Acta Agrophysica, 2009, 14(3),

Transkrypt

1 Act Agrophysic, 2009, 14(3), WPŁYW ZAMRAśANIA ORAZ ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO SUROWCA W RÓśNYCH ROZTWORACH NA WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI LIOFILIZOWANYCH TRUSKAWEK Agnieszk Ciurzyńsk, Andrzej Lenrt Ktedr InŜynierii śywności i Orgnizcji Produkcji, Wydził Nuk o śywności, SGGW ul. Nowoursynowsk 159C, Wrszw e-mil: gnieszk_ciurzynsk@sggw.pl S t r e s z c z e n i e. Celem prcy było zbdnie wpływu odwdnini osmotycznego, rodzju substncji osmotycznej i mroŝeni n wybrne włściwości fizyczne liofilizownych truskwek. Anlizę wykonno n podstwie zmin zwrtości i ktywności wody orz włściwości sorpcyjnych i rehydrcyjnych. Odwdninie osmotyczne w roztworze schrozy truskwek świeŝych i zmroŝonych powoduje obniŝenie dsorpcji pry wodnej przez liofilizty. Owoce poddne obróbce wstępnej przed suszeniem sublimcyjnym chrkteryzują się niŝszą końcową zwrtością wody po rehydrcji w stosunku do nieodwdninych osmotycznie truskwek. S ł o w k l u c z o w e : truskwki, liofilizcj, odwdninie osmotyczne, sorpcj pry wodnej, rehydrcj WSTĘP Truskwki są brdzo podtne n pogorszenie jkości podczs przechowywni. Zminy te wywołne są czynnikmi chemicznymi i mikrobiologicznymi, co zncznie ogrnicz przydtność tych owoców do uŝyci w stnie świeŝym (Duxbury 1992). Suszenie zpewni usunięcie wody, przez co zchown jest stbilność mikrobiologiczn, zminimlizowniu ulegją chemiczne i fizyczne zminy podczs przechowywni (Ciurzyńsk i Lenrt 2007). W osttnich ltch nlizowno róŝne metody suszeni i duŝo uwgi poświęcono jkości utrwlnej tk Ŝywności (Jen i Ds 2005). Suszenie sublimcyjne, poleg n zmroŝeniu produktu, nstępnie sublimcji powstłych krysztłków lodu. Susze sublimcyjne o porowtej mikrostrukturze cechuje wysok higroskopijność, mł odporność n uszkodzeni mechniczne, ztem istnieje potrzeb modyfikcji tego sposobu suszeni dl ogrniczeni niekorzystnych zmin.

2 578 A. CIURZYŃSKA, A. LENART Jednym z moŝliwych rozwiązń jest odwdninie osmotyczne, polegjące n znurzeniu owoców w roztworch osmotycznych, w wyniku, czego z tknki usuwn jest wod, wprowdzne są skłdniki rozpuszczlne roztworu (Montserrt i Wet 2003). Obróbk osmotyczn moŝe być stosown jko proces wstępny dl duŝej liczby procesów technologicznych, włączjąc w to m.in. suszenie, psteryzcję, i mroŝenie (Mtusk i in. 2006). Przeprowdzone w osttnich ltch bdni dowodzą, Ŝe zstosownie odwdnini jko obróbki wstępnej owoców i wrzyw dje brdzo dobre wyniki obniŝeni zwrtości wody w produkcie i istotny wzrost zwrtości suchej substncji (Kowlsk i Lenrt 2001), otrzymny produkt jest trkcyjny sensorycznie (Piotrowski i in. 2002). Aby włściwie zprojektowć proces suszeni, dobrć odpowiednie urządzeni orz zpewnić trwłość produktu w czsie przechowywni wŝn jest wiedz o włściwościch sorpcyjnych Ŝywności (Johnson i Brennn 2000). Wielu cennych informcji n temt obecności i stnu wody dostrcz izoterm sorpcji, czyli zleŝność między ktywnością wody zwrtością wody w produkcie (Gondek i Lewicki 2005). Wniknie schrozy podczs odwdnini osmotycznego truskwek orz tempertur procesu zmieniją szybkość dsorpcji pry wodnej przez suszone sublimcyjnie owoce powodując spowolnienie wchłnini pry wodnej w porównniu z mteriłem niepoddnym wstępnemu dziłniu cukru (Jnowicz i in. 2006). Skłd chemiczny tknki roślinnej wpływ zncząco n zdolność chłonięci wody, le zleŝność t jest złoŝon (Witrow-Rjchert 1999). Prothon (2003) stwierdził, Ŝe odwdninie osmotyczne powoduje ogrniczenie zdolności chłonięci wody w czsie uwdnini suszonych próŝniowo jbłek. Prwdopodobnie m to związek z mniejszą porowtością tkiego mteriłu n skutek wysyceni przestrzeni wewnątrzkomórkowych i ścin komórkowych cukrem. Ntomist według Brbnti i in. (1991) wstępne odwdninie blnszownego jbłk i gruszki w roztworze glukozy i fruktozy, poprwi włściwości rehydrcyjne suszy. RównieŜ mrchew suszon sublimcyjnie, wstępnie odwdnin w roztworze chlorku sodowego, chrkteryzuje się podobnymi włściwościmi (Witrow-Rjchert 1999). Celem prcy było zbdnie wpływu odwdnini osmotycznego, rodzju substncji osmotycznej i mroŝeni n wybrne włściwości fizyczne liofilizownych truskwek. Podjęto próbę określeni wrunków odwdnini osmotycznego poprzedzjącego suszenie sublimcyjne truskwek, umoŝliwijących oddziływnie n zwrtość i ktywność wody, orz rehydrcję i włściwości sorpcyjne. MATERIAŁ I METODY Do bdń uŝyto truskwki (Seng Sengn) świeŝe i zmroŝone przechowywne przez 12 miesięcy. Owoce odwdnino w roztworch o ktywności wody = 0,9 (stę- Ŝeni: schrozy 61,5% i glukozy 49,2%) przy stosunku msowym surowc do roz-

