WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW OTRZYMANYCH METODĄ SUSZENIA ROZPYŁOWEGO MODELOWYCH ROZTWORÓW GLUKOZY, FRUKTOZY I ICH MIESZANIN

Transkrypt

1 Ata Agrophysia, 2012, 19(2), WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW OTRZYMANYCH METODĄ SUSZENIA ROZPYŁOWEGO MODELOWYCH ROZTWORÓW GLUKOZY, FRUKTOZY I ICH MIESZANIN Aleksandra Jedlińska, Katarzyna Samorska, Dorota Witrowa-Rajhert Katedra Inżynierii Żywnośi i Organizaji Produkji, Wydział Nauk o Żywnośi, SGGW ul. Nowoursynowska 159, Warszawa aleksandra_jedlinska@sggw.pl Streszzenie. Celem pray yło wysuszenie roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin oraz zadanie właśiwośi fizyznyh otrzymanyh proszków. Roztwory suszono metodą rozpyłową z dodatkiem maltodekstryny (stężenie roztworów 20, 30 i 40% s.s.). W otrzymanyh proszkah określono: zawartość wody, aktywność wody, gęstość nasypową luźną i utrzęsioną, gęstość pozorną, sypkość oraz zwilżalność. W elu określenia wielkośi ząstek proszków wykonano zdjęia mikroskopowe. Stwierdzono, że wśród zastosowanyh roztworów modelowyh najgorszymi właśiwośiami suszarnizymi harakteryzuje się fruktoza. Prawidłowe suszenie jej roztworu możliwe yło tylko przy stężeniu 20%. Zawartość wody i aktywność wody w otrzymanyh proszkah zależała od stężenia roztworu, wykazują większe wartośi przy większyh stężeniah. Największą gęstośią nasypową harakteryzowały się proszki otrzymane z roztworów 40%-owyh. Otrzymane proszki harakteryzowały się dorą i średnią sypkośią oraz łyskawizną rozpuszzalnośią Słowa kluzowe: suszenie rozpyłowe, glukoza, fruktoza, maltodekstryna, właśiwośi fizyzne WSTĘP Szykie tempo żyia konsumentów przyzyniło się do zwiększenia zapotrzeowania na żywność wygodną, o przedłużonej przydatnośi. Proszki spożywze, uzyskane m.in. przez suszenie rozpyłowe, mogą whodzić w skład konentratów spożywzyh, produktów uzupełniająyh dietę, zy stanowić półprodukt w produkji przemysłowej. Zalety produktów w postai sproszkowanej to m.in. wygoda dozowania, transportu, wydłużenie okresu przydatnośi do spożyia, zmniejszenie powierzhni przehowywania (Zheng-Wei i in. 2008, Janiszewska i in. 2008). Niestety, wysuszenie wielu produktów, takih jak soki owoowe zy miód

