WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁACIWOCI FIZYCZNE KASZEK MLECZNO-ZBOOWYCH W PROSZKU DLA DZIECI

Transkrypt

1 YWNO. Nauka. Technologia. Jako, 2005, 2 (43) Supl., KAROLINA POSZYTEK, ANDRZEJ LENART WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁACIWOCI FIZYCZNE KASZEK MLECZNO-ZBOOWYCH W PROSZKU DLA DZIECI S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie wpływu aglomeracji nawileniowej na właciwoci fizyczne aglomeratów kaszek mleczno-zboowych z dodatkiem kakao bd suszonych owoców w kawałkach lub w proszku. Aglomeracj prowadzono poprzez mieszanie nawilanej mieszaniny w pneumatycznie lub mechanicznie generowanym złou fluidalnym. Analiza właciwoci fizycznych obejmowała nastpujce oznaczenia: aktywno i zawarto wody, skład granulometryczny, gsto nasypowa i utrzsiona, sypko, kt zsypu z rónych powierzchni i zwilalno kaszek przed i po aglomeracji. Nieaglomerowane kaszki były proszkami trudno rozpuszczalnymi w wodzie, o duej gstoci nasypowej i małej sypkoci. Aglomeracja nawileniowa wpłynła na polepszenie właciwoci fizycznych kaszek mleczno-zboowych. Uzyskane aglomeraty charakteryzowały si szczególnie dobr sypkoci i zwilalnoci, niezalenie od składu surowcowego kaszki i zastosowanej metody aglomeracji. Słowa kluczowe: kaszki dla dzieci, proszki spoywcze, aglomeracja, złoe fluidalne Wprowadzenie Obserwuje si coraz wiksze zapotrzebowanie na ywno wygodn, łatwo dostpn, umoliwiajc proste przygotowanie posiłków w dowolnym czasie i rónych sytuacjach. Od dawna poszukuje si takich sposobów przetwarzania i utrwalania surowców ywnociowych, aby otrzyma produkt bezpieczny, o podwyszonej jakoci [2]. Ma to szczególne znaczenia w przypadku produktów dla dzieci i niemowlt, gdy te produkty gotowe musz odpowiada rygorystycznym wymaganiom. Cechy produktów spoywczych w formie sypkiej, otrzymywanych rónymi metodami, które bardzo czsto decyduj o jakoci gotowego produktu, zwizane s Mgr in. K. Poszytek, prof. dr hab. A. Lenart; Katedra Inynierii ywnoci i Organizacji Produkcji, Wydz. Technologii ywnoci, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul. Nowoursynowska 159 C, Warszawa

2 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁACIWOCI FIZYCZNE KASZEK MLECZNO-ZBOOWYCH z właciwoci fizycznymi proszków [4]. Znajomo tych właciwoci pozwala na okrelenie cech produktów sypkich wanych zarówno dla konsumenta, jak i producenta. Celem pracy było okrelenie wpływu aglomeracji nawileniowej, poprzez mieszanie w pneumatycznie i mechanicznie generowanym złou fluidalnym, na właciwoci fizyczne otrzymanych aglomeratów, na przykładzie produktów dla dzieci kaszek mleczno-zboowych z dodatkiem kakao bd suszonych owoców w kawałkach lub w proszku. Materiał i metody bada Materiał do bada stanowiły cztery rodzaje rynkowych kaszek mlecznozboowych w proszku dla dzieci. Kaszki zawierały dodatkowo kakao lub suszone owoce w postaci proszku lub liofilizowanych kawałków. Skład surowcowy kaszek był nastpujcy: A mleko w proszku, mka ryowa, cukier, kakao. B mleko w proszku, kaszka ryowa, cukier, kawałki truskawek, kuleczki ryowe. C mleko w proszku, kaszka pszenna, cukier, proszek bananowy, zmielone sucharki. D mleko w proszku, kaszka ryowa, cukier, kawałki jabłek, proszek jabłkowy. Aglomeracj w pneumatycznie generowanym złou fluidalnym przeprowadzono w aglomeratorze STREA 1 firmy Niro-Aeromatic AG. Parametry procesu aglomeracji były nastpujce: wsad 300 g, ciecz nawilajca woda 60 g, temp. powietrza wlotowego 50±2 o C, strumie przepływu powietrza przez złoe od 50 do 80 m 3 /h, cinienie spronego powietrza w dyszy rozpylajcej 1 bar, nawilanie z przerwami w czasie około 10 min, suszenie aglomeratu przez 15 min w temp. 60±2 o C. Aglomeracj w mechanicznie generowanym złou fluidalnym przeprowadzono w laboratoryjnym mieszalniku lemieszowo-płucym firmy Lodige, typ L5, do granulacji substancji sypkich. Parametry procesu aglomeracji były nastpujce: wsad 400 g, ciecz nawilajca woda 70 g, cinienie spronego powietrza w dyszy rozpylajcej 0,5 bara, nawilanie w czasie 3 min, suszenie aglomeratu przez 30 min w temp. 50±2 o C. Analiza właciwoci fizycznych kaszek i utworzonych z nich aglomeratów obejmowała: skład granulometryczny (analizator wielkoci czstek ciał stałych w powietrzu AWK-V97, Kamika), gsto nasypow lun i utrzsion, współczynnik Hausera (objtociomierz wstrzsowy STAV 2003, Engelsmann AG) [1], kt zsypu, sypko, zwilalno, a take zawarto i aktywno wody. Wyniki i dyskusja Analiza składu granulometrycznego kaszek przed aglomeracj i powstałych aglomeratów wykazała, e proces aglomeracji wpłynł na zmian składu

