OPTYMALIZACJA STATYCZNA PROCESU ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO I PRZECHOWYWANIA TRUSKAWEK

Transkrypt

1 Inżynera Rolncza 5()/ OPTYMALIZACJA STATYCZNA PROCESU ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO I PRZECHOWYWANIA TRUSKAWEK Przemysław Bartos, Leon Kueła Katedra Mechan Techncznej Wytrzymałośc Materałów, Poltechna Koszalńsa Agnesza Plawgo Katedra Bochem Botechnolog, Poltechna Koszalńsa Streszczene. Przedstawono wyn badań dotyczące oreślena wpływu parametrów odwadnana osmotycznego na następujące cechy trusawe: zawartość estratu, wasowość ogólną, welość wyceu rozmrażalnczego oraz masę suchej substancj. Proces usuwana wody prowadzony był w roztworach sacharozy o stężenach, 4,5 65% przez 6, 5 4 h. Następne owoce zostały zamrożone przechowywane przez mesące. Wyznaczono modele cech produtów w uncj czasu przechowana zamrażalnczego oraz zbór rozwązań poloptymalnych (nezdomnowanych) ze względu na różne rytera optymalzacj. Słowa luczowe: odwadnane osmotyczne, trusaw, optymalzacja Wprowadzene Odwadnane osmotyczne jest jednym ze sposobów usuwana wody, tóry umożlwa opracowane technolog w dużym stopnu zachowujących wartośc odżywcze sensoryczne utrwalanej żywnośc [Kowalsa, Lenart 5]. W ostatnch latach odwadnanu osmotycznemu pośwęcono wele uwag ze względu na to, że obnżona zawartość wody wpływa na przedłużene trwałośc produtu, zaś węsza oncentracja sou omórowego obecność substancj osmotycznej poprawają jego jaość umożlwają wyorzystane do dalszej obrób [Lazardes n. 995; Jarczy n. 994]. Owoce, tóre uległy uprzednemu odwodnenu osmotycznemu ze względu na sład chemczny cechy sensoryczne mogą być poddawane mrożenu. W procese odwadnana osmotycznego zastosowane znajdują zarówno owoce śweże ja mrożone [Jarczy n. 994]. Wprowadzene oreślonych warunów odwadnana osmotycznego z udzałem nnych sposobów utrwalana np. zamrażana stwarza możlwość wyreowana nowych atracyjnych dla onsumentów produtów [Kowalsa, Lenart 5]. Uzysane w ten sposób produty można wyorzystywać jao baale przy wypeu cast cuernczych oraz do producj jogurtów, wyrobów mlecznych lodów [Matuse, Meresz ; Gruda, Postols 999]. 5

2 Przemysław Bartos, Agnesza Plawgo, Leon Kueła Poszuuje sę jedna tach modyacj procesu, aby uzysać ja najlepszy produt ońcowy przy zreduowanu osztów [Kamńsa, Lewc 5; Khn n. 5; Kowalsa, Lenart ]. Cel zares pracy Celem pracy było zbadane wpływu parametrów odwadnana osmotycznego (czas procesu stężene roztworu osmotycznego) trusawe śweżych na następujące cechy: zawartość estratu, wasowość ogólną, welość wyceu rozmrażalnczego oraz masę suchej substancj. Następne na tej podstawe wyznaczene model cech produtów w uncj czasu przechowana zamrażalnczego oraz wyznaczene zboru rozwązań poloptymalnych (nezdomnowanych) ze względu na różne rytera optymalzacj. W zarese pracy ujęto oreślene nastaw procesu, przy tórych uzysać można produt najwyższej jaośc przy jednoczesnej mnmalzacj osztów. Metodya Badana prowadzone były na podstawe -pozomowego planu esperymentu. Materałem badawczym były trusaw odmany Pola. Surowec w całośc odwadnano w roztworach sacharozy o stężenach, 4,5 65%, przy zachowanu stosunu masy surowca do masy roztworu osmotycznego :4. Proces prowadzony był w temperaturze C w czase 6, 5 4 godzn. W zależnośc od stężeń roztworów czasu trwana procesu uzysano 9 ombnacj próbe do badań. Owoce po odwodnenu odsączono, zapaowano do woreczów olowych poddano zamrażanu. Co 6 tygodn prób z ażdej ombnacj rozmrażano przez h w powetrzu po odsączenu oznaczano: masę suchej substancj (przy użycu wago-suszar Radwag WPE s), zawartość estratu ogólnego metodą reratometryczną przy użycu reratometru PZO RL (wg. PN-9/A- 5./AZ:), wasowość ogólną metodą mareczowana w obecnośc wsaźna (wg PN-9/A-5.4/AZ:) oraz welość wyceu rozmrażalnczego. Wszyste oznaczena wyonywane były -rotne. Wyn badań poddano analze w programe Eperment Planner PL wersja.. Do optymalzacj wyorzystany został program Matlab.. Wyn badań ch analza Tabela przedstawa uzysane wyn badań dośwadczalnych. 6