3 WPŁYW ZAMRAśANIA ORAZ ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO 579 tworu 1:4 w temperturze 30ºC, przez 3 godziny w wrunkch dynmicznych pod ciśnieniem tmosferycznym (w czterech powtórzenich). Odwodnione osmotycznie truskwki przetrzymywno w zmrŝrce w temperturze ( 70ºC) przez 2 godziny. Liofilizcji poddwno zmroŝone truskwki wcześniej odwodnione osmotycznie orz nieodwdnine owoce świeŝe niezwłocznie zmroŝone i owoce przechowywne w stnie zmroŝeni przez 12 miesięcy. Proces liofilizcji (w czterech powtórzenich) prowdzono przy stłych prmetrch: ciśnienie 63 P, ciśnienie bezpieczeństw 103 P, czs 24 godziny, tempertur półek grzejnych liofiliztor 30ºC. Po liofilizcji owoce zmykno w szklnych słoikch i przechowywno w zciemnionym miejscu w temperturze 25±3ºC do czsu przeprowdzni bdń. Zwrtość suchej substncji oznczno dl truskwek liofilizownych wstępnie odwdninych osmotycznie w stnie świeŝym i zmroŝonych, przechowywnych przed obróbką osmotyczną orz nieodwdninych (Drzzg 1995). Owoce rozdrbnino z pomocą homogeniztor Ultr Turrx T25 firmy IKA (USA). Rozdrobnione próbki truskwek odwŝno n wdze nlitycznej z dokłdnością do 0,001 g po około 3 g homogentu do szklnych nczynek wgowych. Suszenie prowdzono w suszrce konwekcyjnej w temperturze 60ºC do stłej msy, przez około 24 godziny. Po upływie zdnego czsu nczynk wstwino do eksyktor n około 30 minut i ponownie wŝono n wdze nlitycznej. Aktywność wody oznczno w prcie Rotronic Hygroscop DT zgodnie z instrukcją producent w temperturze 25±1ºC. Oznczenie wykonywno w trzech powtórzenich. Próbkę do bdń stnowił susz w postci cłej truskwki (Ciurzyńsk i Lenrt 2009). Pomir kinetyki dsorpcji pry wodnej wykonywno w czterech powtórzenich dl wszystkich rodzjów truskwek (Domin i in. 1996). Korzystno ze stnowisk zpewnijącego ciągły pomir przyrostu msy w wrunkch stłej tempertury i wilgotności względnej powietrz. Jko czynnik higrosttyczny stosowno roztwór nsycony NNO 2 o ktywności wody 0,648 w temperturze 25±1 C przez 20 godzin. Próbkę do bdń stnowił susz w postci cłej truskwki. Przyrost msy rejestrowno z pomocą progrmu komputerowego Pomir dl DOS (Ruciński 1994). Do interpretcji mtemtycznej uzysknych wyników zstosowno równnie wykłdnicze: gdzie:, b, c stłe równni, τ czs dsorpcji (h), u zwrtość wody (g H 2 O g -1 s.s.). ( c*τ ) u = + b *(1 exp ) (1)

