CC BY
16
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
8. Некоторые результаты использования полутонкорунных баранов на тонкорунных матках товарного стада / В. В. Абонеев, В. В. Марченко, Ю. А. Колосов, А. Я. Куликова, Е. В. Абонеева // Зоотехния. 2021. № 8. С. 24-28.
9. Раджабов Ф. М. Мясо-сальная продуктивность баранчиков гиссарской породы при скармливании комбикормов разных рецептов на осенних пастбищах Таджикистана // Известия Оренбургского ГАУ. 2021. № 5 (91). С. 246-250.
10. Траисов Б. Б. Нагульные и мясные качества молодняка овец эдильбаевской породы при разном подборе родителей по живой массе // Овцы, козы, шерстяное дело. 2021. № 4. С. 30-33.
11. Третьякова О. Л., Кагермазов Ц. Б., Гетоков О. О. Система управления селекционной работой в животноводстве // Аграрная Россия. 2020. № 5. С. 29-32.
12. Филатов А. С. Динамика живой массы и мясная продуктивность баранчиков разных генотипов // Аграрно-пищевые инновации. 2020. № 2 (10). С. 32-42.
Информация об авторах Колосов Юрий Анатольевич, профессор кафедры разведения сельскохозяйственных животных, частной зоотехнии и зоогигиены им. П.Е. Ладана Донского государственного аграрного университета (РФ, 346493, Ростовская область, Октябрьский район, поселок Персиановский, ул. Кривошлы-кова, 24), доктор сельскохозяйственный наук.ORCID0000 0002 6826 8009. E-mail: kolosov-dgau@mail.ru
Чамурлиев Нодари Георгиевич, профессор кафедры частной зоотехнии Волгоградского государственного аграрного университета, (РФ, 400002, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26), доктор сельскохозяйственных наук. ORCID https://orcid.org/0000-0002-2421-3065 Email: zootexnia@mail.ru
Дегтярь Анна Сергеевна, доцент кафедры разведения сельскохозяйственных животных, частной зоотехнии и зоогигиены им. П.Е. Ладана Донского государственного аграрного университета (РФ, 346493, Ростовская область, Октябрьский район, поселок Персиановский, ул..Кривошлыкова, 24), кандидат сельскохозяйственный наук. E-mail: annet_c@mail.ru. ORCID https://orcid.org/0000-0002-0749-5558
Смородин Федор Андреевич, аспирант ФГБОУ ВО Донской ГАУ (РФ, 346493, Ростовская область, Октябрьский район, поселок Персиановский, ул.Кривошлыкова, 24),. E-mail: smorodin.fyodor@yandex.ru, ORCID https://orcid.org/0000-0003-0228-0336.
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-26 METHOD FOR DETERMINING CRYOSCOPIC TEMPERATURE FOR VARIOUS FRUITS AND BERRIES
I. A. Korotkiy, E. N. Neverov, E. V. Korotkaya, O. Yu. Lapshakova
Kemerovo State University, Kemerovo Received 04.03.2022 Submitted 14.04.2022
Summary
A method of differentiated analysis is proposed for determining the cryoscopic tempera-ture for various fruits and berries. As also the crystallization temperatures of eutectic solu-tions of sucrose and glucose. The developed technique will allow simulating freezing pro-cesses under various processing conditions.
