ПИЩЕВЫЕ СИСТЕМЫ
Научная статья
УДК 637.344.053.4:664.292.4
DOI: doi.org/10.48612/dalrybvtuz/2025-74-09
EDN: GXJADW
Исследование динамики, научное обоснование гипотезы о механизме удаления влаги и оптимизация режимов микроволновой вакуумной сушки полутвердого сыра
Егор Геннадьевич Тимчук
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, Владивосток, Россия,
кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой управления техническими системами, SPIN-код: 8836-6556, AuthorID: 987987
e-mail: timchuk.eg@dgtru.ru, ORCID: 0000-0003-2473-2081
Аннотация. Стратегия повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 года направляет пищевые предприятия к увеличению их конкурентоспособности. Применение воздействия волнами сверхвысокой частоты на полутвердый сыр под вакуумом позволяет изготовить новый конкурентоспособный сушеный продукт с пористой структурой хрупкой консистенцией. В ходе исследования проведен анализ динамики варьирования массовой доли влаги полутвердого сыра в процессе его вакуумно-микроволновой сушки. Под действием магнитного поля сверхвысокой частоты под вакуумом влага из обрабатываемых изделий удаляется с высокой скоростью, разрывая казеиновую матрицу полутвердого сыра и образуя пористую структуру. Выдвинута гипотеза о механизме этого явления состоящая в накоплении нестабильности «белковой матрицы» казеина сыра под действием микроволн сверхвысокой частоты и давления перегретой жидкости с последующим быстрым образованием пара такой силы, что ведет к разрыву казеиновой «белковой матрицы» с образованием пористой структуры. Определены оптимальные и рациональные параметры вакуумно-микроволновой сушки полутвердого сыра методом ортогонального центрального композиционного планирования эксперимента. В эксперименте варьировалась продолжительность сушки от 8 до 12 минут с интервалом варьирования в 2 минуты и доля задействования мощности магнетрона от 30 до 70 % с интервалом варьирования в 20 %. Оптимум, как экстремум полученной функциональной зависимости, составил следующие значения: продолжительность сушки 10 минут, доля задействования мощности магнетрона 50 %. Рациональные параметры, как наиболее близкая область к перегибу поверхности отклика полученной функциональной зависимости, варьировались следующим образом: продолжительность сушки 9,5-10,5 минут, доля задействования мощности магнетрона 45-55 %.
Ключевые слова: динамика сушки, механизм вакуумной микроволновой сушки полутвердого сыра, оптимизация режимов сушки
Список источников
1. Стратегия повышения качества пищевой продукции РФ до 2030 года [Электронный ресурс]. URL: http://static.government.ru/media/files/ 9JUDtBOpqmoAatAhvT2wJ8UPT5Wq8qIo.pdf (дата обращения : 15.09.2025).
2. Котова Т. И., Хантургаев А. Г., Ширеторова В. Г., Хантургаева Г. И. Разработка микроволнового вакуумного способа получения порошка из замороженного плодово-ягодного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. 2012. № 6. С. 21–23.
3. Румянцев А. А. Направления развития энергосбережения при вакуумной сушке растительных материалов // Вестник Международной академии холода. 2024. № 4. С. 32–38.
4. Ермолаев В. А. Одно-, двух- и трехступенчатая вакуумная сушка молочных продуктов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2010. № 5(209). С. 100–105.
5. Ермолаев В. А. Низкотемпературная вакуумная сушка как способ обезвоживания растительного сырья // Вестник КрасГАУ. 2019. № 1(142). С. 160–166.
6. Саерова К. В., Мухтарова А. Р., Илалова Г. Ф., Шамсутдинова А. И., Галяветдинов Н. Р. // СВЧ-вакуумная сушка льняного волокна // Техника и технологии: пути инновационного развития : сборник научных трудов 7-й Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор А. А. Горохов. 2018. С. 246–249.
7. Семенов Г. В., Ермаков С. А., Краснова И. С. Вакуумная сублимационная сушка пищевых продуктов: температурные границы для рационального использования в промышленном производстве // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2022. № 2–3(386–387). С. 51–57.
8. Шингисов А. У., Алибеков Р. С., Еркебаева С. У., Габрильянц Э. А., Тастемирова У. У. Вакуумная сушка сортов яблок, груши и малины, произрастающих в южных регионах РК // Вестник Алматинского технологического университета. 2022. № 4. С. 19–25.
9. Алибеков Р. С., Шингисов А. У., Еркебаева С. У., Габрильянц Э. А., Майлыбаева Э. У., Тастемирова У. У. Вакуумная сушка сортов черешни лязат, мерей и айгерим, произрастающих в южных регионах РК // Вестник Алматинского технологического университета. 2023. № 3. С. 125–130.
10. Родионов Ю. В., Данилин С. И., Рыбин Г. В., Зорин А. С., Зорина О. А., Талыков В. А. Вакуумная сушка растительных материалов // Наука в центральной России. 2024. № 3(69). С. 7–15.
11. Борзов С.С. Низкотемпературная вакуумная сушка – перспективная технология обработки растительного сырья // Материалы Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой 150-летию со дня рождения А.Я. Миловича : сборник статей. Москва, 2024. С. 414–417.