4 580 A. CIURZYŃSKA, A. LENART Oznczenie włściwości rehydrcyjnych poległo n pomirze msy i zwrtości suchej substncji liofilizownych owoców w czsie 120 minut przetrzymywni w wodzie (Witrow-Rjchert 1999). Pomir był wykonywny w temperturze pokojowej, dl wszystkich rodzjów truskwek liofilizownych, w dwóch powtórzenich. Do dwóch zlewek nlewno po 100 ml wody destylownej i wkłdno po jednej, cłej truskwce (ms około 1 g) uprzednio zwŝonej n wdze technicznej z dokłdnością do ±0,001 g. Po czsie 120 minut owoce były odsączne, w- Ŝone i oznczno w nich zwrtość suchej substncji. Dl uzysknych suszy sublimcyjnych wyliczono zwrtość wody, u (g H 2 O g -1 s.s.): (1 s) u = (2) s gdzie: s zwrtość suchej substncji w próbce ułmek. Wskźnik dopsowni dnych eksperymentlnych i obliczeniowych: MRE średni błąd względny (%) MRE = 100 u e u * n ue o (3) gdzie: e eksperymentln, o obliczeniow, n liczb dnych. Do przeprowdzeni nlizy sttystycznej korzystno z pkietu sttystycznego Sttgrfics Plus wersj 3.0. (Microsoft), Excel 2000 (Microsoft). Dl uzysknych uśrednionych wyników wyznczno odchyleni stndrdowe (sd). Wykorzystno test Fisher do weryfikcji hipotezy o równości średnich wrtości nlizownego wskźnik w bdnych próbkch i współczynnik korelcji Person. Anlizę przeprowdzono przy poziomie istotności 0,05 (Prc zbiorow 2002). WYNIKI I DYSKUSJA 1. Wpływ odwdnini osmotycznego, rodzju substncji osmotycznej i mroŝeni n zwrtość i ktywność wody liofilizownych truskwek Dl świeŝych truskwek odwdninych osmotycznie wykzno, Ŝe odwdninie osmotyczne w roztworze glukozy (1) i schrozy (2) powoduje uzysknie większych zwrtości wody w suszu w stosunku do próbek niepoddnych obrób-

5 WPŁYW ZAMRAśANIA ORAZ ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO 581 ce wstępnej (3) (rys. 1). Tylko dl roztworu schrozy (2) zminy nie są istotne sttystycznie. Występuje znczący wpływ rodzju substncji osmotycznej. 0,06 0,05 u (g H2O*g -1 s.s.) 0,04 0,03 0,02 0,01 bc c b owoce świeŝe (fresh fruits) owoce zmroŝone (frozen fruits) 0 1 1' 2 2' 3 3' Rys. 1. Średni zwrtości wody (u) w suszonych sublimcyjnie truskwkch wstępnie odwdninych osmotycznie. Rodzj substncji osmotycznej: 1 glukoz, 2 schroz, 3 nieodwdnine osmotycznie. bc Te sme litery oznczją brk sttystycznie istotnej róŝnicy (dl poziomu istotności 0,05) Fig. 1. Averge wter content (u) of freeze-dried strwberries osmoticlly dehydrted. Type of osmotic solution: 1 glucose, 2 sucrose, 3 not submitted to osmotic dehydrtion. bc The sme letter denotes non-significnt differences (for significnce level of 0.05) RównieŜ Lenrt (1988) wykzł, Ŝe wrz z podwyŝszeniem stopni osmotycznego odwodnieni zwiększ się końcow zwrtość wody w suszonych konwekcyjnie jbłkch. Ntomist Jnowicz i Lenrt (2005) stwierdzili, Ŝe zminy prmetrów odwdnini osmotycznego, tkich jk: rodzj substncji osmotycznej orz czs, powodowły uzysknie niezncznie róŝnych końcowych zwrtości wody dl jbłek wstępnie odwodnionych osmotycznie w roztworze schrozy, glukozy i syropu skrobiowego przed suszeniem konwekcyjnym. ZmroŜenie i przechowywnie truskwek odwdninych osmotycznie w roztworch glukozy (1 ) i schrozy (2 ) przed suszeniem sublimcyjnym wpływ n niewielkie, le istotne sttystycznie podwyŝszenie zwrtości wody (u) w stosunku do owoców liofilizownych nieodwdninych osmotycznie (3 ) (rys. 1). Rodzj substncji osmotycznej nie odgryw tu znczącej roli. Ntomist nie wykzno jednozncznego wpływu mroŝeni owoców przed odwdniniem osmotycznym n zwrtość wody w stosunku do świeŝych truskwek odwdninych osmotycznie.

