Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
Technologia Żywności i Żywienia Człowieka
specjalizacja: CUKROWNICTWO
LABORATORIUM
Technologii Żywności Pochodzenia Roślinnego
Analiza Mączki
Analiza Soku Rzadkiego
Analiza Krajanki Buraczanej
Sara Nastałek
Data oddania sprawozdania: 8.04.2016 r.
Wstęp teoretyczny
Burak cukrowy to surowiec przemysłu cukrowniczego w Polsce. Burak należy do rodziny komosowatych. Jest rośliną dwuletnią, w pierwszym roku wegetacji tworzy zgrubiały korzeń i osadzoną na nim rozetę liściową. W drugim zaś roku z pączka wierzchołkowego tworzy się pęd kwiatowy, roślina wchodzi w fazę generatywną i wydaje nasiona.
Korzeń buraka cukrowego jest wykorzystywany, jako surowiec do produkcji cukru białego. W wyrośniętym korzeniu buraka cukrowego możemy rozróżnić: główkę, szyjkę i korzeń właściwy. Burak cukrowy jest rośliną o dobrze rozwiniętym systemie korzeniowym, osiągający często rozmiary do ponad 2 m. Korzeń buraka cukrowego zawiera około 17 – 18%. Nie jest ona rozłożona w korzeniu w sposób jednolity. Najmniejsze ilości sacharozy znajdują się blisko ogonka oraz główki korzenia.
Burak musi osiągnąć dojrzałość technologiczną, wtedy możemy z korzenia uzyskać największą ilość cukru i osiąga optymalne właściwości technologiczne tj. wysoką zawartość cukru, niską zawartość niecukrów szkodliwych.
Dojrzałość technologiczna buraka przypada na okres przed żółknięciem i usychaniem liści. Najlepszym surowcem technologicznym jest burak świeży, zdrowy, dojrzały, niezwiędnięty, nieuszkodzony – zebrany prosto z pola natychmiast po wykopaniu i ogłowieniu.
Burak cukrowy składa się z około 72 – 75% z wody i 25 – 28% z suchej substancji.
Mączka – produkt otrzymywany z buraków cukrowych, który składa się niemal w całości z sacharozy.
Sok rzadki – jest to klarowany sok oczyszczony powstały podczas procesu oczyszczania soku surowego (etap filtracji II).
Krajanka buraczana – produkt uzyskiwany podczas krojenia wcześniej oczyszczonego i umytego buraka cukrowego.
Rzeczywista zawartość suchej substancji danego produktu jest to pozostałość po wysuszeniu do stałej masy, w ściśle określonych warunkach, odważki tego produktu, przeliczonej na 100 części wagowych danego produktu.
Pozorna zawartość suchej substancji oznacza się w roztworach i mieszaninach zawierających wyłącznie składniki rozpuszczalne w wodzie. Do oznaczenia ww. suchej substancji używa się refraktometrów.
Polarymetryczne oznaczanie sacharozy – w tej metodzie wykorzystuje się właściwości skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego przez substancje optycznie czynne.
Zabarwienie metodą spektrofotometryczną opiera się na wyznaczeniu absorbancji w roztworze o pH 7, sączonym i rozcieńczonym w znanym stosunku, przy długości fali 420 nm.
Alkaliczność - cecha roztworów elektrolitów, w których stężenie jonów wodorotlenowych jest większe od stężenia jonów wodorowych.
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości półproduktów, produktów cukrowniczych tj. mączka, sok rzadki i krajanka buraczana poprzez wykonanie podstawowych oznaczeń.
Analiza mączki
1) Oznaczenie pozornej zawartości suchej substancji, Bx
Aby oznaczyć pozorną zawartość suchej substancji przygotowałam roztwór podstawowy 1:1. Na wadze technicznej w dolnej części metalowego pojemnika zważyłam 100 g mączki, w górnej części zważyłam 100 g wody destylowanej. Następnie do dolnego naczynia wrzuciłam kilka szklanych kulek, wlałam bez strat wodę i zamknęłam pojemnik. Inkubowałam pojemnik z zawartością w temperaturze około 80°C przez 20 minut, co jakiś energicznie go wstrząsając. Po inkubacji pojemnik ostudziłam do temperatury około 20°C.
Przygotowałam refraktometr Abbego (sprawdziłam „zero”) i dokonałam pomiaru zawartości suchej substancji roztworu 1:1 poprzez naniesienie jednej kropli roztworu na pryzmat i odczytanie wyniku.
Bx = 49, 9 • 2 = 99, 8%
2) Oznaczenie zawartości cukru (sacharozy).
