Preview

Хранение и переработка сельхозсырья

Расширенный поиск

Хранение и переработка сельхозсырья (ХИПС) — международный рецензируемый научный журнал открытого доступа, предоставляющий платформу для публикации оригинальных исследований, обзорных статей, методологических статей, кратких сообщений (short communications) и технических заметок по актуальным технологиям, применяемым в пищевой промышленности и науке о пищевых продуктах, питанию человека и хранению фермерской продукции. Основной задачей журнала является освещение передовых разработок и анализ их существующего и перспективного использования в пищевой промышленности.

Тематика журнала охватывает широкий круг тем, касающихся всех аспектов хранения и переработки сельскохозяйственной продукции; физических и химических методов переработки сырья; биотехнологических и микробиологических аспектов переработки сырья; проектирования и моделирования пищевых продуктов нового поколения; повышения качества питания; контроля качества и безопасности пищевой продукции; использования вторичных ресурсов и новых видов сырья; технологических процессов, машин и оборудования для пищевой промышленности; вопросов упаковки и контейнеризации в пищевой промышленности; экологических аспектов производства и переработки сельскохозяйственной продукции; применения искусственного интеллекта в пищевой промышленности.

Рассматриваются исследования, которые напрямую затрагивают биологические, технологические и социально-экономические вопросы, влияющие на принятие инновационных технологий производителями. Особое внимание уделяется исследованиям в области методов выявления фальсификации пищевых продуктов, методов переработки в пищевой промышленности и возможностей искусственного интеллекта в различных задачах, включая определение качества пищевых продуктов, инструменты контроля и их классификацию. 

В фокусе исследований находятся современные технологии работы со свежей плодоовощной продукцией: от послеуборочной обработки и хранения до переработки, контроля качества, упаковки и логистических решений.

Приветствуются рукописи описывающие инновационные фундаментальные и междисциплинарные исследования.

Журнал адресован исследователям, экспертам и специалистам, работающим в пищевой промышленности, а также преподавателям, политикам и всем, кто интересуется проблемами и достижениями, связанными с качеством, безопасностью и устойчивым развитием пищевой отрасли.

Цель журнала — способствовать обмену научными знаниями и практическим опытом, одновременно поощряя инновации и технологические разработки для решения актуальных проблем в области хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, выявления фальсификации продуктов питания и вопросов их переработки.

Журнал публикует научные работы бесплатно: за подачу или публикацию рукописей плата не взимается.

Текущий выпуск

Том 33, № 4 (2025)
Скачать выпуск PDF

ОТ РЕДАКТОРА

8-21 183
Аннотация

Введение: В научных исследованиях библиография выполняет не вспомогательную, а доказательную функцию: именно через ссылки  на предыдущие исследования проверяются основания выбора дизайна исследования, методик анализа, нормативных критериев безопасности и интерпретаций результатов. Разрыв между тезисом статьи и источником, вследствие использования нерелевантных ссылок и искусственного «раздувания» списка литературы, подрывает воспроизводимость исследования и доверие к научному знания.

Цель: Представить авторам научных статей практико-ориентированный стандарт работы с научными источниками, обеспечивающий прослеживаемость аргументации и верифицируемость ключевых утверждений исследования.

Результаты. Статья обобщает международные требования публикационной этики и редакционные рекомендации к точности цитирования и ответственности авторов за соответствие ссылок содержанию источников. Формулируются прикладные правила и процедуры самопроверки функциональности и релевантности цитируемых источников, адаптированные к типовым риторическим узлам технологической рукописи (постановка задачи, обоснование методологии, интерпретация результатов, выводы и практические рекомендации). Предложен принцип «каждое сильное утверждение должно опираться на проверяемый источник» и его операционализация для технологических статей: (1) функциональная привязка ссылок к утверждениям, влияющим на воспроизводимость (режимы, параметры процессов, методы анализа, критерии безопасности и качества); (2) разграничение допустимых обзорных ссылок для фиксации консенсуса и обязательных первоисточников для численных режимов, методик и нормативных требований; (3) перечень типовых проблем цитирования источников для работ по хранению и переработке сырья (подмена первоисточника обзором, перенос параметров между несопоставимыми матрицами, ссылки на нормативы без актуальной редакции, цитирование методик «по цепочке»); (4) протокол ревизии библиографии перед подачей рукописи, включающий проверку факта чтения источника, смыслового соответствия «тезис–источник» и функциональной необходимости ссылки; (5) рекомендации по постпубликационной корректировке выявленных ошибок через обращение в редакцию.