2 304 A. JEDLIŃSKA i in. jest utrudnione, ze względu na wysoką zawartość ukrów prostyh, harakteryzująyh się niską temperaturą przemiany szklistej. Szykie odparowanie wody podzas suszenia rozpyłowego prowadzi do powstania proszków o postai amorfiznej. W przypadku produktów o wysokiej zawartośi ukrów prostyh temperatura materiału w zasie suszenia jest wyższa, niż temperatura przemiany szklistej. W efekie materiał występuje w formie struktury gumiastej, o dużyh siłah kohezji między ząstezkami i dużyh siłah adhezji między ząstkami, a śianami suszarki. Produkt przykleja się do śian suszarki i przypala się, w wyniku działania podwyższonej temperatury (Truong i in. 2005, Wang i Langrish 2009). A zatem, wysuszenie metodą rozpyłową produktów ogatyh w ukry o małej masie ząstezkowej, wykazująyh niską temperaturę przemiany szklistej, jest w zasadzie niemożliwe. Prolem można rozwiązać oniżają temperaturę suszenia lu stosują dodatek sustanji o wysokiej temperaturze przemiany szklistej, np. maltodekstryny (Pałaha i Sitkiewiz 2008). Badania prowadzone w Katedrze Inżynierii Żywnośi i Organizaji Produkji SGGW w Warszawie, dotyząe otrzymania proszku metodą suszenia rozpyłowego, zawierająego w swym składzie jak największą zawartość naturalnego miodu, skłoniły autorów do podjęia adań modelowyh, w któryh poddano suszeniu roztwory glukozy, fruktozy, jako głównyh ukrów prostyh, whodząyh w skład miodu i maltodekstryny, jako sustanji nośnikowej. Celem pray yło zadanie warunków suszenia rozpyłowego roztworów glukozy, fruktozy i maltodekstryny oraz właśiwośi uzyskanyh proszków. MATERIAŁ I METODY W adaniah wykorzystano maltodekstrynę niskosukrzoną, wyprodukowaną przez Krohmalnię Łomża. Zawartość grup redukująyh odpowiadała zawartośi 9% glukozy (DE 9). Do sporządzania roztworów stosowano fruktozę firmy Hortimex z Konina oraz glukozę wyprodukowaną przez Amylum Bulgaria Ead. Suszeniu poddawano roztwory o 20, 30 i 40%-owej zawartośi suhej sustanji, w któryh stosunek ukrów prostyh (glukozy, fruktozy lu ih mieszaniny) do maltodekstryny wynosił 1:2. Suszeniu poddawano próy o masie 600 g. W taeli 1 przedstawiono skład roztworów poddawanyh suszeniu oraz temperatury powietrza wylotowego. Suszenie przeprowadzano w suszare laoratoryjnej Anhydro (Dania), przy prędkośi dysku rozpylająego or min -1, temperaturze powietrza wlotowego 180 o C i strumieniu podawania surowa 0,9 m 3 s -1. Badania wykazały, że podzas suszenia 30 i 40%-owyh roztworów zawierająyh fruktozę (30F i 40F) uzyskano plastyzne proszki, które oklejały śiany suszarki, wię nie przedstawiono wyników uzyskanyh w przypadku tyh próek.

3 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW 305 Taela 1. Skład roztworów poddanyh suszeniu i temperatury powietrza wylotowego. Oznazenia: 20, 30 stężenia suszonyh roztworów; G glukoza, F fruktoza, GF glukoza i fruktoza Tale 1. Composition of solutions dried and outlet air temperatures. Symols: 20, 30 onentrations of dried solutions; G gluose, F frutose, GF gluose and frutose Rodzaj roztworu Type of solution Woda Water (g) Maltodekstryna Maltodextrin (g) Glukoza Gluose (g) Fruktoza Frutose (g) Temp. powietrza wylotowego Outlet air temperature ( C) 20G F GF G F GF G F GF W otrzymanyh proszkah oznazono: zawartość wody metodą suszarkową, aktywność wody (ROTRONIC HYGROSKOP DT, Szwajaria), gęstość nasypową luźną i utrzęsioną (ojętośiomierz wstrząsowy STAV 2003/Engelsmann AG, Niemy), gęstość pozorną (piknometr helowy Stereopynometer/Quantahrome Instruments, USA), zwilżalność (jako zas w sekundah, potrzeny do zwilżenia wszystkih ząstek proszku w wodzie o temperaturze pokojowej). Na podstawie gęstośi nasypowej luźnej i utrzęsionej olizono współzynniki Hausnera (I H ) i Carra (I C ) wg wzorów: (1) ρ T gęstość nasypowa utrzęsiona, kg m -3, ρ L gęstość nasypowa luźna, kg m -3. Analizę struktury prowadzono w opariu o zdjęia mikroskopowe proszków, wykonane za pomoą mikroskopu optyznego Studar La.(Polska), z wykorzystaniem okularu o powiększeniu 10X i programu komputerowego Multi San. Wyniki opraowano statystyznie stosują jednozynnikową analizę warianji, (2)

