WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE SPROSZKOWANYCH MODELOWYCH ODŻYWEK DLA DZIECI

Transkrypt

1 ŻYWNOŚĆ. Nuk. Technologi. Jkość, 2007, 5 (54), KAROLINA SZULC, ANDRZEJ LENART WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE SPROSZKOWANYCH MODELOWYCH ODŻYWEK DLA DZIECI S t r e s z c z e n i e Celem prcy yło określenie wpływu glomercji nwilżeniowej w złożu fluidlnym n włściwości użytkowe otrzymywnych glomertów, n przykłdzie sproszkownych modelowych odżywek dl dzieci. Anliz włściwości użytkowych modelowych odżywek w proszku dl dzieci i utworzonych n ich podstwie glomertów oejmowł: średni wymir cząstek, gęstość nsypową, porowtość, współczynnik Husner, indeks Crr, sypkość jko czs wysypu, kąt nsypu, zwilżlność i rozpuszczlność. Aglomercj nwilżeniow dnych modelowych odżywek dl dzieci spowodowł znczne zwiększenie średniej średnicy cząstek i porowtości orz umożliwił uzysknie glomertu o dorej sypkości i o oniżonej gęstości nsypowej. Sypkość glomerownych, sproszkownych odżywek dl dzieci chrkteryzowł się współczynnikiem Husner mniejszym od 1,25, indeksem Crr mniejszym od 18 i czsem wysypu krótszym niż 20 s. Słow kluczowe: glomercj, proszki spożywcze, odżywki w proszku dl dzieci, sypkość Wprowdzenie Oserwuje się corz większe zpotrzeownie n żywność wygodną, łtwo dostępną, umożliwijącą proste przygotownie posiłków w dowolnym czsie i różnych sytucjch. Poszukuje się tkich sposoów przetwrzni i utrwlni surowców żywnościowych, y otrzymć produkt ezpieczny, o podwyższonej jkości. M to szczególne znczenie w przypdku produktów dl dzieci i niemowląt, gdyż te produkty gotowe muszą odpowidć rygorystycznym wymgniom. Polski rynek produktów w proszku dl dzieci zdominowły odżywki mleczne (kszki zożowe, kszki mleczno-ryżowe, tkże kszki mleczno-pszenne z dodtkiem sustncji smkowej). Njwiększy udził w rynku stnowią odżywki produkowne n zie mlek, cukru, kszki zożowej (ryżowej, kukurydzinej lu pszennej) Mgr inż. K. Szulc, prof. dr h. A. Lenrt, Ktedr Inżynierii Żywności i Orgnizcji Produkcji, Wydz. Technologii Żywności, Szkoł Główn Gospodrstw Wiejskiego, ul. Nowoursynowk 159 C, Wrszw

2 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE SPROSZKOWANYCH MODELOWYCH 313 i dodtków smkowych w postci nturlnych proszków i/lu dronych kwłków owoców. Zchownie się żywności w proszku przy kontkcie z cieczą wodą lu mlekiem jest związne przede wszystkim z tkimi włściwościmi fizycznymi, jk: gęstość nsypow, zwilżlność, rozpuszczlność, rozkłd wielkości cząstek i cechy ksztłtu pojedynczej cząstki. Szczególną rolę odgryw skłd grnulometryczny cząstek, gdyż wskzuje on n związek nie tylko z cechmi użytkowymi proszku, lecz decyduje o jego zchowniu się podczs dlszych procesów, to jest trnsportu pneumtycznego, dozowni i pkowni [3, 6, 7, 9]. Dronozirniste proszki niejednokrotnie są uciążliwe w orocie. Zstosownie glomercji, polegjącej n powiększniu rozmirów cił stłych poprzez łączenie dronych cząstek w większe skupisk, umożliwi otrzymywnie produktów spożywczych o pożądnych włściwościch (dorej sypkości, rozpuszczlności, zwilżlności). Powyższe wymgni spełni uzysknie grnulek o porowtej, otwrtej strukturze, nieregulrnym ksztłcie, jednorodnej wielkości, stosunkowo dorej wytrzymłości. Aglomercj również stwrz możliwość kreowni nowego produktu trkcyjnego dl konsument [2, 5, 7]. Celem prcy yło określenie wpływu glomercji nwilżeniowej poprzez miesznie w pneumtycznie generownym złożu fluidlnym n włściwości użytkowe otrzymywnych glomertów n przykłdzie sproszkownych modelowych odżywek dl dzieci. Mterił i metody dń Mterił dwczy, modelową żywność w proszku, stnowiły mieszniny tworzone n zie populrnych n rynku proszków spożywczych tj.: mlek w proszku (MP), cukru pudru (CP), kszki ryżowej (KR) i proszku truskwkowego (PT). Bdne modelowe odżywki sproszkowne dl dzieci zwierły: A (MP 0%, CP 25%, KR 73%, PT 2%), B (MP 40%, CP 25%, KR 33%, PT 2%), C (MP 73%, CP 25%, KR 0%, PT 2%). Proces glomercji prowdzono z zstosowniem urządzeni STREA 1/Niro- Areomtic AG. Prmetry glomercji yły nstępujące: wsd miesznin 300 g, ciecz nwilżjąc 48 g wody, 49 g 2% wodnego roztworu lecytyny lu 60 g 50% wodnego roztworu cukru, temp. powietrz wlotowego 50 ± 2 o C, strumień przepływu powietrz przez złoże m 3 h -1, ciśnienie sprężonego powietrz w dyszy rozpyljącej 0,2 MP, nwilżnie z przerwmi trwjące do 10 min, suszenie glomertu 12 min w temp. powietrz wlotowego 50 ± 2 o C. Anliz włściwości użytkowych sproszkownych modelowych odżywek dl dzieci i utworzonych n ich podstwie glomertów oejmowł [1, 8]: średni wymir

