Бийск, Алтайский край, Россия
Бийск, Алтайский край, Россия
Бийск, Алтайский край, Россия
Бийск, Алтайский край, Россия
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
УДК 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Высокая востребованность сухих кисломолочных продуктов определяет актуальность модернизации способов сушки. Существующие конструкции распылительных сушилок, обладающих наиболее высокой на сегодняшний день производительностью, непригодны для сушки кисломолочных продуктов из-за жестких ограничений по допустимой температуре продукта (как правило, не более 40…45 °C), позволяющей сохранить жизнеспособность микроорганизмов. Рассмотренный в статье подход к реализации низкотемпературной распылительной сушки кисломолочных продуктов заключается в применении ультразвукового (УЗ) воздействия для распыления сырья, а также при взаимодействии сформированных распылением капельс потоком сушильного агента (воздуха). Ультразвуковое распыление сырьяпозволяет сформировать факел распыла, близкий к монодисперсному (со средним диаметром капель, равным 31 мкм), что исключает унос продукта благодаря отсутствию мелкой фракции и повышает производительность процесса при низких температурах. В свою очередь, применение ультразвуковых колебаний на стадии взаимодействия капель с воздухом интенсифицирует процесс испарения влаги (за счет увеличения коэффициента диффузии), что дает возможность снизить температуру сушки до величины, не влияющей на выживаемость бактерий. В результате проведения экспериментальных исследований показано, что УЗ воздействие при распылительной сушке кисломолочных продуктов как на стадии распыления, так и на стадии взаимодействия капель с потоком сушильного агента не обеспечивает выживаемость микроорганизмов. Ультразвуковое распыление сырья в сушильную камеру приводит к сокращению численности бактерий более чем в 10 раз из-за кавитационных явлений. Воздействие ультразвуковыми колебаниями при испарении влаги с поверхности капель, сформированных распылением, сокращает численность бактерий до 180 раз. Согласно полученным результатам ультразвуковое воздействие неприменимо для распылительной сушки кисломолочных продуктов, но может быть рекомендовано для сушки термолабильных растительных экстрактов и лекарственных препаратов с целью удаления контаминирующих микроорганизмов.
Ультразвук, ультразвуковая сушка, кисломолочный продукт, ультразвуковое распыление, молочнокислые бактерии, бифидобактерии
1. ГОСТ 10382-85. Консервы молочные. Продукты кисломолочные сухие. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2008. - 6 с.
2. Занданова, Т.Н. Симбиотическая закваска для производства курунги / Т.Н. Занданова, И.С. Хамагаева, Т.Е. Хурхесова // Пищевая промышленность. - 2007. - № 9.- С. 48-49.
3. Алексанян, И.Ю. Математическое моделирование тепломассопереноса при распылительной сушке растительных экстрактов / И.Ю. Алексанян, Ю.А. Максименко, Ю.С. Феклунова // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2013. - №1. - С. 9-13.
4. Автоматизация технологических процессов при переработке сырья растительного происхождения / Ю.А. Максименко, Э.П. Дяченко, Ю.С. Феклунова, Э.Р. Теличкина // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2014. - № 3. - С. 21-29.
5. Войновский, А.А. Исследование влияния распылительной сушки на качественные характеристики биомассы Rhodotorula Rubra / А.А. Войновский // Фармацевтические и медицинские технологии, материалы междунар. науч.-практ. конф. - 2011. - С. 483.
6. Dobry, D.E. A model-based methodology for spray-drying process development / D.E. Dobry, D.M. Settel, J.M. Baumann, R.J. Ray, L.J. Graham, R.A. Beyerinck // J. Pharm. Innov. - 2009. - 4(3). - P. 133-142.
7. Fernandes, R.V.B. Influence of spray drying operating conditions on microencapsulated rosermary essential oil properties / R.V.B. Fernandes, S.V. Borges, D.A. Botrel // Cienc. Tecnol. Aliment. - Campinal, 2013. - 33. - P. 171-178.
8. Aundhia, C.J. Spray Drying in the Pharmaceutical Industry - A Review / C.J. Aundhia, J.A. Raval, M.M. Patel, N.V. Shah, S.P. Chauhan, G.U. Sailor, A.R. Javia, R.A. Mahashwari // Indo American Journal of Pharmaceutical Research. - 2011. - P. 125-138.
9. Semyonov, R.Sh. Using ultrasonic vacuum spray dryer to produce highly viable dry probiotics / R.Sh. Semyonov // LWT - Food Science and Technology. - 2011. - V. 44(9). - P. 1844-1852.
10. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве / В.Н. Хмелев, Г.В. Леонов, Р.В. Барсуков, С.Н. Цыганок, А.В. Шалунов;/ Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2007. - 400 с.
11. Khmelev, V.N. Revelation of optimum modes of ultrasonic influence for atomization of viscous liquids by mathematical modeling / V.N. Khmelev, R.N. Golykh, A.V. Shalunov, A.V. Shalunova, D.V. Genne // 13th International Conference and Seminar of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). - Novosibirsk: NSTU, 2012. - P. 114-123.
12. Разработка и исследование новых принципов построения мелкодисперсных ультразвуковых распылителей вязких жидкостей / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, Д.В. Генне, А.В. Шалунова, Р.Н. Голых // Известия Томского политехнического университета. - 2011. - Т. 319. - № 4. - C. 158-163.
13. Ramisetty, K.K. Investigations into ultrasound induced atomization / K.K. Ramisetty, A.B. Pandit, P.R. Gogate // Ultrasonics sonochemistry. - 2013. - V. 20(1). - P. 254-264.
14. Khmelev, V.N. Studies of ultrasonic dehydration efficiency / V.N. Khmelev, A.V. Shalunov, D.S. Abramenko, R.V. Barsukov, A.N. Lebedev // Journal of Zhejiang University SCIENCE A (Applied Physics & Engineering). - 2011. - V.12. - №.4. - P. 247-354.
15. Ультразвуковая сушка в пищевой промышленности / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, А.Н. Галахов, Р.В. Барсуков // Вестник алтайской науки. - 2012. - № 1. - С. 143-144.
16. Gallego-Juarez, J.A. Application of high-power ultrasound for dehydration of vegetables: processes and devices / J.A. Gallego-Juarez, E. Riera-Franco De Sarabia, G. Rodriguez-Corral, V.M. Acosta-Aparicio, A. Blanco // Drying Technology. - 2007. - 25(11). - P. 1893-1901.
17. ОАО «Модест» [Электронный ресурс]. - Каталог. Режим доступа: http://www.модест22.рф/catalog (Дата обращения: 06.10.2015).
18. Хмелев, В.Н. Разработка и исследование высокочастотного ультразвукового распылителя жидкости / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, А.В. Шалунова // Научно-технический вестник Поволжья. - 2011. - № 4. - С. 212-215.
19. Ультразвуковая колебательная система для газовых сред: пат. 132000 Рос. Федерация: МПК B06B 1/00 (2006.01) / Хмелев В.Н., Галахов А.Н., Шалунов А.В., Нестеров В.А., Голых Р.Н.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ». - № 2013123940/28; заявл. 24.05.2013; опубл. 10.09.2013, Бюл. № 25. - 5 с.
20. Моделирование процесса формирования кавитационной области в вязких жидкостях для определения оптимального обрабатываемого технологического объема и режимов воздействия / В.Н. Хмелев, Р.Н. Голых, С.С. Хмелев, Р.В. Барсуков, А.В. Шалунов // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2010. - № 4 (22). - С. 58-62.
21. Silva, M.P. Methods of destroying bacterial spores / M.P. Silva, C.A. Pereira, J.C. Jinqueira, A.O.C. Jorge // Microbial pathogens and strategies for combating them: science, technology and education. - 2013. - Vol. 1. - P. 490-496.
22. Garcia, M.L. Effect of heat and ultrasonic waves on the survival of two strains of Bacillus subtilis / M.L. Garcia, J. Burgos, B. Sanz, J.A. Ordoňes // J. Appl. Bacteriol. - 1989. - 67. - P. 619-628.
23. Scouten, A.J. Combined effects of chemical, heat and ultrasound treatments to kill Salmonella and Escherichia coli O157:H7 on alfalfa seeds / A.J. Scouten, L.R. Beuchat // J. Appl. Microbiol. - 2002. - 92. - P. 668-674.
24. Skiba, E.A. Sterilization of Milk by Ultrasound / E.A. Skiba, V.N. Khmelev // International Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2007: Workshop Proceedings. - Novosibirsk: NSTU, 2007. - P. 308-310.
25. Скиба, Е.А. Повышение термоустойчивости молока при его ультразвуковой стерилизации / Е.А. Скиба, Е.А. Дорофеева, В.Н. Хмелев // Товарный консалтинг иаудит потребительского рынка: материалы Всерос. науч.-практ. конф.: подред. А.Л. Верещагина. - Бийск: АлтГТУ, 2006. - С. 36-39.