3 Optymalzacja statyczna... Tabela.. Wyn badań Table.. Research ndngs Nr dośwadczena Estrat Kwasowość [-] Sucha masa Wyce 4 Czas odw. [h] Stężene Czas przechowywana [tyg.] ( ( (,4,4,6,6 4,65 6,6,5 5,4,65 4,65 6 8,,9,5 4,5 4,65-4 8,,64, 5, 4,45 5,4,648,6,8 4, ,45,68, 6,5 4,45-5,, ,6 4, - 8,6,64,8 6,6 4, 6-9,8,56,,8 4, - -,,9,5,6 5,65,56,6 9,6 6, 5,65 6 4,5,6 9,8 5,65-5,4,8 8,8 8,46 5,45 4,6,,9 6,4 5,45 6 5,8,66,4, 5,45-6,68,66 9, 5, - 8,95,686 6, 5,88 5, 6-8,99,65 5, 9,85 5, ,,68 9,5, 6,65-5,6,8 5, 5,84 6,65 6 -,8,646 6,8,9 6,65 - -,68,8 6,,9 6,45-8,,98 5, 5, 6,45 6-4,9,5 4, 5,5 6, ,85,64 4,6 5,68 6, - - 6,5,8 4, 8,6 6, 6 - -,8,68,8,9 6, Wyn badań opracowano statystyczne otrzymano równana regresj cech produtu w uncj zmennych wejścowych, w postac welomanów drugego stopna z nteracjam: = 5,459 +,48 +,95 -,8 -,49 +,9968 =,9554,56,466 -,59 +, ,49, -,8 +, ,9 +,895,949,4, () ()

4 Przemysław Bartos, Agnesza Plawgo, Leon Kueła =,88 +,659 +,4 +,86 +,46 +, ,59 +,485 +,84656, () 4 =,88 +,9849 -,54 -,696 -,5444 +,455 -,458 +, ,88. W celu przeprowadzena procesu optymalzacj należało ustalć zmenne decyzyjne [Tarnows ]. W przypadu optymalzacj procesu odwadnana osmotycznego trusawe zmennym decyzyjnym były czynn wejścowe z równań regresj: czas odwadnana, stężene roztworu oraz czas przechowywana. Na ażdą ze zmennych zostały nałożone ogranczena wynające bezpośredno z ch zman w trace badań esperymentalnych, a węc z zaresu obowązywana opracowanych równań regresj. (4) 6 4 [h] (5) ;, ;, 65 [-] (6) [tyg] () ; Proces optymalzacj podzelono na dwa etapy [Plawgo n. 9; 9a]. W początowym etape uwzględnano jedyne rytera zwązane z jaoścą produtu. Perwszym z ryterów jaośc była zawartość estratu. Przyjęto ż optymalna wartość tego ryterum pownna być ja najwyższa [Błońs n. 986]. Drugm ryterum była wasowość produtu, przyjęto ż pownna być ona ja najmnejsza [Matuse Meresz ; Puszta ]. Trzecm z ryterów była masa suchej substancj w produce. Zwązana jest ona z loścą wody w produce, co bezpośredno przełada sę na jego trwałość. Zatem pownno być ja najwęsze [Błońs n. 986]. Ostatnm z ryterów jaośc była welość wyceu rozmrażalnczego 4. Wyce rozmrażalnczy jest bezpośredną normacją o stopnu znszczena strutur omórowych produtu po rozmrożenu, z tego powodu pownen być on mnmalny [Morejra Sereno ; Palch Puszta ]. Mnmalzowana uncja celu dla perwszego etapu przyjmuje postać: 4 = jaosć = w cel _ mn, (8) gdze: oraz: cel _ (,, ) ma- =, =, ; ma- mn 4 = cel _ (,, ) - mn =, =, 4, (9) ma- mn w =. () W drugm etape optymalzacj dodano rytera zwązane z osztam producj przechowywana produtu. Jao perwsze ryterum należy wymenć oszty zwązane 8

5 Optymalzacja statyczna... z czasem odwadnana osmotycznego. Pownen być ja najrótszy, jest on bowem bezpośredno zwązany z czasem wytworzena produtu. Druge ryterum dotyczyło osztów samego roztworu osmotycznego, tóre pownny być ja najmnejsze. Trzecm był zys zwązany z możlwoścą długego przechowywana produtu pownen być on ja najwęszy. Ne wprowadzone zostały żadne oznaczena symbolczne tych ryterów, poneważ są one bezpośredno powązane z odpowednm pojedynczym zmennym decyzyjnym. Funcja celu dla drugego etapu przyjmuje postać: cel og jaosć ( wog ) oszty = w + - () = w () oszty = 5 cel _ cel _ - mn =, =5, 6; ma- mn cel _ ma- = () ma- mn = 5 w = ; (4) Rysune przedstawa wartośc ryterów zmennych decyzyjnych dla perwszego etapu poloptymalzacj w uncj wag ryterum wasowośc produtu. Wag dla trzech pozostałych ryterów były dzelone w stosunu / dla ażdej z nch. Rysune przedstawa wyn drugego etapu poloptymalzacj w uncj wag ogólnej. Wag poszczególnych ryterów były dzelone po równo, tzn. wag ryterów zwązanych z jaoścą produtu mały wartość /4, natomast wag zwązane z osztam /. Estrat 5 5 Kwasowość [-] w w..6 Czas odwadnana [h] Stężene [ -] Sucha masa Wyce Czas przechowywana [tyg] 5 5 Wartość uncj celu [-] Rys.. Fg.. Wyn perwszego etapu optymalzacj Results o the rst stage o optmzaton process 9

