CC BY
1
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
¿1 1
ЯМ .. Н
Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 2 (62). С. 56-65. Don agrarian science bulletin. 2023; 16-2(62): 56-65.
Научная статья
УДК 621.31: 664.8.022.6
doi: 10.55618/20756704_2023_16_2_56-65
EDN: ZIUIEW
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ СЛАБОТОЧНОГО ИСКРОВОГО РАЗРЯДА НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (РНФ), № 21-79-00112,
https://rscf.ru/project/21 -79-00112
Максим Дмитриевич Соснин1, Егор Николаевич Берестенко1, Иван Александрович Шорсткий1
1Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия, [email protected]
Аннотация. Работа посвящена исследованию диэлектрических и электрических свойств растительных материалов в диапазоне частот от 1 кГц до 100 кГц, обработанных слаботочным атмосферным искровым разрядом. Целью работы была оценка изменения величины диэлектрической проницаемости и электропроводности растительных материалов (яблоко и морковь) при различных режимах обработки и различной толщине образцов. Проницаемость или диэлектрические свойства пищевых материалов важны для понимания поведения этих материалов при воздействии на них электромагнитных полей в процессах переработки, воздействии электромагнитного поля или в других процессах, включающих электрофизическую обработку. Понимание этих свойств также перспективно для настройки и адаптации радиочастотных и микроволновых приборов. Для измерения диэлектрических и электрических свойств использовали измерительную ячейку с плоскопараллельными титановыми электродами. Обработка проводилась слаботочным атмосферным искровым разрядом с величиной тока от 1 мА до 4 мА. Установлено, что на диэлектрическую проницаемость и электропроводность большое влияние оказывают величина тока разряда обработки АИР. Диэлектрическая проницаемость и электропроводность материала коррелировали друг с другом и увеличивались с увеличением тока разряда от величины 1 мА до 4 мА, с последующим выходом на плато. С ростом толщины материала показатели диэлектрической проницаемости и электропроводности снижались. Для описания и прогнозирования связи между диэлектрическими и электрическими свойствами обрабатываемых АИР растительных материалов выведены соответствующие зависимости. Проведенные диэлектрические измерения предоставляют новую информацию о зависимости диэлектрических свойств растительных материалов от их толщины, величины тока разряда и плотности обработки АИР в частотном диапазоне.
Ключевые слова: атмосферный искровой разряд, диэлектрическая проницаемость, электропроводность, растительный материал
Для цитирования: Соснин М.Д., Берестенко Е.Н., Шорсткий И.А. Влияние обработки слаботочного искрового разряда на диэлектрические и электрические характеристики растительного сырья // Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 2 (62). С. 56-65.
© Соснин М.Д., Берестенко Е.Н., Шорсткий И.А., 2023
Original article
THE EFFECT OF LOW-CURRENT SPARK DISCHARGE TREATMENT ON THE DIELECTRIC AND ELECTRICAL PROPERTIES OF PLANT RAW MATERIALS
The study was supported by a grant from the Russian Science Foundation (RSF), No 21-79-00112,
https://rscf.ru/project/21 -79-00112/
Maxim Dmitrievich Sosnin1, Egor Nikolaevich Berestenko1, Ivan Aleksandrovich Shorstkiy1
1Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia, [email protected]
Abstract. The dielectric and electrical properties of plant materials in the frequency range from 1 kHz to 100 kHz treated with low-current atmospheric spark discharge (ASD) are investigated. The aim of the work was to evaluate the changes in the dielectric constant and electrical conductivity of plant materials (apple and carrot) under different processing modes and sample thickness. The permeability or dielectric properties of food materials are important for understanding the behavior of these materials when exposed to electromagnetic fields in processing processes, exposure to an electromagnetic field, or in other process-ses involving electrophysical processing. Understanding these properties is also promising for tuning and adapting radio frequency and microwave devices. To measure the dielectric and electrical properties, a measuring cell with plane-parallel titanium electrodes was used. The treatment was carried out by a low-current atmospheric spark discharge with a current value from 1 mA to 4 mA. It is established that the dielectric permittivity and electrical conductivity are greatly influenced by the magnitude of the discharge current of the air treatment. The dielectric permittivity and electrical conductivity of the material correlated with each other and increased with an increase in the discharge current from 1 mA to 4 mA, followed by a plateau. With an increase in the thickness of the material, the change in the dielectric constant and electrical conductivity decreased. To describe and predict the relationship between the dielectric and electrical properties of the plant materials processed by ASD, the corresponding dependencies are derived. The conducted dielectric measurements provide new information about the dependence of the dielectric properties of plant materials on the thickness, the magnitude of the discharge current and the density of air treatment in the frequency range.
