Izotermy sorpcji cukru białego mgr inż. Zbigniew Tamborski.

Prezentacja na temat: "Izotermy sorpcji cukru białego mgr inż. Zbigniew Tamborski."— Zapis prezentacji:

1 Izotermy sorpcji cukru białego mgr inż. Zbigniew Tamborski

2 Izoterma sorpcji wilgoci Nieliniowa, w większości sigmoidalna zależność pomiędzy zawartością wody w żywności a aktywnością wody tożsamej dla umiarkowanych ciśnień z równowagową wilgotnością względną otaczającego powietrza w stałej temperaturze i przy stałym ciśnieniu, nazywana jest izotermą sorpcji wilgoci.

3 Znajomość izoterm sorpcji ma istotny wpływ na projektowanie, modelowanie i optymalizację procesów: SuszeniaSuszenia WentylacjiWentylacji SkładowaniaSkładowania KondycjonowaniaKondycjonowania Wiedza nt. izoterm sorpcji jest również ważna dla przewidywania stabilności i zmian jakości podczas pakowania i przechowywania suszonej żywności.

4 Opis matematyczny zjawiska sorpcji wilgoci

5 Klasyfikacja izoterm sorpcji (BET) Klasyfikacja izoterm sorpcji (Brunauer, Emmet, Teller)

6 Klasyfikacja izoterm sorpcji wg Heissa Izotermy sorpcji wody produktów spożywczych (Heiss) a b c Zawartość wilgoci [%] Aw

7 Przebieg izotermsorpcji wilgoci przez cukier Przebieg izoterm sorpcji wilgoci przez cukier Ogólny kształt izoterm sorpcji (1) cukru krystalicznego, (2) formy bezpostaciowej, (3) roztworu nasyconego.

8 Najważniejsze parametry wpływające na sorpcję wody przez cukier Wilgotność względna powietrzaWilgotność względna powietrza TemperaturaTemperatura Rozmiar kryształów cukru – granulacjaRozmiar kryształów cukru – granulacja Związki redukująceZwiązki redukujące PopiółPopiół Związki aromatyczneZwiązki aromatyczne Substancje barwneSubstancje barwne

9 Wpływ granulacji nakształt izoterm Wpływ granulacji na kształt izoterm M. Mathlouthi, B. Roge: „Water vapour sorption isotherms and the caking of food powders” Food Chemistry 82 (2003) 61–71

10 Wpływ granulacji nakształt izoterm Wpływ granulacji na kształt izoterm M. Mathlouthi, B. Roge: „Water vapour sorption isotherms and the caking of food powders” Food Chemistry 82 (2003) 61–71

11 Wpływ zawartości kation ó w M. Mathlouthi, B. Roge: „Water vapour sorption isotherms and the caking of food powders” Food Chemistry 82 (2003) 61–71

12 Badania własne  Wyznaczenie izoterm sorpcji wilgoci przez cukier o różnej jakości i pochodzeniu.  Zbadanie zależności pomiędzy zjawiskiem sorpcji wody przez cukier a wybranymi parametrami jakościowymi cukru.

13 Zakres i metodyka badań Wyznaczenie izoterm sorpcji wody przez cukier wg procedury opracowanej na podstawie badań literaturowych.

14 Zakres i metodyka badań Analiza parametrów jakościowych cukru:  Oznaczenie zabarwienia roztworu metodą ICUMSA GS2/3-10 (2007);  Oznaczenie zawartości popiołu konduktometrycznego metodą ICUMSA GS2/3-17 (2003);  Wyznaczenie granulacji cukru metoda ICUMSA GS2/9-37 (2007);  Oznaczenie zawartości metali: K, Na, Ca, Mg metodą FAAS;

15 Materiał badawczy Próbki krajowego cukru buraczanego oraz próby białego cukru trzcinowego.

16 Wyniki badań Próbka Popiół konduktometryczny [g/100Bx] Zabarwienie [IU] Granulacja MA [mm]CV [%] CWS1 0.041000.6327 CWS2 0.0321500.7734 CWS3 0.0601130.5851 BWS10.02229.60.8546 BWS20.01315.00.6436 BWS30.00711.50.8731 BWS40.01229.50.6846

17 Zawartość sodu i potasu w próbkach PróbkaZawartość sodu [mg/kg]Zawartość potasu [mg/kg] CWS11.4141.75 CWS22.530.8 CWS33.871.8 BWS17.325.0 BWS24.214.6 BWS31.910.2 BWS46.823.9

18 Zawartość wapnia oraz magnezu w badanych próbkach Próbka Zawartość wapnia [mg/kg]Zawartość magnezu [mg/kg] Forma rozp.Forma nierozp.Forma rozp.Forma nierozp. CWS188.424.158.7100.004 CWS251.74.37.60.3 CWS350.42.29.900.10 BWS118.124.80.690.40 BWS22.11.30.030.01 BWS30.40.50.070.04 BWS46.11.20.230.01

19 Izotermy sorpcji białego cukru trzcinowego w temperaturze 25 °C

20 Izotermy sorpcji białego cukru buraczanego w temperaturze 25 °C

21 Wpływ granulacji na izotermy sorpcji wilgoci przez cukier biały Biały cukier buraczany, MA = 0,75mm, CV = 30%. W celu zbadania wpływu granulacji na izotermy sorpcji wilgoci, badaną próbkę rozsegregowano na 4 frakcje:  >0,71mm;  0,71 – 0,5 mm;  0,5 – 0,28 mm;  <0,28 mm.

