Artur Kryszczuk |
Data zaliczenia |
Uwagi |
Podpis |
|
Grupa VI |
6.05.1997 |
|
|
|
Numer ćwiczenia: 5 |
|
|
|
|
Temat: SUSZENIE PRODUKTÓW SPOŻYWCZYCH
|
||||
1.Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie procesu suszenia produktów spożywczych następującymi metodami
promiennikową
konwekcyjną
azeotropową
osmotyczną
Także ocena metod suszenia w aspekcie technologicznym, z uwzględnieniem jakości produktu po suszeniu.
2.Suszenie metodą promiennikową i konwekcyjną
a) Suszenie w suszarce promiennikowej.
masa naczynka = 44,125 g masa rzepaku = 10,81 g
zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem = 0,79 g
Czas susz [ godz.] |
Masa nacz z rzep po suszeniu [ g ] |
Masa rzepaku po suszeniu [ g ] |
Ubytek wody w czasie susz. [g] |
Zawart. wody w rzep. po susz.[g] |
Zawart. wody w rzep. po susz.[%] |
0,5 |
54,705 |
10,58 |
0,23 |
0,56 |
5,29 |
1,0 |
54,635 |
10,51 |
0,30 |
0,49 |
4,66 |
1,5 |
54,610 |
10,485 |
0,325 |
0,47 |
4,48 |
2,0 |
54,570 |
10,445 |
0,365 |
0,425 |
4,06 |
3,0 |
55,555 |
10,430 |
0,38 |
0,41 |
3,93 |
4,0 |
54,545 |
10,425 |
0,39 |
0,4 |
3,84 |
Zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem oznaczona metodą suszenia w temp. 105 0C do stałej masy.
masa naczynka = 15,37 g
masa rzepaku = 2,71 g
masa naczynka z rzepakiem
przed suszeniem = 20,08 g
masa naczynka z rzepakiem
po suszeniu = 19,88 g
ilość usuniętej wody = 20,08 - 19,88 = 0,2 g
Procentowa zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem
rzepak 2,71 g 100 %
woda 0,2 g x
x = 7,38 % wody
Przykładowe obliczenia zawartości wody w ziarnach rzepaku po 0,5 h i 1,0 h suszenia.
a - procentowa zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem - 7,38 %
b - masa rzepaku przed suszeniem - 10,810 g
c - masa rzepaku po 0,5 h suszenia -10,580 g
d - masa rzepaku po 1,0 h suszenia -10,510 g
Zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem metodą promiennikową:
10,81g 100 %
x 7,38 % x = 0,79 g wody w rzepaku 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 = 10,81 g - 10,58 g = 0,23 g 2,79 g - 0,23 g = 0,56 g wody w rzepaku po 0,5 h suszenia
10,58 g 100 %
0,56 g x x = 5,29 % wody w rzepaku po 0,5 h suszenia
po 1 h suszenia
u = 10,81 g - 10,51 g = 0,3 g 0,79 g - 0,3 g = 0,49 g wody w rzepaku po 1 h suszenia
10,51 g 100 %
0,49 g x x = 4,66 % wody w rzepaku 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 = 7,38 % b = 5,29 % po 1 h a = 7,38 % b = 4,66 %
W = W =
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 = 0,23 g t1 = 0,5 h u = 0,3 g t2 = 1,0 h
S = g/h S = g/h
Zestawienie wyników
zawartość wody w materiale przed suszeniem a = 7,38 %
Czas susz. [ godz.] |
Zawart. Wody w rzep po suszeniu [ % ] (b) |
Procentowy ubytek wody W [ % ] |
Ubytek wody w czasie suszenia [ g ] |
Szybkość suszenia [ g/h ] |
0,5 |
5,29 |
28,32 |
0,230 |
0,46 |
1,0 |
4,66 |
36,85 |
0,300 |
0,30 |
1,5 |
4,48 |
39,29 |
0,325 |
0,21 |
2,0 |
4,06 |
44,98 |
0,365 |
0,18 |
3,0 |
3,93 |
46,75 |
0,380 |
0,12 |
4,0 |
3,84 |
47,96 |
0,390 |
0,09 |
b) Suszenie w suszarce konwekcyjnej w temperaturze 60 0C
masa naczynka = 40,940 g