Keywords: atmospheric spark discharge, dielectric constant, electrical conductivity, plant material
For citation: Sosnin M.D., Berestenko E.N., Shorstkiy I.A. The effect of low-current spark discharge treatment on the dielectric and electrical properties of plant raw materials. Vestnik agrarnoy nauki Dona = Don agrarian science bulletin. 2023; 16-2(62): 56-65. (In Russ.)
Введение. Количественная оценка эффектов, возникающих в результате электрофизического воздействия на пищевые продукты, агропромышленное сырье и биоматериалы, является важным аспектом успешного практического применения [1].
За последние годы направление электрофизических методов воздействия приобрело широкую потребность как в исследованиях, так и в практическом применении. Ввод ряда электрофизических технологий в пищевое производство подчеркивает их высокую актуальность [2]. Для оценки эффективности работы электрофизических технологий развиваются методы и приемы обнаружения и измерения эффектов от их воздействия на биологическую ткань. К основным общепризнанным методам относят диэлектрическую спектроскопию (низкочастотные [3], высокочастотные методы [4] и методы фазового сдвига [5].
Диэлектрические методы также широко применяются для оценки зрелости и качества плодоовощной продукции, разного рода изменений во время созревания продуктов и на этапах технологической переработки (нагревание, замораживание, сушка и другие виды обработ-
ки) [6, 7]. Диэлектрические свойства различных фруктов, овощей и других пищевых материалов в широком диапазоне частот и температур подробно рассматривались в литературных обзорах [8]. Для экспресс-определения содержания влаги в зерновых материалах используются диэлектрические методы контроля [9].
Проницаемость или диэлектрические свойства пищевых материалов важны для понимания поведения этих материалов при воздействии на них электромагнитных полей в процессах переработки, воздействия электромагнитного поля или в других процессах, включающих электрофизическую обработку. Понимание этих свойств также перспективно для настройки и адаптации радиочастотных и микроволновых приборов.
Таким образом, целью данной работы является изучение влияния электрофизической обработки слаботочным атмосферным искровым разрядом на диэлектрические и электрические характеристики растительного сырья.
Материалы и методы исследования. Материалы. Для определения влияния обработки слаботочного искрового разряда на электрические и диэлектрические характеристики
использовали растительное сырье: яблоко и морковь. Исходное содержание влаги определяли гравиметрическим методом при температуре 105 °С [10] и перепроверяли анализатором влажности (Эвлас-2М, Сибагроприбор, Россия). Исходное растительное сырье очищали от внешней оболочки и нарезали на диски диаметром 20 мм с толщинами 3, 6 и 9 мм с помощью слайсера.
Обработка слаботочным атмосферным искровым разрядом. Схема установки формирования слаботочного атмосферного искрового разряда (АИР) представлена на рисунке 1 а. В качестве источника искрового разряда использовали высоковольтной усилитель Matsusada 20-B-20 (Matsusada Precision Inc, Japan) в комбинации с функциональным генератором Agilent. Контроль высоковольтного сигнала осуществляли с помощью осциллографа
Tektronix TDS 220 (Tektronix, США). Для генерации атмосферного искрового разряда (АИР) использовали конфигурацию электродов типа «точка - плоскость» при поддержке термоэлектронной эмиссии, в соответствии с запатентованной технологией [11]. Межэлектродный зазор составлял 15 мм. Расстояние от источника термоэлектронной эмиссии до материала составляло 10 мм во всех экспериментах. Материал анода - сетка из пищевой нержавеющей стали. Регулировку диапазона температуры накала осуществляли с помощью реостата.
Анод установки размещен на позиционирующей головке с возможностью перемещения по осям x-y с помощью шаговых двигателей. Траекторию перемещения анода задавали с учетом максимального покрытия зоны обработки растительного материала (рисунок 1 б).