Заключение. Рекомендуемая рамка переводит работу с источниками из формального этапа «оформления» в процедуру контроля качества исследования. Ее применение снижает риск нерелевантного цитирования и библиографической небрежности, повышает прозрачность технологических решений и укрепляет воспроизводимость результатов, что критично для прикладных исследований в области хранения и переработки сельхозсырья.

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ

22-38 222
Аннотация

Введение: Пребиотические олигосахариды привлекают все больше внимания исследователей благодаря многочисленным нутрицевтическими, полезными для здоровья свойствам и представляют значительный интерес для научных исследований в пищевой промышленности. В Российской Федерации основным источником сырья для промышленного производства инулина является клубненосный подсолнечник (Helianthus tuberosus L.), который отличается высоким содержанием белка. Это обстоятельство представляет технологические трудности при его переработке. Традиционно в технологии производства инулина из растительного сырья для расщепления пектиновых и целлюлозных соединений преобладает ферментативный гидролиз. Интерес представляет выявление наиболее эффективного ферментативного препарата, демонстрирующего наилучшие показатели при оптимальных параметрах процесса обработки субстратов инулинсодержащего сырья.

Цель: исследование эффективности применения ферментативных препаратов различных типов на изменение углеводного состава экстрактов инулинсодержащего сырья и поиск оптимальных параметров процессов предварительной обработки.

Материалы и методы: В проведенном исследовании в качестве эталона взяты ферментативные комплексы Пектолюкс, Целлолюкс БГК, в качестве альтернативы исследовано воздействие комплексом Биозим Plus. В качестве объекта исследования изучен водный экстракт из высушенного и измельченного клубнеплода топинамбура сорта Омский белый, полученный из субстрата, обработанного ферментными препаратами. Методы исследования включали определение массовой доли сухих веществ, рефрактометрический анализ экстрактов. Исследование углеводного состава экстрактов проводилось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии при оценке полученных значений с образцом стандарта, содержащего смесь углеводов (глюкоза, фруктоза, сахароза). Сравнение показателей качества производилось по оценке органолептических характеристик полученных экстрактов (цвет, прозрачность, опалесценция). Кинетика процесса экстракции изучена при варьировании дозировки ферментативного препарата и гидромодуля, при температурных режимах в диапазоне 40÷80°C, при продолжительности экстракции в диапазоне 20÷60 минут.

Результаты: Комплексный анализ физико-химических характеристик контрольного и изучаемых экстрактов и их углеводного состава показал значительное различие содержание инулина и показателей качества. Образцы, для которых при ферментативном гидролизе использовались препараты Целлолюкс БГК и Биозим Plus, отличались значительной степенью опалесценции, но имели более светлый, желтоватый оттенок. Экстракт после обработки препаратом Пектолюкс имел соломенный цвет и высокую степень прозрачности. Объем экстракта увеличился при использовании препарата Пектолюкс в два раза, комплекса Целлолюкс БГК – в 1,6 раза, по сравнению с контрольным образцом. При температурном режиме до 50 ℃ содержание в экстракте инулина линейно увеличивается, далее не происходит значительного роста, при этом после 70℃ происходит гидролиз инулина, с распадом до ди- и моносахаридов.

Выводы: В рамках лабораторного эксперимента с контролируемыми условиями проведен сравнительный анализ и оценка эффективности воздействия ферментативных препаратов различной активности на степень гидролиза и образование олигосахаридов из пектиновых и целлюлозных соединений инулинсодержащего сырья. Концентрация инулина в полученных экстрактах составила 78–79%, что свидетельствует о высоком качестве продукта. Результаты исследования на примере переработки клубней топинамбура подтверждают эффективность использования ферментных препаратов. Полученные результаты открывают новые перспективы для развития биотехнологических процессов и повышения их экономической эффективности.

 

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК

39-54 178
Аннотация

Введение: Необходимость системы комплексной оценки качества муки, включая выявление примесей, добавок, улучшителей, предполагает использование машинного зрения и машинного обучения, являющихся передовыми направлениями искусственного интеллекта. Важным источником данных для анализа служат оптические спектральные методы.

Цель: изучение оптических фотолюминесцентных свойств различных видов муки для разработки методов автоматической идентификации состава смесей в процессах хранения и производства хлебобулочных изделий.

Материалы и методы: Для спектральных измерений использовались образцы муки из пшеницы, ржи, овса, риса, гороха, гречки и нута. Оптические спектральные измерения полученных образцов муки проводили в расширенном спектральном диапазоне 200–500 нм на дифракционном спектрофлуориметре СМ-2203. 