6 582 A. CIURZYŃSKA, A. LENART 0,25 w 0,2 0,15 0,1 0,05 b c c owoce świeŝe (fresh fruits) owoce zmroŝone (frozen fruits) 0 1 1' 2 2' 3 3' Rys. 2. Średni ktywności wody ( w ) w suszonych sublimcyjnie truskwkch wstępnie odwdninych osmotycznie. Rodzj substncji osmotycznej: 1 glukoz, 2 schroz, 3 nieodwdnine osmotycznie. bc Te sme litery oznczją brk sttystycznie istotnej róŝnicy (dl poziomu istotności 0,05) Fig. 2. Averge wter ctivity ( w ) of freeze-dried strwberries osmoticlly dehydrted. Type of osmotic solution: 1 glucose, 2 sucrose, 3 not submitted to osmotic dehydrtion. bc The sme letter denotes non-significnt differences (for significnce level of 0.05) Truskwki odwdnine osmotycznie w stnie świeŝym (1-2) uzyskły istotnie sttystycznie wyŝsze wrtości ktywności wody niŝ próbki nieodwdnine osmotycznie (3) (od 0,03 do 0,07 jednostki) (Rys. 2). Wykzno tkŝe wyrźne zróŝnicownie ktywności wody w zleŝności od rodzju substncji osmotycznej. RównieŜ zmroŝenie i przechowywnie truskwek odwdninych osmotycznie w roztworch glukozy (1 ) i schrozy (2 ) przed suszeniem sublimcyjnym wpływ n istotne zwiększenie ktywności wody ( w ) suszu w stosunku do liofilizownych truskwek nieodwdninych osmotycznie (3 ) (rys. 2). RóŜnice mieszczą się w zkresie 0,08-0,10 jednostki. Brk jest istotnego wpływu rodzju substncji osmotycznej n poziom ktywności wody. N podstwie nlizy uzysknych wyników stwierdzono, Ŝe odwdninie osmotyczne truskwek zmroŝonych i przechowywnych wpływ n uzysknie większych ktywności wody w stosunku do świeŝych owoców poddnych obróbce osmotycznej (rys. 2). Prwdopodobnie m to związek ze zminmi struktury truskwek zmroŝonych i przechowywnych przez długi czs. Owoce w czsie odwdnini osmotycznego uległy rozmroŝeniu, ich struktur był więc uszkodzon, co moŝe mieć wpływ n łtwiejsze wniknie substncji osmotycznej i w efekcie n utrudnione usuwnie wody podczs liofilizcji.

7 WPŁYW ZAMRAśANIA ORAZ ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO Wpływ odwdnini osmotycznego, rodzju substncji osmotycznej i mroŝeni n kinetykę dsorpcji pry wodnej przez liofilizowne truskwki N podstwie przebiegu krzywych zmin zwrtości wody w funkcji czsu (rys. 3) stwierdzono, Ŝe odwdninie osmotyczne świeŝych truskwek w roztworze schrozy (2) powoduje istotne obniŝenie zdolności chłonięci pry wodnej po 20 h dsorpcji w porównniu z owocmi nieodwdninymi osmotycznie (3). Ntomist zstosownie roztworu glukozy (1) wpływ n zwiększenie chłonięci pry wodnej w stosunku do owoców niepoddnych obróbce wstępnej (3). Wykzno, Ŝe istnieją istotne róŝnice w przebiegu krzywych kinetyki sorpcji w zleŝności od rodzju substncji osmotycznej. Otrzymne wyniki potwierdzją hipotezę o istotnym wpływie powierzchniowej wrstwy schrozy n zmniejszenie ilości zdsorbownej wody, co świdczy o zncznie niŝszej higroskopijności suszu wstępnie odwodnionego osmotycznie (Lenrt 1988). Dl świeŝych truskwek odwdninych osmotycznie orz owoców zmroŝonych i przechowywnych przed odwdniniem osmotycznym uzyskno podobne zleŝności. Anlizując przebieg krzywych szybkości dsorpcji pry wodnej w funkcji zwrtości wody (rys. 4), dl wspólnego zkresu zwrtości wody 0,065-0,19 g H 2 O g -1 s.s. stwierdzono, Ŝe odwdninie osmotyczne świeŝych owoców w roztworze schrozy (2) wpływ n uzysknie mniejszych szybkości dsorpcji pry wodnej w stosunku do truskwek nieodwdninych osmotycznie (3). Ntomist obróbk wstępn w roztworze glukozy (1) nie spowodowł istotnych róŝnic. Wykzno tkŝe znczący wpływ rodzju substncji osmotycznej n szybkość dsorpcji pry wodnej przez truskwki odwdnine przed liofilizcją w stnie świe- Ŝym. Według Lenrt (1988) szybkość dsorpcji pry wodnej dl suszu jbłkowego zleŝy od zwrtości substncji osmotycznej, jej przestrzennego rozmieszczeni orz struktury suszu. Powierzchniow wrstw schrozy zwiększ opory dyfuzji wody, powodując istotne obniŝenie szybkości dsorpcji pry wodnej. Dl zmroŝonych i przechowywnych truskwek odwdninych osmotycznie wykzno, Ŝe zstosownie roztworu schrozy (2 ) powoduje uzysknie istotnie sttystycznie mniejszych szybkości dsorpcji pry wodnej w stosunku do truskwek nieodwdninych osmotycznie (3 ) we wspólnym zkresie zwrtości wody 0,05 0,15 g H 2 O g -1 s.s. (rys. 4). Ntomist obróbk wstępn w roztworze glukozy (1 ) nie spowodowł znczących róŝnic w przebiegu krzywych w porównniu z owocmi nieodwdninymi osmotycznie (3 ). Prwdopodobnie dltego, Ŝe jest to cukier prosty, nturlnie występujący w owocch i zmienijący skłd chemiczny w mniejszym stopniu niŝ to m miejsce przy zstosowniu roztworu schrozy (Ciurzyńsk 2007). Wy-

