101

Agnieszka Gałka
Katedra Inżynierii Procesowej
Akademia Rolnicza w Lublinie

WPŁYW PROCESU SMA

ś

ENIA NA WŁA

Ś

CIWO

Ś

CI FIZYCZNE PELLETÓW

ZIEMNIACZANYCH

Streszczenie

W pracy przedstawiono, w jaki sposób sma

ż

enie pelletów w oleju palmowym wpłyn

ę

ło na ich

wła

ś

ciwo

ś

ci fizyczne. W badaniach oznaczono: wilgotno

ść

, stopie

ń

ekspandowania, chłonno

ść

tłuszczu, g

ę

sto

ść

usypow

ą

, wytrzymało

ść

mechaniczn

ą

oraz k

ą

t zsypu ró

ż

nych prób pelletów

ziemniaczanych.

Słowa kluczowe: pellety, ekstruzja, sma

ż

enie

Oznaczenia

ρ

- g

ę

sto

ść

[kg/m

3

],

us

ρ

- g

ę

sto

ść

w stanie usypowym [kg/m

3

],

R

w

- współczynnik ekspandowania,

S

o

- pole przekroju poprzecznego pelletu po usma

ż

eniu [mm

2

],

S

s

- pole przekroju poprzecznego pelletu surowego [mm

2

],

m

o

- masa pozostałych w cało

ś

ci pelletów (g),

m

p

- masa próby (g),

K - wytrzymało

ść

mechaniczna (%),

p

o

- masa próbki po sma

ż

eniu (g),

p

p

- masa próbki przed sma

ż

eniem (g).

Wprowadzenie

Jedn

ą

z najciekawszych form produktów ekstrudowanych ostatnich lat s

ą

pellety –

półprodukty słu

żą

ce do wyrobu snacków. Produkcja pelletów jest w zasadzie bardzo zbli

ż

ona

do produkcji ekstrudowanych płatków zbo

ż

owych; ró

ż

nica polega jedynie na sposobie

krojenia produktu oraz jego suszeniu, który jest z reszt

ą

bardzo podobny do tego, jaki jest

102

stosowany w produkcji makaronów krótkich [Mo

ś

cicki 2003]. Tak otrzymane pellety mog

ą

by

ć

sprzedawane jako półprodukt do przyrz

ą

dzenia w domu lub poddawane s

ą

sma

ż

eniu,

dzi

ę

ki czemu otrzymujemy gotowe do dystrybucji chrupi

ą

ce snacki.

Sma

ż

enie polega na zanurzeniu produktu w gor

ą

cym oleju ro

ś

linnym przez kilka do

kilkunastu sekund [Jarosławski, Zielonka 1997]. Wybór rodzaju oleju, warunków
przetwarzania i dozowania tłuszczu s

ą

podyktowane rodzajem lub inaczej skal

ą

przetwórstwa: sma

ż

enia przemysłowego oraz sma

ż

enia usługowego [Lusac, Rooney 2001].

Rodzaj oleju u

ż

ytego do sma

ż

enia ma ogromny wpływ na okres przechowywania gotowych

snacków. Temperatura sma

ż

enia pelletów zale

ż

y od ich charakterystyki i waha si

ę

od 180ºC

do 200ºC.

Cel i zakres pracy

Celem bada

ń

było okre

ś

lenie wpływu procesu sma

ż

enia na cechy fizyczne pelletów

ziemniaczanych otrzymywanych według ró

ż

nych receptur. Do bada

ń

wykorzystano pellety

ziemniaczane wyprodukowane w Katedrze In

ż

ynierii Procesowej Akademii Rolniczej w

Lublinie, za pomoc

ą

zmodyfikowanego ekstrudera jedno

ś

limakowego TS-45. Do ich

produkcji u

ż

yto mieszanek o składzie recepturowym przedstawionym w tabeli 1.

Tabela 1. Skład recepturowy mieszanek u

ż

ytych do produkcji pelletów

Table 1. Composition of mixtures used to pellet production

Receptura

Skrobia

ziemniaczana

(%)

Płatki

ziemniaczane

(%)

Grysik

ziemniaczany

(%)

Sól

(%)

Monoglicerydy

(%)

I

70

14

14

1,5

0,5

II

70

14

14

2

-

III

40

29

29

1,5

0,5

IV

40

29

29

2

-

Ka

ż

da mieszanka została doprowadzona do 3 poziomów wilgotno

ś

ci 30, 35 i 40% i

poddana ekstruzji przy pr

ę

dko

ś

ci obrotowej

ś

limaka 1,0s

-1

i 2,0s

-1

(próby te oznaczono

symbolem „PK”). Ponadto do bada

ń

u

ż

yto równie

ż

pelletów ziemniaczanych pochodz

ą

cych

bezpo

ś

rednio od ró

ż

nych producentów (próby oznaczono symbolem „PP”). Były to: ringi

ziemniaczane, frytki ziemniaczane ci

ę

te z ukosa oraz formy przestrzenne w kształcie

perforowanych ro

ż

ków trójk

ą

tnych.