Штанговый двигатель Rod motor
Изолятор Insulator
б b
Источник ТЭ
Thermionic emission source
Морковные д иски Carrot discs
Диэлектрическая подложка Insulator substrate
\ Insulator Изолятор
Морковный диск Carrot disc
Траектория движения электрода Trajectory of the electrode
Атмосферный искровой разряд Atmospheric spark discharge
Рисунок 1 - Схематическое изображение обработки искровым атмосферным разрядом (а), траектория движения материала относительно зоны обработки (б) и визуализация процесса обработки (в) Figure 1 - Atmospheric spark discharge treatment scheme (a), the trajectory of the material relative to the treatment zone (b) and visualization of the treatment (c)
Параметры искрового разряда: длительность тока разряда 800 мкс, частота следования импульсов 100 Гц, амплитуда импульсов 8 кВ/см, сила тока 1-4 мА. Плотность обработки для всех экспериментов составляла 15103 ед/см2. Визуально формируемый искровой разряд представлен на рисунке 1 в.
Диэлектрическая проницаемость. Емкость параллельного пластинчатого конденсатора С, состоящего из двух пластин равной площади и разделенного пластинами, определяется следующим уравнением (1) [12]:
С=^. (1)
где е = ег£0 - абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика в Ф/м; £г - относительная диэлектрическая проницаемость; £0 - электрическая постоянная (£0 = 8,854 • 10-12 Ф/м); А - площадь проводящей пластины в м2; б - расстояние между пластинами в м.
Диэлектрическая проницаемость £г является параметром, характеризующим способность материала образовывать емкость, т.е. емкость конденсатора любых размеров и формы пропорциональна диэлектрической проницаемости диэлектрика (2):
* = (2)
с0
где С - емкость конденсатора, заполненного образцом, пФ; С0 - емкость пустого конденсатора в пФ.
В данной работе измерения емкости проводились с помощью прецизионного LCR-метра (Quadtech, США) с набором 4-пиновых коннекторов (1700-03 Kelvin Leads) с возможным частотным диапазоном измерений от 20 Гц до 1 МГц. Анализатор LCR был подключен к специально сконструированной измерительной ячейке с параллельными цилиндрическими электродами, между которыми находились тестируемые образцы. Измерительная ячейка с параллельными пластинами была сконструирована из титана диаметром 40 мм. Измерительные тесты для каждого образца растительного материала измерялись на 10 базовых частотах от 1 до 100 кГц.
Определение электропроводности. Величину электропроводности исследуемого растительного материала определяли исходя их геометрических размеров исследуемого объекта с помощью выражения (3) [11]:
* = £ (3)
где G - проводимость, См (на частоте 10 кГц); I - толщина материала, м; А - площадь поверхности исследуемого образца, м2.
Без обработки Without treatment
Плазменный канал Plasma channel
После обработки After treatment
¡7 )
г
и
Ток разряда Current discharge
Морковный диск Current disc
10 мм
Рисунок 2 - Отпечаток влаги морковного диска на листе бумаги до и после обработки атмосферным искровым разрядом Figure 2 - Imprint of carrot disk moisture on a sheet of paper before and after treatment by atmospheric spark discharge
Статистический анализ. Эксперименты проводились в трех повторениях, и результаты были выражены как среднее значение ± стандартное отклонение. Статистическую значимость определяли с помощью ¿-критерия. Статистическая значимость, проверенная дисперсионным анализом, была установлена на уровне p<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Эффект обработки АИР на структуру ткани растительного материала. На рисунке 2 показана поверхность морковных дисков толщиной 3 мм до и после АИР вместе с соответствующими отпечатками влаги, оставленными образцами моркови на цветном листе бумаги. Установлено, что в результате обработки АИР структуры ткани растительных материалов проявлялся эффект электропорации растительных мембран с выделением капель внутриклеточной жидкости на поверхности материала. При этом эффект проявлялся на верхней и нижней сторонах образца по направлению силовых линий электрического поля.
Влияние АИР на диэлектрическую проницаемость. Частотная зависимость диэлектрической проницаемости исследуемых расти-
тельных материалов при различных режимах обработки и толщине представлена на рисунке 3. Для каждой полученной кривой диэлектрическая проницаемость уменьшалась с увеличением частоты. При частоте 1 кГц значение ег для диска моркови увеличилось с 420 до 1200 при токе разряда от 1 мА до 4 мА. Аналогичная тенденция зафиксирована для материала яблоко. Подобное поведение характерно для растительных материалов [13]. Полученные данные для контрольных образцов совпадают со значениями других авторов [14]. Незначительные различия могут быть частично объяснены различиями в сортах, содержании влаги и других неконтролируемых параметрах.
