Łukasz Jan Dąbrowski

Andrzej Sołowiej

Krzysztof Żemojduk

Rok 2 Grupa IX

Sprawozdanie

Ćwiczenie nr 4

Temat: Dehydratacja w przemyśle spożywczym.

1. Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie procesu suszenia surowców spożywczych następującymi metodami:

• azeotropową

• osmotyczną

• promiennikową oraz konwekcyjną

i ocena metod suszenia w aspekcie technologicznym, z uwzględnieniem jakości produktu po suszeniu.

2. Oznaczanie suchej masy surowców metodą suszarkową w temp. 105^oC do stałej masy.

a.) seler

a = masa naczynka = 32,170 g

b = masa naczynka z selerem przed suszeniem = 37,011 g

c = masa naczynka z selerem po suszeniu = 32,780 g

Procentowa zawartość wody w jęczmieniu przed suszeniem:

b.) jęczmień

a = masa naczynka = 29,311 g

b = masa naczynka z jęczmieniem przed suszeniem = 34,335 g

c = masa naczynka z jęczmieniem po suszeniu = 34,020 g

3. Przebieg ćwiczenia

I. Suszenie selera metodą azeotropową

a.) z dodatkiem octanu etylu

Proces trwał 31 minut, przy średnim podciśnieniu wynoszącym 0,8 KG/cm²

• Zawartość wody w selerze podczas suszenia z dodatkiem octanu etylu oznaczona metodą suszenia w temp.105⁰C do stałej masy.

a = masa naczynka = 19,270 g

b = masa naczyńka z selerem przed suszeniem = 21,785 g

c = masa naczyńka z selerem po suszeniu = 19,640 g

ilość materiału = 2,515 g

Procentowa zawartość wody w selerze po suszeniu:

Procentowy ubytek wody: W = %

a - zawartość wody w próbie przed suszeniem 87,40%

b - zawartość wody w próbie po suszeniu 85,29 %

W =

• Ubytek wody (ilość usuniętej wody):

u=x-y

x - zawartość wody w materiale przed suszeniem

y - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
[g]

c - ilość materiału

a - zawartość wody materiale przed suszeniem

y =
[g]

b - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
g

y =
g

u= 2,198 - 1,40 = 0,798 g

• Szybkość suszenia: S = [g/h]

t - czas suszenia [h]

t = 31 minut

s =
[g/min]

S=s∙60 [g/h]

S=0,026∙60=1,56[g/h]

b.) Zawartość wody w selerze podczas suszenia bez dodatku octanu etylu oznaczona metodą suszenia w temp.105⁰C do stałej masy.

Proces trwał 31 minut, przy średnim podciśnieniu wynoszącym 0,8 KG/cm²

a = masa naczynka = 28,164 g

b = masa naczyńka z selerem przed suszeniem = 31,574 g

c = masa naczyńka z selerem po suszeniu = 28,650 g

ilość materiału = 2,515 g

Procentowa zawartość wody w selerze po suszeniu:

• Procentowy ubytek wody: W = %

a - zawartość wody w próbie przed suszeniem 87,40 %

b - zawartość wody w próbie po suszeniu 85,74 %

W =

• Ubytek wody (ilość usuniętej wody):

u=x-y

x - zawartość wody w materiale przed suszeniem

y - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
[g]

c - ilość materiału

a - zawartość wody materiale przed suszeniem

y =
[g]

b - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
g

y =
g

u= 2,198 - 1,85= 0,348 g

• Szybkość suszenia: S = [g/h]

t - czas suszenia [h]

t = 31 minut

s =
[g/min]

S=s∙60 [g/h]

S=0,011∙60=0,66 [g/h]

c.) Ocena organoleptyczna

cecha produktu	Suszenie octanem etylu	Suszenie bez octanu etylu
wygląd	Barwa kremowa z nielicznymi białymi plamami	Barwa biała
zapach	Wyczuwalny zapach octanu etylu	Zapach naturalny

II. Suszenie selera metodą osmotyczną

a.) zawartość wody w selerze po 1h suszenia osmotycznego oznaczona metodą suszenia w temp.105⁰C do stałej masy.

a = masa naczynka = 15,140 g

b = masa naczyńka z selerem przed suszeniem = 16,540 g

c = masa naczyńka z selerem po suszeniu = 15,445 g

ilość materiału = 1,400 g

Procentowa zawartość wody w selerze po suszeniu:

• Procentowy ubytek wody: W = %

a - zawartość wody w próbie przed suszeniem 87,40 %

b - zawartość wody w próbie po suszeniu 78,21 %

W =

• Ubytek wody (ilość usuniętej wody):

u=x-y

x - zawartość wody w materiale przed suszeniem

y - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
[g]

c - ilość materiału

a - zawartość wody materiale przed suszeniem

y =
[g]

b - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
g

y =
g

u= 1,224 - 0,632= 0,592 g

• Szybkość suszenia: S = [g/h]

t - czas suszenia [h]

t = 31 minut

s =
[g/min]

S=s∙60 [g/h]

S=0,019∙60=1,14 [g/h]

• Ocena organoleptyczna

Cecha produktu	Seler po godzinie suszenia
Barwa	Zbliżona do naturalnej
Smak	Słodki
Zapach	Właściwy dla selera

b.) zawartość wody w selerze po 3h suszenia osmotycznego oznaczona metodą suszenia w temp.105⁰C do stałej masy.

a = masa naczynka = 28,662 g

b = masa naczyńka z selerem przed suszeniem = 34,143 g

c = masa naczyńka z selerem po suszeniu = 30,170 g

ilość materiału = 5,181 g

Procentowa zawartość wody w selerze po suszeniu:







• Procentowy ubytek wody: W = %

a - zawartość wody w próbie przed suszeniem 87,40 %

b - zawartość wody w próbie po suszeniu 76,68 %

W =


• Ubytek wody (ilość usuniętej wody):

u=x-y

x - zawartość wody w materiale przed suszeniem

y - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
[g]

c - ilość materiału

a - zawartość wody materiale przed suszeniem

y =
[g]

b - zawartość wody w materiale po suszeniu

x=
g

y =
g

u= 4,528 - 2,114= 2,414 g

• Szybkość suszenia: S = [g/h]

t - czas suszenia [h]

t = 31 minut

s =
[g/min]

S=s∙60 [g/h]

S=0,078∙60=4,68 [g/h]

• Ocena organoleptyczna

Cecha produktu	Seler po 3 godzinach suszenia
Barwa	Zbliżona do naturalnej
Smak	Bardzo słodki
Zapach	Właściwy dla selera

c.) Współczynnik aktywności wodnej roztworu, w którym prowadzono suszenie osmotyczne:




a_w=10^z∙N₁

z=

N₁ - ilość moli wody w 100g roztworu

a_w - współczynnik aktywności wodnej

S₂ - ilość substancji rozpuszczonej -sacharozy = 60g/100g roztworu

M₂ - masa jednego mola sacharozy = 342g

k = 0,00007485

b = -0,6648

Obliczenia ilości moli wody w 100 g roztworu:

gęstość sacharozy w temp 20^oC d=1,284g/cm³

masa molowa wody M=18g/mol

250 cm³∙1,284 g/cm³=321g - masa roztworu sacharozy

100 g roztworu---40g H₂O

321 g roztworu---x g H₂O

x=128,4g H₂O znajduje się w 250 cm³ 60% roztworu sacharozy

250 cm³ roztworu---128,4g H₂O

100 cm³ roztworu---x g H₂O

x=51,36 g H₂O znajduje się w100 cm³ 60% roztworu sacharozy

N₁=
moli wody w 100g roztworu

z =0,00007485
=0,6648

a_w = 10^-0,6648x2,85=0,62

d.) Wartość ciśnienia osmotycznego (P):

P =
[MPa]

P = 101,90053 Mpa

R-stała gazowa= 8,314 [
]

T- temperatura absolutna = 298,15K

V- objętość molowa wody w temperaturze 25⁰C = 0,00001805

p =
-643,9[MPa]

e.) Ocena organoleptyczna

Cecha produktu	Seler po 1h suszenia	Seler po 3h suszenia
Barwa	kremowa	kremowa
Smak	słodki	słodki
Zapach	Charakterystyczny dla selera	Charakterystyczny dla selera

• III. Suszenie jęczmienia metodą promiennikową oraz konwekcyjną

A. Suszenie metodą promiennikową

Masa naczynia (suszenie promiennikowe) =108,4g

Masa naczynia z jęczmieniem (suszenie promiennikowe) = 136,1g

Masa jęczmienia poddanego suszeniu (suszenie promiennikowe) = 27,7g

Po 15 min.

masa naczynia z ziarnem: 135,7

masa jęczmienia po 15 min. suszenia: 135,7g - 108,4g=27,3g

masa wody w próbie przed suszeniem:

27,7g ------------ 100%

x g ------------ 6%

x = 1,662g wody w ziarnach przed suszeniem

Po 15 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-27,3 = 0,4g

Ilość wody w próbie suszonej 15 min.