Zmiany w snackach otrzymanych w wyniku wysma

ż

enia pelletów w oleju najcz

ęś

ciej

stosowanym przez producentów, tj. palmowym okre

ś

lano na podstawie oznacze

ń

:

wilgotno

ś

ci, stopnia ekspandowania, wytrzymało

ś

ci mechanicznej, k

ą

ta zsypu, g

ę

sto

ś

ci

usypowej, chłonno

ś

ci tłuszczu.

103

Metodyka bada

ń

Oznaczenie wilgotno

ś

ci pelletów przed sma

ż

eniem i po sma

ż

eniu dokonano zgodnie z PN-

86/A-74011.

Wyznaczenia stopnia ekspandowania snacków uzyskanych z pelletów handlowych
dokonano wg wzoru [Jones i in. 2000]:

Exp =

us

ρ

ρ

[-] (1)

G

ę

sto

ść

pelletów przed i po usma

ż

eniu obliczono po wyznaczeniu obj

ę

to

ś

ci, jak

ą

zajmowały

pellety ziemniaczane w wypra

ż

onym piasku zgodnie z norm

ą

BN-87/9135-08.

Współczynnik ekspandowania [Mercier i in. 1998] pelletów „PK” okre

ś

lono wg wzoru:

R

w

=

s

o

S

S

[-] (2)

Wytrzymało

ść

mechaniczn

ą

oznaczono w aparacie Pfosta z zastosowaniem 4-k

ą

tnych

b

ę

bnów z wbudowan

ą

wewn

ą

trz listw

ą

stalow

ą

. Procentow

ą

ilo

ść

pozostałych

nienaruszonych pelletów okre

ś

lano zgodnie z [ASAE 1989].

K=

p

o

m

m

×

100% (3)

Badania k

ą

ta zsypu przeprowadzono na słu

żą

cym do tego celu stanowisku wg [Walczy

ń

ski

2001]. Prób

ę

ekstrudatów wysypano swobodnie na powierzchni

ę

pomiarow

ą

aparatu i

przechylano do chwili obsuni

ę

cia przewa

ż

aj

ą

cej cz

ęś

ci materiału odczytuj

ą

c na podziałce

wielko

ść

k

ą

ta z dokładno

ś

ci

ą

do 1

°

.

Pomiaru g

ę

sto

ś

ci usypowej dokonano przy u

ż

yciu cylindra o wymiarach: 300 mm

ś

rednicy i

310 mm wysoko

ś

ci. Wynik pomiarów przeliczono na kg/m

3

[ASAE 1989].

W celu wyznaczenia chłonno

ś

ci tłuszczu próbk

ę

o masie p

p

zanurzono w gor

ą

cym oleju

(temperatura 180

°

C) i pozostawiono a

ż

do wypłyni

ę

cia na powierzchni

ę

. Nast

ę

pnie

odcedzono i zwa

ż

ono, a stopie

ń

pochłaniania oleju wyliczono ze wzoru:

P=

%

100

×

−

p

p

o

p

p

p

(4)

Badania wszystkich parametrów przeprowadzono w 6 powtórzeniach, za wynik ostateczny
przyjmowano

ś

redni

ą

arytmetyczn

ą

.

104

Wyniki bada

ń

Pellety przed sma

ż

eniem posiadały wilgotno

ść

w granicach od 6% do 11%. Po usma

ż

eniu

wilgotno

ść

była ni

ż

sza i wynosiła od 3% do 7%. Najmniejsze odparowanie wody

zaobserwowano

w

przypadku

snacków

otrzymywanych

z pelletów „PP”, zwłaszcza typu „ring”

.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40%

I

II

III

IV

Receptura

W

ilg

o

tn

o

ś

ć

[

%

]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Frytki

Trójk

ą

ty

Ringi

Rodzaj pelletów

W

ilg

o

tn

o

ś

ć

[

%

]

Rys.1 Wilgotno

ść

pelletów „PK” po

sma

ż

eniu

Fig.1 The moisture content of „PK” pellets

after frying

Rys.2 Wilgotno

ść

pelletów

„PP” po sma

ż

eniu

Fig.2 The moisture content of

„PP” pellets after frying

Stopie

ń

ekspandowania w czasie sma

ż

enia pelletów „PK” był bardzo zró

ż

nicowany i wynosił

od 1,5 do 10. Najwi

ę

kszym stopniem ekspandowania charakteryzowały si

ę

pellety

otrzymywane

zgodnie

z

receptur

ą

II.