masa rzepaku przed suszeniem = 10,17 g
zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem = 0,75 g
Czas susz. [ godz.] |
Masa naczynka z rzep. po susz.[g] |
Masa rzepaku po suszeniu [g] |
Ubytek wody w czasie susz. [g] |
Zaw. wody w rzep. po susz. [g] |
Zawar. wody w rzep.po susz.[%] |
0,5 |
50,965 |
10,025 |
0,145 |
0,605 |
6,03 |
1,0 |
50,940 |
10,000 |
0,170 |
0,580 |
5,80 |
1,5 |
50,920 |
9,980 |
0,190 |
0,560 |
5,60 |
2,0 |
50,900 |
9,960 |
0,210 |
0,510 |
5,12 |
3,0 |
50,865 |
9,925 |
0,245 |
0,465 |
4,68 |
4,0 |
50,860 |
9,920 |
0,250 |
0,460 |
4,63 |
Procentowa zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem:
x = 7,38 %
Przykładowe obliczenia zawartości wody w ziarnach rzepaku po 0,5 h i 1,0 h suszenia
a - procentowa zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem = 7,38 %
b - masa rzepaku przed suszeniem = 10,170 g
c - masa rzepaku po 0,5 h suszenia = 10,025 g
d - masa rzepaku po 1,0 h suszenia = 10,000 g
Zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem metodą konwekcyjną
10,17 g 100 %
x 7,38 % x = 0,75 g wody w rzepaku przed suszeniem
2. Ubytek wody ( u ) po 0,5 h i 1,0 h suszenia wynosi:
po 0,5 h suszenia
u = 10,17 g - 10,025 g = 0,145 g 0,75g - 0,145 g = 0,605 g wody w rzepaku po 0,5 h suszenia
10,025 g 100 %
0,605 g x x = 6,03 % wody w rzepaku po 0,5 h suszenia
po 1 h suszenia
u = 10,17 g - 10,00 g = 0,17 g 0,75 g - 0,17 g = 0,58 g wody w rzepaku po 1,0 h suszenia
10,0 g 100 %
0,58 g x x = 5,8 % wody w rzepaku po 1,0 h suszenia
Procentowy ubytek wody
W = ( % )
a - zawartość wody w ziarnach rzepaku przed suszeniem ( % )
b - zawartość wody w ziarnach rzepaku po suszeniu ( % )
Przykładowe obliczenia procentowego ubytku wody po 0,5 h i 1,0 h suszenia metodą konwekcyjną
po 0,5 h a = 7,38 % b = 6,03 % po 1 h a = 7,38 % b = 5,80 %
W = W =
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 = 0,145 g t = 0,5 h u = 0,17 g t = 1,0 h
S = S =
Zestawienie wyników
Czas susz. [ godz. ] |
Zawartość wody w rzep. po susz. [ % ] |
Procentowy ubytek wody W [ % ] |
Ubytek wody w czasie susz. [ g ] |
Szybkość suszenia [ g/h ] |
0,5 |
6,03 |
18,29 |
0,145 |
0,29 |
1,0 |
5,80 |
21,40 |
0,170 |
0,17 |
1,5 |
5,60 |
24,12 |
0,190 |
0,13 |
2,0 |
5,12 |
30,62 |
0,210 |
0,11 |
3,0 |
4,68 |
36,58 |
0,245 |
0,08 |
4,0 |
4,63 |
37,26 |
0,250 |
0,06 |
3. Suszenie metodą osmotyczną
masa marchwi pobranej do suszenia = 100 g
Zawartość wody oznaczona metodą suszenia w temp. 105 0C
Produkt |
Zaw. wody w produkcje [ g ] |
Zaw. wody w produkcje [%] |
świeża marchew |
87,41 |
87,41 |
marchew po 2 h suszenia osmotycznego |
74,86 |
74,86 |
marchew po 4 h suszenia osmotycznego |
71,26 |
71,26 |
Zawartość wody w świeżej marchwi:
masa naczynka = 20,55 g
masa marchwi = 9,695 g
masa naczynka z marchwią
przed suszeniem = 30,245 g
masa naczynka z marchwią
po suszeniu = 21,770 g
ilość usuniętej wody 30,245 g - 21,770 g = 8,475 g
Procentowa zawartość wody w świeżej marchwi
marchew 9,695 g 100 %
woda 8,475 g x
x = 87,41 %
Zawartość wody w świeżej marchwi
100 g 100 %
x 87,41 %
x = 87,41 g