Для установления зависимости диэлектрической проницаемости от тока разряда была выбрана частота 10 кГц. Можно утверждать, что рост тока разряда обеспечивает более высокие значения ег, поскольку происходит модификация капиллярно-пористой структуры материала с образованием новых континуумов. Полученная тенденция роста диэлектрической проницаемости от приложенного тока согласуется с результатами при обработке импульсным электрическим полем исследуемых материалов [15].
6Ь ее
1=2 А Морковь, —"4=1 А Морковь,^—-1=0 Морковь, -1=2 А Яблоко, - ■- 1=1 А Яблоко, - — 1=0 Яблоко
а а
1=4 А Морковь, —*—1=3 А Морковь, --■- 1=4 А Яблоко, -*-|=3 А Яблоко, Рисунок 3 - Зависимость относительной диэлектрической проницаемости от частоты:
а - толщина - 3 мм; б - толщина - 5 мм; в - толщина - 9 мм
l=4 A Carrot, —*—1=3 A Carrot, ■
-l=2 A Carrot, -4=2 A Apple,
-1=1 A Carrot,— -1=1 A Apple,
-*- 1=4 A Apple, -*-1=3 A Apple, -
Figure 3 - Dependence of dielectric permittivity on frequency: a - thickness - 3 mm; b - thickness - 5 mm; c - thickness - 9 mm
1=0 Carrot, 1=0 Apple
Влияние режимов обработки АИР на диэлектрическую проницаемость исследуемых материалов на частоте 10 кГц показано на рисунке 4. Выбранная частота является базовой для измерительных приборов.
Величина тока разряда оказала значительное влияние на значения диэлектрической проницаемости всех рассматриваемых растительных материалов. Это было ожидаемо, поскольку диэлектрическая проницаемость воды составляет около 80, в то время как диэлектрическая проницаемость высушенного растительного материала составляет менее трех в радиочастотном диапазоне [16]. Как показано на рисунке 4, изменения значений диэлектрической 100
90
80
ад
~ 70
i—
о
° 60 50
05 ГО
О Ср
£ ч=
§ О
о со
05 £=
т о
05 о
5 05
ч О
40 30 20 10 0
0 12 3 4
Ток разряда, мА Current discharge, mA (а а)
проницаемости с ростом тока разряда для материала морковь имели более выраженный характер. При этом большое значение имела толщина материала, также влияющая на эффективность изменения диэлектрической проницаемости. Для материала морковь толщиной 3 мм при токе разряда 1 мА был установлен резкий рост диэлектрической проницаемости до величины 81. Данный факт говорит о выделении клеточной жидкости, диэлектрическая проницаемость которой близка к аналогичному значению для воды. С ростом толщины материала изменение диэлектрической проницаемости снижалось.
100 90
tU
_а
05
а
о р
tu
80 70 60 50 40
£ с
5 го
ё Ч 30
05 Д
т о
Р-. Л
5 л 05
20
05 10
ч О
12 3 4
Ток разряда, мА Curren t discharge, mA (б b)
—•—Змм, —*—5 мм, —Ш—Эмм Рисунок 4 - Зависимость диэлектрической проницаемости от режима тока разряда на частоте 10 кГц для моркови (а) и яблока (б) •— 3 mm, —А— 5 mm, —Ш— 9 mm Figure 4 - Dependence of the dielectric constant on the discharge current mode at a frequency of 10 kHz for carrots (a) and apples (b)
0
0
Аналогичная тенденция зафиксирована и для яблока. Данный факт может служить количественным показателем эффективности обработки АИР, аналогичный индексу дезинтеграции, используемому при расчетах электрофизических методов обработки [17].