Abstract
Introduction. The process of freezing fruits and berries is accompanied by a decrease in temperature and crystallization of the substances contained in them. Determining the cryo-scopic temperature (the temperature of the phase transition of a liquid into a solid phase) is an important parameter in calculating the modes of low-temperature processing. The pro-cess of rapid freezing is accompanied by temperature changes, therefore, objective and correct information should be developed, which is an important aspect for the progression of efficient and energy-savе methods for preserving and processing fruits and berries. Object. The objects of research are blackcurrant berries, sea buckthorn fruits, honeysuckle berries, shadberry fruits grown in the Kemerovo region. The study used berries that do not have mechanical damage, mature.Materials and methods. The temperatures were deter-mined using
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
thermocouples, measuring complex TRM-138, which is connected to a com-puter through an AC-4 adapter. Analysis of the moisture crystallization process during freezing of berries was carried out by the calorimetric method. The thermal analysis meth-od was used to determine cryoscopic temperatures, which is based on the construction thermograms of freezing.Results and conclusions. Cryoscopic temperatures are most in-fluenced by the total moisture content (free and bound), organic and mineral substances in berry juices. The low cryoscopic temperature, from the samples presented, was recorded in sea buckthorn of the Maslichnaya variety minus 2.8 °C, apparently, this is due to a lower content of free moisture (34.8%), which indicates a higher concentration of sugars in the solution. The lowest cryoscopic temperature value was noted for shadberry, the reason for this is that the fruits contain the least amount of moisture (only 80%, the proportion of free 37.6%) of the considered fruits and berries, in addition, the sugar content is quite high in these fruits (9.5% ). For various currant varieties, cryoscopic temperatures turned out to be close and fell into the temperature range from minus 1 to minus 1.5 °C. As a result of the analysis of numerous experiments, a method of differentiated analysis is presented, which makes it possible to determine cryoscopic temperatures, as also the crystallization temperatures of eutectic solutions of sucrose and glucose. The developed technique will allow simulating freezing processes under various processing conditions.
Key words: cryoscopic temperature, eutectic points, freezing rate, crystallization process, phase transitions, thermograms of freezing.
Citation. Korotkiy I. A., Neverov E. N., Korotkaya E. V., Lapshakova O. Yu. Method for determining cryoscopic temperature for various fruits and berries. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 2 (66). 202-208 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-26.
Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 532.77:615.322
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИОСКОПИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПЛОДОВ И ЯГОД
И. А. Короткий, доктор технических наук, профессор Е. Н. Неверов, доктор технических наук, профессор
Е. В. Короткая, доктор технических наук, профессор О. Ю. Лапшакова, кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»,
г. Кемерово
Дата поступления в редакцию 04.03.2022 Дата принятия к печати 14.04.2022
Актуальность. Процесс замораживания плодов и ягод сопровождается понижением температуры и кристаллизацией веществ, содержащихся в них. Определение криоскопической температуры (температуры фазового перехода жидкости в твердую фазу) является важным параметром при расчетах режимов низкотемпературной обработки. Процесс быстрого замораживания сопровождается изменениями температуры, поэтому должна быть выработана объективная и верная информация, что является важным аспектом для разработки энергосберегающих и эффективных методик консервирования и переработки плодов, ягод. Объект исследований. Объекты исследований - ягоды чёрной смородины, плоды облепихи, ягоды жимолости, плоды ирги, которые выращены на территории Кемеровской области. В исследовании использовались ягоды, не имеющие механических повреждений, зрелые. Материалы и методы. Температуры определяли с помощью термопар, измерительного комплекса ТРМ-138, который соединен с компьютером через адаптер АС-4. Анализ процесса кристаллизации влаги при замораживании ягод производили калориметрическим методом. Для определения криоскопических температур использовался метод термического анализа, который основан на построении термограмм замораживания. Ре-
№ 2 (66), 2022
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
зультаты и выводы. На криоскопические температуры оказывает наибольшее влияние общее содержание влаги (свободной и связанной), органические и минеральные вещества в соках ягод. Определены криоскопические температуры разных сортов ягод черной смородины, облепихи, ирги. В результате анализа многочисленных экспериментов представлена методика дифференцированного анализа, которая позволяет определить криоскопические температуры, а также температуры кристаллизации точек эвтектики растворов сахарозы и глюкозы. Разработанная методика позволит моделировать процессы замораживания при различных условиях обработки.
Ключевые слова: криоскопические температуры, точки эвтектики, скорость замораживания ягод, процессы кристаллизации, фазовые переходы, термограммы замораживания.
Цитирование. Короткий И. А., Неверов Е. Н., Короткая Е. В., Лапшакова О. Ю. Методика определения криоскопической температуры для различных плодов и ягод. Известия НВ АУК. 2022. 2(66). 202-208. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-26.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. В пищевой промышленности все чаще применяется замораживание плодов и ягод с целью последующего их хранения длительное время и сохранения полезных элементов, органолептических свойств. В повседневный рацион питания должны входить различные плоды и ягоды, так как они являются источником ценных органических кислот, микроэлементов, клетчатки, антиоксидантов. Широка область применения замороженных ягод и плодов: приготовление витаминных напитков и коктейлей, муссов, йогуртов, начинок для хлебобулочных и кондитерских изделий, поэтому сохранение плодов и ягод с их первоначальными свойствами является важной задачей. Процесс быстрого замораживания сопровождается изменениями температуры, поэтому должна быть выработана объективная и верная информация, что является важным аспектом для разработки энергосберегающих и эффективных методик консервирования и переработки плодов, ягод [2, 3, 11].