2. Zawartość wody w marchwi po 2 h suszenia osmotycznego
masa naczynka = 14,91 g
masa marchwi = 9,09 g
masa naczynka z marchwią
przed suszeniem = 24,00 g
masa naczynka z marchwią
po suszeniu = 17,195 g
ilość usuniętej wody 24,00 g - 17,195 g = 6,805 g
9,09 g 6,805 g
100 g x x = 74,86 g
zawartość wody w marchwi po 2 h suszenia
87,41 g - 74,86 g = 12,55 g
ubytek wody w marchwi po 2 h suszenia osmotycznego
100 g 100 %
74,86g x x = 74,86 %
3. Zawartość wody w marchwi po 4 h suszenia osmotycznego
masa naczynka = 14,665 g
masa marchwi = 10,955 g
masa naczynka z marchwią
przed suszeniem = 25,620 g
masa naczynka z marchwią
po suszeniu = 17,785 g
ilość usuniętej wody 25,620 g - 17,785 g = 7,835 g
10,995 g 7,835 g
100 g x x = 71,26 g
Zawartość wody w marchwi po 4 h suszenia
87,41 g - 71,26 g = 16,15 g
Ubytek wody w marchwi po 4 h suszenia
100 g 100 %
71,26 g x x = 71,26 %
Procentowy ubytek wody po 2 h i 4 h suszenia:
W =
a - zawartość wody w próbie przed suszeniem ( % )
b - zawartość wody w próbie po suszeniu ( % )
Po 2 h suszenia Po 4 h suszenia
a = 87,41 % b = 74,86 % a = 87,41 % b = 71,26 %
W = W =
4. Współczynnik aktywności wodnej roztworu, w którym prowadzono suszenie osmotyczne:
z=
N1 - ilość moli wody w 100g roztworu
aw - współczynnik aktywności wodnej
S2 - ilość substancji rozpuszczonej -sacharozy
M2 - masa jednego mola sacharozy
k = 0,00007485
b = -0,6648
z=0,00007485 aw=10-0,6648x2,2 aw=0,476
5. Wartość ciśnienia osmotycznego (P): P=
P=101,90053 Mpa
R-stała gazowa (8,314)
T- temperatura absolutna (273,25)
V- objętość molowa wody w temperaturze 250C (0,00001805)
Ocena organoleptyczna
Cecha produktu |
marchew po 2 h suszenia |
marchew po 4 h suszenia |
barwa |
pomarańczowa |
jasno pomarańczowa |
smak |
słodkiej marchwi |
suchej marchwi |
zapach |
soku marchwiowego |
słabo wyczuwalny marchewkowy |
4. Suszenie metodą azeotropową
W metodzie tej prowadzono suszenie ( przez 30 min. ) dwóch prób:
1) rozdrobniona marchew bez dodatku octanu etylu
rozdrobniona marchew z dodatkiem octanu etylu
Produkt |
Zawartość wody w produkcie [g] |
Zawartość wody w produkcie [%] |
Ubytek wody [g] |
Ubytek wody [%] |
Szybkość susz. [g/h] |
świeża marchew |
8,81 |
87,41 |
--- |
--- |
--- |
marchew bez octanu etylu |
8,76 |
86,90 |
0,05 |
0,58 |
0,1 |
marchew z octanem etylu |
7,25 |
71,85 |
2,96 |
33,56 |
5,92 |
1) Marchew bez octanu etylu
masa marchwi pobranej do suszenia metodą azeotropową = 10,08 g
Zawartość wody w świeżej marchwi x = 87,41 %
100 g 87,41 g wody
10,08 g x x = 8,81 g
Zawartość wody oznaczona metodą suszenia w temp. 105 0C
masa naczynka = 21,430 g
masa marchwi = 9,97 g
masa naczynka z marchwią
przed suszeniem = 31,400 g
masa naczynka z marchwią
po suszeniu = 22,730 g
ilość usuniętej wody 31,400 g - 22,730 g =8,67 g
9,97 g 8,67 g
10,08 g x x = 8,76 g
10,08 g 100 %
8,76 g x x = 86,90 %
Ubytek wody podczas suszenia metodą azeotropową bez dodatku octanu etylu
8,81 g - 8,76 g = 0,05 g
Procentowy ubytek wody: W =
a - zawartość wody w próbie przed suszeniem 87,41 %
b - zawartość wody w próbie po suszeniu 86,90 %
W =