Результаты: Все спектральные характеристики содержат максимумы на длинах волн: 272 нм, 286 нм, 290 нм, 362 нм, а также слабый максимум при 424 нм. Наиболее сильное возбуждение наблюдается у рисовой муки, а наименьшее — у гречневой. Для нутовой муки имеет место сильное поглощение в коротковолновой (260–290 нм) и длинноволновой (420 нм и более) областях. У остальных исследованных видов муки характеристики примерно схожие. Интегральные параметры Η во всей исследуемой области 220–500 нм определяются с погрешностью до 10,9 % (для овсяной муки), для всех остальных исследованных видов муки значения этих параметров различаются до 4,3 раз. Однако для проектирования систем машинного зрения целесообразно проводить идентификацию видов муки по интегральным параметрам в более узких областях λ1-λ2 и по их соотношениям. На основе отобранных признаков построены модели классификации, показавшие точность до 88,9 % при тестировании, выявлены проблемные пары классов, такие как гороховая и гречневая мука.

Выводы: Интегральные и статистические параметры спектров обладают высокой разделяющей способностью. Наибольшей комплексной оценкой отличаются отношение Η220-500/Η470-500 (85,3 %), эксцесс (84,8 %) и математическое ожидание (84,6 %), которые рекомендуется использовать в качестве базовых для построения алгоритмов классификации. Практическая проверка на моделях машинного обучения подтвердила возможность автоматической идентификации видов муки с точностью, удовлетворяющей требованиям промышленного контроля.

 

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

55-76 173
Аннотация

Введение: Несмотря на широкое использование молочнокислых бактерий в пищевой промышленности, остается недостаточно изученным комплексный характеристический профиль отдельных пробиотических штаммов, включая их идентификацию, биохимические свойства и антагонистическую активность. 

Цель: Провести селекцию и комплексно охарактеризовать штамм Lactococcus lactis subsp. lactis № 15 по морфологическим, физиологическим и биохимическим показателям, а также оценить его пробиотический потенциал и устойчивость к стрессовым факторам с целью выявления перспективных штаммов, обладающих оптимальными технологическими свойствами для производства кисломолочных продуктов.

Материалы и методы: Для идентификации штамма Lactococcus lactis subsp. lactis № 15 использовали метод MALDI-TOF MS, а функциональные свойства оценивали с помощью биохимических тестов API, посредством оценки ферментативной активности, а также исследований антагонистической активности в отношении патогенных микроорганизмов. Устойчивость к стрессам моделировали in vitro в средах, имитирующих желудочно-кишечный тракт.

Результаты: Штамм продемонстрировал высокую жизнеспособность, активность ферментов β-галактозидазы и других ключевых гидролитических ферментов, выраженную антагонистическую активность против Staphylococcus aureus ВКПМ № 6646 и Klebsiella aerogenes ВКПМ № 13214, а также устойчивость к низкому pH и желчным солям.

Выводы: Результаты исследования подтверждают перспективность использования Lactococcus lactis subsp. lactis № 15 в производстве пробиотических кисломолочных продуктов с улучшенными функциональными и технологическими характеристиками. Полученные данные могут быть применены для разработки инновационных бактериальных заквасок с высоким уровнем безопасности и эффективности в пищевой промышленности.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

77-90 168
Аннотация

Введение: Распылительная сушка молока является ключевой технологической операцией, определяющей качество, стабильность и энергоэффективность производства сухих молочных продуктов. Несмотря на широкое применение CFD-моделирования, большинство существующих моделей недостаточно учитывают внутренние структурные преобразования капли и влияние комбинированного конвективно-радиационного энергоподвода на кинетику тепло- и массопереноса. Эти факторы ограничивают прогностическую точность расчетов и возможности оптимизации режимов сушки.

Цель: Разработка и численная реализация CFD-ориентированной математической модели распылительной сушки молока, позволяющей описывать изменение температуры и влагосодержания капли при конвективно-радиационном энергоподводе и определять рациональные параметры технологического режима.

Материалы и методы: Модель основана на системе дифференциальных уравнений теплопроводности, диффузии влаги и кинетического уравнения структурных изменений частицы. Численное решение реализовано на языке Python в среде PyCharm с использованием библиотек SciPy, NumPy и Matplotlib. Расчеты выполнены для одиночной капли молока при различных значениях удельного теплового потока в диапазоне 0,000156–0,000273 Дж и времени обработки 120 с. Структурные и морфологические изменения учитывались посредством уточняющего коэффициента K₁.

