Siewior Marta

Olszewska Aneta

Putra Małgorzata

Grupa 14

ĆWICZENIE 4

DEHYDRATACJA W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było przeprowadzenie następujących procesów:

• zagęszczenia soku owocowego metodą osmotyczną

• suszenia produktów metodą promiennikową oraz konwekcyjną

• suszenia produktów metodą azeotropową

oraz ocena poszczególnych procesów w aspekcie technologicznym, z uwzględnieniem jakości produktów końcowych.

.

ZAGĘSZCZANIE

ZAGĘSZCZANIE W OSMOFORZE

Proces prowadzono w dwóch etapach (I-60 min, II-35 min) wobec roztworów gliceryny o dwóch różnych stężeniach.

- Objętość roztworu wyjściowego wprowadzona do osmofora - 250 ml

- Zawartość s.s. w roztworze wyjściowym (ozn. refraktometrycznie) - 4%

- Zawartość s.s. w roztworze gliceryny - 36%

ETAP I (po 60 min.) :

- Objętość soku - 200 ml

- Zawartość s.s. w soku (ozn. refraktometrycznie) - 9%

- Objętość gliceryny - 2000 ml

- Zawartość s.s. w glicerynie (ozn. refraktometrycznie) - 35%

Po zakończeniu I etapu częściowo zagęszczony sok wprowadzono ponownie do układu membran i zagęszczano przez kolejne 35 minut wobec roztworu gliceryny o zawartości s.s. - 49%

ETAP II (po 35 min.) :

- Objętość soku - 174 ml

- Zawartość s.s. w soku (ozn. refraktometrycznie) - 16%

- Objętość gliceryny - 2450 ml

- Zawartość s.s. w glicerynie (ozn. refraktometrycznie) - 48%

WYDAJNOŚĆ OSMOFORA :

Powierzchnia całkowita membran:

F = P*d*h

F - powierzchnia (m2)

d - średnica cylindra membrany (m)

h - wysokość cylindra membrany (m)

d = 3,5 cm = 0,035m

h = 31 cm = 0,31 m

F = 3,14*0,035*0,31 = 0,0341 m

Objętość usuniętej wody:

Objętość soku przed zagęszczeniem - 250 ml

Objętość soku po zagęszczeniu - 174 ml

V = 250ml - 174 ml = 76 ml

W - wydajność osmofora:

V

W = ---------- (cm3/m2/h)

F * t

V - objętość usuniętej wody (cm3)

F - powierzchnia (m2)

t - czas zagęszczania (h)

60 min + 35 min = 95 min = 1,58h

76 76

W = ---------------- = -------------- = 1410,02

0,0341*1,58 0,0539

Próbkę soku po procesie poddano ocenie organoleptycznej.

Smak: słodki

Zapach: bardzo intensywny, aromatyczny

Barwa: bladoróżowa

STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA :

C = S₁/S₂

S₂ - zaw. s.s. w soku po zagęszczeniu (%)

S₁ - zaw. s.s. w soku przed zagęszczeniem (%)

S₂ = 16%

S₁ = 4%

C = 16/4 = 4

Zestawienie wyników:

	Zagęszczanie w osmoforze
Czas trwania procesu	1,58 h
Zaw. s.s. w soku po procesie	16%
Objętość soku po procesie	174 ml
Stopień zagęszczenia	4
Objętość usuniętej wody	76 ml
Smak	słodki
Zapach	b. intensywny, aromatyczny
Barwa	bladoróżowa

WNIOSKI :

Niekorzystnym aspektem procesu osmotycznego jest długi czas jego trwania.

Produkt końcowy jest bardzo aromatyczny.

W przypadku zagęszczania w osmoforze w etapie I (roztw. gliceryny - 36%) z 4% do 9%, czyli o 5%, a w etapie II (roztw. gliceryny - 49%) o 5%.

Dalsza analiza porównawcza jest niemożliwa ze względu na brak wykonania zagęszczania inną metodą niż osmotyczną.

S U S Z E N I E

SUSZENIE METODĄ PROMIENNIKOWĄ I KONWEKCYJNĄ

Suszeniu poddano ziarna jęczmienia.