Odważam na wadzę w miseczce nowosrebrnej 52 g mączki. Przenoszę bez strat do kolby miarowej 200 cm3, spłukując miseczkę ciepłą woda destylowaną. Rozpuszczam produkt i studzę do temperatury około 20°C. Ze względu na ciemną barwę dodaje po 5 cm3 płynów Herlesa I i II, mieszam i dopełniam do kreski wodą destylowaną. Po zamknięciu korkiem, starannie mieszam, następnie sączę przez karbowany sączek. Pierwsze około 25 cm3 przesączu odrzucam. Otrzymany przesącz był klarowny. Dokonuje pomiaru zawartości sacharozy za pomocą sacharymetru.
Ck = 97, 06%
3) Obliczanie czystości.
$$\mathbf{C}_{\mathbf{z}} = \frac{C_{k} \bullet 100\%}{\text{Bx}} = \frac{97,06\% \bullet 100\%}{99,8\%} = \mathbf{97,25\%}$$
Cz – współczynnik czystości
Ck – zawartość sacharozy w mączce, %
Bx – pozorna zawartość suchej substancji w mączce, %.
4) Oznaczanie wartości pH.
Oznaczenie pH wykonuje w wcześniej wykonanym roztworze 1:1. Naczynie pomiarowe pH-metru napełniam roztworem mączki 1:1. Zanurzam elektrody pH-metru w badanym roztworze w celu ich przepłukania. Ponownie napełniam naczynie roztworem i dokonuje pomiaru.
pH = 7, 7
5) Oznaczanie zabarwienia metodą spektrofotometryczną.
Odważam w zlewce 250 cm3 około 10 g mączki i dodaje 90 cm3 gorącej wody destylowanej, mieszam do całkowitego rozpuszczania. Następnie studzę do temperatury pokojowej. W otrzymanym roztworze oznaczam pH. Roztwór sączę na lejku karbowanym i oznaczam refraktometrycznie Bx roztworu.
Dokonuje oznaczenia zabarwienia roztworu mączki za pomocą spektrofotometru stosując kuwetę o długości 1 cm. Pomiar absorbancji wykonuje przy długości fali światła 420 nm.
pH = 6, 9
Bx = 10, 1%
absorbancja=A420 = 0, 427
Obliczenie wyniku – zabarwienie mączki w jednostkach ICUMSA (IU):
$$\mathbf{\text{Zab.}}\ = 1000 \bullet 100\frac{A_{420}}{b \bullet Bx \bullet d_{4}^{20}} = 1000 \bullet 100\frac{0,427}{1 \bullet 10,1 \bullet 1,0404} = \mathbf{4064\ \lbrack IU\rbrack}$$
A420 − zmierzona wartosc absorbancji przy dl. fali swiatla 420 nm,
b − dlugosc kuwety, cm
Bx − pozorna zawartosc s.s. roztworu maczki o pH 7, %
d420 − pozorna gestosc dla danego Bx roztworu.
Analiza soku rzadkiego
1. Oznaczenie pozornej zawartości substancji suchej Bx.
Za pomocą refraktometru Abbego dokonuje pomiaru zawartości suchej substancji w soku rzadkim.
Bx = 16, 5%
2. Oznaczenie zawartości cukru (sacharozy).
Odważam w miseczce 104 g soku rzadkiego, przenoszę bez strat do kolby miarowej 200 cm3 spłukując miseczkę niewielką ilością wody destylowanej. Mieszam zawartość kolby ruchem kolistym. Dodaje do kolby kilka kropli fenoloftaleiny, w celu zobojętnienia roztworu dodaje po kropli kwas octowy 1: 1, aż do zniknięcia różowego zabarwienia. Następnie dodaje 2 cm3 roztworu zasadowego octanu ołowiowego, schładzam kolbę do temperatury 20°C i dopełniam do kreski. Mieszam roztwór, a następnie sączę na karbowanym lejku odrzucając pierwsze około 25 cm3 przesączu. Uzyskany roztwór był klarowny. Dokonuje pomiaru zawartości sacharozy za pomocą sacharymetru.
Ck = 15, 3%
3. Obliczanie czystości.
$$\mathbf{C}_{\mathbf{z}} = \frac{C_{k} \bullet 100\%}{\text{Bx}} = \frac{15,3 \bullet 100}{16,5} = \mathbf{92,73\%}$$
Cz – współczynnik czystości
Ck – zawartość sacharozy w soku, %
Bx – pozorna zawartość suchej substancji w soku, %.
