет выглядеть следующим образом (6):

/дЛБ\ _ -д(ИТ1пА^ _ д(Т1пАщ) [дШР)т „ " дТ " ~к ^ . (6)

дТ

Г р/ Т р

Полученные соотношения позволят получить искомые энергетические зависимости от влажности в процессе сушки, так как при построении изотерм сорбции для исследуемого материала 1п Лц тоже зависит от влажности. В свою очередь, термодинамические составляющие соотношения Гиббса-Гельмгольца учитываются при расчете величины теплоты парообразования для связанной влаги, значение которой может существенно отличаться в большую сторону от значения той же величины, но для свободной влаги.

Результаты исследования и их обсуждение

После завершения опытной серии построены изотермические сорбционные кривые для исследуемого материала (рис. 1) при температурах 298 и 318 °К, которые можно разбить на две зоны и аппроксимировать двумя уравнениями, что наглядно демонстрируют кривые, построенные уже в полулогарифмическом виде (рис. 2).

Анализируя кривые, представленные на рис. 2, можно видеть, что при повышении температуры рафината его гигроскопический участок смещается в сторону оси ординат, так как действительно положительное изменение внутренней энергии влияет на снижение процента связанной влаги в общем влагосодержании материала. Это можно представить в виде отдельной изотермы сорбции, построенной при температуре 318 °К, с указанием, согласно рекомендациям Г.К. Фило-ненко [10], диапазонов влажностей с превалированием различных видов связи воды с сухим веществом исследуемого рафината: от 0 до Ц0

, -i—i—I—|—I—I—|—г..........-

iCM^rVDOOOfM^-VOOOOiM^fVDOOOrsl^-VOOO МЛ _) О о о О г^ fM_ гм_ CJ ГО ГО ГО ГО ГО Р

о о о о о о"оооо"оооо"оооооо

Рис. 1. Равновесные сорбционные зависимости для рафината Fig. 1. Equilibrium Sorption Dependences for Raffinate

Рис. 2. Равновесные сорбционные зависимости для рафината в полулогарифмических координатах Fig. 2. Equilibrium Sorption Dependences for Raffinate in Semi-Logarithmic Coordinates

- превалирует химическая; от W0 до Wm - адсорбционная; от Wm и далее - капиллярная или осмотическая связь. Первый диапазон находится в пределах варьирования от W0 до Wm, второй - от Wm и т. д. (рис. 3).

LnAu

0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 WP

Рис. 3. К разделению на зоны с превалированием различных видов связи воды с сухим веществом Fig. 3. To the Division into Zones with the Various Types Predominance of Water-Dry Matter Bonding

Влажность Шт = 0,09, при которой и в диапазоне 0,03 < Шр < 0,09 микробиологическая и ферментативная активность остается минимальной, принимают за итоговую для хранения; при этом наблюдается трансфер воды из моно- в полимолекулярное адсорбционное состояние, первое из которых не отводится при тепловом обезвоживании, вследствие чего зону от 0 до Ш0 можно не принимать во внимание и математически не описывать. До точки Шт, полученной при пересечении касательной с осью абсцисс, наблюдается трансфер влаги из полимолекулярного адсорбционного в капиллярное или осмотическое состояние (см. рис. 3). Следует отметить, что выявленная ошибка аппроксимации была не более 3 %.

Ниже в качестве примера приведены аппроксимированные соотношения (7) и (8) для зон равновесной кривой, построенной при температуре 318 °К:

участок 1: 0,0265 < Шр < 0,09:

ln AW = 11,257 Wp - 1,703; участок 2. 0,09 < Wp < 0,26:

ln A

w = -8,236 Wp ■ + 9,153 Wp -

13,855 WP + 1,402.

(7)

(8)

Учитывая соотношение (5), в соответствие с которым необходимо провести процедуру дифференцирования по температуре, целесообразно представить зависимость логарифма активности воды от равновесной влажности в обобщенном виде, в которой входящие коэффициенты отражают смещение гигроскопической зоны в ту или иную сторону от оси ординат:

для прямолинейного участка:

1п ЛШ = (аТ + Ь) Шр + (сТ + ф); (9)

для криволинейного участка:

1п Лш = (аТ + Ь) Шр + (сТ + ф Шр+

+ (еТ + у) Шр + (к). (10)

Исходя из соотношений для зон при 298 и 318 °К, можно найти коэффициенты сначала для первого участка, а потом и для второго, решив необходимые системы уравнений. Затем, взяв производную уравнений (9), (10) по Т и перемножив ее на Т, получим искомые соотношения для энтропийно связанной энергии т.дл5

dW,

р.