3 314 Krolin Szulc, Andrzej Lenrt cząstek (średni średnic ojętościow, nliztor wielkości cząstek cił stłych w powietrzu AWK V 97 / Kmik Wrszw), gęstość nsypową luźną i utrzęsioną (według DIN 66145, ojętościomierz wstrząsowy STAV 2003/Engelsmnn AG), porowtość złoż luźno usypnego i upkownego (utrzęsionego), współczynnik Husner, indeks Crr, sypkość, kąt nsypu [4], zwilżlność i rozpuszczlność. Wszystkie pomiry i oznczeni powtrzno trzykrotnie. Wyniki i dyskusj Wielkość cząstek odgryw decydującą rolę w procesch związnych z orotem mteriłmi sypkimi orz powiązn jest z cechmi użytkowymi proszków. Wrz ze zwiększniem udziłu mlek w proszku w mieszninie, od 0 do 73%, średni średnic cząstek uległ zmniejszeniu (rys. 1). Aglomercj niezleżnie od zstosownej cieczy nwilżjącej powodowł powiększenie wymiru cząstek (średniej średnicy cząstek). Aglomercj wodą powodowł, że utworzone glomerty chrkteryzowły się njwiększą średnicą cząstek w stosunku do glomertów utworzonych z pomocą wodnych roztworów lecytyny lu cukru. Średni średnic cząstek miesznin po glomercji, przy udzile jko cieczy nwilżjącej roztworu lecytyny i cukru, uzleżnion ył od skłdu surowcowego modelowych odżywek dl dzieci (rys. 1). d50 [um] glomert - wod / gglomerte - wter glomert - cukier / gglomerte - sugr Rys. 1. Wpływ glomercji n średni wymir cząstek (średnią średnicę ojętościową) d 50. Fig. 1. Influence of gglomertion on men prticle size (men dimeter of volume) d 50. N rys. 2. przedstwiono wpływ glomercji n gęstość nsypową luźną i utrzęsioną, któr związn jest ze skłdem grnulometrycznym cząstek upkowniem złoż. Modelowe sproszkowne odżywki dl dzieci yły mieszninmi o większej

4 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE SPROSZKOWANYCH MODELOWYCH 315 gęstości niż utworzone n ich podstwie glomerty. Zstąpienie udziłu kszki ryżowej mlekiem w proszku powodowło znczny wzrost gęstości nsypowej luźnej i utrzęsionej. Aglomercj spowodowł oniżenie gęstości nsypowej zrówno miesznin glomerownych wodą, jk i roztworem cukru lu lecytyny. Njwiększym zmniejszeniem gęstości w stosunku do miesznin przed glomercją cechowły się glomerty powstłe przy udzile jko cieczy nwilżjącej roztworu lecytyny i cukru, uzleżnion ył od skłdu surowcowego modelowych odżywek dl dzieci (rys. 1). Rys. 2. Wpływ glomercji n gęstość nsypową luźną ρ L i utrzęsioną ρ T. Fig. 2. Influence of gglomertion on loose ρ L nd tpped ρ T ulk density ρ T. Z gęstością nsypową związn jest porowtość złoż. Pomiędzy porowtością gęstością nsypową występuje odwrotn zleżność. Im większ jest gęstość nsypow tym porowtość złoż mniejsz. Wrz ze wzrstjącym udziłem mlek w proszku w mieszninie nieglomerownej porowtość złoż luźno usypnego i utrzęsionego mlł (rys. 3). Zstosownie procesu glomercji powodowło zwiększenie porowtości złoż niezleżnie od rodzju zstosownej cieczy nwilżjącej. Aglomercj z pomocą 50% wodnego roztworu cukru spowodowł nieznczne zwiększenie porowtości glomertów, w których skłd wchodziło mleko w proszku w porównniu z pozostłymi glomertmi utworzonymi z pomocą wody i 2% wodnego roztworu lecytyny (rys. 3). Współczynnik Husner I H jest wskźnikiem sypkości mteriłów w proszku i związny jest z gęstością nsypową luźną i utrzęsioną. Współczynnik I H poniżej 1,25 chrkteryzuje dne mteriły sypkie jko proszki o rdzo dorej sypkości, swoodnie płynące. Bdne modelowe sproszkowne odżywki dl dzieci przed i po proce-