Процесс замораживания плодов и ягод сопровождается понижением температуры и кристаллизацией веществ, содержащихся в них. Определение криоскопической температуры (температуры фазового перехода жидкости в твердую фазу) является важным параметром при расчетах режимов низкотемпературной обработки [1, 5, 8, 13].
Материалы и методы. Объекты исследований - ягоды чёрной смородины, плоды облепихи, ягоды жимолости, плоды ирги, которые выращены на территории Кемеровской области. В исследовании использовались ягоды, не имеющие механических повреждений, зрелые. Температуры определяли с помощью термопар, измерительного комплекса ТРМ-138, который соединен с компьютером через адаптер АС-4. Данная измерительная система с высокой точностью позволяла измерять температуры. Погрешность данного метода составляла 0,05 °С. Анализ процесса кристаллизации влаги при замораживании ягод производили калориметрическим методом. Для определения крио-скопических температур использовался метод термического анализа, который основан на построении термограмм замораживания. Ягоды находились в конической колбе объемом 250 миллилитров, в центр которой помещалась ягода с термопарой. Предварительно ягоды охлаждались до 0 - 1 °С, после колба погружалась в хладагент, температура которого - минус 25 °С. После этого производилось фиксирование изменения температуры в образце в зависимости от времени [9, 14].
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Результаты и обсуждение. Анализ зависимости изменения температуры в образце ягоды от времени представлен на рисунке 1. Температурная кривая процесса замораживания ягоды представляет собой классическую зависимость с тремя характерными участками. Рассмотрим первый участок, который характеризует охлаждение, происходящее до получения криоскопической температуры, второй - достаточно продолжительный, с незначительно изменяющейся температурой (ордината на графике соответствует криоскопической температуре), третий - стадия относительно быстрого снижения температуры ягоды, что свидетельствует о завершении процесса замораживания. И дальнейшее уменьшение температуры соответствует охлаждению замороженной ягоды [4].
О
ja ч:
о |_
ос: га
а. &
®
а. аз ш
<D
-3
-6
-12
-15
vA
У Е
О
10
20
30
40
50
60
70
80
Продолжительность, мин
Рисунок 1 - Термограмма замораживания ягод смородины Figure 1 - Thermogram of freezing currant berries
Для систем, в которых происходят фазовые превращения, сопровождающиеся тепловыделением или теплопоглощением, температура не будем монотонно убывать или возрастать. Для получения более подробной информации процесса замораживания и определения эвтектических температур дважды продифференцируем по времени термограммы. Первая производная, характеризует зависимость скорости изменения температуры (темпа) охлаждения ягоды в процессе замораживания (рисунок 2).
На рисунке 2 вначале наблюдаем, как скорость изменения температуры достаточно быстро увеличивается, что характеризует процесс охлаждения ягод. Далее следует продолжительное снижение скорости изменения температуры и участок с постоянной скоростью, указывая на начало кристаллизации воды в ягодах, что позволяет определить криоскопическую температуру ~ - 1,5 °С. В процессе кристаллизации происходит более интенсивное тепловыделение, в результате повышается скорость изменения температуры. Окончание процесса показывает снижение скорости и приближение температуры ягод к температуре окружающей среды.
Зависимость скорости изменения температуры (темпа) охлаждения ягод смородины от времени определяет температуру отвердевания эвтектического раствора сахарозы. Данная температура соответствует максимуму (точка B) на рисунке 2. Из сопоставления рисунков 1 и 2 точка B на рисунке 2 соответствует времени 67 минут, по рисунку 1 этот временной интервал - температуре минус 8,5 °С.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
О
□
о; s
х
ф
(С i=;
о i=
S
ф
0,6
0,4
0,2
0.0
-0.2
. / в As
у /
/ /
/ /
10 20 30 40 50
Продолжительность, мин
60
70
80
Рисунок 2 - Зависимость скорости изменения температуры (темпа) охлаждения
ягод смородины от времени
Figure 2 - Dependence of the rate of temperature change (rate) of cooling of currant berries on time
Проанализировав вторую производную термограммы охлаждения ягод, зависимость которой изображена на рисунке 3, делаем вывод о зависимости производной скорости изменения температуры (темпа) охлаждения ягод от времени.