8 584 A. CIURZYŃSKA, A. LENART kzno, Ŝe dl zmroŝonych i przechowywnych truskwek odwdninych osmotycznie orz owoców poddnych obróbce osmotycznej w stnie świeŝym występują podobne zleŝności w szybkości dsorpcji pry wodnej. Stwierdzono tkŝe, Ŝe długi okres przechowywnie truskwek zmroŝonych wpływ n uzysknie przez te liofilizty niŝszych szybkości dsorpcji pry wodnej, niŝ w przypdku owoców zmroŝonych bezpośrednio przed liofilizcją. Rys. 3. Zminy ilości zdsorbownej wody (u) w funkcji czsu przez suszone sublimcyjnie truskwki w zleŝności od odwdnini osmotycznego, rodzju substncji osmotycznej i mroŝeni. Rodzj substncji osmotycznej: 1 glukoz, 2 schroz, 3 nieodwdnine osmotycznie Fig. 3. Chnges of wter bsorption (u) s function of time for freeze-dried strwberries in reltion to osmotic dehydrtion, type of osmotic solution nd freezing. Type of osmotic solution: 1 glucose, 2 sucrose, 3 not submitted to osmotic dehydrtion

9 WPŁYW ZAMRAśANIA ORAZ ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO 585 Rys. 4. Zmin szybkości dsorpcji pry wodnej (du/dt) w funkcji zwrtości wody (u) przez suszone sublimcyjnie truskwki w zleŝności od odwdnini osmotycznego, rodzju substncji osmotycznej i mroŝeni. Rodzj substncji osmotycznej: 1 glukoz, 2 schroz, 3 nieodwdnine osmotycznie Fig. 4. Chnges of wter bsorption rte (du/dt) s function of wter content (u) for freeze-dried strwberries in reltion to osmotic dehydrtion, type of osmotic solution nd freezing. Type of osmotic solution: 1 glucose, 2 sucrose, 3 not submitted to osmotic dehydrtion. Próbie opisu mtemtycznego poddno zleŝności zmin zwrtości wody w liofilizownych truskwkch od czsu dsorpcji (tb. 1). Wysoki współczynnik korelcji (R 2 ) dl wszystkich rodzjów liofiliztów, niski średni błąd względny (MRE) dopsowni dnych eksperymentlnych i obliczeniowych dotyczących zwrtości wody początkowej i po 20 godzinch dsorpcji, tkŝe ich zbliŝone wrtości zdecydowły o wyborze równni wykłdniczego (1) do opisu krzywych dsorpcji pry wodnej w bdnym przedzile czsu (rys. 3). Sum współczynników ( + b) informuje o przewidywnej n podstwie równni kinetyki dsorpcji pry wodnej (1) równowgowej zwrtości wody po procesie dsorpcji pry wodnej. N podstwie jej wrtości wykzno, Ŝe odwdninie osmotyczne w roztworze glukozy (1, 1 ) wpłynęło n uzysknie przez ten susz njwyŝszej równowgowej zwrtości wody (u) w stosunku do liofiliztów nieodwdninych (3, 3 ) (rys. 3) (tb. 1). Ntomist do njniŝszej równowgowej

10 586 A. CIURZYŃSKA, A. LENART zwrtości wody (u) dąŝą liofilizowne truskwki odwdnine osmotycznie w roztworze schrozy (2, 2 ). ( * ) Tbel 1. Prmetry dopsowni równni wykłdniczego *(1 exp τ u = + b c ) opisującego kinetyki dsorpcji pry wodnej przez liofilizowne truskwki odwdnine osmotycznie w stnie świeŝym i zmroŝonym. Rodzj substncji osmotycznej: 1 glukoz, 2 schroz, 3 nieodwdnine osmotycznie ( * ) Tble 1. Prmeters of fitting of exponentil eqution *(1 exp c τ u = + b ) describing wter vpour sorption kinetics for freeze-dried strwberries osmoticlly dehydrted in fresh nd frozen stte. Type of osmotic solution: 1 glucose, 2 sucrose, 3 not submitted to osmotic dehydrtion. Liofilizt Freeze-dried strwberry Współczynniki równni Eqution coefficient ŚwieŜe FR- Fresh ZmroŜone Frozen ŚwieŜe Fresh R 2 ZmroŜone Frozen ŚwieŜe Fresh MRE (%) ZmroŜone Frozen u eksperymentlne. u experimentl (g H 2O/g s.s.) ŚwieŜe Fresh ZmroŜone Frozen u obliczeniowe u predicted (g H 2O/g s.s.) ŚwieŜe Fresh ZmroŜone Frozen 1 = 0,059 b = 0,151 c = 0,202 = 0,057 b = 0,178 c = 0,186 0,997 0,999 9,63 9,37 0,05 0,21 0,05 0,23 0,06 0,23 0,04 0,21 2 = 0,042 b = 0,151 c = 0,202 = 0,045 b = 0,134 c = 0,087 0,997 0,998 7,57 8,32 u 0=0,03 u 20=0,19 u 0=0,04 u 20=0,16 u 0=0,04 u 20=0,16 u 0=0,06 u 20=0,19 3 = 0,038 b = 0,162 c = 0,272 = 0,043 b = 0,154 c = 0,283 0,993 0,998 1,99 13,74 0,02 0,20 0,03 0,19 0,04 0,19 0,04 0,19 Dl czsu τ = 0, początkow zwrtość wody równ się wrtości współczynnik () i jest zbliŝon do wrtości eksperymentlnych. Po 20 godzinch pomiru dsorpcji pry wodnej wykzno, Ŝe njwyŝszą zwrtość wody osiągną liofilizty poddne obróbce osmotycznej w roztworze glukozy (1, 1 ), njniŝszą odwdnine w roztworze schrozy (2, 2 ), co jest zgodne z dnymi eksperymentlnymi (rys. 3, tb. 1). Stł procesu c dl liofiliztów odwdninych osmotycznie w roztworze glukozy (1, 1 ) i schrozy (2, 2 ) jest niŝsz w stosunku do suszu nieodwdninego (3, 3 ), co świdczy o mniejszej szybkości dsorpcji pry wodnej dl tych suszy (rys. 4, tb. 1). Uzyskne zleŝności dl świeŝych truskwek odwdninych osmotycznie orz zmroŝonych i przechowywnych przed odwdniniem osmotycznym są podobne.