3 158 Karolina Poszytek, Andrzej Lenart granulometrycznego poprzez zwikszenie udziału wikszych czstek [3]. Sposób aglomeracji (w pneumatycznie, jak i mechanicznie generowanym złou fluidalnym) nie powodował istotnych rónic w składzie granulometrycznym kaszek. Wyjtek stanowiła kaszka A, która charakteryzowała si najwiksz wielkoci czstek aglomerowanych w mechanicznie generowanym złou (tab. 1, 2, 3; rys. 1). Gsto nasypowa luna i utrzsiona kaszek po aglomeracji, niezalenie od ich rodzaju, była zdecydowanie mniejsza ni kaszek przed aglomeracj. Bardziej znaczce zmniejszenie gstoci nasypowej zaobserwowano podczas aglomeracji w pneumatycznie generowanym złou fluidalnym (rys. 2 i 3). Właciwoci fizyczne kaszek mleczno-zboowych przed aglomeracj. Physical properties of infant milk-and-cereal powdered porridges before the agglomeration. Wyróniki fizyczne Physical properties Skład granulometryczny Granulometric composition: d 10 [µm] d 50 [µm] d 90 [µm] Współczynnik Hausera Hausner ratio, I H [-] Kt zsypu z metalu Repose angle from metal [ o ] Kt zsypu ze szkła Repose angle from glass [ o ] Zwilalno Flowability [s] Aktywno wody Water activity, a w [-] Zawarto wody Water content, x [g H 2 O/100 g s.s.] Kaszki mleczno-zboowe Infant milk-and-cereal powdered porridges T a b e l a ,17 1,19 1,17 1, >300 >300 >300 >300 0,22 0,16 0,13 0,08 4,07 5,12 4,67 4,03 Objanienia: / Explanatory notes: d 10 rednica / diameter of the particle; d 50 rednia rednica (mediana) / mean diameter of the particle; d 90 rednica / diameter of the particle Z gstoci nasypow lun i utrzsion zwizany jest współczynnik Hausera I H (stosunek gstoci nasypowej utrzsionej do gstoci nasypowej lunej). Współczynnik I H jest wskanikiem sypkoci proszków [5]. Kaszki przed aglomeracj