Szybkość suszenia: S = ( g/h ) u - ubytek wody w czasie suszenia u = 0,05 g
t - czas suszenia t = 0,5 h
S = (g/h)
2) Marchew z octanem etylu
Masa marchwi pobranej do suszenia metodą azeotropową = 10,09 g
Zawartość wody w świeżej marchwi: 87,41 %
100 g 87,41 g
10,09 g x x = 8,82 g
Zawartość wody oznaczona metodą suszenia w temp. 105 0C
masa naczynka = 27,03 g
masa marchwi = 14,555 g
masa naczynka z marchwią
przed suszeniem = 41,585 g
masa naczynka z marchwią
po suszeniu = 33,130 g
ilość usuniętej wody 41,585 g - 33,130 g = 8,455 g
14,555 g 8,455 g
10,09 g x x = 5,86 g
10,09 g 100 %
5,86 g x x = 58,07 %
Ubytek wody:
8,82 g - 5,86 g = 2,96 g
Procentowy ubytek wody: W = a = 87,41 %
b = 58,07 %
W = %
Szybkość suszenia: S = (g/h) u = 1,57 g S = (g/h)
t = 0,5 h
Ocena organoleptyczna próbek marchwi po procesie suszenia azeotropowego
Cechy produktu |
|
barwa |
pomarańczowa |
zapach |
świeżej marchwi |
wygląd zew. |
Wyschnięta, lekko pomarszczona |
smak |
mniej wyraźny niż świeżej marchwi |
Wnioski
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 rzepaku, który rozsypano równomiernie cienką warstwą na szklanych tackach celem zapewnienia jak najlepszych warunków suszenia.
Zasada suszenia azeotropowego polega na włączeniu wody obecnej w produktach spożywczych w mieszaninę azeotropową z rozpuszczalnikami organicznymi ( np. ksylen, benzen, octan etylu). W dehydratacji żywności od rozpuszczalników wymaga się również, aby ich temp. wrzenia była niższa od temp. wrzenia wody. Przedstawiane wymagania spełnia octan etylu, który dodany do produktów spożywczych np. warzyw i owoców, tworzy mieszaninę azeotropową z obecną w nich wodą. Otrzymanie mieszaniny azeotropowej umożliwia łączne odparowanie wody i rozpuszczalnika. Temperatura wrzenia mieszaniny (octan etylu + woda) przy normalnym ciśnieniu wynosi 800C a przy ciśnieniu obniżonym do 12 Kpa, wrzenie uzyskuje się w temp. 200C. Ma to znaczenie gdy maksymalna temperatura suszenia nie może być wyższa od temp. denaturacji białek. Produkt po procesie suszenia nie powinien zawierać substancji azeotropowej, która ma duży wpływ na pogorszenie się jakości (smak, zapach, wygląd) suszonego produktu
Na podstawie obserwacji procesu suszenia metodą azeotropową mogę stwierdzić, że skuteczniejszą metodą w wykonywanym przeze mnie procesie suszenia jest suszenie z dodatku octanu etylu. Otrzymujemy wtedy wyższą wartość procentowego ubytku wody i szybkości suszenia. Również końcowa wilgotność produktu jest niższa w przypadku suszenia z octanem etylu.
Metoda suszenia osmotycznego polega na wykorzystaniu procesu osmozy zachodzącego w mieszaninie roztworów o różnych stężeniach. Woda jako rozpuszczalnik przenika z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu. W przeprowadzonym procesie woda zawarta w jabłkach przenikała do roztworu 60% sacharozy jako czynnika o wyższym stężeniu.
Suszenie tą metodą jest jednak mało wydajne ponieważ występuje niewielki procentowy ubytek wody. Po zastosowaniu tej metody suszona marchew miała o wiele słodszy smak niż przed procesem. Nastąpiła także lekka zmiana barwy.