Тваринництво та технології харчових продуктів

Оцінка технологічних параметрів конвективного сушіння насіння гарбуза з віброозонуючою інтенсифікацією процесу

Ігор Паламарчук, Михайло Муштрук, Наталія Муштрук
Завантажити статтю
Анотація

У процесі тепломасообмінної обробки насіннєвої продукції, як правило, виникають проблеми відносно наслідків термічної та механічної дії. Тому застосування методів сушіння з вібророзрідженим шаром продукції, що дозволяє мінімізувати механічний та термічний вплив на рослинну продукцію, не втрачають актуальності. Метою даної наукової роботи стало підвищення рушійної сили та відповідно ефективності процесу зневоложення термолабільної рослинної сировини за рахунок застосування вібромеханічної активації руху насіннєвого матеріалу, підвищення електроосмотичного тиску для поліпшення умов дифузії вологи, реалізація дезінфективного впливу у процесі обробки. Методологія дослідження включала експериментальні дослідження в установці з вібраційним шаром і озоно-повітряним сушильним агентом. Досліджували вплив частоти вібрацій, концентрації озону та температурного режиму на кінетику сушіння, швидкість тепломасообміну, рівень дезінфекції та енергоефективність. За результатами дослідження розроблена схема конвективного сушіння зернового та зерно-круп’яного матеріалів з вібраційними та озонуючими засобами його інтенсифікації. Запропонована схема дозволила забезпечити необхідну дезінфекцію продукції, поліпшити умови теплопередачі; забезпечити однаковий гідравлічний опір вздовж всієї камери розрідження, рівномірність сушіння; зменшення енергетичних витрат на процес, збільшення його довговічності, надійності та продуктивності; виключення перегріву висушуваного матеріалу, що зробило можливим здійснювати процес сушіння термолабільної продукції. За результатами досліджень доведено, що фільтраційне сушіння з віброозонуванням скорочувало час обробки насіння гарбуза в 1,67 раза, зменшуючи енерговитрати в 1,71 раза порівняно з традиційним конвективним методом. Найвища швидкість сушіння була досягнута при фільтраційному вібраційному сушінні, яке виявилося ефективнішим за конвективне в 1,68 раза. Практична цінність роботи полягає у розробці конструкції сушильного обладнання, що забезпечує рівномірність сушіння, знижує ризик перегріву, підвищує довговічність і продуктивність процесу. Отримані результати можуть бути впроваджені у виробництво для ефективної обробки термолабільної сільськогосподарської продукції

Ключові слова

процеси зневоложення; озон; вібрація; псевдорозріджений шар; теплоносій; термолабільна продукція; процес тепломасообміну