5 316 Krolin Szulc, Andrzej Lenrt sie glomercji chrkteryzowły się rdzo dorą sypkością, tj. współczynnikiem Husner poniżej wrtości 1,25 (rys. 4). Jedynie miesznin C przed i po glomercji wodą przekrczł tę wrtość, co wskzuje, że mterił ten chrkteryzowł się słą sypkością. Rys. 3. Fig. 3. Wpływ glomercji n porowtość złoż luźno usypnego ε L i utrzęsionego ε T Influence of gglomertion on porosity loose ε L nd tpped deposit ε T IH [-] 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 IC [-] ,00 glomert - wod / gglomerte - wter glomert - cukier / gglomerte - sugr 0 glomert - wod / gglomerte - wter glomert - cukier / gglomerte - sugr Rys. 4. Wpływ glomercji n współczynnik Husner I H i indeks Crr I C. Fig. 4. Influence of gglomertion on Husner rtio I H nd Crr index I C.

6 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE SPROSZKOWANYCH MODELOWYCH 317 Z gęstością nsypową luźną i utrzęsioną związny jest kolejny wskźnik sypkości indeks Crr Ic. Wrtość Ic poniżej 18% chrkteryzuje proszki o rdzo dorej sypkości, Ic w przedzile 18-25%, jko proszki o dorej sypkości. Bdne modelowe sproszkowne odżywki dl dzieci przed i po glomercji n podstwie indeksu Crr chrkteryzowły się dorą i rdzo dorą sypkością (rys. 4). Sypkość dnych modelowych odżywek dl dzieci rozumin jko czs wysypu I S przez szczelinę określonej ojętości proszku z orcjącego się ze stłą prędkością cylindrycznego nczyni zostł przedstwion n rys. 5. Bdne modelowe odżywki w proszku n podstwie I S chrkteryzowły się dorą sypkością. Mieszniny glomerowne, niezleżnie od skłdu i rodzju cieczy nwilżjącej według tego wyróżnik wykzują rdzo dorą sypkość, gdyż wysypują się przez szczelinę cylindrycznego nczyni w czsie krótszym niż 20 s. Rys. 5. Fig. 5. Wpływ glomercji n sypkość jko czs wysypu I S i kąt nsypu αz. Influence of gglomertion on flowility s pouring time I S nd ngle of repose αz. Kąt nsypu α Z jest również wskźnikiem sypkości proszków (rys. 5). Zstąpienie udziłu kszki ryżowej mlekiem w proszku w mieszninie spowodowło wzrost kąt nsypu, tym smym pogorszenie sypkości dnych modelowych odżywek dl dzieci w proszku. Kąt nsypu powyżej 45 o chrkteryzuje dne odżywki jko mteriły o słej sypkości mogące stwrzć prolemy w orocie tj. podczs mieszni, dozowni czy trnsportu [4]. Z odtwrzlnością proszku w cieczy związne są tkie procesy, jk zwilżlność i rozpuszczlność (rys. 6) [8]. Zwilżlność wyrżn jest w sekundch jko czs potrzeny do ztonięci określonej ojętości proszku pod swoodną powierzchnię cieczy.

7 318 Krolin Szulc, Andrzej Lenrt Wrz z dodtkiem mlek w proszku w mieszninie, zwilżlność dnych modelowych odżywek dl dzieci uległ zmniejszeniu. Aglomercj mieszniny A, niezleżnie od zstosownej cieczy nwilżjącej, i mieszniny B, z 2% wodnym roztworem lecytyny, spowodowł znczne zmniejszenie czsu zwilżni poniżej 15 s, tym smym ndnie tym produktom cechy instnt. Rozpuszczlność dnych mteriłów w proszku, rozuminą jko szykość rozpuszczni. przedstwiono n rys. 6. Zstąpienie udziłu kszki ryżowej mlekiem w proszku od 0 do 73% w odżywce powodowło znczny wzrost rozpuszczlności. Aglomercj dnych modelowych odżywek dl dzieci spowodowł nieznczne zmniejszenie rozpuszczlności. Z [s] glomert - wod / gglomerte - wter glomert - cukier / gglomerte - sugr Rys. 6. Wpływ glomercji n zwilżlność Z i rozpuszczlność R. Fig. 6. Influence of gglomertion on wettility Z i soluility R. Wnioski R [%] 1. Aglomercj nwilżeniow w złożu fluidlnym dnych modelowych odżywek dl dzieci spowodowł znczne zwiększenie średniej średnicy cząstek i porowtości orz umożliwił uzysknie glomertu o dorej sypkości, oniżonej gęstości nsypowej, niezleżnie od skłdu surowcowego i rodzju zstosownej cieczy nwilżjącej. 2. Aglomerowne sproszkowne odżywki dl dzieci, niezleżnie od zstosownej cieczy nwilżjącej, skłdu modelowej odżywki i upkowni złoż, według wyznczonych wyróżników wykzły rdzo dorą sypkość, chrkteryzującą się współczynnikiem Husner mniejszym od 1,25, indeksem Crr mniejszym od 18 i czsem wysypu krótszym niż 20 s glomert - wod / gglomerte - wter glomert - cukier / gglomerte - sugr