I. Suszenie metodą promiennikową:

masa naczynka = 110,9g

masa jęczmienia przed suszeniem = 50,0 g

zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem = 6,14 g

Czas susz	Masa nacz z jęcz po suszeniu [ g ]	Masa jęczmienia po suszeniu [ g ]	Ubytek wody w czasie susz. [g]	Zawart. wody w jęcz. po susz.[g]	Zawart. wody w jęcz. po susz.[%]
0 15 min	160,9 159,6	50,0 48,7	0 1,3	6,14 4,84	12,28 9,94
30 min	158,6	47,7	2,3	3,84	8,05
45 min	158,1	47,2	2,8	3,34	7,08
1 h	157,7	46,8	3,2	2,94	6,28
1h 15 min	157,3	46,4	3,6	2,54	5,47
1h 45 min	156,8	45,9	4,1	2,04	4,45
2h 15 min	156,5	45,6	4,4	1,74	3,82
2h 45 min	156,2	45,3	4,7	1,44	3,18
3h 15 min	156,2	45,3	4,7	1,44	3,18

• Zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem oznaczona metodą suszenia w temp. 105 ⁰C do stałej masy.

I. masa nacz. wagowego: 28,646g

masa próbki: 5,047g

masa nacz. wag. z badaną próbką po suszeniu: 33,073g

masa próbki po suszeniu: 33,073g-28,646g = 4,427g

5,047g ----------- 100 %

4,427g ----------- x %

x = 87,72% - zaw. s.s.

zawartość wody:

100%-87,72% = 12,28%

Przykładowe obliczenia zawartości wody w ziarnach jęczmienia po 0,5 h i 1,0 h suszenia.

a - procentowa zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem - 12,28 %

b - masa jęczmienia przed suszeniem - 50,0 g

c - masa jęczmienia po 0,5 h suszenia -47,7 g

d - masa jęczmienia po 1,0 h suszenia -46,8 g

1. Zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem metodą promiennikową:

50,0g
100 %

x
12,28% x = 6,14 g wody w jęczmieniu przed suszeniem

2. Ubytek wody ( u ) po 0,5 h i 1,0 h suszenia wynosi:

po 0,5 h suszenia u = b - c

u = 50,0 g - 47,7 g = 2,3 g 6,14 g - 2,3 g = 3,84 g wody w jęczmienia po 0,5 h suszenia

47,7 g
100 %

3,84 g
x x = 8,05 % wody w jęczmieniu po 0,5 h suszenia

po 1 h suszenia

u = 50,0 g - 46,8 g = 3,2g 6,14g - 3,2 g = 2,94g wody w jęczmieniu po 1h suszenia

46,8 g
100 %

2,94 g
x x = 6,28 % wody w jęczmieniu po 1 h suszenia

• Procentowy ubytek wody
  

a- zawartość wody w materiale przed suszeniem (%)

b- zawartość wody w materiale po suszeniu (%)

Przykładowe obliczenia procentowego ubytku wody po 0,5 h i 1,0 h suszenia metodą promiennikową

po 0,5 h a = 12,28 % b = 8,05 %

12,28 - 8,05

W= * 100 % = 34,45 %

12,28

po 1 h a = 12,28 % b = 6,28 %

12,28 - 6,28

W= * 100 % = 48,86 %

12,28

• Szybkość suszenia: S =
  ( g/h ) u- ubytek wody w czasie suszenia (g)

t- czas suszenia (h)

Przykładowe obliczenia szybkości suszenia po 0,5 h i 0,1 h suszenia metodą promiennikową

po 0,5 h po 1 h

u = 2,3 g t₁ = 0,5 h u = 3,2 g t₂ = 1,0 h

2,3g

S = = 4,6 g/h 3,2g

0,5h S = = 3,2 g/h

1,0h

Zestawienie wyników

Czas susz. [ godz.]	Zawart. Wody w jęcz po suszeniu [ % ] (b)	Procentowy ubytek wody W [ % ]	Ubytek wody w czasie suszenia [ g ]	Szybkość suszenia [ g/h ]
15 min	9,94	19,06	1,3	5,20
30 min	8,05	34,45	2,3	4,60
45 min	7,08	42,35	2,8	3,73
1 h	6,28	48,86	3,2	3,20
1h 15 min	5,47	55,46	3,6	2,88
1h 45 min	4,45	63,76	4,1	2,34
2h 15 min	3,82	68,89	4,4	1,96
2h 45 min	3,18	74,10	4,7	1,71
3h 15 min	3,18	74,10	4,7	1,45