£ з: 0,15
5
О
ОС 0,10
5 X
| 0,05
(11
с; X
03 0,00
§ Ф
1- к -0,05
1
in <■> -0,10
о
С -0,15
А А
Л \в
\ 1
о
ю
70
80
20 30 40 50 60 Продолжительность, мин
Рисунок 3 - Зависимость производной скорости изменения температуры (темпа) замораживания ягод смородины от времени
Figure 3 - Dependence of the derivative of the rate of temperature change (rate) of freezing of currant berries on time
Температура отвердевания эвтектического раствора глюкозы соответствует точке А (температура, при которой происходит полная кристаллизация данного раствора). Из сопоставления рисунков 1 и 3 данная температура получилась равной минус 5,3 °С, что соответствует 63 минутам.
В таблице 1 представлены криоскопические температуры для исследованных образцов по предложенной методике.
№ 2 (66) 2022
Таблица 1 - Температуры кристаллизации жидкой фазы различных плодов и ягод
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Table 1 - Crystallization temperatures of t ie liquid phase of various fruits and berries
Название сорта / Varieties Криоскопическая температура, ° С / Cryoscop-ic temperature, Celsius Название сорта / varieties Криоскопическая температура, ° С / Cryoscop-ic temperature, Celsius
Черная смородина «Сеянец голубки» -1,0 Облепиха «Чуйская» -1,5
Черная смородина «Память Шукшина» -1,2 Облепиха «Дар Катуни» -1,7
Черная смородина «Память Лисавенко» -1,3 Облепиха «Масличная» -2,8
Черная смородина «Черный жемчуг» -1,4 Облепиха «Золотой початок» -1,4
Черная смородина «Пушистая» -1,5 Облепиха «Пантелеевская» -1,7
Черная смородина «Краса Алтая» -1,6 Жимолость (смесь сортов) -2,3
Ирга -4,0
Выводы. На криоскопические температуры оказывает наибольшее влияние общее содержание влаги (свободной и связанной), органические и минеральные вещества в соках ягод и плодов.
Криоскопическая температура у облепихи вида «Масличная» получилась минус 2,8 °С, эта температура оказалась ниже, чем у представленных образцов смородины, вероятно, причиной этого является меньшее содержание свободной воды - 34,8 %, что характеризует более высокую концентрацию сахаров в растворе [7, 12]. Из рассмотренных плодов и ягод у плодов ирги зафиксировано минимальное значение криоскопической температуры, это видимо, обусловлено тем, что плоды содержат наименьшее количество влаги (доля связанной влаги 42,3 %, доля свободной - 37,7 %). В плодах ирги достаточно высокое содержание сахаров (9,4 %), что свидетельствует о низкой криоскопической температуре. Измеренные значения криоскопических температур для различных сортов смородины получились в температурном интервале от минус 1 до минус 1,6 °С [6, 10]. В результате многочисленных экспериментов представлена методика дифференцированного анализа, которая позволяет определить криоскопические температуры, а также температуры отвердевения эвтектических растворов сахарозы и глюкозы. Разработанная методика позволит моделировать процессы замораживания при различных условиях обработки.
Библиографический список
1. Анализ и перспективы развития ягодного растениеводства в РФ / Н. Ю. Латков [и др.] // 1АСТ 2020. № 6. С. 47-58.
2. Беляева М. А. Оптимизация технологических регламентов и аппаратурного оформления процесса замораживания плодов (на примере клубники) // Пищевая промышленность. 2017. № 3. С. 40-43.
3. Биологическая ценность плодов и ягод российского производства / М. Ю. Акимов [и др.] // Вопросы питания. 2020. № 4. С. 220-232.
4. Богданов В. Д., Симдянкин А. А., Назаренко А. В. Исследование криоскопических температур и процесса вымораживания воды в тканях промысловых гидробионтов // Вестник КамчатГТУ. 2019. № 50. С. 14-22.
5. Влияние акустического замораживания на показатели структуры сублимированной клубники / Г. В. Семенов [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. 2019. № 3. С. 29-40.