8 WPŁYW AGLOMERACJI NA WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE SPROSZKOWANYCH MODELOWYCH Zwiększnie udziłu mlek w proszku w przedzile od 0 do 73% z równoczesnym zmniejszniem kszki ryżowej w zkresie od 73 do 0% wpływ n zmniejsznie średniej średnicy cząstek, zwiększnie gęstości nsypowej orz polepsznie zwilżlności dnych modelowych odżywek dl dzieci. 4. Aglomercj nwilżeniow 2% wodnym roztworem lecytyny, jk i 50% wodnym roztworem cukru wpłynęł, w porównniu z glomercją przy zstosowniu wody jko cieczy nwilżjącej, n zmniejszenie średniej średnicy cząstek i gęstości nsypowej orz polepszenie sypkości i zwilżlności przy tendencji do zmniejszeni rozpuszczlności. 5. Aglomercj sproszkownych modelowych odżywek dl dzieci 2% wodnym roztworem lecytyny powodowł nywnie włściwości instnt przez utworzone glomerty, wpływjąc n znczne polepszenie ich zwilżlności. Prc nukow finnsown ze środków n nukę w ltch jko projekt dwczy. Był on prezentown podczs XII Ogólnopolskiej Sesji Sekcji Młodej Kdry Nukowej PTTŻ, Lulin, mj 2007 r. Litertur [1] Domin E., Bilik E.: Wyrne włściwości fizyczne soku jłkowego w proszku. Act Agrophysic. 2006, 8 (4), [2] Domin E., Jnowicz M., Kowlsk H., Lenrt A.: Sypkość iłkowo-węglowodnowych miesznin proszków spożywczych glomerownych w złożu fluidlnym. Inż. Roln. 2005, 11 (71), [3] Fuchs M., Turchiuli, Bohin M., Cuvelier M.E., Ordonnud, Peyrt-Millrd M.N., Dumoulin E.: Encpsultion of oil in powder using spry nd fluidized ed gglomertion. J. Food Engin. 2006, 75, [4] Kowlsk J., Lenrt A.: Wpływ glomercji i powlekni n kinetykę sorpcji pry wodnej przez npój kkowy w proszku. Inż. Roln. 2002, 4 (37), [5] Shittu T.A., Lwl M.O.: Fctors ffecting instnt properties of powdered coco everges. Food Chem., 2007, 100, [6] Smewing J.: Hndling the powder prolem. Powder Hndling nd Processing, 2002, 4 (14), [7] Smolders K., Beyens J.: A chrcteriztion of cohesive nd free flowing powders. Powder Hndling nd Processing, 2005, 4 (17), [8] Turchiuli Ch., Elouli Z., El Mnsouri N., Dumoulin E.: Fluidised ed gglomertion: Agglomertes shpe nd end-use properties. Powder Technology. 2005, 157, [9] Żikowski Z., Żikowsk A.: Włściwości fizyczne i funkcjonlne proszków mlecznych. Przegl. Mlecz. 2007, 2,

9 320 Krolin Szulc, Andrzej Lenrt INFLUENCE OF AGGLOMERATION ON USEFUL PROPERTIES OF POWDERED MODEL NUTRIENTS FOR CHILDREN S u m m r y The im of this study ws investigtion of influence of wet gglomertion t fluidized ed on useful properties of powdered model nutrients for children. Anlysis of useful properties included: men of prticle size, ulk density, porosity, Husner rtio, Crr index, flowility s pouring time, ngle of repose, wettility nd soluility. Wet gglomertion of powdered model nutrients for children cuses increse of dimeter men of prticle size nd porosity nd it mkes possile to otin gglomertes with good flowility nd reduced ulk density. Flowility of powdered gglomerted nutrients for children chrcterized Husner rtio lower thn 1.25, Crr index lower thn 18 nd pouring time shorter thn 20 seconds. Key words: gglomertion, food powers, nutrients for children, flowility