Technologia Żywności gr. VI a

WIROWANIE I FILTRACJA

Uwagi oceniającego:

Data
Wykonania ćwiczenia: 01.04.2009	Oddania sprawozdania: 08.04.2009	OCENA I PODPIS:

I. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem wirownia na przykładzie wirówki do mleka oraz z procesem filtracji.

a) Wirowanie mleka

Przedmiotem ćwiczenia było dokonanie procesu filtracji mleka oraz zapoznanie się z budową i sposobem obsługi wirówki do mleka.
Postępowanie:
- Zapoznanie z budową wirówki do mleka.
- Zmontowanie bąka wirówki i pozostałych jej elementów.
- Odwirowanie takich samych objętości mleka (1 L) o temperaturze 20°C oraz 40°C (oczywiście uprzednio podgrzano je w łaźni wodnej do tej temperatury). Odtłuszczone mleko wykorzystano do dalszych pomiarów (niestety przez pomyłkę śmietankę po oznaczeniu jej gęstości wylano, dlatego wszelkie wyniki pomiarów dotyczące innych pomiarów otrzymano od innej grupy ćwiczeniowej).

-Przed wirowaniem oznaczono gęstość w mleku za pomocą laktodensymetru:

Do cylindra miarowego wlano odpowiednią ilość mleka:

b)odtłuszczonego podgrzanego do temp. 20ºC

c) odtłuszczonego podgrzanego do temp. 40ºC

Zanurzono suchy laktodensymetr w mleku i dokonano odczytu gęstości ze skali laktodensymetru.

Gęstość mleka po odwirowaniu:

(20°C) ρ= 1,032
(40°C) ρ= 1,031

Pełne ρ= 1,029

b) Oznaczanie gęstości śmietanki metoda piknometryczna

Postępowanie:
- Czysty i suchy piknometr zważono z dokładnością do ok. 0,0002g.

- Napełniono wodą destylowaną powyżej kreski i zamknięto zatyczką, wyrównano poziom wody w piknometrze do właściwej objętości, wytarto go i zważono z dokładnością do 0,0002g. (zanotowano wartość temperatury w piknometrze: 18,5 °C).

- Następnie ten sam piknometr napełniono śmietanką z mleka o temp. 20°C i 40°C (przy czym obie śmietanki doprowadzono do temperatury 18,5°C).
- Gęstość śmietanki policzono ze wzoru:

, gdzie

piknometr napełniony śmietanka,
piknometr pusty,
piknometr z wodą destylowaną

Śmietanka (z mleka 20°C)

24,7467 g

51,0764 g

50,4079 g

Śmietanka ( z mleka 40°C)


29,6508 g

57,3497 g

57,0343 g

c) Oznaczanie zawartości tłuszczu metodą Gerbera w mleku pełnym i odtłuszczonym za pomocą wirówki.

(dla śmietanki wyniki otrzymano od innej grupy)

1. Postępowanie dla mleka pełnego:

- Do butyrometru wlano 10ml kwasu siarkowego (1l stężonego kwasu siarkowego (VI) i 140ml wody destylowanej).

- Dodano 11ml mleka i 1ml alkoholu izoamylowego. Zakorkowano szczelnie i delikatnie wymieszano zawartość do całkowitego rozpuszczenia sernika.

- Wstawiono do łaźni wodnej o temp. 65ºC na 5 min.

- Odwirowano w wirówce Gerbera przez 5 min. Po zakończeniu wirowania butyrometry ponownie wstawiono do łaźni wodnej o temp. 65ºC na 5 min.

- Po tym czasie ustalono zawartość tłuszczu regulując jego poziom na skali za pomocą korka.

2. Postępowanie dla śmietanki:
- Do butyrometru śmietankowego wlano 10ml kwasu siarkowego otrzymanego metodą opisaną w podpunkcie 1.

- Następnie dodano 5ml śmietanki (pobierając specjalną pipetą „z dwoma brzuszkami”). Pipetę popłukano 5ml mody destylowanej, wlewając popłuczyny do butyrometru.

- Dodano 1ml alkoholu izoamylowego i dalej postępowano jak w punkcie powyżej.

Pomiary dokonano oddzielnie dla śmietanki pozyskanej z mleka podgrzanego do temp. 20ºC i 40ºC.

3. Postępowanie dla mleka odtłuszczonego:
- Zastosowano specjalny butyrometr do mleka odtłuszczonego, a pomiar dokonano osobno dla mleka odtłuszczonego o temp. 20ºC i 40ºC w ten sam sposób jak w punkcie 1.

Otrzymane wyniki:

Śmietanka 20ºC 39,0%

Śmietanka 40ºC 38,0%

Mleko 20ºC 0,1%

Mleko 40ºC 0,3%

Mleko pełne 4,7%

d) Zawartość suchej masy w mleku odtłuszczonym i śmietance wg. wzoru Roedera.