22 Zawartość popiołu konduktometrycznego w próbie pierwotnej oraz w poszczególnych frakcjach cukru PróbkaPopiół konduktometryczny [g/100Bx] Udział poszczególnej frakcji w odniesieniu do próby wyjściowej [%] Próba wyjściowa (niesegregowana) 0,013100 Frakcja >0,71mm0,01352 Frakcja 0,71 – 0,5mm0,01220 Frakcja 0,5 – 0,28mm0,01319 Frakcja <0,28mm0,0179 Suma0,013100

23 Zawartość sodu i potasu w badanych próbkach PróbkaZawartość Na [mg/kg]Zawartość K [mg/kg] Próba wyjściowa (niesegregowana) 4,36 ± 0,55 23,31 ± 0,30 Frakcja >0,71mm 5,29 ± 0,63 23,28 ± 1,74 Frakcja 0,71 – 0,5mm 4,09 ± 0,05 20,33 ± 0,93 Frakcja 0,5 – 0,28mm 4,71 ± 0,19 20,84 ± 1,91 Frakcja <0,28mm 6,56 ± 1,26 33,15 ± 7,31 Suma 5,11 ± 0,18 23,35 ± 0,28

24 Zawartość wapnia PróbkaCa – forma rozpuszczalna w wodzie [mg/kg] Ca – forma nierozpuszczalna w wodzie [mg/kg] Suma [mg/kg] Próba wyjściowa 12,74 ± 2,501,98 ± 0,1514,73 ± 1,85 >0,71mm 9,10 ± 1,67 3,63 ± 0,06 12,74 ± 1,61 0,71 – 0,5mm 7,70 ± 1,18 2,99 ± 0,03 10,69 ± 1,21 0,5 – 0,28mm 10,59 ± 2,21 2,67 ± 0,43 13,26 ± 2,64 <0,28mm 16,93 ± 4,60 5,63 ± 0,53 22,56 ± 5,13 Suma 9,90 ± 1,963,54 ± 0,10 13,44 ± 2,06

25 Zawartość magnezu PróbkaMg – forma rozpuszczalna w wodzie [mg/kg] Mg – forma nierozpuszczalna w wodzie [mg/kg] Suma [mg/kg] Próba wyjściowa 0,25 ± 0,05 0,03 ± 0,010,28 ± 0,06 >0,71mm 0,26 ± 0,06 0,09 ± 0,010,35 ± 0,05 0,71 – 0,5mm 0,18 ± 0,01 0,09 ± 0,010,27 ± 0,01 0,5 – 0,28mm 0,24 ± 0,02 0,09 ± 0,010,33 ± 0,02 <0,28mm 0,35 ± 0,07 0,18 ± 0,010,53 ± 0,09 Suma 0,25 ± 0,040,10 ± 0,010,35 ± 0,04

26 Wpływ granulacji na izotermy sorpcji cukru białego

27 Wnioski  Na izotermy sorpcji wilgoci przez badane cukry największy wpływ ma zawartość popiołu. Podwyższona zawartość popiołu zwiększa higroskopijność cukru.  W grupie białych cukrów trzcinowych sorpcja wody rośnie ze wzrostem zawartości sodu i potasu.  Grupa białych cukrów buraczanych wykazuje tendencję do wzrostu higroskopijności wraz ze wzrostem zawartości potasu oraz wapnia.  Podczas badań wpływu granulacji na izotermy sorpcji cukru najwięcej wody zadsorbowała frakcja <0,28mm (grysik) co można tłumaczyć najbardziej rozwiniętą powierzchnią jak i najwyżymi zawartościami popiołu oraz makropierwiastków;

28 Wnioski  Najmniej wilgoci posiadała frakcja 0,71 – 0,5 która odznaczała się najmniejszą zawartością popiołu oraz makroelementów;  Frakcja o największym rozmiarze kryształów tj. >0,71 mm wykazywała wartości pośrednie zbliżone do frakcji 0,5 – 0,28 mm oraz do próby wyjściowej.  Wyższą higroskopiność frakcji >0,71 należy tłumaczyć znaczną zawartością konglomeratów w ilości ok. 83%;  Jakość kryształów jak i zawartość konglomeratów wpływa na przebieg izoterm sorpcji cukru.

29 Dziękuję za uwagę