Научная статья
УДК 664.8.047+536.422.1/664.864+536.422.1
DOI: doi.org/10.48612/dalrybvtuz/2024-70-02
EDN: DZVTCY
Разработка режимов сублимационной сушки при атмосферном давлении фукуса пузырчатого, измельченного методом криоэкструзии
Ольга Алексеевна Голубева
Мурманский арктический университет, Мурманск, Россия
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Технологическое и холодильное оборудование», Почетный работник сферы образования Российской Федерации
SPIN-код: 8603-2760, AuthorID: 800874,
ORCID: 0000-0003-2747-6939
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Светлана Анатольевна Константинова
Мурманский арктический университет, Мурманск, Россия
аспирант кафедры «Технологическое и холодильное оборудование» SPIN-код: 3815-0632, AuthorID: 774995,
ORCID: 0009-0004-9509-4835
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Аннотация. Обеспечение полноценного сбалансированного питания населения - достаточно давно является одной из важных проблем ряда стран. Большинство регионов России относятся к йододефицитным. Недостаток йода зачастую восполняется в рационе граждан употреблением ламинарии. К сожалению, другие водоросли, относящиеся к классу бурых (лат. Phaeophyceae), например, фукус пузырчатый, оказались незаслуженно лишены внимания учёных и пищевых технологов. Использование фукуса в пищевом рационе жителей Российской Федерации позволит обогатить блюда полным набором макро- и микроэлементов, рядом витаминов, пантотеновой, фолиевой и аминокислотами, клетчаткой, необходимой для нормального пищеварения. С учетом произрастания фукуса пузырчатого на мелководье Баренцевого и Белого морей, его можно считать местным продуктом, необходимым для питания жителей Мурманской области. Фукус пузырчатый, как и другие водоросли, можно отнести к сезонным продуктам. Заготовка водорослевого сырья продолжается всего полтора- два месяца в году. Для круглогодичной поставки фукуса пузырчатого на стол жителей его необходимо хранить и перерабатывать. Сублимационная сушка любого вида представляется весьма перспективным способом переработки фукуса пузырчатого и других бурых водорослей. Сублимированные продукты сохраняют практически все полезные свойства сырья. Сублимационная сушка при атмосферном давлении – слабо изученный процесс, для которого практически отсутствует математический аппарат, позволяющий определять изменение характеристик сырья в ходе проведения процесса. Исследуемое сырье предварительно было заморожено и измельчено методом криоэкструзии. Определение влажности сырья производилось стандартным методом с использованием прибора ВЧМ (прибора Чижовой). Проведенный этап исследования позволил определить влияние длительности процесса сублимационной сушки при атмосферном давлении на влажность высушиваемого фукуса для диапазона температур от «минус» 24 до «минус» 18 0С. Математическая обработка экспериментальных результатов выполнена с применением программы DataFit версия 9.1. Полученное обобщенное уравнение позволить прогноз изменения влажности сырья, требуемой длительности процесса, режима работы технологического оборудования и, как следствие, сократить эксплуатационные затраты на оборудование.
Ключевые слова: фукус пузырчатый, сублимационная сушка при атмосферном давлении, криоэкструзия, влажность, длительность сушки
Благодарности: авторы выражают глубокую благодарность Д. А. Попову и Я. С. Большакову за помощь в математической обработке экспериментальных результатов.
© Голубева О. А., Константинова С. А., 2024
Для цитирования: Голубева О. А., Константинова С. А. Разработка режимов сублимационной сушки при атмосферном давлении фукуса пузырчатого, измельченного методом криоэкструзии // Научные труды Дальрыбвтуза. 2024. Т. 70, № 4. С. 20–27.
Статья поступила в редакцию 11.10.2024; одобрена после рецензирования 25.10.2024; принята к публикации 12.11.2024.
Origrnal article
Development of Freeze Drying Modes at Atmospheric Pressure of Bladderwrack Ground by Cryoextrusion
Olga A. Golubeva
Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia,
PhD in Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Technological and refrigeration equipment, Honorary Worker of the Russian Federation Education Sector SPIN-code: 8603-2760, AuthorID: 800874,
ORCID: 0000-0003-2747-6939
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Svetlana A. Konstantinova
Murmansk Arctic University, Murmansk, Russia,
Postgraduate student of the Department of Technological and refrigeration equipment SPIN-code: 3815-0632, AuthorID: 774995,
ORCID: 0009-0004-9509-4835
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Abstract. Ensuring the complete balanced nutrition of the population has long been one of the challenging problems in a number of countries. Most regions of Russia can be referred to iodine-deficient areas. The lack of iodine is often replenished by consuming laminaria. Unfortunately, other algae belonging to the class of brown algae (Phaeophyceae), for example, bladderwrack, were undeservedly neglected by scientists and food technologists. The use of fucus in the diet of the Russian Federation’s residents will enrich dishes with a full range of macro- and microelements, a number of vitamins, pantothenic, folic and amino acids, fiber essential for normal digestion. Provided that the growth of bladderwrack is in the shallow waters of the Barents and White Seas, it can be considered a local product needed for the nutrition of the Murmansk region inhabitants. Bladderwrack, like other algae, can be attributed to seasonal products. Harvesting of algal raw materials lasts only one and a half to two months a year. For a year-round supply of bladderwrack to the residents’ diets, it has to be stored and processed. Any method of freeze-drying seems to be a promising way to process bladderwrack and other brown algae. Freeze-dried products retain almost all the useful properties of raw materials. Freeze drying at atmospheric pressure is a poorly studied process. For this method there is almost no mathematical apparatus making it possible to determine the change in the characteristics of raw materials during freeze drying. The raw material under study was previously frozen and ground by cryoextrusion. Determining the moisture content of the raw material was carried out by the standard method using the VChM device (Chizhova's instrument). The conducted stage of the study allowed determining the duration impact of freeze drying at atmospheric pressure on the moisture content of the dried bladderwrack at the temperature range from "minus" 24 to "minus" 180C. Mathematical processing of the experimental results was done using the DataFit version 9.1 program. The obtained generalized equation allows predicting changes in the moisture content of the raw material, the required duration of the process, the mode of operation of the process equipment and, as a result, reduce the operating costs of the equipment.