4 306 A. JEDLIŃSKA i in. przy użyiu programu Statgraphis oraz proedury Tukey HSD, przy poziomie istotnośi α = 0,05. W przypadku niespełnienia założeń analizy warianji związanyh z jej niejednorodnośią między porównywanymi grupami, wykluzono niektóre grupy, a następnie porównano je z pozostałymi z użyiem testu t-studenta (przy założeniu zróżniowania warianji). Przeieg suszenia WYNIKI I DYSKUSJA Suszeniu zamierzano poddać 20, 30 i 40%-owe roztwory modelowe glukozy, fruktozy i ih mieszaniny z maltodekstryną. W trakie adań zrezygnowano z suszenia 30 i 40%-owyh roztworów modelowyh fruktozy (30F, 40F). Już podzas suszenia roztworów o niższym stężeniu (zyli 20F), zazęły się pojawiać trudnośi w przeprowadzeniu proesu proszek przyklejał się do śian suszarki i przypalał się. Mogło to yć związane z dużą proentową zawartośią fruktozy, o niskiej temperaturze przejśia szklistego. Goula i Adamopoulos (2010) podzas suszenia konentratu z soku pomarańzowego metodą rozpyłową zauważyli zależność pomiędzy temperaturą przejśia szklistego proszku, a jego przyklejaniem się do śian suszarki. Im mniejszy ył dodatek maltodekstryny o wysokiej temperaturze przejśia szklistego, tym więej proszku zostawało na śianah suszarki. Przy stosunku konentratu soku pomarańzowego do maltodekstryny równym 0,25, straty proszku wynosiły około 7,5%, natomiast przy stosunku wynosząym 4 wzrosły do około 13,5%. Morfologia ząstek Na fotografiah 1 i 2 przedstawiono zdjęia mikroskopowe ząstek proszków otrzymanyh odpowiednio z glukozy oraz mieszanin glukozy i fruktozy o różnym stężeniu. Widozny jest wzrost wielkośi ząstek proszku wraz ze wzrostem stężenia roztworu wyjśiowego. Podone oserwaje przedstawili Cano-Chaua i in. (2005), którzy suszą sok z mango z dodatkiem gumy araskiej i elulozy zauważyli, że wraz ze wzrostem zawartośi elulozy ząstezki proszków yły większe i ardziej kuliste. Wzrost ten tłumazono rosnąą lepkośią roztworów przy zwiększająyh się stężeniah. Także według Masters a (1991), im większa jest lepkość roztworu wyjśiowego, tym większe są krople po rozpyleniu i tym większe rozmiary osiągają ząstki proszku. Podone zależnośi uzyskali Jinapong i in. (2008) w przypadku suszonego rozpyłowo mleka sojowego, Keogh i in. (2003), suszą rozpyłowo pełne mleko krowie oraz Domian i Bialik (2006) suszą rozpyłowo sok jałkowy w nośniku maltodekstrynowym.

5 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW 307 Fot. 1. Zdjęia mikroskopowe proszków otrzymanyh rozpyłowo z roztworów glukozy o różnyh stężeniah: (A) 20G; (B) 30G; (C) 40G (okular o powiększeniu 10x). Oznazenia jak w taeli 1 Photo. 1. Photomirographs of powders otained from spray solutions with different gluose onentrations: (A), 20 G(B) 30G, (C), 40G (oular zoom 10x). Indiations as in Tale 1 Fot. 2. Zdjęia mikroskopowe proszków otrzymanyh rozpyłowo z mieszanin glukozy i fruktozy o różnyh stężeniah: (A) 20 GF; (B) 30GF; (C) 40 GF (okular o powiększeniu 10x). Oznazenia jak w taeli 1 Photo. 2. Photomirographs of powders otained from spray mixtures of gluose and frutose at different onentrations: (A) 20GF (B) 30GF; (C) 40GF (oular zoom 10x). Indiations as in Tale 1 Zawartość wody Zawartość wody w proszkah otrzymanyh po suszeniu roztworów modelowyh wahała się w przedziale od 1,0±0,2 do 3,7±0,0%. Pomiary wykonano o najmniej w dwóh powtórzeniah. Otrzymane wartośi przedstawiono na rysunku 1 oraz w taeli 2 i są one typowe dla materiałów suszonyh rozpyłowo. Przykładowo, zawartość wody w proszkah otrzymanyh po suszeniu soku jałkowego z dodatkiem maltodekstryny yła na podonym poziomie i wynosiła od 1,3 do 3,1% (Domian i Bialik 2006). Chegini i Ghoadion (2005), suszą sok pomarańzowy przy różnyh poziomah strumienia surowa, stwierdzili zwiększanie się zawartośi wody w proszku wraz z jego wzrostem. Stosunkowo niewielkie zawartośi wody w otrzymanyh proszkah wiązały się z ardzo wolnym podawaniem roztworów wyjśiowyh (0,9 m 3 s -1 ). Analizują uzyskane wartośi, oserwuje się istotny statystyznie wzrost zawartośi wody w proszkah wraz ze wzrostem stężenia roz-