W przypadku pelletów otrzymywanych wg receptur III i IV zauwa

ż

ono wpływ obrotów

ś

limaka na warto

ś

ci Exp. Im były one wy

ż

sze, tym bardziej wzrastał współczynnik

ekspandowania. W przypadku pelletów „PP” stopie

ń

ekspandowania snacków był bardziej

jednorodny. Wynikało to przede wszystkim z bardziej efektywnego ich suszenia.

□ 1,0 s

-1

■ 2,0 s

-1

105

Rys.3 Stopie

ń

ekspandowania pelletów „PK”

Fig.3 Expansion ratio of „PK” pellets

Rys.4 Stopie

ń

ekspandowania

pelletów „PP”

Fig.4 Expansion ratio of „PP”

pellets

Badania wytrzymało

ś

ci mechanicznej sma

ż

onych pelletów we wszystkich przypadkach

prowadz

ą

do jednoznacznego stwierdzenia: s

ą

one bardzo kruche i podatne na

uszkodzenia.

Rys.5 Wytrzymało

ść

mechaniczna pelletów

„PK”

Fig.5 The durability of “PK” pellets

Rys.6 Wytrzymało

ść

mechaniczna pelletów
„PP”

Fig.6 The durability of “PK”

pellets

K

ą

t zsypu pelletów sma

ż

onych okazał si

ę

by

ć

wielko

ś

ci

ą

zbli

ż

on

ą

dla wszystkich prób

pelletów „PK”, zawieraj

ą

c

ą

si

ę

w przedziale 10º-14º. Pellety „PP” charakteryzowały si

ę

k

ą

tem

zsypu wynosz

ą

cym od 15º do 17º.

0

2

4

6

8

10

12

30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40%

I

II

III

IV

Receptura

S

to

p

ie

ń

e

k

s

p

a

n

s

ji

[-

]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40%

I

II

III

IV

Receptura

W

y

tr

z

y

m

a

ło

ś

ć

m

e

c

h

a

n

ic

z

n

a

[

%

]

0

1

2

3

4

5

Frytki

Trójk

ą

ty

Ringi

Rodzaj pelletów

S

to

p

ie

ń

e

k

s

p

a

n

s

ji

[-

]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Frytki

Trójk

ą

ty

Ringi

Rodzaj pelletów

W

y

tr

z

y

m

a

ło

ś

ć

m

e

c

h

a

n

ic

z

n

a

[

%

]

□ 1,0 s

-1

■ 2,0 s

-1

□ 1,0 s

-1

■ 2,0 s

-1

106

Rys.7 K

ą

t zsypu pelletów „PK”

Fig.7 The angles of response of „PK”

pellets

Rys.8 K

ą

t zsypu pelletów „PP”

Fig.8 The angles of response

of „PP” pellets

Najwi

ę

ksz

ą

g

ę

sto

ś

ci

ą

usypow

ą

w

ś

ród snacków „PK” charakteryzowały si

ę

te uzyskane z

mieszanki II, o wilgotno

ś

ci 40%, produkowane przy pr

ę

dko

ś

ci obrotowej

ś

limaka 2,0 s

-1

.

Do

ść

niskie wska

ź

niki g

ę

sto

ś

ci usypowej posiadały snacki mieszanki III. Zwi

ę

kszenie

obrotów

ś

limaka podczas produkcji pelletów wpływało w wi

ę

kszo

ś

ci przypadków na wzrost

ich g

ę

sto

ś

ci usypowej. To samo mo

ż

na stwierdzi

ć

w przypadku wzrostu wilgotno

ś

ci.

Rys.9 G

ę

sto

ść

usypowa pelletów „PK”

Fig.9 The bulk densities of „PK” pellets

Rys.10 G

ę

sto

ść

usypowa

pelletów „PP”

Fig.10 The bulk densities of

„PP” pellets

ró

ż

nicowane wyniki uzyskano badaj

ą

c stopie

ń

pochłaniania tłuszczu w czasie sma

ż

enia

pelletów (od 14% do 28% wagowo). Najmniejsz

ą

chłonno

ś

ci

ą

tłuszczu odznaczały si

ę

snacki wyprodukowane z pelletów „PK” – mieszanka I oraz ringi „PP”. Jakkolwiek mo

ż

na to

uzna

ć

za pozytywne zjawisko, były one jednak wyra

ź

nie twardsze w stosunku do

pozostałych.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Frytki

Trójk

ą

ty

Ringi

Rodzaj pelletów

K

ą

t

z

s

y

p

u

[

o

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40%

I

II

III

IV

Receptura

G

ę

s

to

ś

ć

u

s

y

p

o

w

a

[

k

g

/m

3

]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40%

I

II

III

IV

Receptura

K

ą

t

z

s

y

p

u

[

o

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Frytki

Trójk

ą

ty

Ringi

Rodzaj pelletów

G

ę

s

to

ś

ć

u

s

y

p

o

w

a

[

k

g

/m

3

]