4 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁACIWOCI FIZYCZNE KASZEK MLECZNO-ZBOOWYCH charakteryzowały si gorsz sypkoci ni po aglomeracji. Aglomerowanie w mechanicznie generowanym złou fluidalnym powodowało, e badane kaszki charakteryzowały si najmniejszym współczynnikiem Hausera. Podobny współczynnik I H miały kaszki aglomerowane w pneumatycznie generowanym złou fluidalnym, co wiadczy o dobrej sypkoci utworzonych aglomeratów (tab. 1, 2 i 3). Inny wskanik sypkoci, czas wysypu (sypko), w sposób bardziej jednoznaczny charakteryzuje badane kaszki. Kaszki aglomerowane uzyskały czas mniejszy ni 20 s, czyli charakteryzowały si dobr sypkoci (rys. 4). T a b e l a 2 Właciwoci fizyczne kaszek mleczno-zboowych aglomerowanych w pneumatycznie generowanym złou fluidalnym. Physical properties of milk-and cereal powdered porridges agglomerated in a fluidized, pneumatically generated bed. Wyróniki fizyczne Physical properties Skład granulometryczny Granulometric composition distribution d 10 [µm] d 50 [µm] d 90 [µm] Współczynnik Hausera Hausner ratio, I H [-] Kt zsypu z metalu Repose angle from metal [ o ] Kt zsypu ze szkła Repose angle from glass [ o ] Zwilalno Flowability [s] Aktywno wody Water activity, a w [-] Zawarto wody Water content x [g H 2 O/100 g s.s.] Pneumatycznie aglomerowane kaszki mleczno-zboowe Pneumatically agglomerated milk-and cereal powdered porridges for infants Objanienia jak w tab. 1 / Explanatory notes as in Tab ,16 1,12 1,15 1, ,04 0,03 0,05 0,04 2,68 2,34 2,75 3,04 Wskanikiem charakteryzujcym właciwoci rekonstytucyjne jest zwilalno. Zwilalno kaszek nieaglomerowanych jest niewielka, porcja proszku utrzymywała si na powierzchni cieczy przez dłuszy czas. Uległa ona zdyspergowaniu w wodzie dopiero w trakcie intensywnego mieszania. Zwilalno odpowiadajc właciwoci

5 160 Karolina Poszytek, Andrzej Lenart błyskawicznej rozpuszczalnoci (instant) uzyskano we wszystkich aglomeratach niezalenie od zastosowanej metody (tab. 1, 2 i 3). Analiza kta zsypu z powierzchni metalowej i szklanej nie wykazała rónic w mierze kta pomidzy kaszkami przed i po aglomeracji, niezalenie od zastosowanej metody (tab. 1, 2 i 3). T a b e l a 3 Właciwoci fizyczne kaszek mleczno-zboowych aglomerowanych w mechanicznie generowanym złou fluidalnym. Physical properties of milk-and cereal powdered porridges agglomerated in a mechanically generated fluidized bed. Wyróniki fizyczne Physical properties Skład granulometryczny Granulometric composition d 10 [µm] d 50 [µm] d 90 [µm] Współczynnik Hausera Hausner ratio, I H [-] Kt zsypu z metalu Repose angle from metal [ o ] Kt zsypu ze szkła Repose angle from glass [ o ] Zwilalno Flowability [s] Aktywno wody Water activity, a w [-] Zawarto wody Water content x [g H 2 O/100 g s.s.] Mechanicznie aglomerowane kaszki mleczno-zboowe Mechanically agglomerated milk-and cereal powdered porridges for infants Objanienia jak w tab. 1 / Explanatory notes as in Tab ,10 1,14 1,14 1, ,66 0,66 0,69 0,65 12,02 12,66 13,28 12,61

6 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁACIWOCI FIZYCZNE KASZEK MLECZNO-ZBOOWYCH Mediana Mediana/Mean / Mean diameter particle size of d50 the particle [mm] Rys. 1. Fig przed aglomeracj/before agglomeration aglomeracja pneumatyczna/pneumatical agglomeration aglomeracja mechaniczna/mechanical agglomeration Kaszki mleczno-zboowe Kaszki / Milk-and mleczno-zboowe/baby cereal powdered food porridges powders for infants Mediana d 50 kaszek mleczno-zboowych przed i po aglomeracji w pneumatycznie lub mechanicznie generowanym złou fluidalnym. d 50 mean diameter of particles of the milk-and cereal powdered porridges before and after the agglomeration in a pneumatically or mechanically generated fluidized bed Gsto Gsto nasypowa nasypowa luna luna/loose / bulk density [kg/m 3 ] 3 ] Rys. 2. Fig przed aglomeracj/before agglomeration aglomeracja pneumatyczna/pneumatical agglomeration aglomeracja mechaniczna/mechanical agglomeration Kaszki mleczno zboowe Kaszki / mleczno-zboowe/baby Milk-and cereal powdered food powders porridges for infants Gsto nasypowa luna kaszek mleczno-zboowych przed i po aglomeracji w pneumatycznie lub mechanicznie generowanym złou fluidalnym. Loose bulk density of the milk-and cereal powdered porridges before and after the agglomeration in a pneumatically or mechanically generated fluidized bed.