6 308 A. JEDLIŃSKA i in. tworu wyjśiowego. Przykładowo, zawartość wody w proszkah otrzymanyh po suszeniu roztworów mieszaniny glukozy i fruktozy o stężeniah 20, 30 i 40% wzrosła odpowiednio z 1,1 do 3,2 i 3,7%. Wzrost zawartośi wody wraz ze wzrostem stężenia ył związany z przedstawionymi wześniej różniami w wielkośi ząstek proszku, związanymi z wielkośiami kropel w zasie suszenia. Według Goula i Adamopoulos (2005) wielkość kropli suszonego roztworu deyduje o odległośi, jaką muszą pokonać ząstezki wody przemieszzająe się z entrum ząstki na zewnątrz, a zatem im mniejsze krople są poddawane suszeniu, tym mniejszą zawartość wody mają otrzymane proszki. Wyniki adań Rodriguez-Hernandez i in. (2005), otrzymane podzas suszenia rozpyłowego soku z kaktusa gruszkowego, wskazują, że dodatek do roztworu wyjśiowego fruktozy o niskiej temperaturze przejśia szklistego istotnie pogarsza warunki wymiany iepła i masy, a zatem zwiększa zawartość wody w proszku. Również w analizowanyh oenie adaniah dodatek fruktozy do 30 i 40%-owyh roztworów miał istotny statystyznie wpływ na wzrost zawartośi wody w proszkah. Zawartość wody w proszku otrzymanym z 30%-owego roztworu glukozy (30G) wynosiła 2,0%, a w proszku z dodatkiem fruktozy (30GF) 3,2%. Zawartość wody w proszkah otrzymanyh z 40%-owyh roztworów wrosła odpowiednio z 2,7% do 3,7%. 4,0 3,5 Zawartość wody Water ontent (%) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 a a a a 0,5 0,0 Rys. 1. Średnia zawartość wody w proszkah otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia: 20, 30 stężenia suszonyh roztworów; G glukoza, F fruktoza, GF glukoza i fruktoza; a,, - grupy statystyzne, poszzególne litery oznazają grupy homogenizne średnih wydzielone proedurą Tukeya Fig. 1. Average water ontent of powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Symols: 20, 30 onentrations of dried solutions; G gluose, F frutose, GF gluose and frutose; a,, statisti groups, different letters indiate homogenous groups distinguished using Tukey s proedure

7 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW 309 Aktywność wody Aktywność wody w proszkah otrzymanyh po suszeniu roztworów modelowyh wynosiła od 0,027±0,005 do 0,286±0,009 (rys. 2 i ta. 2). Pomiary wykonano w o najmniej trzeh powtórzeniah. Zauważalny ył istotny statystyznie wzrost aktywnośi wody wraz ze wzrostem stężenia suszonyh roztworów. Przykładowo, aktywność wody proszków otrzymanyh z 20%-owego roztworu zawierająego glukozę (20G) wynosiła 0,037±0,009 i wzrosła w przypadku 30 i 40%- owego odpowiednio do 0,116±0,006 i 0,172±0,008. Domian i Bialik (2006), suszą rozpyłowo sok jałkowy z maltodekstryną, również zanotowały wzrost aktywnośi wody z 0,106 do 0,146 po podwyższeniu zawartośi suhej sustanji w surówe z 50 do 60%. Porównują proszki otrzymane z roztworów o tym samym stężeniu stwierdzono, że w przypadku roztworów 30 i 40%-owyh następował istotny statystyznie wzrost aktywnośi wody, gdy zawierały one fruktozę. W proszkah otrzymanyh po suszeniu roztworów 20%-owyh nie zauważono statystyznie istotnyh różni po dodaniu fruktozy. Porównują między soą zawartość wody i aktywność wody w otrzymanyh proszkah można zauważyć, że parametry te są ze soą skorelowane. Zależność aktywnośi wody od zawartośi wody w proszkah otrzymanyh z roztworów modelowyh przedstawiono na rysunku 3. Liniową zależność pomiędzy aktywnośią i zawartośią wody zauważyli również Zamora i in. (2006), adają roztwory modelowe glukozy i fruktozy. 0,35 0,30 d Aktywność wody Water ativity 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 a a a 0,00 Rys. 2. Średnia aktywność wody w proszkah otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 2. Average water ativity of powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Indiations as in Figure 1