ЦИТУВАТИ
Palamarchuk, I., Mushtruk, M., & Mushtruk, N. (2025). Evaluation of technological parameters of convective drying of pumpkin seeds with vibro-ozonation intensification of the process. Animal Science and Food Technology, 16(2), 39-54. https://doi.org/10.31548/animal.2.2025.39
Використані джерела
  1. Akhlaq, M., & Ali, S.W. (2020). Effect of storage, initial grain moisture, and fumigation on rheological quality of wheat stored in hot steppe climate. Cereal Chemistry, 97(4), 849-858. doi: 10.1002/cche.10307.
  2. Aslam, R., Alam, M.S., Kaur, J., Panayampadan, A.S., Dar, O.I., Kothakota, A., & Pandiselvam, R. (2021). Understanding the effects of ultrasound processing on texture and rheological properties of food. Journal of Texture Studies, 53(6), 775-799. doi: 10.1111/jtxs.12644.
  3. Awad, M.M., Kotob, E., Taialla, O.A., Hussain, I., Ganiyu, S.A., & Alhooshani, K. (2024). Recent developments and current trends on catalytic dry reforming of methane: Hydrogen production, thermodynamics analysis, techno feasibility, and machine learning. Energy Conversion and Management, 304, article number 118252. doi: 10.1016/j.enconman.2024.118252.
  4. Bal-Prylypko, L., Yancheva, M., Paska, M., Ryabovol, M., Nikolaenko, M., Israelian, V., Pylypchuk, O., Tverezovska, N., Kushnir, Y., & Nazarenko, M. (2022). The study of the intensification of technological parameters of the sausage production process. Potravinarstvo. Slovak Journal of Food Sciences, 16, 27-41. doi: 10.5219/1712.
  5. Calín-Sánchez, Á., Lipan, L., Cano-Lamadrid, M., Kharaghani, A., Masztalerz, K., CarbonellBarrachina, Á.A., & Figiel, A. (2020). Comparison of traditional and novel drying techniques and its effect on quality of fruits, vegetables and aromatic herbs. Foods, 9(9), article number 1261. doi: 10.3390/foods9091261.
  6. Capece, M., & Larson, J. (2022). Improving the effectiveness of the conical screen mill as a drycoating process at lab and manufacturing scale. Pharmaceutical Research, 39(12), 3175-3184. doi: 10.1007/s11095-022-03196-z.
  7. Carter, C., Saitone, T.L., & Schaefer, K. (2019). Managed trade: The US-Mexico sugar suspension agreements. Canadian Journal of Economics, 52(3), 1195-1222. doi: 10.1111/caje.12393.
  8. Delfiya, D.S.A., Prashob, K., Murali, S., Alfiya, P.V., Samuel, M.P., & Pandiselvam, R. (2021). Drying kinetics of food materials in infrared radiation drying: A review. Journal of Food Process Engineering, 45(6), article number e13810. doi: 10.1111/jfpe.13810.
  9. Elustondo, D., Matan, N., Langrish, T., & Pang, S. (2023). Advances in wood drying research and development. Drying Technology, 41(6), 890-914. doi: 10.1080/07373937.2023.2205530.
  10. Gomez, R.S., et al. (2023). Investigating the drying process of ceramic sanitary ware at low temperature. Energies, 16(10), article number 4242. doi: 10.3390/en16104242.
  11. Huang, D., Yang, P., Tang, X., Luo, L., & Sunden, B. (2021). Application of infrared radiation in the drying of food products. Trends in Food Science & Technology, 110, 765-777. doi: 10.1016/j.tifs.2021.02.039.
  12. Ilyas, R.A., et al. (2019). Effect of sugar palm nanofibrillated cellulose concentrations on morphological, mechanical and physical properties of biodegradable films based on agrowaste sugar palm (Arenga pinnata (Wurmb.) Merr) starch. Journal of Materials Research and Technology, 8(5), 4819-4830. doi: 10.1016/j.jmrt.2019.08.028.
  13. Langenaeken, N.A., De Schepper, C.F., De Schutter, D.P., & Courtin, C.M. (2019). Different gelatinization characteristics of small and large barley starch granules impact their enzymatic hydrolysis and sugar production during mashing. Food Chemistry, 295, 138-146. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.05.045.
  14. Li, Y., Yu, J., Wang, H., Xi, Y., Deng, X., Chen, Z., & Fan, Y. (2022). Investigation of the influence of blade configuration on the hemodynamic performance and blood damage of the centrifugal blood pump. Artificial Organs, 46(9), 1817-1832. doi: 10.1111/aor.14265.
  15. Mao, Y., & Wang, S. (2023). Recent developments in radio frequency drying for food and agricultural products using a multi-stage strategy: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 63(16), 2654-2671. doi: 10.1080/10408398.2021.1978925.
  16. Mohamed, A.S.A., Ahmed, M.S., Maghrabie, H.M., & Shahdy, A.G. (2020). Desalination process using humidification-dehumidification technique: A detailed review. International Journal of Energy Research, 45(3), 3698-3749. doi: 10.1002/er.6111.
  17. Moscatello, S., Battistelli, A., Mattioni, M., & Proietti, S. (2023). Yield, fructans accumulation, and nutritional quality of young chicory plants as related to genotype and nitrogen fertilization. Agronomy, 13(7), article number 1752. doi: 10.3390/agronomy13071752.