12. Ермолаев В. А. Вакуумная сушка пчелиного маточного молочка // Агропромышленные технологии Центральной России. 2025. № 1(35). С. 38–48.
13. Махамбетов Э.М., Ворошилин Р. А. Вакуумная сушка белковых объектов // Пищевые инновации и биотехнологии : сборник тезисов X Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / под общей редакцией А. Ю. Просекова. Кемерово, 2022. С. 278–279.
14. Морозов С. С., Каширин Д. Е. Вакуумная инфракрасная сушка перги // Наука – Технология – Ресурсосбережение. Сборник научных трудов, посвященный 65-летию со дня образования инженерного факультета Вятской ГСХА : материалы X Международной научно-практической конференции. 2017. С. 172–174.
15. Каширин Д. Е. Вакуумная сушка перги // Пчеловодство. 2006. № 4. С. 50.
16. Касьянов Г. И., Иночкина Е. В., Савина А. М. Вакуумная сушка пищевых продуктов под воздействием ЭМП низких и сверхвысоких частот // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2015. № 6. С. 508–517.
17. Ратникова Л. Б., Влощинский П. Е., Широченко Г. И., Романов В. П. Вакуумная инфракрасная сушка – технология щадящей переработки растительного и животного сырья // Вестник Сибирского университета потребительской кооперации. 2012. № 1(2). С. 96–100.
18. Ермолаев В. А., Просеков А. Ю. Вакуумная сушка рассольных сыров // Достижения науки и техники АПК. 2010. № 4. С. 72–74.
19. Ермолаев В. А. Многоступенчатая вакуумная сушка мягких сыров // Сыроделие и маслоделие. 2009. № 6. С. 36–37.
20. Ермолаев В. А., Сметанин В. С. Способы уменьшения удельных затрат теплоты при вакуумной сушке молочных продуктов // Вестник КрасГАУ. 2010. № 1(40). С. 160–164.
21. Сенсорный анализ продуктов переработки рыбы и беспозвоночных: учеб. пособие / Г. Н. Ким, И. Н. Ким, Т. М. Сафронова, Е. В. Мегеда. Санкт-Петербург : Лань, 2022. 512 с. ISBN 978-5-8114-1654-7. Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. URL: https://e.lanbook.com/book/211661 (дата обращения : 19.09.2025).
22. Лыков А.В. Теория сушки. М. : Энергия, 1968. 472 с.
© Тимчук Е.Г., 2025
Для цитирования: Тимчук Е.Г.Исследование динамики, научное обоснование гипотезы о механизме удаления влаги и оптимизация режимов микроволновой вакуумной сушки полутвердого сыра // Научные труды Дальрыбвтуза. 2025. Т. 74, № 4. С. 89–99.
Статья поступила в редакцию 01.10.2025; одобрена после рецензирования 05.11.2025; принята к публикации 10.11.2025.
Original article
Investigation of dynamics, scientific substantiation of the hypothesis about the mechanism of moisture removal and optimization of microwave vacuum drying of semi-hard cheese
Egor G. Timchuk
Far Eastern State Technical Fisheries University, Vladivostok, Russia,
PhD in Engineering Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Control of Technical Systems, SPIN-cod: 8836-6556, AuthorID: 987987
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., ORCID: 0000-0003-2473-2081
Abstract. The strategy for improving the quality of food products in the Russian Federation until 2030 directs food enterprises to increase their competitiveness. The application of ultrahigh frequency waves to semi-hard cheese under vacuum makes it possible to produce a new competitive dried product with a porous structure and brittle consistency. The study analyzes the dynamics of variation in the mass fraction of moisture of semi-hard cheese during its vacuum-microwave drying. Under the action of an ultrahigh frequency magnetic field under vacuum, moisture is removed from processed products at high speed, tearing the casein matrix of semi-hard cheese and forming a porous structure. A hypothesis has been put forward about the mechanism of this phenomenon, which consists in the accumulation of instability of the «protein matrix» of cheese casein under the action of ultrahigh frequency microwaves and superheated liquid pressure, followed by rapid vapor formation of such force that leads to the rupture of the casein «protein matrix» with the formation of a porous structure. Optimal and rational parameters of vacuum-microwave drying of semi-hard cheese were determined by the method of orthogonal central compositional planning of the experiment. In the experiment, the drying time varied from 8 to 12 minutes with a variation interval of 2 minutes and the proportion of magnetron power from 30 to 70% with a variation interval of 20%. The optimum, as the extreme of the obtained functional dependence, was the following values: the drying time was 10 minutes, and the proportion of magnetron power used was 50%. The rational parameters, as the closest inflection area of the response surface of the obtained functional dependence, varied as follows: the drying time was 9,5-10,5 minutes, the proportion of magnetron power utilization was 45-55%.
Keywords: dynamics of drying, mechanism of vacuum microwave drying of semi-hard cheese, optimization of drying modes
© Timchuk E. G., 2025
For citation: Timchuk E. G. Investigation of dynamics, scientific substantiation of the hypothesis about the mechanism of moisture removal and optimization of microwave vacuum drying of semi-hard cheese. Scientific Journal of the Far Eastern State Technical Fisheries University. 2025; 74(4): 89–99 (In Russ.).
The article was submitted 01.10.2025; approved after reviewing 05.11.2025; accepted for publication 10.11.2025.