6. Грибова Н. А., Султаева Н. Л. Изменение основных компонентов химического состава в ягодах свежезамороженных и замороженных с предварительным обезвоживанием растворами сахарозы // Сервис в России и за рубежом. 2013. № 5. С. 9-16.
7. Исследование компонентов, формирующих органолептические характеристики плодов и ягод / И. М. Почицкая [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2019. № 1. С. 50-61.
207
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
8. Исследование процесса замораживания ягод облепихи в акустическом поле / И. А. Короткий [и др.] // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (208). С. 89-93.
9. Митюрич Г. С., Жидкова А. Е. Определение теплофизических характеристик пищевых продуктов фотоакустическим методом. // Потребительская кооперация. 2015. № 4 (51). С. 68-72.
10. Мищук Р. Ц. Кинетика разложения сахарозы в концентрированном растворе // Сахар. 2017. № 5. С. 24-28.
11. Определение теплофизических характеристик тропических фруктов для их использования при производстве сухих молочных продуктов / И. А. Короткий [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 2. С. 220-231.
12. Расщепкин А. Н. Динамика изменения теплофизических характеристик плодов и ягод при сублимационной сушке // Вестник КрасГАУ. 2016. № 6. С. 89-94.
13. Analysis of energy consumption during convective drying of fruits and berries / I. Korotkiy [et al.] // E3S Web of Conferences. 14th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness, INTERAGROMASH 2021. Rostov-on-Don, 2021.
14. Black Chokeberry (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot) Fruits and Functional Drinks Differ Significantly in Their Chemical Composition and Antioxidant Activity / P. Denev [et al.] // Journal of Chemistry. 2018. Vol. 2018. Article ID 9574587. 11 p.
Информация об авторах Короткий Игорь Алексеевич, заведующий кафедрой теплохладотехники Кемеровского государственного университета (РФ, 650000, г. Кемерово, ул. Красная, 6), профессор, доктор технических наук, ORCID: 0000-0002-7623-0940, тел. 89832165854, e-mail: krot69@mail.ru
Неверов Евгений Николаевич, заведующий кафедрой техносферной безопасности Кемеровского государственного университета (РФ, 650000, г. Кемерово, ул. Красная, 6), профессор, доктор технических наук, ORCID: 0000-0002-3542-7860, тел. 89235215385, e-mail: neverov42@mail.ru Короткая Елена Валерьевна, профессор кафедры общей и неорганической химии Кемеровского государственного университета (РФ, 650000, г. Кемерово, ул. Красная, 6), профессор, доктор технических наук, ORCID: 0000-0002-6210-3756, тел. 89832165853, e-mail: korotkayael@mail.ru Лапшакова Оксана Юрьевна, доцент кафедры теплохладотехники Кемеровского государственного университета (РФ, 650000, г. Кемерово, ул. Красная, 6), кандидат технических наук, ORCID: 0000-0002-3450-2813, тел. 89133016129, e-mail: lapshakovaoks@mail.ru
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-27 EXPERIENCE IN MILK PRODUCTION WHEN USING ROBOTIC MILKING CAROUSEL GEA DAIRYPROQ
N. I. Mosolova1, М. A. Chekanova1, I. F. Gorlov1, N. A. Tkachenkova1, А. A. Slozhenkina1, 2, Е. S. Vorontsova1, 3
1Volga Region Research Institute of Manufacture and Processing of Meat-and-Milk Production,
Volgograd 2Higher School of Economics, Moscow 3Volgograd State Agrarian University, Volgograd
Received 27.01.2022 Submitted 25.05.2022
The authors are grateful to the Russian Science Foundation for financial support of research on scientific project № 22-26-00138, GNU NIIMMP
Summary
In the course of the work we conducted the experience of milk production using Gea DairyProQ robotized milking carousel on the basis of Donskoe JV LLC.
Abstract
Introduction. The use of robotic equipment in the conditions of agricultural complexes is an urgent task of dairy production. Robotization allows you to get the highest quality milk, and also increases the amount of milk produced in a shorter period of time, in comparison with manual labor. The purpose of this study is to analyze the experience of GEA DairyProQ (Germany) robotized milking carousel operation at the milk production complex at the Limited Liability Company - Agricultural Enterprise «Donskoe» in Volgograd