4. Oznaczenie alkaliczności.
Dokonuje oznaczenia alkaliczności przy użyciu alkalimetru Kappusa. Odmierzam pipetą 10 cm3 soku i wlewam do miseczki porcelanowej. Dodaje kilka kropli fenoloftaleiny i miareczkuje zawartość miseczki przy użyciu 0,1 M HCl za pomocą alkalimetru Kappusa, cały czas mieszając do momentu odbarwienia się wskaźnika.
Obliczenie wyniku.
$$\mathbf{\text{alk.}}\ = b \bullet 0,01\ \left\lbrack \frac{\text{gCaO}}{100\ cm^{3}\ }\text{soku} \right\rbrack = 2,5 \bullet 0,01 = \mathbf{0,025}\left\lbrack \frac{\text{gCaO}}{100\ cm^{3}\ }\text{soku} \right\rbrack$$
gdzie : ∖ nb − liczba dzialek zuzytego HCl, odczytana na skali alkalimetru Kappusa.
Analiza Krajanki Buraczanej
Oznaczenie polaryzacji buraka cukrowego (zawartość sacharozy) metodą gorącej dygestii wodnej z klarowaniem octanem ołowiu.
Krajankę buraczaną rozdrobniłam na miazgę w maszynce. Wymieszałam i odważyłam na wadze technicznej 26 g na kawałku celafonu. Przeniosłam bez strat wraz z celafonem do naczynia dygestyjnego. Dodatkowo wlałam do naczynia 178,2 ml wody octanowej ze specjalnej biurety. Zamknęłam szczelnie naczynie, wytrząsnęłam je kilkakrotnie i wstawiłam do gorącej łaźni wodnej o temperaturze 80°C. Naczynie pozostawiłam w łaźni wodnej na czas 30 minut, od czasu do czasu je wytrząsałam. Po określonym czasie naczynie schłodziłam. Zawartość naczynia przesączyłam przez sączek karbowany, pierwsze około 25 cm3 przesączu odrzuciłam. Otrzymany przesącz był klarowny. Dokonuje pomiaru zawartości sacharozy za pomocą sacharymetru.
Ck = 15, 38%
WNIOSKI
| Mączka | Sok Rzadki | Krajanka Buraczana | |
|---|---|---|---|
| Oznaczenie pozornej zawartości substancji suchej – Bx | 99,8 % | 16,5 % | - |
| Oznaczenie zawartości cukru (sacharozy) | 97,06 % | 15,3 % | 15,38 % |
| Oznaczenie czystości | 97,25 % | 92,73 % | - |
Celem wykonywanego ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi oznaczeniami półproduktów, produktów wykorzystywanych w przemyśle cukrowniczym.
Z otrzymanych wyników możemy wnioskować, że produkty (mączka, sok rzadki), które zostały poddane analizie były wysokiej jakości o czym świadczy wysoka czystość. Dla mączki ta wartość jest równa 97%, a dla soku rzadkiego 93%.
Natomiast analizując zawartość cukru (sacharozy) w badanych produktach możemy stwierdzić, że zawartość sacharozy jest najwyższa w mączce, co wiąże się z tym, że sok rzadki jest półproduktem, który poddawany jest wielu procesom technologicznym, co wywołało ogromne straty cukru z zawiesiny (15%). Mączka jest to wykrystalizowany cukier, na co wskazuje duża zawartość sacharozy, tzn. 97%.
Literaturowa zawartość sacharozy w krajance buraczanej to około 17 – 20%, otrzymany wynik jest niższy. Wpływ na to mogła mieć jakość analizowanej krajanki, która do analizy jest przechowywana przez długi czas w stanie zamrożenia, a przed samym oznaczeniem rozmrażana.
Mączka zawiera 99,8% suchej substancji, co wskazuje na dobry jakościowo produkt, a sok rzadki kilkakrotnie mniej – zawartość suchej substancji wynosi 16%. Wpływ na to ma zagęszczanie soku rzadkiego podczas procesu technologicznego w celu wykrystalizowania cukru.
Alkaliczność badanego soku rzadkiego wynosi 0,025 gCaO/100 cm3 soku. Analizowany sok rzadki powinien mieć wystarczająco niską wartość alkaliczności, aby można było osiągnąć wysoką czystość produktu, co w przypadku soku się potwierdza – czystość wynosi 93%. Ponadto alkaliczność soku świadczy nam o zasadowym środowisku, które musi być utrzymywane w całym procesie produkcyjnym soku z wyjątkiem procesu ekstrakcji.
Badana mączka miała pH równe 7,7.
Zabarwienie mączki oznaczone poprzez pomiar spektrofotometryczny przy długości fali 420 nm wyniosło 4064 [IU].