  18. Niveditha, A., Pandiselvam, R., Prasath, V.A., Singh, S.K., Gul, K., & Kothakota, A. (2021). Application of cold plasma and ozone technology for decontaminating Escherichia coli in foods-a review. Food Control, 130, article number 108338. doi: 10.1016/j.foodcont.2021.108338.
  19. Palamarchuk, I., Palamarchuk, V., Mushtruk, M., Shtefan, E., & Petrychenko, I. (2023). Using the similarity theory in designing vibroconveyor dryer for grain. In V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi & I. Pavlenko (Eds.), Advanced manufacturing processes V. Lecture notes in mechanical engineering (pp. 550-560). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-42778-7_51.
  20. Piddubnyi, V., Sabadosh, A., Mushtruk, M., Chahaida, A., Fedorov, V., Kravcheniuk, K., Krasnozhon, S., & Radchenko, I. (2024). Innovative thermodynamic modeling for enhanced yeast dough mixing: Energy perspectives and applications. Potravinarstvo. Slovak Journal of Food Sciences, 18, 251-267. doi: org/10.5219/1951.
  21. Rogovskii, I.L., Palamarchuk, I.P., Kiurchev, S.V., Verkholantseva, V.O., Voinash, S.A., Sokolova, V.A., & Gogolevski, A.S. (2020). Mathematical modeling of theim pulse bubbling process of bulk mass by the coolant flow. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 919(5), article number 052026. doi: 10.1088/1757-899x/919/5/052026.
  22. Roy, L.A., Teichert-Coddington, D., Beck, B.H., Dahl, S., James, J., Guo, J., & Davis, D.A. (2020). Evaluation of stocking density and dietary fish meal inclusion for intensive tank production of pacific white shrimp Litopenaeus vannamei cultured in low-salinity waters of Western Alabama. North American Journal of Aquaculture, 82(3), 345-353. doi: 10.1002/naaq.10150.
  23. Sá-Caputo, D., et al. (2019). Whole-body vibration improves the functional parameters of individuals with metabolic syndrome: An exploratory study. BMC Endocrine Disorders, 19, 1-10. doi: 10.1186/s12902-018-0329-0.
  24. Şevik, S., Aktaş, M., Dolgun, E.C., Arslan, E., & Tuncer, A.D. (2019). Performance analysis of solar and solar-infrared dryer of mint and apple slices using energy-exergy methodology. Solar Energy, 180, 537-549. doi: 10.1016/j.solener.2019.01.049.
  25. Singh, A.P., & Agarwal, A.K. (2021). Performance and emission characteristics of conventional diesel combustion/partially premixed charge compression ignition combustion mode switching of the biodiesel-fueled engine. International Journal of Engine Research, 22(2), 540553. doi: 10.1177/1468087419860311.
  26. Sun, W., Jo, S., & Seok, J. (2019). Development of the optimal bluff body for wind energy harvesting using the synergetic effect of coupled vortex-induced vibration and galloping phenomena. International Journal of Mechanical Sciences, 156, 435-445. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2019.04.019.
  27. Tuncer, A.D., Sözen, A., Afshari, F., Khanlari, A., Şirin, C., & Gungor, A. (2020). Testing of a novel convex-type solar absorber drying chamber in dehumidification process of municipal sewage sludge. Journal of Cleaner Production, 272, article number 122862. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.122862.
  28. Vasyliv, V., Mushtruk, M., Zheplinska, M., Mukoid, R., & Tkachenko, S. (2021). Method of electrohydraulic activation of water-lime suspension in sugar production. In V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi & I. Pavlenko (Eds.), Advanced manufacturing processes III. Lecture notes in mechanical engineering (pp. 664-673). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3030-91327-4_64.
  29. Wang, D., Cao, X., Li, X., Li, Y., & Wang, X. (2021). Experimental investigation of a part air dehumidification cascade-like heat pump drying system. International Journal of Refrigeration, 131, 235-243. doi: 10.1016/j.ijrefrig.2021.07.035.
  30. Wang, J., Geng, L., Ding, L., Zhu, H., & Yurchenko, D. (2020). The state-of-the-art review on energy harvesting from flow-induced vibrations. Applied Energy, 267, article number 114902. doi: 10.1016/j.apenergy.2020.114902.
  31. Wathelet, M., Chatelain, J.L., Cornou, C., Giulio, G.D., Guillier, B., Ohrnberger, M., & Savvaidis, A. (2020). Geopsy: A user-friendly open-source tool set for ambient vibration processing. Seismological Research Letters, 91(3), 1878-1889. doi: 10.1785/0220190360.
  32. Zhang, W.P., Yang, X.H., Mujumdar, A.S., Ju, H.Y., & Xiao, H.W. (2021). The influence mechanism and control strategy of relative humidity on hot air drying of fruits and vegetables: A review. Drying Technology, 40(11), 2217-2234. doi: 10.1080/07373937.2021.1943669.