Термодинамика взаимодействия инулинового комплекса с водой

В настоящее время к ключевым тенденциям мирового продовольственного рынка можно отнести быстроразвивающуюся индустрию функционального питания, которая вызывает большой интерес у потребителей. Инулин – природный полисахарид растительного происхождения, состоящий из остатков Е-фруктофуранозы (фруктозы). Объектом исследования послужил инулиновый экстракт из топинамбура при разной влажности. Установлено, что для интенсификации процесса сушки экстракта инулина целесообразно повышение поверхности массообмена, которое может быть достигнуто при распылении исходного продукта, и использовании объемных способов энергоподвода, в частности, радиационного энергоподвода. Важные и наиболее энергоемкие стадии сушки осуществляются в гигроскопическом ареале равновесной влажности объекта исследования, что обусловливает интенсивность и механизм операции влагоудаления, с целью повышения степени совершенства которой, выбора рациональных режимных параметров, а также построения, адаптации к объекту анализа и решения математической модели удаления из него влаги. Опираясь на построенные в предварительных исследованиях изотермы сорбции и гигроскопические параметры инулинового экстракта, полученного при обезвоживании экстракта инулина из топинамбура (сорт «Скороспелка», выращенного АО «Чаганское», Астраханская область), проведен термодинамический анализ процесса сорбции и десорбции в разных рамках варьирования влажности, найдена общая энергия связи влаги с сухим остатком инулина и ее термодинамические составляющие. Полученные данные не противоречат известным литературным источникам и могут быть рекомендованы при проектировании процессов влагоудаления из инулинового экстракта и конструировании сушильных аппаратов.

1. Эгамова М.М., Сафарзода Р.Ш., Фаридуни К.Р. и др. Исследование химического состава флавоноидных соединений в траве топинамбура методом ВЭЖХ – МС. Наука и инновация. 2022; 3: 152-161.

2. Туршатов М.В., Соловьев А.О., Волкова Г.С. и др. Комплексная переработка топинамбура с получением пищевых функциональных продуктов. Актуальная биотехнология. 2022; 1: 255.

3. Бызов В.А., Пучкова Т.С., Пихало Д.М. Оценка показателей качества клубней топинамбура для переработки на инулин и его производные. Пищевая промышленность. 2023; 4: 58-62.

4. Анакулов М.М., Розикова М.Т., Сафаров М.М. и др. Адсорбционные свойства сушеных клубней топинамбура. Политехнический вестник. Серия: Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2020; 2(50): 13-15.

5. Vukov K., ErdélYi M., Pichler-magyar E. Preparation of Pure Inulin and Various Inulin-Containing Products from Jerusalem Artichoke for Human Consumption and for Diagnostic Use. Studies in Plant Science. 1993; 3: 341-345.

6. Алексанян И.Ю., Петровичев О.А., Максименко Ю.А. и др. Зависимость теплофизических свойств пектиновых концентратов от влияющих факторов. Российский пектин: история, настоящее, перспективы: материалы конференции. Воронеж; 2006: 56-59.

7. Gaafar A.M., El-Din Serag M.F., Boudy A. et al. Extraction Conditions of Inulin from Jerusalem Artichoke Tubers and its Effects on Blood Glucose and Lipid Profile in Diabetic Rats. Journal of American Science. 2010; 6(5): 36-43.

8. Kheto A., Bist Y., Awana A., Kaur S., Kumar Y., Sehrawat R. Utilization of inulin as a functional ingredient in food: Processing, physicochemical characteristics, food applications, and future research directions. Food Chemistry Advances. 2023; 3.

9. Максименко Ю.А., Свирина С.А., Бахарева А.А. и др. Исследование удельной теплоемкости жидких и пастообразных растительных материалов. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2022; 1: 121-128.

10. Нугманов А.Х.-Х., Краснов В.А., Максименко Ю.А. и др. Исследование теплоемкости пастообразных пищевых продуктов. Естественные и технические науки. 2015; 6(84): 512-514.

11. Журавлев А.В., Марухпн А.С., Кирносов А.В. Разработка конструкции сушильной камеры с закрученными потоками теплоносителя и ИК-энергоподводом. Материалы LVII отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников ВГУИТ за 2018 год. Воронеж; 2019: 38.

12. Tsotsas E. Modern Drying Technology. V. 5. Process Intensification / Ed. Tsotsas E., Mujumdar A.S. Weinheim: Wiley-VCH; 2014.

13. Wisniewski, R. Spray Drying Technology Review. Proc. 45th International Conference on Environmental Systems. Bellevue, Washington; 2015: 1.

14. Varghese S.K., Gangamma S. Evaporation of Water Droplets by Radiation: Effect of Absorbing Inclusions. Aerosol and Air Quality Research. 2007; 7: 95-105.

15. Муцаев Р.В., Алексанян И.Ю., Нугманов А.Х. и др. Термодинамический анализ механизма взаимодействия инулина с водой. Современная наука и инновации. 2017; 4: 79-84.

16. Искаков И.Ж., Кучеренко В.Я., Алексеев Г.В. и др. Совершенствование процесса извлечения пектина из топинамбура. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2022; 3: 223-231.

17. Максименко Ю.А., Подледнева Н.А., Губа О.Е. Сушильная установка для получения порошков из жидких продуктов. Вестник АГТУ. 2011; 2(52): 41-44.

18. Acosta-Esquijarosa J., Jáuregui-Haza U., Amaro-González D. et al. Spray Drying of Aqueous Extract of Mangiferaindica L (Vimang): Scale up for the Process. World Applied Sciences Journal. 2009; 6(3): 408-412.

19. Chen X.D., Mujumdar A.S. Drying Technologies in Food Processing. Oxford: Blackwell Publishers; 2008.

20. Jirayucharoensak R., Khuenpet K., Jittanit W. et al. Physical and chemical properties of powder produced from spray drying of inulin component extracted from Jerusalem artichoke tuber powder. Drying Technology. 2019; 37(10): 1215-1227.

21. Shene C., Cabezas M., Bravo S. Effect of Drying Air Temperature on Drying Kinetics Parameters and Fructan Content in Helianthustuberosus and Cichoriumintybus. Drying Technology. 2003; 21: 945-956.

22. Muzaffar K., Kumar P. Moisture Sorption Isotherms and Storage Study of Spray Dried Tamarind Pulp Powder. Powder Technol. 2016; 291: 322-327.

23. Musthafa Mohamed Essa, Muhammed Bishir, Abid Bhat et al. Freidland, Walid Qoronfleh Functional foods and their impact on health. Journal of Food Science and Technology. 2023; 60: 820-834.

24. Mohammed S. Ali, Rasha M. Hussein, Yasser Gaber et al. Modulation of JNK-1/ β-catenin signaling by Lactobacillus casei, inulin and their combination in 1,2-dimethylhydrazine-induced colon cancer in mice. RSC Advances. 2019; 50: 29368-29383.