II. Suszenie metodą konwekcyjną w temperaturze 60 ⁰C

masa naczynka = 108,4 g

masa jęczmienia przed suszeniem = 50,0 g

zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem = 6,14 g

Czas susz. [ godz.]	Masa naczynka z jęcz. po susz.[g]	Masa jeczm. po suszeniu [g]	Ubytek wody w czasie susz. [g]	Zaw. wody w jęcz. po susz. [g]	Zawar. wody w jęcz.po susz.[%]
0 15 min	158,4 158,2	50,0 49,8	0 0,2	6,14 5,94	12,28 11,92
30 min	157,6	49,2	0,8	5,34	10,85
45 min	157,2	48,8	1,2	4,94	10,12
1 h	156,9	48,5	1,5	4,64	9,57
1h 15 min	156,7	48,3	1,7	4,34	8,98
1h 45 min	156,5	48,1	1,9	4,24	8,81
2h 15 min	156,5	48,1	1,9	4,24	8,81
2h 45 min	156,5	48,1	1,9	4,24	8,81
3h 15 min	156,5	48,1	1,9	4,24	8,81

• Procentowa zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem:

x = 12,28 %

• Przykładowe obliczenia zawartości wody w ziarnach jęczmienia po 0,5 h i 1,0 h suszenia

a - procentowa zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem = 12,28 %

b - masa jęczmienia przed suszeniem =50,0 g

c - masa jęczmienia po 0,5 h suszenia = 49,2g

d - masa jęczmienia po 1,0 h suszenia = 48,5 g

1. Zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem metodą konwekcyjną

50,0 g
100 %

x
12,28 % x = 6,14 g wody w jęczmieniu przed suszenie

2. Ubytek wody ( u ) po 0,5 h i 1,0 h suszenia wynosi:

po 0,5 h suszenia

u = 50,0 g - 49,2 g = 0,8 g 6,14g - 0,8 g = 5,34 g wody w jęczmieniu po 0,5 h suszenia

49,2g
100 %

5,34 g
x x = 10,85 % wody w jęczmieniu po 0,5 h suszenia

po 1 h suszenia

u = 50,0 g - 48,5 g = 1,5 g 6,14 g - 1,5 g = 4,64 g wody w jęczmieniu po 1,0 h suszenia

48,5 g
100 %

4,64 g
x x = 9,57% wody w jęczmieniu po 1,0 h suszenia

• Procentowy ubytek wody

W =
( % )

a - zawartość wody w ziarnach jęczmienia przed suszeniem ( % )

b - zawartość wody w ziarnach jęczmienia po suszeniu ( % )

Przykładowe obliczenia procentowego ubytku wody po 0,5 h i 1,0 h suszenia metodą konwekcyjną

po 0,5 h a = 12,28 % b = 10,85 % po 1 h a = 12,28 % b = 9,57 %

12,28 - 10,85 12,28 - 9,57

W = * 100 % = 11,64 % W = * 100 % = 22,07%

12,28 12,28

• Szybkość suszenia S =
  ( g/h ) u - ubytek wody w czasie suszenia ( g/h )

t - czas suszenia ( h )

Przykładowe obliczenia szybkości suszenia po 0,5 h i 1,0 h suszenia metodą konwekcyjną

próba 1 próba 2

u = 0,8 g t = 0,5 h u = 1,5 g t = 1,0 h

0,8 g

S = = 1,6 g/h 1,5 g

0,5h S = = 1,5 g/h

1,0 h

Zestawienie wyników

Czas susz. [ godz.]	Zawart. Wody w jęcz po suszeniu [ % ] (b)	Procentowy ubytek wody W [ % ]	Ubytek wody w czasie suszenia [ g ]	Szybkość suszenia [ g/h ]
15 min	11,92	2,93	0,2	0,80
30 min	10,85	11,64	0,8	1,60
45 min	10,12	17,59	1,2	1,60
1 h	9,57	22,07	1,5	1,50
1h 15 min	8,98	26,87	1,7	1,36
1h 45 min	8,81	28,26	1,9	1,09
2h 15 min	8,81	28,26	1,9	0,84
2h 45 min	8,81	28,26	1,9	0,69
3h 15 min	8,81	28,26	1,9	0,58

