Andruczyk Radosław Olsztyn 27.05.2004r

Zgiet Patryk

Gr. 3

Dehydratacja w przemyśle spożywczym

1. Zagęszczanie cieczy w przemyśle spożywczym

Celem ćwiczenia jest zagęszczanie soków owocowych lub warzywnych następującymi metodami: odparowania, osmotyczną, odwróconej osmozy, kriokoncentracji.

Na ćwiczeniach zagęszczaliśmy sok owocowy metodą odparowania w wyparce rotacyjnej oraz metodą osmotyczną w osmoforze.

A) ZAGĘSZCZANIE W WYPARCE ROTACYJNEJ.

Do próby pobraliśmy 200 cm³ soku jabłkowo- miętowego. Refraktometrycznie oznaczyliśmy zawartość suchej substancji, która wynosiła 12 %. Zagęszczanie przeprowadzaliśmy przez 30 min. w czasie, którego kolba z sokiem umieszczona była w łaźni wodnej w temp.50 ⁰C. W wyniku zagęszczania uzyskaliśmy 51 cm³ koncentratu o zawartości suchej substancji 35 %.

B) ZAGĘSZCZANIE W OSMOFORZE.

Proces przeprowadzaliśmy w dwóch etapach. Do zagęszczania użyliśmy 200cm³ soku o stężeniu 12 %, tę objętość soku wprowadziliśmy do cylindrycznej membrany umieszczonej w osmoforze. Od dołu osmofora wprowadziliśmy roztwór gliceryny. Po 60 min częściowo zagęszczony sok wypuściliśmy z membrany, oznaczyliśmy jego objętość oraz stężenie. Jednocześnie opróżniliśmy osmofor z roztworu gliceryny i zbadaliśmy jego objętość oraz stężenie. Następnie wprowadziliśmy częściowo zagęszczony sok ponownie do membrany i zagęszczaliśmy go wobec gliceryny o wyższym stężeniu, następnie po 60 min wypuściliśmy badany sok i oznaczyliśmy jego objętość oraz stężenie.

TABELA POMIARÓW

ETAP	Stężenie soku		Objętość soku		Stężenie gliceryny
	początkowe	końcowe	początkowe	końcowe	początkowe	końcowe
1 (40%)	12 %	16 %	200 ml	162 ml	42,5 %	41 %
2 (60%)	12 %	25 %	200 ml	130 ml	48 %	46,5 %

a) Obliczanie całkowitej powierzchni membrany.

F=Π * d * h

F - powierzchnia membrany (m²)

d - średnica cylindra membrany (m) d = 0,026m.

h - wysokość membrany (m) h= 0,24m

F=3,14 * 0,026m * 0,24m =0,0195m² ≈ 0,02m²

b)Obliczanie wydajności osmofora.

W=

W - wydajność (cm³/m²/h)

V - objętość usuniętej wody (cm³)

F - powierzchnia (m²)

t - czas zagęszczania (h)

V= V_p- V_k

V_p- objętość początkowa roztworu

V_k- objętość końcowa roztworu

V= 200cm³-130cm³=70cm³ t = 2h F = 0,02m²

W=

Stopień zagęszczenia: C= S/S1

S - zawartość s.s. w soku po zagęszczeniu (%)

S1- zawartość s.s. w soku przed zagęszczeniem (%)

a) dla pierwszego etapu zagęszczania w osmoforze

C =

C = 1,3

b) dla drugiego etapu zagęszczania w osmoforze

C =

C = 2.08

c). dla zagęszczania w wyparce rotacyjnej

C =

C = 2,9

OCENA ORGANOLEPTYCZNA SOKU PRZED ZAGĘSZCZANIEM I PO ZAGĘSZCZENIU W WYPARCE ORAZ W OSMOFORZE

W celu porównania cech organoleptycznych soku z wyparki i osmofora trzeba ustalić jednakową zawartość suchej substancji w koncentratach soku . W tym celu obliczyliśmy ile wody należy dodać do soku o większym stężeniu z wzoru:

b=(cm³)

b - ilość wody (cm³)

a - zawartość suchej substancji w soku , który należy rozcieńczyć

c - zawartość suchej substancji o niższej zawartości s. s.

b=
- dla wyparki

b=
- dla procesu osmozy

1. Ocena organoleptyczna 12 % soku poddanego procesom zagęszczania

- barwa - intensywnie żółta

- smak - lekko słodki

- zapach - wyczuwalny aromatyczny jabłkowo- miętowy

b) Ocena organoleptyczna 25 % soku zagęszczonego w procesie osmozy:

- barwa - jasno żółta

- smak - słodki

- zapach - prawidłowy, intensywny

c)Ocena organoleptyczna 35 % soku zagęszczonego w procesie odparowania:

- barwa - intensywnie żółta

- smak - mniej wyczuwalny smak jabłek, bardzo słodki

- zapach - mniej wyczuwalny aromat jabłek, stłumiony

WNIOSKI.