,gdzie

zawartość tłuszczu [%]

gęstość

- sucha masa mleka pełnego:

%

- sucha masa mleka odtłuszczonego (dla temp. 20ºC):

%

- sucha masa mleka odtłuszczonego (dla temp. 40ºC):

%

- sucha masa śmietanki otrzymanej z mleka (podgrzanego do temp. 20ºC):

%

- sucha masa śmietanki otrzymanej z mleka (podgrzanego do temp. 40ºC):

%

e) Procentowa ilość uzyskanej śmietanki:

S- ilość uzyskanej śmietanki [%]

zawartość tłuszczu w mleku odtłuszczonym [%]

zawartość tłuszczu w mleku pełnym [%]

zawartość tłuszczu w śmietance [%]

f) Stosunek odwirowania R (ilość wagowych jednostek mleka zużytych na 1 jednostkę śmietany):

zawartość tłuszczu w mleku odtłuszczonym [%]

zawartość tłuszczu w mleku pełnym [%]

zawartość tłuszczu w śmietance [%]

g) Procentowe wydobycie tłuszczu z mleka:

zawartość tłuszczu w mleku odtłuszczonym [%]

zawartość tłuszczu w mleku pełnym [%]

zawartość tłuszczu w śmietance [%]

Procent wydobycia tłuszczu (procent odtłuszczenia) uważa się za dobry gdy jest większy niż 96%

Zestawienie wyników wykonanych pomiarów:

Badany wyróżnik	Mleko pełne	Mleko odtłuszczone		Śmietanka
				20ºC	40ºC	20ºC	40ºC
Gęstość[g/ cm^3]	1,029	1,032	1,031	0,9746	0,9886
Zawartość tłuszczu[%]	4,7	0,1	0,3	39	38
Zawartość s.m.[%]	13,87	8,61	8,62	43,92	46,62
% uzyskanej śmietanki s	-	11,83	11,67	-	-
Stopień odwirowania R	-	8,46	8,57	-	-
Stopień odtłuszczenia A	-	98,12	94,36	-	-

Wnioski:

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia zaobserwowano iż temperatura ma znaczący wpływa na różne procesy. Przyjmuje się że niższa temperatura obniża stopień odtłuszczenia. Nasze doświadczenie wykazało że dla mleka o temperaturze 20˚C stopień ten wyniósł 98,12%, natomiast dla mleka o temperaturze 40˚C 94.36 %. Procent wydobycia tłuszczu poniżej 96% uznaje się za zły. Wynik osiągnięty dla mleka o temperaturze 20˚C można uznać za dobry. Stopień uzyskanej śmietanki generalnie w wyższej temperaturze powinien być wyższy, w naszym doświadczeniu wyniki dla obu temperatur są dość zbliżone. Może to wynikach z faktu, iż w trakcie wykonywania oznaczeń oba mleka mogły zmienić swoją ustalona na początku temperaturę.
Ogólnie rzecz biorąc wyższa temperatura wpływa korzystnie na wyżej wymienione parametry, jednak należy wziąć pod uwagę fakt, iż zastosowanie zbyt dużej temperatury w procesach filtracji mleka może wpłynąć negatywnie na jego właściwości organoleptyczne, zatem ważne jest aby dobrać optymalną temperaturę zapewniającą uzyskanie zadawalających wartości wyżej wymienionych wyróżników przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich walorów (np. smakowych itp. ) mleka.

h) Przeprowadzenie procesu filtracji soku jabłkowego.

- Do umieszczonego na statywie lejka Büchnera wlano 100cm³ moszczu jabłkowego.

- Przy wylocie lejka ustawiono zestaw kalibrowanych probówek i zbierano do każdej z nich po 1cm³ filtratu, notowano przy tym czas uzyskanych kolejnych porcji.

- Uzupełniano zawartość moszczu w lejku dla uzyskania stałego ciśnienia.

- Obliczono powierzchnię filtru A [cm²].

- Na podstawie uzyskanych wyników uzupełniono tabelkę:

Filtrowany sok z kartonu:

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Czas τ [s]	1,98	3,43	5,00	6,63	7,74	9,42	10,48	11,63	13,11	14,65
Objętość filtratu V [cm^3]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
V/A [cm^3 / cm^2]	0,0160	0,0321	0,0482	0,0643	0,0804	0,0964	0,1125	0,1286	0,1447	0,1608
τ/(V/A)	123,75	106,85	103,73	103,11	96,26	97,71	93,15	90,43	90,60	91,10
V/τ*A [cm^3/s•cm^2]	0,0081	0,0093	0,0096	0,0097	0,0103	0,0102	0,0107	0,0110	0,0110	0,0110

Filtrowany moszcz soku jabłkowego:

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Czas τ [s]	21,56	55,47	94,16	136,00	205,94	289,43	416,03	629,70	1037,08	1547,96
Objętość filtratu V [cm^3]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
V/A [cm^3 / cm^2]	0,0160	0,0321	0,0482	0,0643	0,0804	0,0964	0,1125	0,1286	0,1447	0,1608
τ/(V/A)	1347,5	1728,03	1953,52	2115,08	2561,44	3002,38	3698,04	4896,57	7167,10	9626,61
V/τ*A [cm^3/s•cm^2]	0,00074	0,00057	0,00051	0,00047	0,00039	0,00033	0,00027	0,00020	0,00013	0,00010

Wykres 1

Z powyższego wykresu wynika, że na początku szybkość filtracji gwałtownie się zmieniała (spadała). Spowodowane to było osadzaniem się na sączku drobin i zanieczyszczeń znajdujących się w świeżym moszczu, co powodowało zatykanie porów filtra a co za tym idzie również stopniowe zmniejszanie prędkości filtracji.

i) Zależność
od V/A:

ax² +bx + c =0

Wnioski:

Proces filtracji soku jabłkowego był izobaryczny, co potwierdzają wyniki doświadczenia (wykres 1- Zależności prędkości filtracji od czasu): szybkość procesu malała wraz z upływem czasu. Jest to wynikiem gromadzenia się na filtrze cząstek zawartych w soku, powodujących zwiększenie się grubości warstwy osadu. Wydajność procesu filtracji zależy głównie od lepkości i ilości cząsteczek w sączonym roztworze. Filtracja ma kluczowe znaczenie w wielu branżach przemysłu spożywczego, dlatego bardzo istotne jest dobieranie odpowiedniego sposobu filtracji, filtrów w zależności od wielkości cząstek i lepkości cieczy która chcemy przefiltrować.

10

---