Результаты: Получены зависимости температуры поверхности капли и концентрации влаги от уровня энергоподвода. Установлено, что увеличение теплового потока приводит к росту температуры поверхности с 331 до 360 К, однако не обеспечивает пропорционального ускорения обезвоживания. Во всех исследованных режимах конечное влагосодержание достигает 4,9–5,1 %. Введение структурного коэффициента K₁ позволило корректно описать замедление диффузии влаги на поздних стадиях сушки, связанное с формированием поверхностного слоя.

Выводы: Применение повышенных уровней энергоподвода нецелесообразно с точки зрения энергоэффективности и может приводить к избыточной термической нагрузке без существенного выигрыша в скорости сушки. Разработанная модель может быть использована для оптимизации режимов распылительной сушки, проектирования сушильного оборудования и создания цифровых двойников технологических процессов обезвоживания пищевых эмульсий и суспензий.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

91-111 197
Аннотация

Введение: В существующих исследованиях процесса уваривания утфеля в вакуум-аппаратах периодического действия (ВАПД) недостаточно изучена взаимосвязь между уровнем заполнения аппарата (L) и динамикой изменения массовой доли сухих веществ (Bx). Это ограничивает возможности точного управления процессом, что приводит к неоптимальным энергозатратам и снижению качества сахара.

Цель: Установить количественную зависимость между уровнем заполнения ВАПД, динамикой Bx и параметрами кривой кипения для разработки оптимизированной стратегии управления процессом уваривания утфеля.

Материалы и методы: Исследование проводилось на вакуум-аппаратах типа УВА-60С с использованием онлайн-мониторинга параметров (Bx, уровень, температура, давление). Кривая кипения аппроксимировалась сигмоидной функцией, а управление процессом осуществлялось с помощью адаптивного MPC-алгоритма. Статистическая обработка данных включала корреляционный и регрессионный анализ.

Результаты: Установлено, что оптимальный уровень заполнения аппарата составляет 60–70 %, при котором достигается максимальная эффективность процесса. Внедрение MPC-алгоритма позволило снизить коэффициент вариации размера кристаллов с 34,2 % до 28,7 %, сократить время цикла на 9,1 % и уменьшить энергопотребление на 14,3 %. Выявлена сильная корреляция между градиентом перенасыщения и качеством кристаллов (r = 0,82).

Выводы: Полученные результаты могут быть использованы на сахарных заводах для оптимизации процесса уваривания утфеля, снижения энергозатрат и повышения качества конечного продукта. Перспективным направлением является интеграция предложенного метода с системами предиктивной аналитики на основе ИИ.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ АПК

112-126 177
Аннотация

Введение: Современные тенденции, прослеживаемые на рынке хлебобулочных изделий, обуславливают необходимость расширения ассортимента продукции, в том числе органической. Исследования качества органически выращенных зерновых культур в России ограничены ввиду малого распространения органического земледелия и недостатка данных, но приобретают актуальность в контексте государственной политики Российской Федерации в отношении производства органической продукции, ориентированной на расширение данного сегмента рынка.

Цель: Проанализировать органически выращенные культуры и продукты их переработки, сопоставить полученные данные с требованиями действующей нормативной документацией России, оценить их пригодность для производства хлебобулочных изделий функционального назначения и расширения ассортимента органической продукции на российском рынке.

Материалы и методы: Объектами исследования были биопшеница яровая сорта Тулайковская-10, биорожь сорта Саратовская-7 и продукты их переработки: мука с диаметром помола 1,0 и 0,5 мм. Оценка качества проводилась в соответствии с общепринятыми методиками для определения органолептических и физико-химических показателей зерновых культур. Был выполнен сравнительный анализ полученных данных на соответствие нормативной документации по данным видами продукции. 

Результаты: В ходе анализа было выявлено превышение доли испорченных зерен в образце биопшеницы (3,8 % при норме ≤ 3,0 %) и фузариозных зерен в образце биоржи (1,2 % при норме ≤ 1,0 %), остальные показатели были в пределах допустимых значений. Установлена зависимость между степенью измельчения и показателями муки. Для муки из биопшеницы: при уменьшении диаметра частиц с 1,0 до 0,5 мм происходит снижение влажности на 0,5 % (11, 2 → 10,7), числа падения — на 15 с (215,0 → 200,0), кислотное число жира увеличивается а на 1,13 мг KOH/1 г (16,83 → 17,96). Для муки из биоржи: снижается число падения на 18 с (226,0 → 208,0), кислотное число жира возрастает на 10 мг KOH/1 г (57,33 → 67,33).