Krzywa suszenia ziarna jęczmienia

WNIOSKI:

Metoda promiennikowa jest (w przypadku suszenia ziaren zbóż) metodą dużo skuteczniejszą niż suszenie konwekcyjne.

Zawartość wody w suszonym produkcie zmniejsza się w przypadku tej metody (promiennikowej) szczególnie szybko w początkowej fazie procesu.

Metoda konwekcyjna charakteryzuje się bardziej proporcjonalnym i powolniejszym spadkiem wilgotności produktu, jednak nie umożliwia tak dokładnego wysuszenia surowca jak metoda promiennikowa, w jednakowym okresie czasu.Metoda promiennikowa charakteryzuje się większą szybkością suszenia. Jest ona przydatna do suszenia materiałów silnie rozdrobnionych, drobnych owoców, a przede wszystkim ziaren zbóż.

Porównując metodę suszenia promiennikowego i konwekcyjnego obserwujemy większą intensywność odparowania surowca w przypadku metody promiennikowej. Wartość procentowego ubytku wody (W) i szybkość suszenia (s) są wyższe dla tej metody. Spowodowane jest to tym, że powierzchnia suszonego materiału szybko nagrzewa się przez napromieniowanie w wyniku czego w pobliżu powierzchni odbywa się szybkie suszenie materiału. Ze względu na fakt, że adsorbcja promieniowania cieplnego jest bardziej intensywna blisko powierzchni, metoda ta nadaje się głównie do suszenia cienkich warstw materiałów. Oznaczenia zawartości wody w produktach suszonych tymi metodami prowadzono na przykładzie jęczmienia, który rozsypano równomiernie cienką warstwą na szklanych tackach celem zapewnienia jak najlepszych warunków suszenia.

SUSZENIE OWOCÓW I WARZYW W SUSZARCE OWIEWOWEJ

Suszeniu poddaliśmy jabłko i pietruszkę.

Suszenie jabłka:

Czas susz	Masa kosz. z jabł po suszeniu [ g ]	Masa jabłka po suszeniu [ g ]	Ubytek wody w czasie susz. [g]	Zawart. wody w jabł. po susz.[g]	Zawart. wody w jabł. po susz.[%]
0 15 min	328,5 322,7	100,2 94,4	0 5,80	86,02 80,22	85,85 84,98
30 min	315,6	87,3	12,90	73,12	83,76
45 min	308,8	80,5	19,70	66,32	82,39
1h	301,3	73,0	27,20	58,82	88,56
1,5 h	287,7	59,4	40,08	45,94	77,34
2 h	274,4	46,1	54,10	31,92	69,24
2,5 h	266,7	38,4	61,80	24,22	63,07
3 h	259,6	31,3	68,90	17,12	54,70

Zawartość wody w surowcu przed suszeniem oznaczono metodą suszenia w temp. 105 ⁰C do stałej masy.

masa próby przeznaczonej do suszenia: 5,054g

masa nacz. wag.: 28,049g

masa nacz. wag. z badaną próbą po suszeniu: 28,764g

masa próby po suszeniu: 28,764g-28,049g = 0,715 g

5,054g ------------ 100%

0,715g ------------ x%

x = 14,15% - zaw. s.s

zawartość wody:

100%-14,15% = 85,85%

Przykładowe obliczenia zawartości wody w jabłku po 0,5 h i 1,0 h suszenia.

a - procentowa zawartość wody w jabłku przed suszeniem - 85,85 %

b - masa jabłka przed suszeniem - 100,20 g

c - masa jabłka po 0,5 h suszenia -87,3 g

d - masa jabłka po 1,0 h suszenia -73,0 g

1. Zawartość wody w jabłku przed suszeniem metodą owiewową:

100,20g
100 %

x
85,85 % x = 86,02 g wody w jabłku przed suszeniem

2. Ubytek wody ( u ) po 0,5 h i 1,0 h suszenia wynosi:

po 0,5 h suszenia u = b - c

u = 100,20 g - 87,3 g = 12,9 g 86,02 g - 12,9 g = 73,12 g wody w jabłku po 0,5 h suszenia