Keywords: bladderwrack, freeze drying at atmospheric pressure, cryoextrusion, moisture, drying time
Acknowledgments: the authors are deeply grateful to D. A. Popov and Ya. S. Bolshakov for their help in the mathematical processing of the experimental results.
References
1. Abdullayev M., Yo'ldoshev M. (2022). Temperature mode of vacuum freeze drying Universum: technical sciences. 6–8 (99): 4–7.
2. Adler Y., Markova E., Granovsky Y. (1976). Planning of experiment in search of optimal conditions, Science, Moscow.
3. Bulkin M. (2010). Sublimate drying of raw materials of biological origin taking into account fluctuations in industrial technologies. Dissertation, Moscow State University of Applied Biology.
4. ERSTEVAK (2022). Vacuum freeze drying: technology features, equipment https://erstvak.com/company/articles/vakuumnaya-sublimacionnaya-sushka-osobennosti-tehnologii-oborudovanie/ Accessed 21 Jan 2023.
5. Fisher criterion table (2010) https://math.semestr.ru/corel/table-fisher.php Accessed 21 Jan 2023.
6. Fucus bubbly: healing effects and uses in homeopathy (2021). https://dachadecor.ru/lekarstvennie-rasteniya/fukus-puzirchatiy-tselebnoe-deystvie-i-primenenie-v-gomeopatii Accessed 21 Jan 2023.
7. Gazina T., Diakonov L., Pechersky V. (2005). Food of the XXI century. New russian natural biocorrectors - freeze-dried food and therapeutic and prophylactic products, Demiurg-Art, Moscow.
8. Golubeva O., Greekov E. (2016). Piston extruder - grinder RF Patent 163424 B30B11 / 26 (2006.01), A22C25 / 20 (2006.01), number 2016103972/02 application. 08.02. 2016, 20 July 2016 Bull Number 20.
9. Golubeva O., Grekov E., Titova S., Lebedeva E. (2018). Grinding grating for piston extruder RF Patent for utility model № 184229 . Application No. 2018116480. The priority of the utility model May 3, 2018. Registered in the State Register of utility models of the Russian Federation on 18 October 2018 Bull Number 29.
10. Golubeva O., Konstantinova S., Malaeva A. (2020). Improving the processing of dried brown algae of the Northern Basin seas, International Applied Research Conference «Biological Resources Development and Environmental Management»,Murmansk State Technical University, Murmansk, 21 June 2019.
11. Golubeva O., Titova S., Grekov E. (2018). Cryo-extrusion in the technology of fish feed production. MSTU Bulletin. 21(3): 427–433.
12. Miakinkov A. (2003). Vacuum drying of thermolabile products - technology of the xxi century [vacuum freeze drying] Food and processing industry. Abstract journal. 3: 923.
13. Moiseeva I. (2005). Improvement of vacuum-sublimation drying process of wheat grain germ. Dissertation, Voronezh State Technological Academy.
14. Obluchinskaya E., Pozharitskaya O., Zakharov D. et al (2022). The Biochemical Composition and Antioxidant Properties of Fucus vesiculosus from the Arctic Region Marine Drugs 20(3): 193. doi:10.3390/md20030193.
15. On the prevention of iodine deficiency. (2022). According to the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare https://69.rospotrebnadzor.ru/press/release/149684/ Accessed 21 Jan 2023.
16. Protodiakonov M., Teder R. (1970). Methods of rational planning of experiments, Science, Moscow.
17. Technical regulation of the Customs Union TR CU 022/2011 Food products in terms of their labeling (as amended on September 14, 2018). (2018). https://docs.cntd.ru/document/902320347 Accessed 21 Jan 2023.
18. Tultabayeva C., Zhumanova T., Tultabayev C. et al (2022). Determination of the parameters of freeze-drying honey Bulletin of Аlmaty technological university. 3:185–191 doi.org/10.48184/2304-568X-2022-3-185-191
© Golubeva O. A., Konstantinova S. A., 2024
For citation: Golubeva O. A., Konstantinova S. A. Development of Freeze Drying Modes at Atmospheric Pressure of Bladderwrack Ground by Cryoextrusion. Scientific Journal of the Far Eastern State Technical Fisheries University. 2024; 70(4): P. 20-27. (in Russ.).
The article was submitted 11.10.2024; approved after reviewing 25.10.2024; accepted for publication 12.11.2024.