8 Taela 2. Właśiwośi fizyzne proszków otrzymanyh w wyniku suszenia rozpyłowego roztworów glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Oznazenia jak w taeli 1 Tale 2. Physial properties of powders otained y spray drying of solutions of gluose, frutose and their lends. Indiations as in Tale 1 Rodzaj roztworu Type of solution Zawartość wody Water ontent (%) Aktywność wody Water ativity Gęstość nasypowa luźna Bulk density (kg m -3 ) Gęstość nasypowa utrzęsiona Tapped density (kg m -3 ) Gęstość pozorna Partile density (kg m -3 ) Współzynnik Carra Carr Index Współzynnik Hausnera Hausner Ratio Zwilżalność Wettaility (s) 20G 1,0±0,2 0,037±0, ,4±42,61 636,9±14, ±4,1 23,52±4,99 1,31±0,09 5,3±0,0 20GF 1,1±0,1 0,038±0, ,3±24,84 623,1±25, ±31,9 21,47±0,73 1,27±0,01 3,8±0,9 20F 1,3±0,1 0,044±0, ,1±12,75 546,8±26, ± 30,5 18,58±1,71 1,23±0,03 4,1±2,0 30G 2,0±0,2 0,116±0, ,1±12,84 592,8±10, ± 2,4 20,87±0,82 1,26±0,01 4,3±0,3 30GF 3,2±0,0 0,105±0, ,4±10,13 599,3±10, ± 74,6 19,14±3,16 1,24±0,05 5,6±1,1 40G 2,7±0,1 0,172±0, ,8±28,71 623,6±29, ± 5,8 14,89±0,95 1,18±0,01 5,7±1,2 40GF 3,7±0,0 0,286±0, ,7±15,04 705,3±9, ±2,3 20,80±1,13 1,26±0,02 10,3±4,2

9 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW 311 Rys. 3. Zależność aktywnośi wody od zawartośi wody w proszkah otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 3. Dependene of water ativity on water ontent in powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Indiations as in Figure 1 Gęstość nasypowa Gęstość nasypowa luźna i utrzęsiona proszków otrzymanyh w wyniku suszenia rozpyłowego roztworów glukozy, fruktozy i ih mieszanin wynosiła odpowiednio od 445,1±12,8 do 558,7±15,0 oraz od 546,8±26,9 do 705,3±9,1 kg m -3 (rys. 4, ta. 2). Pomiary wykonano w o najmniej trzeh powtórzeniah. Gęstośi te są zliżone do gęstośi nasypowyh proszków maltodekstryny, glukozy, ukru kryształu i ukru pudru, podawanyh w literaturze (Domian 2007). Gęstość nasypowa proszków zależy m.in. od wielkośi ząstek oraz zawartośi wody. Im większe rozmiary ząstek, tym oserwuje się więej pustyh przestrzeni pomiędzy nimi, o wpływa na spadek gęstośi nasypowej. Duże zróżniowanie wielkośi ząstek deyduje o zmniejszeniu ilośi pustyh przestrzeni i wzrośie gęstośi nasypowej (Janiszewska i in. 2008). Wzrost stężenia roztworu wyjśiowego soku jałkowego z 50 do 60%, o skutkowało zwiększeniem średniej średniy ząstek od 130 do 154 µm, spowodował zmniejszenie gęstośi nasypowej luźnej z 0,686 do 0,525 g m -3 (Domian i Bialik 2006). Kolejnym zynnikiem wpływająym na gęstość nasypową proszków jest zawartość wody. Wzrost wilgotnośi powoduje łązenie się proszku w większe skupiska, powstawanie wolnyh przestrzeni i zmniejszanie gęstośi nasypowej luźnej (Janiszewska i in. 2008). Spodziewano się wię, że wraz ze wzrostem stężenia roztworu wyjśiowego, a tym samym wzrostem wielkośi ząstek proszku i zawartośi wody, gęstość nasypowa proszków, otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów glukozy, fruktozy i ih mieszanin, ędzie się zmniejszać. Jednakże nie stwierdzo-