6 Przemysław Bartos, Agnesza Plawgo, Leon Kueła Estrat Sucha masa 5 5 Kwasowość [-] Wyce Czas przechowywana [tyg] Czas odwadnana [h] St ęż ene [-] Wartość uncj celu [-] Rys.. Fg.. Wyn drugego etapu optymalzacj Results o the second stage o optmzaton process Wnos Przedstawony w pracy algorytm poloptymalzacj oraz aplacja w programe Matlab umożlwają wyznaczene zboru nezdomnowanych wartośc zmennych decyzyjnych w badanym procese odwadnana osmotycznego. Jednaże to od decydenta zależy, tóre rozwązane wyberze, a przedstawony schemat postępowana należy tratować jedyne jao narzędze wspomagające proces podejmowana decyzj. Dla przyjętego salarnego ryterum optymalzacj poazana została jawna zależność pomędzy jaoścą, a osztam produtu. Bblograa Kowalsa H., Lenart A. 5. Zmany strutury tan roślnnej wywołane odwadnanem osmotycznym. Inżynera Rolncza. Nr 9(69). s Lazardes H. N., Katsands E., Ncolads A Mass transer netcs durng osmotc preconcentraton amng at mnmal sold uptae. Journal o Food Engneerng. Nr 5. s Kamńsa A., Lewc P. 5. Metoda dehydroreezng (D F) znaczene przyszłość. Przemysł Spożywczy. Nr 9. s. -5. Khn M., Zhou W., Perera C. 5. Development n the combned treatment o coatng and osmotc dehydraton o ood a revew. Internatonal Journal o Food Engneerng. Nr. s. 5-. Gruda Z., Postols J Zamrażane żywnośc. WNT. Warszawa. ISBN Jarczy A., Wtter M., Matusa D Charaterystya sładu chemcznego testury wybranych owoców odwodnonych osmotyczne utrwalonych różnym metodam. Przemysł Fermentacyjny Owocowo-Warzywny. Nr 9. s. -4. Błońs Z., Jędrzejcza A., Wąsowcz L Ubyt naturalne zamrożonych owoców warzyw powstające podczas ch przechowywan. Chłodnctwo XXI, 5. s. 9-. Puszta T.. Zmany wasowośc mrożonych owoców podczas przechowywana. Chłodnctwo XXXVIII,. s. 4-5.

7 Optymalzacja statyczna... Palch P., Puszta T.. Zmany welośc wyceu rozmrażalnczego owoców mrożonych. Chłodnctwo XXXVI,. s Matuse A., Meresz P.. Modellng o sugar transer durng osmotc dehydraton o carrots. Perodca Polytechnca Ser. Chem. Eng.,. s Morera R., Sereno A.. Evaluaton o mass transer coecents and volumetrc shrnage durng osmotc dehydraton o apple usng sucrose solutons n statc and non statc condtons. Journal o Food Engneerng, 5. s. 5-. Kowalsa H., Lenart A.. Zmany współczynna dyuzj wody substancj rozpuszczonych w owocach warzywach odwadnanych osmotyczne, Materały X Sympozjum Suszarnctwa - pełne testy wystąpeń, red. Paows Z., Poltechna Łódza, Łódź. CD-ROM. s Tarnows W.. Symulacja optymalzacja w Matlab e. WSM Gdyna, ISBN Plawgo A., Szparaga Ł., Bartos P., Kuba M. S. 9. Statc optmzaton o Osmolc dehydraton and storage process o plums, Food technology operatons New vstas, Wrocław, s. -4. Plawgo A., Szparaga Ł., Bartos P. 9a. Optymalzacja statyczna procesu odwadnana osmotycznego przechowywana ślwe. Poloptymalzacja Komputerowe Wspomagane Projetowana. Melno. Tom VII. s STATIC OPTIMIZATION OF OSMOTIC DEHYDRATION AND STORAGE PROCESS OF STRAWBERRIES Abstract. The paper presents the results o the research concernng the nluence o osmotc dehydraton parameters on the ollowng propertes o strawberres: etract content, general acdty, volume o thawng spll and mass o dry matter. The water removal process was carred out n sucrose solutons (concentraton, 4,5 and 65%) or 6, 5 and 4 hours. Then, the rut were rozen and stored or months. The epermental models o products propertes n storage tme uncton and the set o poly-optmal (undomnated) results n vew o varous optmzaton crtera were determned. Key words: osmotc dehydraton, strawberres, optmzaton Adres do orespondencj: Przemysław Bartos; e-mal: bartosprzemyslaw@o.pl Katedra Mechan Techncznej Wytrzymałośc Materałów Poltechna Koszalńsa ul. Racławca Koszaln