7 162 Karolina Poszytek, Andrzej Lenart Gsto nasypowa utrzsiona/tapped / Tapped bulk bulk density density [kg/m [kg/m 3 ] 3 ] Rys. 3. Fig przed aglomeracj/before agglomeration aglomeracja pneumatyczna/pneumatical agglomeration aglomeracja mechaniczna/mechanical agglomeration A-kakaowa B-truskawkowa C-bananowa D-jabłkowa Kaszki mleczno-zboowe Kaszki / mleczno-zboowe/baby Milk-and cereal powdered food powders porridges for infants Gsto nasypowa utrzsiona kaszek mleczno-zboowych przed i po aglomeracji w pneumatycznie lub mechanicznie generowanym złou fluidalnym. Tapped bulk density of the milk-and cereal powdered porridges before and after the agglomeration in a pneumatically or mechanically generated fluidized bed. Sypko Sypko/Flowability / [s] przed aglomeracj/before agglomeration 35 aglomeracja pneumatyczna/pneumatical Kaszki mleczno-zboowe / Milk-and cereal powdered porridges for infants Rys. 4. Fig. 4. Sypko kaszek mleczno-zboowych przed i po aglomeracji w pneumatycznie lub mechanicznie generowanym złou fluidalnym. Looseness of the milk-and cereal powdered porridges before and after the agglomeration in a pneumatically or mechanically generated fluidized bed. Wnioski 1. Nieaglomerowane kaszki mleczno-zboowe były proszkami o wysokiej gstoci nasypowej, słabej sypkoci i trudno rozpuszczalne w wodzie. 2. Aglomeracja nawileniowa wpłynła na polepszenie właciwoci fizycznych kaszek mleczno-zboowych. Uzyskane aglomeraty charakteryzowały si

8 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁACIWOCI FIZYCZNE KASZEK MLECZNO-ZBOOWYCH szczególnie dobr sypkoci i zwilalnoci, niezalenie od składu surowcowego kaszki i zastosowanej metody aglomeracji. Literatura [1] DIN 66145: Darstellung von Korn (Teilchen-) grüender Teilungen, RRSB Netz, Ausgabe [2] Gwiazda A.: Wzrost popytu na wygodn zdrow ywno. Przem. Spo., 2002, 8, [3] Kowalska J., Lenart A.: The influence of ingredients distribution on properties of agglomerated cocoa products. J. Food Eng., 2005, 68, [4] Schubert H.: Instantization of powdered foods. Inter. Chem.l Engin., 1993, 33 (1), [5] Wong A.C.-Y.: Characterisation of the flowability of glass beads by bulk densities ratio. Chem. Eng. Sci., 2000, 55, THE EFFECT OF AGGLOMERATION ON PHYSICAL PROPERTIES OF MILK-AND- CEREAL POWDERED PORRIDGES FOR INFANTS S u m m a r y The objective of this paper was to determine the effect of moisture agglomeration on physical properties of milk-and-cereal powdered porridges with added cocoa, pieces of dried fruits, or powdered dried fruits, developed for infants. The agglomeration was carried out by mixing the mixture being moisturized in a fluidized bed that was either pneumatically or mechanically generated. The analysis of physical properties included: water activity and water content, granulometric composition, loose and tapped bulk density, looseness, repose angle from different surfaces and flowability of powdered porridges before and after the agglomeration accomplished. Non-agglomerated porridges for infants were sparingly water-soluble powders, showed a high bulk density and a low looseness. The moisture agglomeration contributed to improving the physical properties of milk-and-cereal powdered porridges for infants. The agglomerates produced were characterized by a particularly high looseness and flowability, regardless of the content of raw materials in the porridges and of the agglomeration method applied. Key words: milk-and-cereal powdered porridge for infants, food powders, agglomeration, fluidized bed