Морковь 3 мм Carrot 3 mm Морковь 5 мм Carrot 5 mm Морковь 9 мм Carrot 9 mm
Яблоко 3 мм
Для корреляции диэлектрической проницаемости и величины тока разряда АИР были получены экспоненциальные и логарифмические зависимости на частоте 10 кГц:
£10 кГц= 27,0-е0'1396"' £10 кГц= 5,588!п(!) + 48,75 £10 кГц= 9,679!п(!) + 70,77
£ю кгц= 25,808в0'27411
Apple 3 mm Яблоко 5 мм Apple 5 mm Яблоко 9 мм Apple 9 mm
£10 кГц= 24,784e0'1895"' ею кгц= 21,059e0'205'
о
.о
д
о в
о р
п
о р
трк
е л Э
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
О .о
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
д
о СО сп
If
fc ^ 0,02 аз с: ш о СО О
0,01
1 10 100 Частота, кГЦ Frequency, kHz (а а)
0,07
0,06
0,05
0,04
- 0,03
0,02
0,01
0
1 10 100 Частота, кГЦ Frequency, kHz
(б b)
1 10 100 Частота, кГЦ Frequency, kHz
(в с)
* 1=4 А Морковь, —*—1=3 А Морковь, —♦—1=2 А Морковь, —"-1=1 А Морковь,^—-1=0 Морковь, -*-|=4 А Яблоко, -*-|=3 А Яблоко, -+-[■=2 А Яблоко, -■-1=1 А Яблоко, " — |=0 Яблоко а - толщина - 3 мм; б - толщина - 5 мм; в - толщина - 9 мм Рисунок 5 - Зависимость электропроводности исследуемых растительных объектов от частоты
* l=4 A Carrot, —*—1=3 A Carrot, ■ -*-1=4 A Apple, - 1=3 A Apple, -a - thickness - 3 mm; b -
—*—\=2 A Carrot, -"-1=1 A Carrot,^—-1=0 Carrot, 1=2 A Apple, - ■- 1=1 A Apple, - — l=0 Apple thickness - 5 mm; c - thickness - 9 mm
Figure 5 - Dependence of the electrical conductivity of the studied plant objects on the frequency
0
0,03
0,03
о
од
в
о р
п
о р
трк
е л Э
0,025
0,02
со
0,015
0,01
> "o
E 0,005
о
о
0
1
2
3
Ток разряда, мА Current discharge, mA (а а)
о
.о
д
о в
0,025
0,02
ив
0,015
о >■ g- 0,01
& 1
-о 0,005
е л Э
о О
4
■5 мм,
12 3 4
Ток разряда, мА Current discharge, mA (б b)
-9 мм
Figure 6
Рисунок 6 - Зависимость электропроводности исследуемых растительных объектов от режима тока разряда АИР на частоте 1 кГц для моркови (а) и яблока (б) •— 3 mm, —*— 5 mm, —Ш— 9 mm Dependence of the electrical conductivity of the plant objects on the mode of the atmospheric spark discharge current at a frequency of 1 kHz for carrots (a) and apples (b)
0
0
0
Влияние АИР на электропроводность. На рисунке 5 представлена полученная в соответствии с выражением (3) частотная зависимость электропроводности исследуемых объектов. Кривая электропроводности характерна для диэлектрического растительного материала [18]. Обработка АИР способствовала росту величины электропроводности на всем частотном спектре. Данные изменения возникают в результате перемещения внутриклеточной жидкости из глобул клеток во внеклеточное пространство, в том числе на поверхности исследуемого материала под действием тургорного давления.
Изменение электропроводности (а) в зависимости от режима обработки тока разряда АИР проиллюстрировано на рисунке 6. Полученные данные хорошо коррелируют со значе-
Морковь 3 мм Carrot 3 mm Морковь 5 мм Carrot 5 mm Морковь 9 мм Carrot 9 mm Яблоко 3 мм Apple 3 mm Яблоко 5 мм Apple 5 mm Яблоко 9 мм Apple 9 mm
Выводы. Проведен анализ диэлектрических и электрических свойств растительных материалов в диапазоне частот от 1 кГц до 100 кГц, обработанных слаботочным атмосферным искровым разрядом. Установлено, что величина тока разряда и толщина материала влияют на величину диэлектрической проницаемости исследуемых растительных материалов после обработки АИР. Величина тока разряда оказала доминирующее влияние на диэлектрические свойства из-за связанного с этим эффектом электропорации мембран растительных клеток с возникновением нового континуума. Диэлектрическая проницаемость и электропроводность материала коррелируют друг с другом и увеличивались с увеличением тока разряда от величины 1 мА до 4 мА, с последующим выходом на плато. Для описания и прогнозирования связи между диэлектрическими и электрическими свойствами обрабатываемых АИР раститель-
ниями диэлектрической проницаемости (рисунок 4). При базовой частоте 10 кГц приложенного электрического поля электропроводность увеличивается с увеличением тока разряда АИР. В работах с применением обработки импульсных электрических полей также отмечена прямая корреляция с величиной тока [19].