10 312 A. JEDLIŃSKA i in. no takih zależnośi. Największą gęstośią nasypową harakteryzowały się proszki otrzymane z roztworów 40%-owyh, które jednozenie zawierały najwięej wody i miały największe ząstki. Należy przypuszzać, że duże zróżniowanie wielkośi ząstek yło przyzyną wysokih wartośi gęstośi. 700,0 Gęstość nasypowa luźna Bulk Density (kg m -3 ) 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 a a a a a 0,0 Rys. 4. Średnia gęstość nasypowa luźna proszków otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 4. Average ulk density of loose powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Indiations as in Figure 1 Gęstość nasypowa utrzęsiona Tapped density (kg m -3 ) 800,0 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 a a Rys. 5. Średnia gęstość nasypowa utrzęsiona proszków otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 5. Average tapped density of powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Indiations as in Figure 1

11 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW 313 Gęstość pozorna Gęstość pozorna proszków otrzymanyh przez suszenie rozpyłowe roztworów modelowyh wynosiła od 1260,8 ± 4,1 do 1468,4 ± 2,9 kg m -3 (rys. 5 i ta. 2). Pomiary wykonano w o najmniej trzeh powtórzeniah. Proszki otrzymane z 20%- owyh roztworów harakteryzowały się istotnie statystyznie mniejszą gęstośią pozorną w porównaniu z proszkami otrzymanymi z roztworów 30 i 40%-owyh. Według Janiszewskiej i in. (2008), wraz ze wzrostem stężenia roztworu wyjśiowego ząstki stają się ardziej zite, wykazują mniejszą porowatość wewnętrzną, o skutkuje większymi wartośiami gęstośi pozornej. Nie stwierdzono natomiast istotnego wpływu rodzaju sustanji modelowej na gęstość pozorną proszków. Gęstość pozorna Partile density (kg m -3 ) 1550,0 1500,0 1450,0 1400,0 1350,0 1300,0 1250,0 1200,0 1150,0 1100,0 a a a Rys. 6. Średnia gęstość pozorna proszków otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 6. Average partile density of powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Indiations as in Figure 1 Współzynnik Hausnera i Carra Współzynnik Hausnera proszków otrzymanyh z roztworów modelowyh wynosił od 1,18±0,01 do 1,31±0,09, a współzynnik Carra od 14,9±1,0 do 23,5± 5,0 (rys. 6 i 7, ta. 2). Pomiary wykonano w o najmniej trzeh powtórzeniah. Wartość współzynnika Hausnera informuje o spójnośi proszku związanej z siłami kohezji. Jeśli współzynnik jest większy od 1,4, to ząstki proszku harakteryzują się dużą kohezyjnośią i tworzą spójną strukturę. Proszki o współzynniku Carra mniejszym od 1,2 mają dorą sypkość, a ih ząstki wykazują małą kohezyjność (Jinapong i in. 2008, Hausner 1967).

12 314 Współzynnik Hausnera Hausner Ratio 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 A. JEDLIŃSKA i in. a a Rys. 7. Współzynnik Hausnera proszków otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 7. Hausner oeffiient of powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Indiations as in Figure 1 30,0 Współzynnik Carra Carr Index 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 a a 0,0 Rys. 8. Współzynnik Carra proszków otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 8. Carr oeffiient of powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Indiations as in Figure 1 Współzynniki Hausnera w adanyh proszkah wyniosły poniżej 1,4, a zatem można stwierdzić, że nie yły to proszki spójne i większość z nih (o współzynniku większym od 1,2) harakteryzowała się średnią kohezyjnośią i spójnośią. Domian i Bialik (2006) w wyniku suszenia rozpyłowego soku jałkowego otrzymały proszki o podonej, umiarkowanej i dorej sypkośi (współzynnik Hausnera <1,4).