u=1,662g-0,4g=1,262g

% zawartość wody po 15 min suszenia:

27,3 g ----------- 100%

1,262g ------------ y%

y = 4,62%

masa jęczmienia po 30 min suszenia 135,4g-108,4g=27,0g

Po 30 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-27,0 = 0,7g

Ilość wody w próbie suszonej 30 min.

u=1,662g-0,7g=0,962g

% zawartość wody po 30 min suszenia:

27,0 g ----------- 100%

0,962g ------------ y%

y = 3,56%

masa jęczmienia po 45 min suszenia 135,3g-108,4g=26,9g

Po 45 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-26,9g = 0,8g

Ilość wody w próbie suszonej 45 min.

u=1,662g-0,8g= 0,862g

% zawartość wody po 45 min suszenia:

26,9 g ----------- 100%

0,862g ------------ y%

y = 3,20%

masa jęczmienia po 60 min suszenia 135,1g-108,4g=26,7g

Po 60 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-26,7g = 1,0g

Ilość wody w próbie suszonej 60 min.

u=1,662g-1,0g= 0,662g

% zawartość wody po 60 min suszenia:

26,7 g ----------- 100%

0,662g ------------ y%

y = 2,48%

masa jęczmienia po 90 min suszenia 135,0g-108,4g=26,6g

Po 60 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-26,6g = 1,1g

Ilość wody w próbie suszonej 90 min.

u=1,662g-1,1g= 0,562g

% zawartość wody po 90 min suszenia:

26,6g ----------- 100%

0,562g ------------ y%

y = 2,11%

masa jęczmienia po 120 min suszenia 134,8g-108,4g=26,4g

Po 120 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-26,4g = 1,3g

Ilość wody w próbie suszonej 120 min.

u=1,662g-1,3g= 0,362g

% zawartość wody po 120 min suszenia:

26,4g ----------- 100%

0,362g ------------ y%

y = 1,37%

masa jęczmienia po 150 min suszenia 134,6g-108,4g=26,2g

Po 150 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-26,2g = 1,5g

Ilość wody w próbie suszonej 150 min.

u=1,662g-1,5g= 0,162g

% zawartość wody po 150 min suszenia:

26,2g ----------- 100%

0,162g ------------ y%

y = 0,62%

masa jęczmienia po 180 min suszenia 134,6g-108,4g=26,2g

Po 180 min. ubytek wody wyniósł

u = 27,7g-26,2g = 1,5g

Ilość wody w próbie suszonej 180 min.

u=1,662g-1,5g= 0,162g

% zawartość wody po 180 min suszenia:

26,2g ----------- 100%

0,162g ------------ y%

y = 0,62%

Tab. Zmiana zawartości wilgoci w czasie. Suszenie metodą promiennikową.

Czas [min.]	Wilgotność [%]
0	6
15	4,62
30	3,56
45	3,2
60	2,48
90	2,11
120	1,37
150	0,62
180	0,62




B. Suszenie Konwekcyjne

Masa naczynia (suszenie konwekcyjne) =111,2

Masa naczynia z jęczmieniem (suszenie konwekcyjne) = 137,3g

Masa jęczmienia poddanego suszeniu (suszenie konwekcyjne) = 26,1g

Po 15 min.

masa naczynia z ziarnem: 137,1g

masa jęczmienia po 15 min. suszenia: 137,1g - 111,2=25,9g

masa wody w próbie przed suszeniem:

26,1g ------------ 100%

x g ------------ 6%

x = 1,566g wody w ziarnach przed suszeniem

Po 15 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,9g = 0,2g

Ilość wody w próbie suszonej 15 min.

u=1,566g-0,2g=1,366g

% zawartość wody po 15 min suszenia:

25,9 g ----------- 100%

1,366g ------------ y%

y =5,27%

masa jęczmienia po 30 min. suszenia: 137,1g - 111,2=25,9g

Po 30 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,9g = 0,2g

Ilość wody w próbie suszonej 30 min.

u=1,566g-0,2g=1,366g

% zawartość wody po 30 min suszenia:

25,9 g ----------- 100%

1,366g ------------ y%

y =5,27%

masa jęczmienia po 45 min suszenia 136,9g-111,2g=25,7g

Po 45 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,7g = 0,4g

Ilość wody w próbie suszonej 45 min.

u=1,566g-0,4g= 1,166g

% zawartość wody po 45 min suszenia:

26,9 g ----------- 100%

1,166g ------------ y%

y = 4,54%

masa jęczmienia po 60 min suszenia 136,9g-111,2g=25,7g

Po 45 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,7g = 0,4g

Ilość wody w próbie suszonej 60 min.

u=1,566g-0,4g= 1,166g

% zawartość wody po 60 min suszenia:

26,9 g ----------- 100%

1,166g ------------ y%

y = 4,54%

masa jęczmienia po 90 min suszenia 136,9g-111,2g=25,7g

Po 90 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,7g = 0,4g

Ilość wody w próbie suszonej 90 min.

u=1,566g-0,4g= 1,166g

% zawartość wody po 90 min suszenia:

26,9 g ----------- 100%

1,166g ------------ y%

y = 4,54%

masa jęczmienia po 120 min suszenia 136,8g-111,2g=25,6g

Po 120 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,6g = 0,5g

Ilość wody w próbie suszonej 120 min.

u=1,566g-0,5 g= 1,066g

% zawartość wody po 120 min suszenia:

25,6g ----------- 100%

1,066g ------------ y%

y = 4,16%

masa jęczmienia po 150 min suszenia 136,8g-111,2g=25,6g

Po 150 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,6g = 0,5g

Ilość wody w próbie suszonej 150 min.

u=1,566g-0,5 g= 1,066g

% zawartość wody po 150 min suszenia:

25,6g ----------- 100%

1,066g ------------ y%

y = 4,16%

masa jęczmienia po 180 min suszenia 136,8g-111,2g=25,6g

Po 180 min. ubytek wody wyniósł

u = 26,1g-25,6g = 0,5g

Ilość wody w próbie suszonej 180 min.

u=1,566g-0,5 g= 1,066g

% zawartość wody po 180 min suszenia:

25,6g ----------- 100%

1,066g ------------ y%

y = 4,16%

Tab. Zmiana zawartości wilgoci w czasie. Suszenie metodą konwekcyjną.

Czas [min.]	Wilgotność [%]
0	6
15	5,27
30	5,27
45	4,54
60	4,54
90	4,54
120	4,16
150	4,16
180	4,16




4. Wnioski

Na podstawie obserwacji procesu suszenia metodą azeotropową można stwierdzić, że skuteczniejszą metodą w wykonywanym przez nas procesie suszenia jest suszenie z dodatkiem octanu etylu. Otrzymujemy tutaj wyższą wartość procentowego ubytku wody i szybkości suszenia wartości te są dwukrotnie wyższe w porównaniu z suszeniem bez dodatku octanu etylu. Również końcowa wilgotność produktu jest niższa w przypadku suszenia bez octanu etylu. Po suszeni z octanem etylu barwa selera zmieniła się (pojawiły się białe plamy charakterystyczne dla surowca wysuszonego), wyczuwalny był także zapach octanu (wynikać to mogło z niedostatecznego odparowania octanu). Podczas suszenia bez dodatku zapach i barwa praktycznie nie zmieniły się. Podsumowując wydajniejszą metodą jest suszenie z dodatkiem octanu etylu jedyną jego wadą jest zapach octanu po procesie, co można usunąć polepszając odparowanie tego dodatku.

Podczas suszenia metodą osmotyczną badaliśmy produkt po godzinie i 3 godzinach procesu. Przy dłuższym okresie suszenia ubytek wody i szybkość suszenia wzrosły prawie czterokrotnie w stosunku do suszenia trwającego jedną godzinę. Ocean organoleptyczna wykazała zmianę tylko smaku w stosunku do surowca przed suszeniem-stał się bardzo słodki. Podsumowując wydłużeniu procesu z jednej godziny do 3 uzyskuje się zwiększenie wydajności prawie czterokrotnie.

Porównując suszenie metodą osmotyczna z metodą azeotropową dla tego samego surowca (selera), największą szybkość suszenia uzyskuje się podczas suszenia osmotycznego trwającego 3 godziny.

Porównując metodę suszenia promiennikowego i konwekcyjnego w suszarce (SU-P o temp 60^oC), obserwujemy większą intensywność odparowania surowca (jęczmień) podczas suszenia promiennikowego. Podczas trwania tego procesu (czas 180 minut) uzyskaliśmy wartość wilgoci w ziarnie wynoszącą 0,62%, podczas gdy w metodzie konwekcyjnej wartość ta wynosiła 4, 16%. Początkowa zawartość wilgoci wynosiła 6%. Jak widać suszenie metodą promiennikową jest o wiele wydajniejsze. Po zakończeniu procesów suszenia jęczmień nie wykazał zmian ocenianych metodą organoleptyczną.

18

---