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia możemy stwierdzić, iż proces zagęszczania przebiega znacznie szybciej w wyparce niż w osmoforze. Wyparki mogą odparowywać wodę pod zwykłym ciśnieniem (wyparki otwarte) lub pod zredukowanym (wyparki próżniowe). Wyparki próżniowe są szeroko stosowane w technologii żywności szczególnie tam, gdzie trzeba odparować szybko duże ilości wody i uzyskać dobrą jakość koncentratu. Te względy decydują o tym, iż znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym. Jednak wyparki mają pewną wadę, gdyż w trakcie zagęszczania roztworów zawierających lotne z parą wodną substancje aromatyczne dochodzi do ich strat, w przybliżeniu do ilości usuwanej wody. Te straty substancji aromatycznych podczas zagęszczania w wyparkach powodują pogorszenie jakości koncentratów w porównaniu z surowcem, czego dowodem był zaobserwowany przez nas zanik zapachu i smaku jabłkowego soku, który był poddany procesowi wyparnemu. Substancje aromatyczne można w znacznym stopniu odzyskać stosując różne metody, np. ekstrakcję lub destylację frakcjonowaną skroplonych oparów.

W celu wyeliminowania strat substancji aromatycznych podczas zagęszczania roztworów można stosować inne metody, np. osmozę. Jedną z najważniejszych zalet tego procesu jest niska temperatura i zachowanie cech organoleptycznych produktu. Trzeba stwierdzić, że pomimo cech tego procesu , osmoza rzadko jest wykorzystywana w technologii żywności, czasami jednak stosuje się ją do zagęszczania soków owocowych szczególnie wrażliwych na procesy termiczne. Małe zastosowanie w przemyśle można tłumaczyć tym, iż osmoza jest procesem powolnym i długotrwałym. Potwierdzeniem powyższych twierdzeń jest przeprowadzone przez nas doświadczenie, w którym zagęszczałyśmy sok w osmoforze. Uzyskany koncentrat nie zmienił swojego zapachu i smaku (stał się tylko gęstszy i słodszy), co warunkuje dobrą jakość uzyskanego koncentratu.

Podsumowując wyniki oceny organoleptycznej surowca i koncentratu możemy stwierdzić, że wyniki uzyskane w trakcie doświadczenia są zgodne z wiadomościami literaturowymi. Sok zagęszczony w wyparce charakteryzował się zanikiem aromatu, czego nie zaobserwowano w soku zagęszczonym w osmoforze. Jeżeli chodzi o barwę koncentratów, to stała się ona bardziej intensywna, gdyż substancje barwiące zostały zagęszczone, a nie były tracone wraz z usuwaną wodą. Porównując wydajność teoretyczną podaną przez producenta membrany wynosząca 1000 cm³/m²/h z wydajnością przez nas wyliczoną, która wyniosła 1750 cm³/m²/h, dochodzimy do wniosku, że proces przebiegał prawidłowo.

Do innych metod zagęszczania surowców płynnych możemy zaliczyć: kriokoncentrację

(przez wymrażanie wody), odwróconą osmozę (polega na przenikaniu wody z roztworu o wyższym stężeniu do roztworu o niższym przy zastosowaniu ciśnienia wyższego od osmotycznego), ultrafiltrację.

2. Suszenie produktów spożywczych

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie ćwiczenia jest procesów suszenia surowców spożywczych metodami: azeotropową, osmotyczną, konwekcyjną, suszenie w podczerwieni oraz ocena metod ćwiczenia w aspekcie technologicznym z uwzględnieniem jakości produktu po suszeniu.

Suszenie owoców i warzyw w suszarce owiewowej:

Suszeniu poddaliśmy marchewkę i seler.