13 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW 315 Wartośi współzynnika Carra świadzą o sypkośi proszków. Proszki o wartośiah współzynnika Carra <15 harakteryzują się ardzo dorą sypkośią, znajdująe się w przedziale dorą, średnią, złą, >45 ardzo złą (Jinapong i in. 2008, Carr 1965). Współzynnik Carra w adanyh proszkah wynosił od 14,9±1,0 do 23,5±5,0. Na podstawie otrzymanyh wielkośi współzynnika Carra stwierdzono, że proszki harakteryzowały się średnią lu dorą sypkośią. Najlepszą sypkośią harakteryzowały się proszki otrzymane z 40%-owego roztworu glukozy (o współzynniku Hausnera i Carra odpowiednio 1,18±0,01, 14,89 ±0,95), najgorszą proszki otrzymane z 20%-owego roztworu glukozy (o współzynniku Hausnera i Carra odpowiednio 1,31±0,09, 23,52±4,99). W przypadku proszków otrzymanyh z roztworów glukozy zauważono istotny statystyznie wzrost sypkośi wraz ze wzrostem stężenia. W proszkah otrzymanyh z roztworów mieszanin glukozy i fruktozy o 30 i 40%-owym stężeniu nie stwierdzono istotnej statystyznie różniy w sypkośi. Analizują proszki otrzymane z roztworów 20%-owyh, stwierdzono istotny statystyznie wpływ dodatku fruktozy na ih sypkość wraz ze wzrostem dodatku fruktozy sypkość rosła. Zwilżalność Zwilżalność otrzymanyh proszków wynosiła od 4,1±2,0 do 10,3±4,2 s. Pomiary wykonano w o najmniej trzeh powtórzeniah. Uzyskane wyniki przedstawiono w taeli 2 i na rysunku 9. Zwilżalność/ Wettaility (s) 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 a a a d 0,0 Rys. 9. Zwilżalność proszków otrzymanyh po suszeniu rozpyłowym roztworów modelowyh glukozy, fruktozy i ih mieszanin. Nadłożone na słupkah odinki to odhylenia standardowe. Oznazenia jak na rysunku 1 Fig. 9. Wettaility of powders otained after spray drying of model solutions of gluose, frutose and their lends. Setions set aside on the olumns are standard deviations. Indiations as in Figure 1

14 316 A. JEDLIŃSKA i in. Najdłuższy zas zwilżania proszków wyniósł 10,3 s. Według Haugaard Sørensen i in. (1978) proszki mlezne wykazują właśiwośi instant gdy zas zwilżania nie przekraza 15 s. Proszkami instant określa się takie, które łatwo i szyko rozpuszzają się w wodzie (Lewiki 2008). Stwierdzono istotny wpływ rodzaju roztworu modelowego na zwilżalność proszków, jednak nie zauważono jednoznaznyh zależnośi. Można jednak wnioskować, że oeność glukozy w roztworze zwiększa zwilżalność proszków, zyli ograniza ih właśiwośi typu instant. WNIOSKI 1. Zwiększanie stężenia roztworów poddawanyh suszeniu oraz dodatku fruktozy o niskiej temperaturze przemiany szklistej pogarsza warunki wymiany iepła i masy w zasie suszenia o przekłada się na wzrost zawartośi wody i wielkośi ząstek w otrzymanyh proszkah. 2. Duże zróżniowanie wielkośi ząstek proszków przełożyło się na wysokie wartośi gęstośi nasypowej. 3. W wyniku suszenia rozpyłowego roztworów glukozy, fruktozy i ih mieszanin można otrzymać proszki o dorej i średniej sypkośi oraz łyskawiznej rozpuszzalnośi w wodzie. PIŚMIENNICTWO Cano-Chaua M., Stringheta P. C., Ramos A., M., Cal-Vital J., Effet of the arriers on the mikrostruture of mango powder otained y spray drying and its funtional haraterization. Innovative Food Siene and Emerging Tehnologies, 6, Carr R. L., Evaluating flow properties of solids. Chemial Engineering, 72, Chegini R. G., Ghoadian B., Effet of spray-drying onditions on physial properties of orange juie powder. Drying Tehnology, 23, Domian E., Gęstość i sypkość wyranyh produktów spożywzyh w proszku. W: Właśiwośi geometryzne, mehanizne i strukturalne surowów i produktów spożywzyh (red. Dorzański D., Mieszkalski L). Wyd. Naukowa Fundaja Rozwoju Nauk Agrofizyznyh, Komitet Agrofizyki PAN, Lulin, Domian E., Bialik E., Wyrane właśiwośi fizyzne soku jałkowego w proszku. Ata Agrophysia, 8 (4), Goula A.M., Adamopoulos K.G., Spray drying of tomato pulp in dehumidified air: II. The effet on powder properties. Journal of Food Engineering, 66, Cano-Chaua M., Stringheta P. C., Ramos A., M., Cal-Vital J. (2005): Effet of the arriers on the mikrostruture of mango powder otained y spray drying and its funtional haraterization. Innovative Food Siene and Emerging Tehnologies, 6, Goula A.M., Adamopoulos K.G., A new tehnique for spray drying orange juie onentrate. Innovative Food Siene and Emerging Tehnologies, 11, Haugaard Sørensen I., Krag J., Pisekey J., Westergaard V., Analytial Methods for Dry Milk Produts. A/S Niro Atomizer. Copenhagen. Denmark, 27.