Изменения в значениях ст демонстрируют большую величину на более низких токах разряда, чем на более высоких. Однако могут наблюдаться некоторые отклонения в значениях ст, полученных при величине тока разряда 2 мА по сравнению с другими значениями. Установлено, что электропроводность исследуемых растительных материалов имеет следующие экспоненциальные зависимости на частоте 10 кГц:
ных материалов выведены соответствующие зависимости.
Список источников
1. Arshad R.N. et al. Electrical systems for pulsed electric field applications in the food industry: An engineering perspective // Trends in food science & technology. 2020. Т. 104. Р. 1-13. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.07.008.
2. Исмаилов А., Назаров О., Хасанов Г. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов в производстве // Современные исследования. 2018. № 4. С. 122-125. EDN: YXBDEU
3. Castro-Giraldez M. et al. Low-frequency dielectric spectrum to determine pork meat quality // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2010. Т. 11. № 2. Р. 376386. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2010.01.011.
4. El Khaled D. et al. Dielectric spectroscopy in biomaterials: Agrophysics // Materials. 2016.
Т. 9. № 5. 310 р. https://doi.org/10.3390/ ma9050310.
5. Морозов О.Г., Насыбуллин А.Р. Свойства сложно-периодических неоднородных систем в радиочастотных и оптических направляющих структурах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2015. Т. 18. № 31. С. 16-22. EDN: VIDJPD
°10 кГц= 0,017-I01885
°10 кГц= 0,00910229
°10 кГц= 0,0058I01268
°10 кГц= 0,0125I011
°10 кГц = :0,0089-I0'1767
°10 кГц= 0,007I 01847
6. Константинов В.Н. Применение диэлектрической спектроскопии (в диапазоне частот 200 МГц-20 ГГц с помощью коаксиального зонда с открытым концом) для определения качества плодов мускусной дыни и арбузов без разрушения образца // Инженерно-техническое обеспечение АПК. 2010. №. 1. С. 186-186. EDN: LAKUDP
7. Soltani M., Alimardani R., Omid M. Evaluating banana ripening status from measuring dielectric properties // Journal of Food Engineering. 2011. Т. 105. № 4. Р. 625-631. https://doi.org/10.1016/jJfoodeng.2011.03.032.
8. Soltani M., Alimardani R., Omid M. Use of dielectric properties in quality measurement of agricultural products // Nature and Science. 2011. Т. 9. № 4. Р. 57-61.
9. Baglat P. et al. Non-Destructive Banana Ripeness Detection Using Shallow and Deep Learning: A Systematic Review // Sensors. 2023. Т. 23. № 2. Р. 738. https://doi.org/10.3390/ s23020738.
10. Kaur S., Randhawa S., Malhi A. An efficient ANFIS based pre-harvest ripeness estimation technique for fruits // Multimedia Tools and Applications. 2021. Т. 80. Р. 19459-19489. https://doi.org/10.1007/s11042-021-10741-2.
11. Маслов А.В. и др. Изучение влияния комплексной растительной добавки на свойства мучных смесей и пшеничного теста // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 511-525.
DOI: 10.21603/2074-9414-2022-3-2385. EDN: UBJCWH
12. Шорсткий И.А., Худяков Д.А. Оценка эффективности сушки биоматериала с предварительной обработкой импульсным электрическим полем // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. №. 4 (78). С. 49-54. DOI: 10.20914/2310-1202-2018-4-49-54. EDN: ZBJVQT
13. Benning R., Birrell S., Geiger D. Development of a multi-frequency dielectric sensing system for real-time forage moisture measurement // 2004 ASAE Annual Meeting. -American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2004. Р. 041100 doi: 10.13031/2013.18474
14. Renshaw R.C., Dimitrakis G.A., Robinson J.P. Mathematical modelling of dielectric pro-perties of food with respect to moisture content using adapted water activity equations // Journal of Food Engineering. 2021. Т. 300. Р. 110538. https://doi.org/10.1016/jJfoodeng.2021.110538.