11 WPŁYW ZAMRAśANIA ORAZ ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO Wpływ odwdnini osmotycznego, rodzju substncji osmotycznej i mroŝeni n włściwości rehydrcyjne liofilizownych truskwek Jedną z njwŝniejszych włściwości suszonej Ŝywności jest zdolność do szybkiej i cłkowitej rehydrcji. Zmienność tej cechy uzleŝnion jest od włściwości suszonej Ŝywności, zstosownej obróbki wstępnej przed suszeniem i prmetrów suszeni. Odwdninie osmotyczne w roztworze glukozy (1) i schrozy (2) truskwek świeŝych wpłynęło n istotne sttystycznie obniŝenie końcowej zwrtości wody (po 120 minutch rehydrcji) liofilizownych truskwek w stosunku do owoców nieodwdninych osmotycznie przed suszeniem sublimcyjnym (3) (rys. 5). Nie stwierdzono znczącego wpływu rodzju substncji osmotycznej n zwrtość wody po rehydrcji. Według Lenrt (1988) nliz zmin zwrtości wody w suszu podczs rehydrcji, w odniesieniu do początkowej zwrtości suchej substncji wskzł n znczenie wstępnego odwdnini osmotycznego jbłek w roztworze schrozy. 6 b u (g H2O. g -1 s.s.) b c owoce świeŝe (fresh fruits) owoce zmroŝone (frozen fruits) 0 1 1' 2 2' 3 3' Rys. 5. Średni ilość zdsorbownej wody (u) w czsie 120 minut rehydrcji przez liofilizowne truskwki wstępnie odwdnine osmotycznie. Rodzj substncji osmotycznej: 1 glukoz, 2 schroz, 3 nieodwdnine osmotycznie. bc Te sme litery oznczją brk sttystycznie istotnej róŝnicy (dl poziomu istotności 0,05) Fig. 5. Averge vlue of bsorbed wter (u) during 120 minutes of rehydrtion for freeze-dried strwberries osmoticlly dehydrted. Type of osmotic solution: 1 glucose, 2 sucrose, 3 not submitted to osmotic dehydrtion. bc The sme letter denotes non-significnt differences (for significnce level of 0.05) RównieŜ Rstogi i in. (2004) potwierdzją wpływ substncji osmotycznej n obniŝenie rehydrcji suszu. Substncj osmotyczn powoduje npręŝeni komórkowe, wpływ n półprzepuszczlność komórek i z tego powodu komórki w cz-

