Використання ультразвукових коливань для інтенсифікації технологічних процесів переробки сільськогосподарської продукції набуває актуальності в харчовій промисловості, оскільки може призвести до зниження енерговитрат на здійснення процесу зневоднення сировини. Метою роботи було дослідження впливу ультразвукової обробки на зміну електрофізичних параметрів та структуру яблучної сировини в процесі комбінованого сушіння з використанням прямого електричного нагріву. Ультразвукову обробку яблук перед сушінням проводили в ультразвуковій ванні, заповненій водою, протягом 5, 10 та 20 хв. За допомогою методів растрової електронної мікроскопії отримано знімки структури поверхонь висушених зразків яблук при різних комбінаціях тривалості обробки ультразвуком та способів підводу тепла до сировини в процесі сушіння. На основі проведених експериментальних досліджень отримано залежності величини сили струму, що перетікає через зразок в процесі комбінованого сушіння з використанням прямого електронагріву від тривалості обробки сировини в ультразвуковій ванні. Встановлено вплив попередньої ультразвукової обробки на максимальні значення сили струму при прямому електронагріві. Досліджено залежності зміни питомого електричного опору зразків яблук в процесі зневоднення при різній тривалості попередньої обробки. Визначено вплив ультразвуку на початковий питомий електричний опір яблук, тривалість електроплазмолізу та значення питомого електричного опору, при яких спостерігаються максимальні значення струму прямого електронагріву. Результати проведених експериментів показують, що попередня обробка сировини в ультразвуковій ванні дозволяє зменшити пікові значення струму до 27 %. Початкові значення питомого електричного опору сировини після обробки ультразвуком зменшуються на 7,8–13,8 % в порівнянні з контрольними зразками. Отримані знімки поверхонь висушених фруктів показали збільшення пористості та шорсткості зразків. Отримані результати експериментальних досліджень можуть стати передумовою для розробки енергоефективного технічного засобу ультразвукової обробки плодоовочевої сировини перед сушінням та вибору оптимальних режимів роботи
яблучна сировина, конвективне зневоднення, прямий електронагрів, питомий електричний опір, растрова електронна мікроскопія, шорсткість
[1] Bhatta, S., Janezic, T.S., & Ratti, C. (2020). Freeze-drying of plant-based foods. Foods, 9(1), article number 87. doi: 10.3390/foods9010087.
[2] Carmeliet, J., & Verboven, P. (2017). Convective drying of fruit: Role and impact of moisture transport properties in modelling. Journal of Food Engineering, 193, 95-107. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2016.08.013.
[3] Chandramohan, V. (2020). Convective drying of food materials: An overview with fundamental aspect, recent developments, and summary. Heat Transfer, 49(3), 1281-1313. doi: doi: 10.1002/htj.21662.
[4] Cheng, X., Zhang, M., Xu, B., Adhikari, B., & Sun, J. (2015). The principles of ultrasound and its application in freezing related processes of food materials: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 27, 576-585. doi: 10.1016/j.ultsonch.2015.04.015.
[5] Doymaz, İ., Demir, H., & Yildirim, A.D. (2015). Drying of quince slices: Effect of pretreatments on drying and rehydration characteristics. Chemical Engineering Communications, 202(10), 1271-1279. doi: 10.1080/00986445.2014.921619.
[6] Fan, K., Zhang, M., & Mujumdar, A.S. (2017). Application of airborne ultrasound in the convective drying of fruits and vegetables: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 39, 47-57. doi: 10.1016/j.ultsonch.2017.04.001.
[7] Fijalkowska, A., Nowacka, M., & Witrowa-Rajchert, D. (2017). The physical, optical and reconstitution properties of apples subjected to ultrasound before drying. Italian Journal of Food Science, 29(2), 343-356. doi: 10.14674/1120-1770/ijfs.v642.
[8] Garcia-Noguera, J., Oliveira, F.D.C., Weller, C.L., & Rodrigues, S. (2012). Effect of ultrasonic and osmotic dehydration pre-treatments on the colour of freeze dried strawberries. Journal of Food Science and Technology, 51(9), 2222-2227. doi: 10.1007/s13197-012-0724-x.