87,3 g
100 %

73,12 g
x x = 83,76 % wody w jabłku po 0,5 h suszenia

po 1 h suszenia

u = 100,20 g - 73,0 g = 27,2g 86,02g - 27,2 g = 58,82 g wody w jabłku po 1 h suszenia

73,0 g
100 %

58,82 g
x x = 80,56 % wody w jabłku po 1 h suszenia

• Procentowy ubytek wody
  

a- zawartość wody w materiale przed suszeniem (%)

b- zawartość wody w materiale po suszeniu (%)

Przykładowe obliczenia procentowego ubytku wody po 0,5 h i 1,0 h suszenia metodą promiennikową

po 0,5 h a = 85,85 % b = 83,76 %

85,85 - 83,76

W= * 100 % = 2,43%

85,85

po 1 h a = 87,83 % b = 80,56 %

85,85 - 80,56

W= * 100 % = 6,16 %

85,85

• Szybkość suszenia: S =
  ( g/h ) u- ubytek wody w czasie suszenia (g)

t- czas suszenia (h)

Przykładowe obliczenia szybkości suszenia po 0,5 h i 0,1 h suszenia metodą promiennikową

po 0,5 h po 1 h

u = 12,9 g t1 = 0,5 h u = 27,2 g t2 = 1,0 h

2,3g

S = = 4,6 g/h 3,2g

0,5h S = = 3,2 g/h

1,0h

Czas susz. [ godz.]	Zawart. wody w jabł po suszeniu [ % ] (b)	Procentowy ubytek wody W [ % ]	Ubytek wody w czasie suszenia [ g ]	Szybkość suszenia [ g/h ]
15 min	84,98	1,013	1,3	5,20
30 min	83,76	2,43	2,3	4,60
45 min	82,39	4,03	2,8	3,73
1h	80,56	6,16	3,2	3,20
1,5 h	77,34	9,91	3,6	2,40
2 h	69,24	19,35	4,1	2,05
2,5 h	63,07	26,53	4,4	1,76
3 h	54,70	36,28	4,7	1,57

Suszenie pietruszki:

Czas susz	Masa kosz z piet po suszeniu [ g ]	Masa pietruszki po suszeniu [ g ]	Ubytek wody w czasie susz. [g]	Zawart. wody w pietr. po susz.[g]	Zawart. wody w pietr po susz.[%]
0 15 min	328,6 312,8	100,1 84,3	0 15,8	76,56 60,76	75,81 71,28
30 min	298,5	70,0	30,1	46,46	65,41
45 min	288,5	60,0	40,1	36,46	59,65
1h	279,4	50,9	49,2	27,36	52,44
1,5 h	268,0	39,5	60,6	15,96	38,71
2 h	261,8	33,3	66,8	9,76	27,30
2,5 h	259,6	31,1	69,0	7,56	22,15
3 h	258,2	29,7	70,4	6,16	18,48

Zawartość wody w surowcu przed suszeniem oznaczono metodą suszenia w temp. 105 ⁰C do stałej masy.

masa próby przeznaczonej do suszenia: 5,008g

masa nacz. wag.: 28,978g

masa nacz. wag. z badaną próbą po suszeniu: 30,152g

masa próby po suszeniu 30,152g-28,978g = 1,174g

5,008g ------------ 100%

1,174g ------------ x%

x = 23,44% - zaw. s.s

zawartość wody:

100%-23,44% = 76,56%

Przykładowe obliczenia zawartości wody w pietruszce po 0,5 h i 1,0 h suszenia.