15 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE PROSZKÓW 317 Hausner H.H., Frition onditions in mass of metal powder. International Journal of Powder Metallurgy, 3, Jinapong N., Suphantharika M., Jamnong P., Prodution of instant soymilk powders y ultrafiltration, spray drying and fluidized ed agglomeration. Journal of Food Engineering, 84, Janiszewska E., Cupiał D., Witrowa-Rajhert D., Wpływ parametrów suszenia rozpyłowego na jakość hydrolizatu iałkowego. Żywność, nauka, tehnologia, jakość, 5 (60), Keogh M. K., Murray C., A., O Kennedy B. T., Effets of ultrafiltration of whole milk on some properties of spray-dried milk powders. International Dairy Journal, 13, Lewiki P.P., Leksykon nauk o żywnośi i żywieniu złowieka oraz polsko-angielski słownik terminów. Hasło: instantyzaja. Wydawnitwo SGGW. Wyd. I, 169. Masters K., Spray Drying Handook, fifth ed. Lodman Sientifi and Tehnial, London. Pałaha Z., Sitkiewiz I., Temperatura przemiany szklistej- parametr stailnośi żywnośi. Przemysł Spożywzy, 62 (9), Rodriguez-Hernàndez G.R., Gonzàlez-Garia R., Grajales-Lagunes A., Ruiz-Carera M.A., Spray-drying of atus pear juie (Opuntia streptaantha): Effet on physiohemial properties of powder reonstituted produt. Drying Tehnology, 23, Truong V., Bhandari B.R., Howes T., Optimization of o-urrent spray drying proess of sugar-rih foods. Part I-Moisture and glass transition temperature profile during drying. Journal of Food Engineering, 71, Wang S., Langrish T., A review of proess simulations and the use additives in spray drying. Food Researh International, 42, Zamora M.C., Chirife J., Roldàn D., On the nature of the relationship etween water ativity and moisture in honey. Food Control, 17, Zheng-Wei C., Li-Juan S., Wei Ch., Da-Wen S., Preparation of dry honey y mirowavevauum drying. Journal of Food Engineering, 84, PROPERTIES OF POWDERS RECEIVED BY SPRAY-DRYING MODEL SOLUTIONS OF GLUCOSE, FRUCTOSE AND THEIR MIXTURES Aleksandra Jedlińska, Katarzyna Samorska, Dorota Witrowa-Rajhert Department of Food Engineering and Proess Management, Faulty of Food Sienes, Warsaw University of Life Sienes ul. Nowoursynowska 159, Warszawa aleksandra_jedlinska@sggw.pl Astrat. The aim of this work was to dry solutions of gluose, frutose and their lends and to examine the physial properties of the resultant powders. Solutions were spray dried with an addition of maltodextrin (the onentration of the solutions was 20, 30, 40%). Otained powders were examined in terms of water ontent, water ativity, ulk and tapped density, partile density, wettaility, flowaility. Mirographs were taken to define the size of the powder partiles. As a result of the experiments it was onluded that frutose had the worst drying properties, the proper drying was possile only if the initial solution was 20%. Water onentration and water ativity of the powders depended on the onentration of the solution, showing higher values for higher onentrations. Powders otained from 40% solutions were haraterised y the highest values of ulk density. Otained powders were haraterised y good and medium flowaility and exellent wettaility. Keywords: spray drying, gluose, frutose, maltodextrin, physial properties