15. Guo W. et al. Maturity effects on dielectric properties of apples from 10 to 4500 MHz // LWT-Food Science and Technology. 2011. Т. 44. № 1. Р. 224-230. https://doi.org/10.1016/jJwt. 2010.05.032.
16. Agoua R.S. et al. Impact of Electric Arcs and Pulsed Electric Fields on the Functional Properties of Beta-Lactoglobulin // Foods. 2022. Т. 11. № 19. Р. 2992.
DOI: 10.3390/foods 11192992.
17. Совлуков А.С. Волноводные микроволновые методы измерения влагосодержания диэлектрической жидкости с инвариантностью к ее диэлектрической проницаемости // Датчики и системы. 2020. № 12. С. 47-53. DOI: 10.25728/datsys.2020.12.5. EDN: GNLDNR.
18. Shorstkii I. et al. Correlation of the cell disintegration index with Luikov's heat and mass transfer parameters for drying of pulsed electric field (PEF) pretreated plant materials //Journal of Food Engineering. 2022. Т. 316. Р. 110822. https://doi.org/10.1016/jJfoodeng.2021.110822
19. Zhu L.T. et al. Biomass thermal conductivity measurement system design //Journal of Forestry Engineer-
ing. 2020. T. 5. № 2. C. 97-102. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.201904020
20. Lopez-Gamez G. et al. Enhancing phenolic content in carrots by pulsed electric fields during post-treatment time: Effects on cell viability and quality attributes // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020. T. 59. P. 102252. https://doi.org/10.1016pset.2019.102252
References
1 Arshad R.N. et al. Electrical systems for pulsed electric field applications in the food industry: An engineering perspective. Trends in food science & technology. 2020; 104: 1-13. https://doi.org/10.1016Zj.tifs.2020.07.008.
2. Ismailov A., Nazarov O., Hasanov G. Elektrofizi-cheskie i elektrokhimicheskie metody obrabotki materialov v proizvodstve (Electrophysical and electrochemical methods of materials processing in production). Sovremennye issledova-niya. 2018; 4: 122-125. EDN: YXBDEU (In Russ.)
3. Castro-Giraldez M. et al. Low-frequency dielectric spectrum to determine pork meat quality Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2010; 11-2: 376-386. https://doi.org/10.1016/jjfset.2010.01.011.
4. El Khaled D. et al. Dielectric spectroscopy in biomaterials: Agrophysics. Materials. 2016; T. 9-5. 310 p. https://doi.org/10.1016/jjfset.2010. 01.011.
5. Morozov O.G., Nasybullin A.R. Svojstva slozhno-periodicheskikh neodnorodnykh sistem v radiochastotnykh i opticheskikh napravlyayuschikh strukturakh (Properties of complex periodic inhomogeneous systems in radio frequency and optical guiding structures). Fizika volnovykh processov i radiotekhnicheskie sistemy. 2015; 18. 3-1: 16-22.
EDN: VIDJPD (In Russ.)
6. Konstantinov V.N. Primenenie dielektricheskoy spektroskopii (v diapazone chastot 200 MGc-20 GGc s pomosch'yu koaksial'nogo zonda s otkrytym kontsom) dlya opredeleniya kachestva plodov muskusnoy dyni i arbuzov bez razrusheniya obraztsa (Application of dielectric spectroscopy (in the frequency range 200 MHz-20 GHz using a coaxial probe with an open end) to determine the quality of muskmel-on and watermelon fruits without destroying the sample). Inzhenerno-tekhnicheskoe obespechenie APK. 2010; 1: 186186. EDN: LAKUDP (In Russ.)
7. Soltani M., Alimardani R., Omid M. Evaluating banana ripening status from measuring dielectric properties. Journal of Food Engineering. 2011; 105-4; 625-631. https://doi.org/10.1016/ j.jfoodeng.2011.03.032.
8. Soltani M., Alimardani R., Omid M. Use of dielectric properties in quality measurement of agricultural products. Nature and Science. 2011; 9-4: 57-61. ttps://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.03.032.
9. Baglat P. et al. Non-Destructive Banana Ripeness Detection Using Shallow and Deep Learning: A Systematic Review. Sensors. 2023; 23-2: 738. https://doi.org/10.3390/s23020738.
10. Kaur S., Randhawa S., Malhi A. An efficient ANFIS based pre-harvest ripeness estimation technique for fruits. Multimedia Tools and Applications. 2021; 80: 1945919489. https://doi.org/10.3390/s23020738.