a - procentowa zawartość wody w pietruszce przed suszeniem - 75,81 %

b - masa pietruszki przed suszeniem - 100,10 g

c - masa pietruszki po 0,5 h suszenia -70,0 g

d - masa pietruszki po 1,0 h suszenia -50,9 g

1. Zawartość wody w pietruszce przed suszeniem metodą owiewową:

100,10g
100 %

x
76,56 % x = 76,64 g wody w pietruszce przed suszeniem

2. Ubytek wody ( u ) po 0,5 h i 1,0 h suszenia wynosi:

po 0,5 h suszenia u = b - c

u = 100,10 g - 70,0g = 30,1 g 76,64 g - 30,1 g = 46,54 g wody w pietruszce po 0,5 h suszenia

70,0 g
100 %

46,54 g
x x = 66,49 % wody w pietruszce po 0,5 h suszenia

po 1 h suszenia

u = 100,10 g - 50,9 g = 49,2g 76,64 g - 49,2 g = 27,44 g wody w pietruszce po 1 h suszenia

50,9 g
100 %

27,44 g
x x = 53,91 % wody w pietruszce po 1 h suszenia

• Procentowy ubytek wody
  

a- zawartość wody w materiale przed suszeniem (%)

b- zawartość wody w materiale po suszeniu (%)

Przykładowe obliczenia procentowego ubytku wody po 0,5 h i 1,0 h suszenia metodą owiewową

po 0,5 h a = 76,56 % b = 66,49 %

76,56 - 66,49

W= * 100 % = 13,15%

76,56

po 1 h a = 76,56 % b = 53,91 %

76,56 - 53,91

W= * 100 % = 29,58%

76,56

• Szybkość suszenia: S =
  ( g/h ) u- ubytek wody w czasie suszenia (g)

t- czas suszenia (h)

Przykładowe obliczenia szybkości suszenia po 0,5 h i 0,1 h suszenia metodą promiennikową

po 0,5 h po 1 h

u = 30,1 g t1 = 0,5 h u = 49,2 g t2 = 1,0 h

30,1g

S = = 60,2 g/h 49,2g

0,5h S = = 49,2 g/h

1,0h

Czas susz. [ godz.]	Zawart. wody w pietr po suszeniu [ % ] (b)	Procentowy ubytek wody W [ % ]	Ubytek wody w czasie suszenia [ g ]	Szybkość suszenia [ g/h ]
15 min	71,28	6,9	15,8	63,20
30 min	65,41	14,56	30,1	60,20
45 min	59,65	22,09	40,1	53,47
1h	52,44	31,50	49,2	49,20
1,5 h	38,71	49,44	60,6	40,40
2 h	27,30	64,34	66,8	33,40
2,5 h	22,15	71,07	69,0	27,60
3 h	18,48	75,86	70,4	23,47

Porównanie otrzymanych wyników

	jabłko	pietruszka
Zaw. wody w mat. przed suszeniem	85,85%	76,56%
Masa mat. poddanego suszeniu	100,2g	100,1g
Czas suszenia	3 h	3 h
Ubytek wody w czasie suszenia	4,7g	70,4g
Zawartość wody po suszeniu	54,70%	18,48%
Procentowy ubytek wody	36,28%	75,86%
Szybkość suszenia	1,57 g/h	23,47 g/h

Krzywa suszenia metodą owiewową dla pietruszki i jabłka

WNIOSKI:

W ćwiczeniu przeprowadziliśmy suszenie metodą owiewową w suszarce koszykowej. Procesowi suszenia poddaliśmy jabłko i pietruszkę. Wyniki zestawiliśmy w tabeli powyżej. Doświadczenie przeprowadzaliśmy przez czas 3 godzin.

Na podstawie otrzymanych wyników wnioskujemy, że największy ubytek wody zaobserwowaliśmy w przypadku pietruszki (70,4g) natomiast w przypadku jabłka ta wartość jest niższa i wynosi 4,7 g. Uzyskaliśmy bardzo wysoki procentowy ubytek wody w pietruszce: 75,86% i prawie o połowę niższą wartość w przypadku jabłka: 36,28%.

W przypadku szybkości suszenia w przeprowadzonym doświadczeniu zauważamy, iż pietruszka wykazuje prawie piętnastokrotnie większą szybkość suszenia (23,47 g/h) niż jabłko (1,57 g/h). Tak znaczna różnica mogła zostać spowodowana większym stopniem rozdrobnienia pietruszki niż jabłka.

13

---