Czas suszenia [min]	Masa marchewki [g ]	Masa selera [ g ]
15	67,4	33
30	54,6	19,8
45	43,7	12,8
60	31,5	8,3
75	24,1	7
90	21,6	6,7
105	17,9	6,3
120	15,6	6,1
150	13	6,1
180	12,1	5,9
210	11,8	5,8

Do suszenia pobraliśmy:

76,2g - marchewki

50,1g - selera

Suszenie selera:

Zawartość wody w surowcu przed suszeniem oznaczono metodą suszenia w temp. 105 ⁰C do stałej masy.

masa próby przeznaczonej do suszenia: 2,495g

masa nacz. wag.: 15,600g

masa nacz. wag. z badaną próbą po suszeniu: 15,870g

masa próby po suszeniu: 15,870g-15,600g = 0,27g

2,495g ------------ 100%

0,27g ------------ x%

x = 10,82% - zaw. s.s

zawartość wody:

100%-10,82% = 89,18%

Zawartość wody w surowcu p0 suszeniu:

masa selera przed suszeniem- 50,1g

masa selera po suszeniu- 5,8g

50,1g ------100%

x g --------89,18%

x=44,6g ---zaw. wody po

suszeniu

Ubytek wody po suszenia:

u = 50,1g-44,6g = 5,5g

Zawartość wody:

5,5g----- 100%

x--------5,8

x= 0,31%

Procentowy ubytek wody

a-b

W = ----------*100 (%)

a

a - zaw. wody przed suszeniem (%) -- 89,18%

b - zaw. wody po suszeniu (%) -- 0,31%

89,18 - 0,31

W = ---------------------*100 = 99,65%

89,18

Szybkość suszenia:

a- zawartość wody w materiale przez suszeniem-

u

S = ------ (g/h)

t

u - ubytek wody (g) -- 5,5g

t - czas suszenia (g) -- 3,5 h

5,5

S = ---------- = 1,57 g/h

3,5

Suszenie marchewki:

Zawartość wody w surowcu przed suszeniem oznaczono metodą suszenia w temp. 105 ⁰C do stałej masy.

masa próby przeznaczonej do suszenia: 3,80g

masa nacz. wag.: 15,045g

masa nacz. wag. z badaną próbą po suszeniu: 15,565g

masa próby po suszeniu: 15,656g-15,045g = 0,61g

3,80g ------------ 100%

0,61g ------------ x%

x = 16,05% - zaw. s.s

zawartość wody:

100%-16,05% = 83,95%

Zawartość wody w surowcu po suszeniu:

masa selera przed suszeniem- 76,2g

masa selera po suszeniu- 11,8g

76,2g ------100%

x g --------83,95%

x=63,96g ---zaw. s.s

Ubytek wody po suszeniu:

u = 76,2g-63,96g = 12,24g

Zawartość wody:

12,24---100%

x--------11,8

x=1,44

Procentowy ubytek wody

a-b

W = ----------*100 (%)

a

a - zaw. wody przed suszeniem (%) -- 83,95%

b - zaw. wody po suszeniu (%) -- 1,14%

83,95 - 1,14

W = ---------------------*100 = 98,6%

83,95

Szybkość suszenia:

a- zawartość wody w materiale przez suszeniem-

u

S = ------ (g/h)

t

u - ubytek wody (g) -- 12,24g

t - czas suszenia (g) -- 3,5 h

12,24

S = ---------- = 3,49 g/h

3,5

Zestawienie wyników:

	marchewka	Seler
Zaw. wody w mat. przed suszeniem	83,95%	89,18%
Masa mat. poddanego suszeniu	76,2g	50,1g
Czas suszenia	210 min.	210 min.
Ubytek wody w czasie suszenia	12,24g	5,5g
Zawartość wody po suszeniu	1,14%	0,31%
Procentowy ubytek wody	98,6%	99,6%
Szybkość suszenia	3,49 g/h	1,57 g/h

WNIOSKI:

W ćwiczeniu przeprowadziliśmy suszenie metodą owiewową w suszarce koszykowej. Procesowi suszenia poddaliśmy marchew i selera. Wyniki zestawiliśmy w powyższej tabeli. Doświadczenie przeprowadzaliśmy przez czas 3,5h. Na podstawie otrzymanych wyników wnioskujemy, że największy ubytek wody zaobserwowaliśmy w przypadku marchwi (12,24g) natomiast w przypadku selera ta wartość jest niższa i wynosi 5,5g. Uzyskaliśmy bardzo wysoki procentowy ubytek wody w mierze: marchew- 98,6%, seler- 99,6%. W przypadku szybkości suszenia w przeprowadzonym doświadczeniu zauważamy, iż marchew wykazuje prawie dwa razy większą szybkość suszenia niż seler. W czasie przeprowadzenia doświadczenia stosowaliśmy się do zaleceń przewodnika i tym samym uważamy, że przeprowadziliśmy proces w stopniu bardzo dobrym.

---