Выводы: Научная новизна работы заключается в комплексной оценке качества российских органических зерновых культур и продуктов их переработки. Практическая значимость исследования состоит в обосновании возможности применения органических зерновых культур в хлебопечении. Полученные результаты создают научную основу для расширения производства и переработки органических зерновых культур в России и способствуют развитию отечественного рынка органической хлебобулочной продукции. 

127-142 223
Аннотация

Введение: Мониторинг свежести охлажденной рыбы остается одной из наиболее сложных задач рыбоперерабатывающей отрасли. Существующие стандартные методы контроля являются деструктивными и не способны отразить пространственную неоднородность распределения маркеров порчи. Перспективным направлением является разработка неразрушающих методов анализа, таких как гиперспектральная визуализация (HSI), позволяющая получать пространственную и спектральную информацию для каждого пикселя изображения.

Цель: Целью настоящего исследования является оценка эффективности использования гиперспектральной визуализации для бинарной классификации образцов охлажденного филе радужной форели по признаку раннего (до 48 ч) и позднего (более 48 ч) срока хранения.

Материалы и методы: Исследование проводилось на образцах филе радужной форели, хранившихся при температуре +2 ± 2 °C в течение 16 суток. Для получения гиперспектральных изображений использовалась камера FigSpec FS-23 (диапазон 400–1000 нм). Проводился анализ главных компонент (PCA), а для бинарной классификации образцов была разработана нейросетевая модель на основе фреймворка TensorFlow и высокоуровневого API Keras.

Результаты: Выявлена характерная нелинейная динамика коэффициента отражения в процессе хранения. Метод PCA показал, что первая главная компонента объясняет 93,8 % дисперсии данных. Нейросетевая модель продемонстрировала 90 % точности при бинарной классификации образцов.

Выводы: Подтверждена эффективность метода гиперспектральной визуализации для неразрушающего контроля свежести рыбного сырья. Разработанный подход позволяет достоверно дифференцировать свежие и несвежие образцы и может быть рекомендован для внедрения в систему входного контроля на рыбоперерабатывающих предприятиях.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ И НОВЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ

143-168 193
Аннотация

Введение: Выжимки черной смородины используются достаточно ограниченно в пищевой промышленности. Доступным способом их переработки является ИК-сушка, однако длительный нагрев способствует окислению и разрушению биологически активных веществ, что обусловливает необходимость подбора оптимальных параметров проведения ИК-сушки выжимок черной смородины для максимально возможного сохранения биологически активных веществ.

Цель: Математическое моделирование и расчет оптимальных параметров проведения процесса ИК-сушки выжимок черной смородины, обеспечивающих максимально возможное сохранение БАВ в рамках предложенной модели.

Материалы и методы: Для определения значений оптимальных параметров, при которых достигается максимальное сохранение биологически активных веществ в выжимках черной смородины, был использован трехуровневый трехфакторный метод поверхностного отклика в сочетании с планом Бокса — Бенкена. Сушку проводили в универсальном инфракрасном шкафу серии «Универсал-СД-2П», в котором реализован комбинированный радиационно-конвективный способ сушки продуктов. 

Результаты: В результате анализа экспериментальных данных с использованием метода поверхности отклика и плана Бокса — Бенкена были построены математические модели, описывающие влияние параметров ИК-сушки на сохранность аскорбиновой кислоты, катехинов, антоцианов и выход сухих веществ в выжимках черной смородины. На основе этих моделей рассчитаны оптимальные параметры процесса: продолжительность — 4 ч, температура — 60 °C, толщина слоя — 6,2 мм. Прогнозируемое содержание БАВ в сухих выжимках при оптимальных условиях составляет: аскорбиновой кислоты — 122,47 мг/100 г, катехинов — 2568,1 мг/100 г, антоцианов — 540,65 мг/100 г. При содержании сухих веществ 93,6 % полученный продукт обладает достаточной микробиологической стабильностью и пригоден к длительному хранению. Сопоставление расчетных оптимальных параметров сушки выжимок черной смородины (4 ч, 60 °C, толщина слоя 6,2 мм), определенных методом поверхности отклика, с фактическими данными, полученными ранее при сушке в режиме 4 ч, 60 °C и толщине слоя 3,8 мм, показывает частичное соответствие модельных прогнозов и экспериментальных результатов.

Выводы: Разработанные в ходе исследования математические модели и оптимизированные параметры сушки (продолжительность, температура и толщина слоя) позволяют целенаправленно получать сушеные выжимки черной смородины с заданным химическим составом, что в дальнейшем открывает возможность их использования в качестве пищевого ингредиента-обогатителя.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.