11. Maslov A.V. et al. Izuchenie vliyaniya kom-pleksnoy rastitel'noy dobavki na svojstva muchnykh smesey i pshenichnogo testa (Effect of a complex vegetable additive on the properties of flour mixtures and wheat dough). Tekhni-
ka i tekhnologiya pischevykh proizvodstv. 2022; 52-3: 511525. DOI: 10.21603/2074-9414-2022-3-2385. EDN: UBJCWH (In Russ.)
12. Shorstkii I.A., Hudyakov D.A. Otsenka effektivnos-ti sushki biomateriala s predvaritel'noy obrabotkoy impul'snym elektricheskim polem (Pulsed electric field pre-treatment efficiency analysis in processes of biomaterials drying). Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologij. 2018; 80-4(78): 49-54. DOI: 10.20914/23101202-2018-4-49-54. EDN: ZBJVQT (In Russ.)
13. Benning R., Birrell S., Geiger D. Development of a multi-frequency dielectric sensing system for real-time forage moisture measurement. 2004 ASAE Annual Meeting. - American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2004; pp. 041100. doi: 10.13031/2013.18474
14. Renshaw R.C., Dimitrakis G.A., Robinson J.P. Mathematical modelling of dielectric pro-perties of food with respect to moisture content using adapted water activity equations. Journal of Food Engineering. 2021; 300: 110538. https://doi.org/10.1016/jJfoodeng.2021.110538.
15. Guo W. et al. Maturity effects on dielectric properties of apples from 10 to 4500 MHz // LWT-Food Science and Technology. 2011; 44-1: 224-230. https://doi.org/10.1016/jJwt.2010.05.032.
16. Agoua R.S. et al. Impact of Electric Arcs and Pulsed Electric Fields on the Functional Properties of Beta-Lactoglobulin // Foods. 2022. T. 11. № 19. P. 2992.
DOI: 10.3390/foods11192992.
17. Sovlukov A.S. Volnovodnye mikrovolnovye meto-dy izmereniya vlagosoderzhaniya dielektricheskoy zhidkosti s invariantnost'yu k ee dielektricheskoy pronicaemosti (Waveguide microwave methods for measuring water content of a dielectric liquid independently on its dielectric permittivity). Datchiki i sistemy. 2020; 12: 47-53.
DOI: 10.25728/datsys.2020.12.5. EDN: GNLDNR (In Russ.)
18. Shorstkii I. et al. Correlation of the cell disintegration index with Luikov's heat and mass transfer parameters for drying of pulsed electric field (PEF) pretreated plant materials. Journal of Food Engineering. 2022; 316: 110822. https://doi.org/10.1016/jjfoodeng.2021.110822
19. Zhu L.T. et al. Biomass thermal conductivity measurement system design. Journal of Forestry Engineering. 2020; 5-2: 97-102.
DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.201904020
20. Lopez-Gamez G. et al. Enhancing phenolic content in carrots by pulsed electric fields during post-treatment time: Effects on cell viability and quality attributes. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020; 59: 102252. https://doi.org/10.1016/jjfset.2019.102252
Информация об авторах
М.Д. Соснин - аспирант, Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия. Тел.: +7-918-685-82-01. E-mail: [email protected].
Е.Н. Берестенко - студент, Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия. E-mail: [email protected].
И.А. Шорсткий - кандидат технических наук, доцент, Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия. Тел.: +7-967-652-58-81. E-mail: [email protected].
Максим Дмитриевич Соснин, [email protected]
Information about the authors
M.D. Sosnin - Postgraduate Student, Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia. Phone: +7-918-685-82-01. E-mail: [email protected].
E.N. Berestenko - Undergraduate Student, Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia. E-mail: [email protected].
I.A. Shorstkii - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia. Phone: +7-967-652-58-81. E-mail: [email protected].
Maxim Dmitrievich Sosnin, [email protected]
Вклад авторов. Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors. All authors made an equivalent contribution to the preparation of the article. The authors declare no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 31.03.2023; одобрена после рецензирования 27.04.2023; принята к публикации 28.04.2023.
The article was submitted 31.03.2023; approved after reviewing 27.04.2023; accepted for publication 28.04.2023.
https://elibrary.ru/ziuiew
