SUSZARNICTWO – WYKŁADY
Suszenie stosowane jest w różnych przemysłach i stanowi ostatni etap w produkcji wyrobów, decyduje więc o jakości gotowego wyrobu.
ZAKRES ZAGADNIEŃ WYSTĘPUJĄCYCH PODCZAS SUSZENIA
v Rodzaj ogrzewania: przewodzenie, konwekcja, promieniowanie, dielektryczne
v Energia dostarczana: węgiel, ropa, gaz ziemny, elektryczność, materiały odpadowe, energia słoneczna
v Ciśnienie: sublimacyjne (niskie ciśnienie), próżnia, obniżone ciśnienie, atmosferyczne
v Skala suszenia: od 10kg/h do 100T/h
v Rodzaj aparatu: ok. 500 tyś typów
v Kontrola procesu: warstwa graniczna, dyfuzja wewnętrzna, zewnętrzna
v Rozmiar i kształt materiałów: proszki, pasty, granulat, płyty
v Charakter i właściwości materiału: nieporowaty, kapilarno – porowaty, higroskopijny, żel, materiał wytłaczany, krystaliczny, tkanina, karton
v Początkowa zawartość wody: od prawie suchego materiału do pełnego nasycenia
v Odporność termiczna: bardzo czułe ~ 30o C do 200oC
v Wartość technologiczna i ekonomiczna produktu: chemiczne <70 $ za tonę, farmaceutyczne > 150 000 $ za tonę
v Ochrona środowiska
v Bezpieczeństwo
– Czynnik strukturotwórczy i teksturotwórczy, co wynika z powiązania cząsteczek wody między sobą i ze składnikami żywności
– Czynnik tworzący środowisko reakcji chemicznych, enzymatycznych, procesów życiowych
– Substrat i katalizator reakcji np. hydrolizy, działa jako utleniacz lub substancja przyspieszająca utlenianie
– Stanowi środowisko przenoszenia energii cieplnej, wpływa na cechy fizyczne produktu takie jak: ciepło właściwe, przewodność cieplna, masa właściwa, masa usypowa, porowatość złoża
– Czynnik wpływający na smakowitość produktu, trawienie i spożywanie
KLASYFIKACJE FORM WYSTĘPOWANIA WODY
– Połączenia wody w związkach chemicznych, kryształach – najbardziej trwały charakter. Ulegają suszeniu z dużą trudnością z jednoczesnym przekształceniem chemicznej natury surowca
– Fizykochemiczne formy związania wody – powstają na drodze absorpcji, sił osmotycznych i wiązania w formie żelu....mniej trwałe
– Mechaniczna forma wiązania wody – zawarta w kapilarach i na powierzchni
– Woda związana – odporność na działania zewnętrzne
– Woda ruchoma
– Woda swobodna
Trwały susz uzyskuje się zwykle usuwając wodę wolną, znajdująca się na powierzchni i w mikrokapilarach o średnicy ponad 10mm, oraz znacznej części wody wypełniającej mikrokapilary o średnicy mniejszej od 10mm
Miarą dostępności wody dla drobnoustrojów jest jej AKTYWNOŚĆ WODY
Prawo Raoulta: P/P0 = n2/(n1+n2) gdzie p, p0 – prężność par roztworu i rozpuszczalnika
n1,n2 - stężenia molowe substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika
aw = P/P0 = równoważna wilgotność względna/100
Zmniejszenia aw można zastosować przez:
– Zamrażanie
– Suszenie
– Dodawanie substancji osmotycznych
WPŁYW WODY NA PRZEBIEG PROCESÓW UTLENIANIA
1. Przeciwutleniające działanie wody polega na:
– zmniejszeniu dyfuzji tlenu do miejsc reakcji
– usuwaniu tlenu zaadsorbowanego na powierzchni materiału
– przyspieszeniu reakcji brązowienia, których produkty są przeciwutleniaczami
– wiązaniu wodorotlenków – produktów pośrednich autooksydacji lipidów
– ułatwianiu rekombinacji rodników lub ich reakcji z innymi składnikami żywności
– zmniejszenia stężenia jonów metali ciężkich
– zwiększeniu rozpuszczalności jonów metali ciężkich wraz ze wzrostem zawartości wody
– pęcznieniu białek, co umożliwia reakcje białek z rodnikami powstającymi podczas utleniania lipidów
IZOTERMA SORPCJI WODY TYPU 1
Woda W punkt woda wolna
Swobodna Wh higroskopijności
|
Wr | wilgotność woda
woda - - - - - - - - - | krytyczna higroskopijna
związana | |
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
w – wilgotność produktu
wh – wilgotność higroskopijna
wr – wilgotność równowagowa
ZASTOSOWANIE IZOTERM W TECHNOLOGII ŻYWNOŚCI
1. określanie końcowego punktu suszenia, którego znajomość umożliwia określenie maksymalnej wilgotności powietrza suszącego w suszarkach konwekcyjnych lub maksymalnego ciśnienia przy suszeniu próżniowym i sublimacyjnym
2. określenie higroskopijności wieloskładnikowych suchych produktów żywnościowych
3. określenie optymalnej i krytycznej wilgotności produktu
4. określenie optymalnych warunków żywności suszonej.