В итоге получим для участка 1 соотношение (11), а для участка 2 - соотношение (12):

Т-Отт- = 244 443 Wp - 25 619;

dWP

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

, dAS dWP

= 973 429 Wp3 - 568 481 W* +

+ 117 334Wp- 10 071.

(11)

(12)

Учитывая соотношение (3), получаем изменение величины свободной энергии от влажности материала, а принимая во внимание соотношение (4), можно определить изменение внутренней энергии в процессе сорбции материалом влаги, которое представлено ниже зависимостями (13) и (14): для первой зоны:

дДЕ

dW,

= 214 681^-21 116;

(13)

Дж/моль 4 000 2 000 0

-2 000 -4 000 -6 000 -8 000 -10 000 -12 000 -14 000 -16 000 -18 000

— Т

ЭА F

awv

дАЕ dWP

dAS

dWP

—i— о

—i— CNl

-I-

—I-1-

VO 00

О (M ^t VO 00

ОООООт— T— T— T— T— (NCsJtNfNlfNlrn

о" о" о" о о о о о" о" о" о' о" о" о о о

о СМ ^ чр 00 о wp кг/кг

3AF

dAS

Рис. 4. Изменение свободной связанной T^^- и внутренней энергии

дАЕ_ VP

в зависимости от влажности материала Fig. 4. Change in Free Bound Tand Internal Energy -^¡7- as a Function of the Material Humidity

d WP

для второй зоны: дАЕ

„ = 995 205 Ж,3 - 531 849 W¿ +

dWP р р

+ 93 134Wp- 6 364.

(14)

Опираясь на полученные соотношения, мы построили графические зависимости (рис. 4).

Зная изменение всех составляющих уравнения Гиббса-Гельмгольца, можно найти общую удельную тепловую энергию испарения воды г = /(Ш,Т), которая входит в уравнение трансфера тепловой энергии при сушке, сложив тепловые энергетические составляющие (15): образования пара из воды в свободном состоянии г', смачивания гсм и составляющую гэнт, обусловленную варьированием энтропии [8]:

г = г' + Гсм + Гэнт. (15)

В пределах Т = 293 -г 318 °К изменение г' линейно (16) [4; 8]:

r' = 3 118,458 х 103 - 2 286 T.

(16)

Показатель гсм находят как дифференциал свободной энергии влагоудаления при Т = const [8]:

^гм

55,55б(^

гэнт рассчитывали следующим образом:

(17)

(18)

где 55,556 - переводной коэффициент для воды из молей в кг.

Теплота парообразования свободной влаги для обоих участков - величина постоянная и при Т = 318 °К равная:

г' = 3 118,458 х 103 - 2 286 х 318 = 2 391 510 Дж/кг: для участка 1:

гсм = |250 202 - 1 653 464 ЦР|; (19)

•энт = |13 580 254 WP- 1 423 313|;

: 2 391 510 + |250 202 - 1 653 464 WP| + + |13 580 254 WP- 1 423 313|;

для участка 2:

гсм = |1 209 769 Wp + 2 035 097 W2 -- 1 344 430 WP + 205 963|;

энт = |54 079 842 Wp3- 31 582 519 Wp + + 6 518 609 WP - 559 497|;

(20) (21)

(22) (23)

r = 2 391 510 + |1 209 769 Wp + 2 035 097 Wp -

- 1 344 430 WP + 205 963| + |54 079 842 W/ -

- 31 582 519 Wp + 6 518 609 WP - 559 497|. (24)

Закономерность варьирования значения теплоты парообразования для двух зон в пределах 0,0265 < WP < 0,26 (графическая интерпретация уравнений (21) и (24)) показана на рис. 5.

г, Днс/кг 3 800000 3 600000 3400000 3 200000 3000000 2 800000 2 600000 2400000

-Г-

OtM^tvOOOOfM'ivOOOOrM^rvOWL OOOOOrt-T-rrN(M(MN р'

о о" о" о" о о о о" о" о' о" о" о" о" кг/кг

Рис. 5. Закономерность варьирования r для двух зон Fig. 5. Pattern of r Variation for Two Zones

Следует отметить, что характер полученной закономерности варьирования теплоты парообразования не входит в противоречие с известными данными для множества продуктов растительной природы и определяется позонным превалированием того или иного вида и энергии связи воды с сухим веществом.