□ 1,0 s

-1

■ 2,0 s

-1

107

Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych bada

ń

mo

ż

na sformułowa

ć

nast

ę

puj

ą

ce wnioski:

• Zró

ż

nicowana wilgotno

ść

pelletów (wynosz

ą

ca od 6% do 11%) wpływała na rozrzut stopnia

ich ekspandowania podczas sma

ż

enia, k

ą

t zsypu i g

ę

sto

ść

usypow

ą

. Jednocze

ś

nie

zaobserwowano prawie dwukrotny ubytek wilgociw stosunku do stanu wyj

ś

ciowego.

• Chłonno

ść

tłuszczu pelletów w czasie sma

ż

enia wynosiła od 14% do 28%, przy czym

wi

ę

kszym pochłanianiem tłuszczu odznaczały si

ę

pellety „PP”, co zwi

ą

zane było z ich

składem recepturowym oraz ni

ż

sz

ą

wilgotno

ś

ci

ą

.

• K

ą

t zsypu snacków wynosił od 10º do 17º, przy czym wy

ż

szymi warto

ś

ciami

charakteryzowały si

ę

snacki otrzymywane z pelletów „PP”.

• G

ę

sto

ść

usypowa snacków „PK” była ni

ż

sza o ok. 10% ni

ż

snacków otrzymywanych z

pelletów „PP”. Wzrost obrotów

ś

limaka podczas ekstruzji pelletów wpływał w wi

ę

kszo

ś

ci

przypadków na wzrost g

ę

sto

ś

ci usypowej snacków.

• Wyniki bada

ń

wytrzymało

ś

ci mechanicznej snacków

ś

wiadcz

ą

o bardzo du

ż

ej ich

podatno

ś

ci na uszkodzenia, co nale

ż

y bra

ć

pod uwag

ę

w czasie ich pakowania, transportu i

magazynowania.

Rys.11 Chłonno

ść

tłuszczu przez pellety „PK”

Fig.11 The oil absorption of “PK” pellets

Rys.12 Chłonno

ść

tłuszczu przez

pellety „PP”

Fig.12 The oil absorption of “PP”

pellets

0

5

10

15

20

25

30

35

Frytki

Trójk

ą

ty

Ringi

Rodzaj pelletów

C

h

ło

n

n

o

ś

ć

t

łu

s

z

c

z

u

[

%

]

0

5

10

15

20

25

30

35

30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40% 30% 35% 40%

I

II

III

IV

Receptura

C

h

ło

n

n

o

ś

ć

t

łu

s

z

c

z

u

[

%

]

□ 1,0 s

-1

■ 2,0 s

-1

108

Bibliografia

ASAE S269.3: Wafers, pellets, and crumbles – definitions and methods for determining
density, durability and moisture content, ASAE Standard, 1989, 346

BN-87/9135-08. Pasze prasowane. Oznaczanie g

ę

sto

ś

ci granul i brykietów.

Jarosławski

L.,

Zielonka

R.:

Podstawowe

operacje

i

urz

ą

dzenia

w przetwórstwie ziemniaków na uszlachetnione produkty spo

ż

ywcze, Bonin, Wydawnictwo

IHAR, 1997.

Jones J., Chinnaswamy R., Tan Y., Hanna M., Physiochemical properties of Ready – to –
eat breakfast cereals, Cereal Food World, 2000, 4, vol. 45, 164.

Lusac E.W., Rooney L.W.: Snack food processing, CRP Press, 2001

Mercier C., Linko P., Harper J.M.: Extrusion cooking, American Association of Cereal
Chemistry, Inc. St. Paul, Minnesota, USA, 1998.

Mo

ś

cicki L.: Surowce stosowane w produkcji wyrobów ekstrudowanych, Przegl

ą

d Zbo

ż

owo

– Młynarski, 2003, 3, 24.

PN-86/A-74011. Ziarno zbó

ż

, nasiona ro

ś

lin str

ą

czkowych i przetwory zbo

ż

owe. Oznaczenie

wilgotno

ś

ci.

Walczy

ń

ski S: Niektóre wła

ś

ciwo

ś

ci surowców i mieszanek paszowych oraz metody ich

oznaczania, Pasze Przemysłowe, 2001, 2, 7.

EFFECT OF FRYING PROCESS ON PHYSICAL PROPERTIES OF POTATO PELLETS

Summary
Frying of potato pellets in palm oil and process influence on physical properties of obtained
snacks are presented in the paper. During investigations were measured: moisture content,
expansion ratio, oil absorption, bulk density, durability and angle of response for different
kind of potato pellets.

Key words: pellets, extrusion, frying

Recenzent – Andrzej Neryng