12 588 A. CIURZYŃSKA, A. LENART sie rehydrcji nie są w stnie zdsorbowć tyle wody, co próbk niepoddn odwdniniu osmotycznemu (Lewicki 1998). Pogorszenie włściwości rekonstytucyjnych suszonej próŝniowo mrchwi odwdninej osmotycznie w roztworze schrozy wykzli tkŝe Chetn i in. (2006). Stwierdzili, Ŝe zwrtość wody w próbkch nieodwdninych trktownych wodą był wyŝsz, podczs gdy dl mrchwi odwdninej w roztworze o stęŝeniu schrozy 10% i wyŝszym był niŝsz bez względu n czs rehydrcji. Zjwisko to równieŝ łączone jest z oddziływniem substncji osmotycznej n komórki, ogrniczeniem złmni i zniszczeni ścin komórkowych, wzmocnieniem struktury i zwiększeniem wytrzymłości mechnicznej podczs obróbki osmotycznej (Lewicki 1998). ZmroŜone i przechowywne truskwki odwdnine osmotycznie w roztworze glukozy (1 ) i schrozy (2 ) przed suszeniem sublimcyjnym równieŝ uzyskły niŝsze końcowe zwrtości wody po 120 minutch rehydrcji w stosunku do owoców nieodwdninych osmotycznie przed liofilizcją (3 ) (Rys. 5). Stwierdzono ntomist istotny sttystycznie wpływ rodzju substncji osmotycznej n bdną wielkość. Wykzno, Ŝe świeŝe truskwki odwdnine osmotycznie przed liofilizcją wykzują lepsze włściwości rehydrcyjne niŝ owoce zmroŝone, przechowywne i poddne obróbce osmotycznej przed suszeniem sublimcyjnym. Lepiej zchown struktur liofilizownych owoców pozwl n chłoniecie wody w większym stopniu i uzysknie wyŝszych wrtości zwrtości wody po 120 minutch rehydrcji. RównieŜ Aguiler (1999) orz Tzee Lee i in. (2006) uzleŝniją zdolność do rehydrcji liofiliztów od jkości mikrostruktury suszu sublimcyjnego. Witrow Rjchert (1999) twierdzi, Ŝe zdolność do rehydrcji suszonych produktów jest wskźnikiem jkości i określ fizyczne i chemiczne zminy podczs suszeni jko wpływ wrunków suszeni, przygotowni próbki i skłdu chemicznego. WNIOSKI 1. Odwdninie osmotyczne truskwek świeŝych i zmroŝonych, przechowywnych przed suszeniem sublimcyjnym powoduje uzysknie wyŝszych zwrtości wody w liofiliztch w stosunku do próbek niepoddnych obróbce wstępnej. Nie wykzno jednozncznego wpływu mroŝeni owoców przed odwdniniem osmotycznym n zwrtość wody w stosunku do truskwek odwdninych w stnie świeŝym. 2. Odwdnine osmotycznie truskwki świeŝe i zmroŝone, przechowywne w stnie zmroŝeni uzyskły wyŝsze wrtości ktywności wody niŝ próbki nieodwdnine osmotycznie przed suszeniem sublimcyjnym. Truskwki zmroŝone i przechowywne przed odwdniniem osmotycznym uzyskły wyŝsze ktywności wody w stosunku do owoców poddnych obróbce osmotycznej w stnie świeŝym.

13 WPŁYW ZAMRAśANIA ORAZ ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO Odwdninie osmotyczne w roztworze schrozy truskwek świeŝych i zmroŝonych, przechowywnych w stnie zmroŝeni powoduje obniŝenie zdolności chłonięci pry wodnej po 20h dsorpcji w porównniu z owocmi nieodwdninymi osmotycznie, ntomist zstosownie roztworu glukozy wpływ n zwiększenie chłonięci pry wodnej w stosunku do owoców niepoddnych obróbce wstępnej. 4. Dl odwdninych osmotycznie truskwek świeŝych orz zmroŝonych i przechowywnych w stnie zmroŝeni występują podobne zleŝności w szybkości dsorpcji pry wodnej. Długi okres przechowywni owoców w stnie zmro- Ŝonym wpływ n uzysknie przez te liofilizty niŝszych szybkości dsorpcji pry wodnej niŝ w przypdku truskwek zmroŝonych bezpośrednio przed liofilizcją. 5. Dl truskwek odwdninych osmotycznie zobserwowno uzysknie niŝszych końcowych zwrtości wody po 120 minutch rehydrcji w stosunku do owoców nieodwdninych osmotycznie przed suszeniem sublimcyjnym. Wykzno, Ŝe truskwki odwdnine osmotycznie w stnie świeŝym wykzują lepsze włściwości rehydrcyjne niŝ zmroŝone i przechowywne owoce poddne obróbce osmotycznej. PIŚMIENNICTWO Aguiler J. M., Microstructurl principles of food processing nd engineering, second edition. A Chpmn & Hll Food Science Book, Aspen. Brbnti D., Mstrcol D., Pinnvi G. Severini C., Dll Ros M. Air drying of fruit; Effects of different pre-tretment on drying rte nd product qulity. Proceedings of the 7 th Interntionl Drying Symposium. Drying 91 (eds. AS. Mujumdr, I. Filkov), Elsevier Sci. Publ., Amsterdm 1991, Chetn A., Nyk K., Sugun K., Rstogi N. K Combined effect of gmm-irrdition nd osmotic tretment on mss trnsfer during rehydrtion of crrots. Journl of Food Engineering, 74, Ciurzyńsk A., Lenrt A Wpływ rodzju substncji osmotycznej n dsorpcję pry wodnej przez liofilizowne truskwki. InŜynieri Rolnicz, 5(93), Ciurzyńsk A. Lenrt A Wpływ rodzju substncji osmotycznej n dsorpcję pry wodnej przez liofilizowne truskwki. InŜynieri Rolnicz 5, 93, Ciurzyńsk A., Lenrt A Wpływ odwdnini osmotycznego n brwę liofilizownych truskwek. InŜynieri i Aprtur Chemiczn, 48(40), Domin E., Lenrt A., Lewicki P. P Wpływ wstępnego odwdnini osmotycznego n kinetykę dsorpcji pry wodnej przez susz otrzymny konwekcyjnie. Zesz. Probl. Post. Nuk Roln., 430, Drzzg B Anliz techniczn w przetwórstwie owoców i wrzyw. Wydwnictw Szkolne i Pedgogiczne, Wrszw. Duxbury D.D Strwberries-source of nturl flvor nd nutrition. Food Processing, 53(7), 97. Gondek E., Lewicki P. P Izotermy sorpcji pry wodnej suszonych i kndyzownych owoców. Act Scientirum Polonorum, 4, Jnowicz M., Idzikowsk W., Lenrt A Wpływ prmetrów obróbki osmotycznej n kinetykę dsorpcji pry wodnej przez liofilizowne truskwki. Act Agrophysic, 8 (4), Jnowicz M., Lenrt A Wpływ wstępnego odwdnini osmotycznego n współczynnik dyfuzji