Выводы

Определены гигроскопические параметры и проведен их термодинамический анализ с целью рациональной организации процесса сушки рафината после выделения из кожуры баклажанов красящих компонентов.

Проведена оценка варьирования энергии связи влаги с сухим веществом на различных стадиях сушки.

Поскольку в пределах изменения влажности 0,0265 < Шр < 0,09 микробиологическая и ферментативная активность в продукте минимальна, ее величину в диапазоне от 9 до 12 % можно принимать за итоговую для хранения.

Полученные данные и их зависимости от влияющих факторов можно использовать при разработке процессов обезвоживания и при проектировании сушильного оборудования.

r

Библиографический список

1. Андреева Е.В., Евсеева С.С., Алексанян А.Ю., Нугманов А.Х.-Х. Гигроскопические свойства водорастворимых антоциановых комплексов, выделяемых из плодово-ягодного сырья // Вестник Международной академии холода. 2020. № 4. С. 45-52. DOI: 10.17586/1606-4313-2020-19-4-45-52.

2. Нгуен Т.С., Алексанян И.Ю., Нугманов А.Х.-Х., Титова Л.М. Гигроскопические исследования джекфрута как объекта сушки // Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49, № 4. С. 612-620. DOI: 10.21603/2074-9414-2019-4-612-620.

3. Hector, A.I. Handbook of Food Isotherms: Water Sorption Parameters for Food and Food Components. Academic Press. 2012. P. 360. ISBN-10: 0124316247. ISBN-13: 978-0124316249.

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

5. Никитина Л.М. Гигроскопические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах. М.: Энергия, 1967. 499 с.

6. Киселев И.Я. Экспериментальное исследование зависимости равновесной сорбционной влажности строительных материалов от температуры // Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5. С. 492-495.

7. Santanu, B.; Shivhare, U.S.; Mujumdar, A.S. Models for Sorption Isotherms for Foods: A Review. Drying Technology. 2006. Vol. 24, Iss. 8. Pp. 917-930. DOI: 10.1080/07373930600775979.

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

9. Al-Muhtaseb, A.H.; Mcminn, W.A.M.; Magee, T.R.A.. Water Sorption Isotherms of Starch Powders. Part 2: Thermodynamic Characteristics. Journal of Food Engineering. 2004. Vol. 62, Iss. 2. Pp. 135-142. DOI: 10.1016/S0260-8774(03)00202-4.

10. Филоненко Г.К., Гришин М.А., Гольденберг Я.М., Коссек В.К. Сушка пищевых растительных материалов: учеб. пособие для технол. специальностей вузов пищевой пром-сти. М.: Пищевая пром-сть, 1971. 440 с.

Bibliography

1. Andreeva, E.V.; Evseeva, S.S.; Aleksanyan, A.Yu.; Nugmanov, A.H.-H. Gigroskopicheskie Svojstva Vodorastvorimyh Antocianovyh Kom-pleksov, Vydelyaemyh iz Plodovo-Yagodnogo Syr'ya [Hygroscopic Properties of Water-Soluble Anthocyanin Complexes Isolated from Fruit and Berry Raw Materials]. Vestnik Mezhdunarodnoj Akademii Holoda. 2020. No. 4. Pp. 45-52. DOI: 10.17586/1606-4313-2020-194-45-52.

2. Nguen, T.S.; Aleksanyan, I.Yu.; Nugmanov, A.H.-H.; Titova, L.M. Gigroskopicheskie Issledovaniya Dzhekfruta kak Ob"Ekta Sushki [Hygroscopic Studies of Jackfruit as an Object of Drying]. Tekh-nika i Tekhnologiya Pishchevyh Proizvodstv. 2019. Vol. 49, No. 4. Pp. 612-620. DOI: 10.21603/2074-9414-2019-4-612-620.

3. Hector, A.I. Handbook of Food Isotherms: Water Sorption Parameters for Food and Food Components. Academic Press. 2012. P. 360. ISBN-10: 0124316247. ISBN-13: 978-0124316249.

