WODA- W produktach spożywczych woda występuje w różnych postaciach, ogólnie i dzieli się na wolną i związaną. Część wody obecnej w żywności jest silnie i powiązana ze specyficznymi centrami, którymi najczęściej są: grupy hydroksylowe polisacharydów, grupy karbonylowe i aminowe białek. Część wody (wilgoci) i w żywności, oprócz adsorbowanej w specyficznych centrach, znajduje się w kapilarach, w których prężność jej par jest obniżona.

Woda jest rozpuszczalnikiem wielu składników, wpływa na prędkość reakcji chemicznych oraz procesów fizycznych i mikrobiologicznych. W oda, która odgrywa rolę rozpuszczalnika, ma obniżoną prężność pary ze względu na i obecność substancji rozpuszczonych.

Stosunek p/p_o określa się symbolem "a_w" i nazywa się aktywnością wodną.

Liczbowo aktywność wodna odpowiada równoważnej wilgotności względnej podzielonej przez 100. Aktywność wodna przyjmuje wartość od 1,0 dla "czystej' wody do 0,0 dla środowiska o nieskończenie małej zawartości wody. W l-molowym roztworze, rozpatrywanym w przykładzie, aktywność wodna wynosi 0,9823.

Współzależność, jaka występuje pomiędzy zawartością wody w środowisku, a współczynnikiem aktywności wodnej "a_w", można przedstawić graficznie w postaci izotermy sorpcji wody, która dla wszystkich produktów ma charakter sigmoidalny, zróżnicowany zależnie od środowiska. Obniżenie zawartości wody o 1% dla różnych przedziałów i w różnych produktach będzie niejednakowym stopniu decydowało o obniżeniu wartości „a_w”.

Proces zagęszczania charakter. się stopniem koncentracji, który określa się stosunkiem masy roztworu przed zagęszczaniem do masy roztw. zagęszczonego lub stosunkiem procentowej zawart. suchej subst. w komcentracie i w roztworze przed zagęszczaniem.

WYPARKI

W zależności od ciśnienia wewnątrz aparatu, wyparki można podzielić na pracujące pod ciśnieniem podwyższonym, atmosferycznym i obniżonym.

Ciśnienie podwyższone stosuje się tylko wtedy, gdy opary mogą być wykorzystane jako czynnik grzejny w innych aparatach.

Obniżone ciśnienie stosuję się wówczas, gdy:

• - w roztworze zagęszczonym mogą wystąpić: denaturacja białek, tworzenie się połączeń białkowo-cukrowych, rozkład substancji zawartych w roztworze, zmiany barwy lub zapachu;

• - dostępny jest czynnik grzejny o wymaganych parametrach;

• - konieczne jest zwiększenie użytecznej różnicy temperatur między czynnikiem grzejnym i ogrzewanym;

- należy zwiększyć intensywność odparowania wody.

KRIOKONCENTRACJA- czyli zagęszczanie przez wymrażanie wody. Prowadzi się w celu wyeliminowania strat substancji aromatycznych podczas zagęszczania roztworów np. soków owocowych. Zagęszczanie przez wymrażanie jest procesem zmierzającym do otrzymania wysokowartościowych koncentratów przy zmniejszonym zużyciu energii w porównaniu z odparowaniem w wyparkach.

Zamrażanie soków prowadzi się powyżej punktu eutektycznego. Przeważnie ze względu na problemy związane z wydzielaniem lodu z roztworów o dużej lepkości, proces można prowadzić tylko nieco poniżej tego punktu. Niekiedy konieczna jest depektynizacja soku przed wymrażaniem, co zapobiega jego gęstnieniu podczas zagęszczania i po zagęszczeniu. Przyjmuje się, że, zagęszczanie można prowadzić do momentu, kiedy koncentrat ma konsystencję umożliwiającą jego transport pompą.

Dializa

Dializą nazywamy nieodwracalny samorzutny proces rozdzielania składników cieczy. Proces przebiega na skutek różnej szybkości dyfuzji cząsteczek (o różnej wielkości) przez membrany półprzepuszczalne. Silą napędową dializy jest różnica stężeń odpowiednich składników w roztworze po obu stronach membrany. Teoretyczne podstawy dializy wyjaśnia prawo Ficka. W zbiorniku, w którym roztwór i czysty rozpuszczalnik albo dwa roztwory tej samej substancji, lecz o różnym stężeniu są rozdzielone przegrodą półprzepuszczalną, składniki rozpuszczone będą przenikały przez membranę z obszaru większego stężenia do obszaru o mniejszym stężeniu.

Osmoza

Jest to proces jednokierunkowego przenikania rozpuszczalnika przez membranę oddzielającą roztwory o różnym stężeniu składników rozpuszczalnych. Zgodnie z prawem Ficka rozpuszczalnik (woda) przenika z roztworu o mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu (większej zawartości składników rozpuszczonych). Jest to zjawisko towarzyszące dializie, zależne od właściwości membrany. Cząsteczki wody są mniejsze od cząstek substancji rozpuszczonych w roztworze. Membrany oddzielające dwa roztwory są przepuszczalne dla cząsteczek wody, a nieprzepuszczalne dla cząstek większych. W tych warunkach dyfuzja wody jest możliwa tak długo aż ciśnienie wywierane ze strony roztworu o większym stężeniu składników rozpuszczonych na membranę nie zostanie zrównoważone.

Siłę, z jaką roztwór ten przeciwstawia się dyfuzji wody (przypadającą na jednostkę powierzchni membrany), nazywa się ciśnieniem osomotycznym. Ciśnienie osmotyczne jest siłą napędową procesu i gwarantuje przepływ rozpuszczalnika z roztworu mniej stężonego do roztworu bardziej stężonego.

Odwrócona osmoza

Kierunek osmozy można zmienić, jeżeli od strony roztworu o wyższym stężeniu składników zastosuje się z zewnątrz ciśnienie wyższe od osmotycznego. Zmieni się wówczas kierunek dyfuzji wody i niskocząsteczkowych składników. Woda przenika z roztworu bardziej stężonego do mniej stężonego, a więc odwrotnie niż podczas osmozy. Wielkość ciśnienia niezbędnego do zmiany kierunku osmozy wynosi od 1 do 10 MPa i zależy od rodzaju filtrowanej cieczy i budowy membrany (ściślej - wielkości porów.

---