14 590 A. CIURZYŃSKA, A. LENART wody w tknce jbłek suszonych konwekcyjnie. InŜynieri Rolnicz, 11, Jen S., Ds H Modeling for moisture vrition during osmo-concentrtion in pple nd pinepple. Journl of Food Engineering, 66, Johnson P.-N. T., Brennn J. G Moisture sorption isotherm chrcteristics of plntin (Mus, AAB). Journl of Food Engineering, 44, Kowlsk H., Lenrt A Mss exchnge during osmotic pretretment of vegetbles. Journl of Food Engineering, 49, Lenrt A Schroz jko czynnik modyfikujący osmotyczno owiewowe utrwlnie jbłek. Wydwnictwo SGGW AR, Wrszw. Lewicki P. P Some remrks on rehydrtion of dried foods. Journl of Food Engineering, 36, Mtusk M., Lenrt A., Lzrides H.N On the use of edible cotings to monitor osmotic dehydrtion kinetics for miniml solids uptke. Journl of Food Engineering 72, Montserrt F., Wet S Effect of osmotic stress on microstructure nd mss trnsfer in onion nd strwberry tissue. Journl of the Science of Food nd Agriculture, 83, Piotrowski D., Lenrt A., Pomrńsk - Łzuk W Ocen jkości suszonych owoców pestkowych poddnych odwdniniu osmotycznemu. InŜynieri Rolnicz, 6, Prc zbiorow Wybrne zgdnieni wnioskowni sttystycznego z wykorzystniem pkietu STATGRAPHICS, Red.: Grzegorzewski P., Politechnik Wrszwsk, Wrszw. Prothon F Combined dehydrtion methods from fresh fruit to high-qulity ingredients. Deprtment of Food Engineering Lund Institute of Technology, Sweden. Rstogi N. K., Nyk C. A., Rghvro K. S. M. S Influence of osmotic pre-tretments on rehydrtion chrcteristics of crrots. Journl of Food Engineering, 65, Ruciński R instrukcj obsługi progrmu Pomir, wersj 1.0. wydruk powielony, Rdom Rdwg, Tzee Lee K., Frid M., Ngung S. K The mthemticl modeling of the rehydrtion chrcteristics of fruits. Journl of Food Engineering, 72, Witrow Rjchert D Rehydrcj jko wskźnik zmin zchodzących w tknce roślinnej w czsie suszeni. Fundcj Rozwój SGGW, Wrszw. INFLUENCE OF FREEZING AND OSMOTIC DEHYDRATION IN VARIOUS TYPES OF OSMOTIC SOLUTIONS ON CHOSEN PROPERTIES OF FREEZE-DRIED STRAWBERRIES Agnieszk Ciurzyńsk, Andrzej Lenrt Deprtment of Food Engineering nd Process Mngement, Fculty of Food Sciences, SGGW ul. Nowoursynowsk 159c, Wrszw e-mil: gnieszk_ciurzynsk@sggw.pl Ab s t r c t. The im of this work ws to investigte the effect of osmotic dehydrtion, type of osmotic solution nd freezing on chosen physicl properties of freeze-dried strwberries. Anlyses were mde on the bsis of chnges in wter content nd wter ctivity s well s sorption nd rehydrtion properties. Osmotic dehydrtion in sucrose solution of strwberries, fresh nd frozen, cused wter vpour sorption decrese. Fruits fter osmotic pre-tretment before freeze-drying were chrcterised by lower finl wter content fter 2 hours of rehydrtion in comprison to fruits not subjected to osmotic dehydrtion. K e y wo r d s : strwberries, freeze-drying, osmotic dehydrtion, wter vpour, rehydrtion sorption