4. Aleksanyan I.Yu., Bujnov A.A. Vysokointensivnaya Sushka Pishchevyh Produktov. Penosushka. Teoriya. Praktika. Modelirovanie [High-Intensity Drying of Food Products. Foam Gun. Theory. Practice. Modeling]: Monografiya. Astrahan': AGTU, 2004. 380 p.

5. Nikitina L.M. Gigroskopicheskie Parametry i Koefficienty Massop-erenosa vo Vlazhnyh Materialah [Hygroscopic Parameters and Mass Transfer Coefficients in Wet Materials]. M.: Energiya, 1967. 499 p.

6. Kiselev I.Ya. Eksperimental'noe Issledovanie Zavisimosti Ravnoves-noj Sorbcionnoj Vlazhnosti Stroitel'nyh Materialov ot Temperatury [Experimental Study of the Equilibrium Sorption Humidity Dependence of Building Materials on Temperature]. Academia. Arhitektura

i Stroitel'stvo. 2009. No. 5. Pp. 492-495.

7. Santanu, B.; Shivhare, U.S.; Mujumdar, A.S. Models for Sorption Isotherms for Foods: A Review. Drying Technology. 2006. Vol. 24, Iss. 8. Pp. 917-930. DOI: 10.1080/07373930600775979.

8. Nguen, T.S.; Nugmanov, A.H.-H.; Arabova, Z.M.; Nugmanova, A.A. Vychislenie Energii na Isparenie Svyazannoj Vlagi iz Dzhekfruta [Energy Calculation for Evaporation of Bound Moisture from Jackfruit]. Izvestiya Kaliningradskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Uni-versiteta. 2019. No. 55. Pp. 214-225.

9. Al-Muhtaseb, A.H.; Mcminn, W.A.M.; Magee, T.R.A.. Water Sorption Isotherms of Starch Powders. Part 2: Thermodynamic Characteristics. Journal of Food Engineering. 2004. Vol. 62, Iss. 2. Pp. 135-142. DOI: 10.1016/S0260-8774(03)00202-4.

10. Filonenko, G.K.; Grishin, M.A.; Gol'denberg, Ya.M.;Kossek, V.K. Sushka Pishchevyh Rastitel'nyh Materialov [Drying of Food Plant Materials]: Ucheb. Posobie Dlya Tekhnol. Special'nostej Vuzov Pish-chevoj Prom-sti. M.: Pishchevaya Prom-St', 1971. 440 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Информация об авторах / Information about Authors

Андреева Елена Викторовна

Andreeva, Elena Viktorovna

Тел./Phone: +7 (8512) 61-44-98 E-mail:

elpetrovicheva1970@gmail.com

Старший преподаватель кафедры безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии

Астраханский государственный технический университет 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 16

Senior Lecturer of the Life Safety and Engineering Ecology Department

Astrakhan State Technical University

414056, Russian Federation, Astrakhan, Tatishcheva St.,16

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8764-4524

Евсеева

София Сергеевна

Evseeva, Sofia Sergeevna

Тел./Phone: +7 (8512) 49-42-57 E-mail: e-mail: ruslana2212010@mail.ru

Старший преподаватель кафедры экспертизы, эксплуатации и управления недвижимостью

Астраханский государственный архитектурно-строительный университет 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 18

Senior Lecturer of the Department of the Expertise, Operation and Real Estate Management Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering 414056, Russian Federation, Astrakhan, Tatishcheva St., 18

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9434-8021

Нугманов

Альберт Хамед-Харисович

Nugmanov,

Albert Hamed-Harisovich

Тел./Phone: +7 (8512) 61-44-69 E-mail: albert909@yandex.ru

Доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологических машин и оборудования

Астраханский государственный технический университет 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 16

Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor, Professor of the Department Technological

Machines and Machinery

Astrakhan State Technical University

414056, Russian Federation, Astrakhan, Tatishcheva St.,16

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4093-9982

Алексанян Игорь Юрьевич

Aleksanian, Igor Yurievich

Тел./Phone: +7 (8512) 61-44-69 E-mail: albert909@yandex.ru

Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологических машин и оборудования

Астраханский государственный технический университет 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 16

Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department Technological Machines and Machinery

Astrakhan State Technical University

414056, Russian Federation, Astrakhan, Tatishcheva St.,16

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5494-1226

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.