PRZEMYSŁOWE CZYNNIKI JAKOŚCI SUSZONEJ ŻYWNOŚCI
– jakość materiału surowego: smak, zapach, wygląd, wilgotność, tekstura, skład
– obróbka wstępna: mycie, obieranie, sortowanie, krojenie, blanszowanie (czas, temp), stosowanie konserwantów, obróbka osmotyczna
– warunki suszenia: zamiany temp produktu w czasie, metoda transportu produktu, obecność tlenu, jednorodność zmian temp w produkcie, sortowanie po suszeniu
– pakowanie i warunki przechowywania: jakość, typ opakowania, aktywność wody w produkcie, wilgotność atmosfery otaczającej produkt, stężenie tlenu w opakowaniu, chłodzenie przed pakowaniem, czas i temp przechowywania
ZJAWISKA ZWIĄZANIE Z E ZMANAMI JAKOŚĆI SUSZU
– enzymatyczne – brązowienie owoców
– denaturacja białek
– reakcje Maillarda
– oksydacja tłuszczu
– oksydacja i inaktywacja witamin
– modyfikacje np. dojrzewanie salami
– rozwój drobnoustrojów
– zniszczenie drobnoustrojów poprzez denaturację białek
– straty zapachu na skutek lotności
– zmiany koloru na skutek utleniania
– przemiany fazowe i związane z tym zmiany struktury: krystalizacja, skurcz, tworzenie się szczelin, dziur, przejście szkliste i załamanie struktury
W owocach i warzywach – oksydaza polifenolowa. Optymalizacja działania 40 – 450C, tym mniejsza im niższa aktywność wody. Można jej zapobiegać poprzez suszenie w atmosferze obojętnej lub pod zmniejszonym ciśnieniem. Wstępne blanszowanie i dodatek SO2.
Pożądane jest w śliwkach, rodzynkach – odpowiedni kolor
60 – 70oC może powodować denaturację. Obserwujemy wzrost lepkości, zmniejszenie zwilżalności produktu. Można temu zapobiec poprzez suszenie początkowe w wysokiej temp do zawartości wody, przy której rozpoczyna się denaturacja białka, a następnie należy suszyć próżniowo lub sublimacyjne
Reakcje Maillarda
nieenzymatyczne brunatnienie: pogorszenie smaku, wyglądu i wartości odżywczej. Im mniejsze aw tym mniejsze zmiany (najszybciej aw = 0,6 – 0,7). Można minimalizować te reakcje przez obniżenie temp suszenia, zmniejszenie pH do kwasowego, dodawanie siarczynów (jedyny skuteczny sposób kontrolowania nieenzymatycznego ciemnienia), kwasu askorbinowego w kombinacji z cytrynowym, chlorków cynku, wapnia, magnezu, sodu.
Zapobiegać można przez suszenie w wysokiej temp. Do zawartości wody, przy której rozpoczyna się nieenzymatyczne brunatnienie, a następnie sublimacja.
Nieraz jest to pożądane – produkty piekarskie
Dotyczą głownie witamin rozpuszczalnych w wodzie i utleniania witamin. Straty witamin rozpuszczalnych w wodzie zalezą od aw produktu, warunków suszenia, światła, zawartości tlenu, obecności metali ciężkich tj Fe, Cu
Czynnikami odpowiedzialnymi za stratę zapachu jest wysoka temperatura, światło i niektóre związki chemiczne. Zapach „ucieka” – związki eteryczne, lub zostaje zmieniony podczas utleniania, brunatnienia nieenzymatycznego. Najlepszy efekt uzyskuje się w suszeniu sublimacyjnym.
Duże znaczenie ma również przechowywanie po suszeniu, temp i zawartość wody w suszach oraz zawartość tlenu.
Ulęgają karotenoidy i chlorofile, które są podatne na zmiany oksydacyjne. Na stabilność karotenoidów marchwi ma wpływ ubytek rozpuszczalnych składników suchej substancji w czasie blanszowania. Dodatek SO2 zwiększa stabilność karotenoidow w marchwi w zależności od dawki. Chlorofile są stabilne w surowcach o małej zawartości wody.
– Mechanizm degradacji – przekształcenie w obecności kwasu do feofityny o barwie brązowo – oliwkowej na skutek eliminacji atomu magnezu. Degradacja zależy od temp, pH, aw, czasu, obecności enzymów, tlenu i światła. Blanszowanie przed suszeniem podwyższa retencje chlorofilu w liściach bazylii
Q pH zmiany w
potencjał oksy-redukcyjny strukturze
H2O siła jonowa biopolimerów
...
stegna_krakus