[9] Groza, A., & Siddelev, N. (2022). Nonlinear surface polaritons near the interface between a magneto-optical substance and a nonlinear metamaterial with a permittivity close to zero. Scientific Herald of Uzhhorod University. Series “Physics”, 51, 24-29.
[10] Guida, V., Ferrari, G., Pataro, G., Chambery, A., Di Maro, A., & Parente, A. (2013). The effects of ohmic and conventional blanching on the nutritional, bioactive compounds and quality parameters of artichoke heads. LWT – Food Science and Technology, 53(2), 569-579. doi: 10.1016/j.lwt.2013.04.006.
[11] Huang, D., Yang, P., Tang, X., Luo, L., & Sundén, B. (2021). Application of infrared radiation in the drying of food products. Trends in Food Science and Technology, 110, 765-777. doi: 10.1016/j.tifs.2021.02.039.
[12] Isci, A., Kutlu, N., Yilmaz, M.S., Arslan, H., & Sakiyan, O. (2018). The effect of ohmic heating pretreatment on drying of apple. In Proceedings of 21th International Drying Symposium (pp. 1487-1494). Valencia: Polytechnic University of Valencia. doi: https://doi.org/10.4995/ids2018.2018.7375.
[13] Jambrak, A.R., Mason, T.J., Paniwnyk, L., & Lelas, V. (2018). Ultrasonic effect on pH, electric conductivity, and tissue surface of button mushrooms, Brussels sprouts and cauliflower. Czech Journal of Food Sciences, 25(2), 90-99. doi: 10.17221/757-cjfs.
[14] Moreno, J., Simpson, R., Pizarro, N., Pavez, C., Dorvil, F., Petzold, G., & Bugueño, G. (2013). Influence of ohmic heating/osmotic dehydration treatments on polyphenoloxidase inactivation, physical properties and microbial stability of apples (cv. Granny Smith). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 20, 198-207. doi: 10.1016/j.ifset.2013.06.006.
[15] Nowacka, M., Wiktor, A., Śledź, M., Jurek, N., & Witrowa-Rajchert, D. (2012). Drying of ultrasound pretreated apple and its selected physical properties. Journal of Food Engineering, 113(3), 427-433. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2012.06.013.
[16] Ren, Z., & Bai, Y. (2018). Ultrasound pretreatment of apple slice prior to vacuum freeze drying. Advances in Engineering Research, 169, 112-117. doi: 10.2991/mseee-18.2018.20.
[17] Savoiskyi, O., & Sirenko, V. (2023). Revealing the influence of ultrasonic processing on the kinetic parameters of convective and combined drying of raw apple materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(11(122)), 91-98. doi: 10.15587/1729-4061.2023.276748.
[18] Savoiskyi, O., Yakovliev, V., & Sirenko, V. (2021). Determining the kinetic and energy parameters for a combined technique of drying apple raw materials using direct electric heating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(11(109)), 33-41. doi: 10.15587/1729-4061.2021.224993.
[19] Tüfekçi, S., & Özkal, S.G. (2020). Investigation of effect of ultrasound pretreatment on drying and rehydration characteristics and microstructure of apple slices. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 30, 950-962 . doi: 10.29133/yyutbd.698826.
[20] Wiktor, A., Sledz, M., Nowacka, M., Rybak, K., & Witrowa-Rajchert, D. (2016). The influence of immersion and contact ultrasound treatment on selected properties of the apple tissue. Applied Acoustics, 103, 136-142. doi: 10.1016/j.apacoust.2015.05.001.
[21] Xiao, H., Pan, Z., Deng, L., El-Mashad, H.M., Yang, X., Mujumdar, A.S., Gao, Z., & Zhang, Q. (2017). Recent developments and trends in thermal blanching – A comprehensive review. Information Processing in Agriculture, 4(2), 101-127. doi: 10.1016/j.inpa.2017.02.001.
[22] Zhou, X., & Wang, S. (2019). Recent developments in radio frequency drying of food and agricultural products: A review. Drying Technology, 37(3), 271-286. doi: 10.1080/07373937.2018.1452255.
[23] Zubernik, J., Dadan, M., Cichowska, J., & Witrowa-Rajchert, D. (2019). The impact of the pre-treatment in ethanol solution on the drying kinetics and selected properties of convective dried apples. International Journal of Food Engineering, 16(1-2), article number 20180338. doi: 10.1515/ijfe-2018-0338.