Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych nr 572, 2013, 13 21

Transkrypt

1 Zszyty Problmow Postępów Nuk Rolnizyh nr 572, 213, KINETYKA ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO PLASTRÓW DYNI W ZAGĘSZCZONYM SOKU Z OWOCÓW PIGWOWCA* Adm Figil Uniwrsytt Przyrodnizy w Wrołwiu Strszzni. Clm pry było wyznzni wpływu tmprtury i stężni zgęszzongo soku z owoów pigwow n kintykę odwdnini osmotyzngo i skurz plstrów dyni. Kintyk odwdnini dotyzył spdku zrdukownj zwrtośi wody i wzrost względngo przyrostu zwrtośi suhj msy plstrów. Plstry dyni o śrdniy 18 mm i grubośi 6 mm były suszon przz 4 godziny w zgęszzonym soku o tmprturz 45 C i stężniu 2, 4 i 6 Bx. Spdk zrdukownj zwrtośi wody w plstrh dyni opisno przy użyiu modlu logrytmizngo, wzrost względngo przyrostu zwrtośi suhj msy i skurzu przy użyiu funkji wykłdnizj, przy zym istotn zminy wrtośi wyznznyh wilkośi nstępowły w pirwszyh dwóh godzinh odwdnini osmotyzngo. Wzrost stężni roztworu osmotyzngo spowodowł zmnijszni zrdukownj zwrtośi wody orz zwiększni skurzu i względngo przyrostu zwrtośi suhj msy w plstrh dyni, przy zym zwiększni stężni od 4 do 6 Bx ni przyzyniło się do powstni istotnyh różni między wrtośimi zrdukownj zwrtośi wody orz względngo przyrostu zwrtośi suhj msy. Słow kluzow: dyni, zgęszzony sok, odwdnini osmotyzn WSTĘP Podzs odwdnini osmotyzngo zhodzą jdnozśni dw prosy dotyzą wyminy msy. Jdn z nih polg n usuwniu wody z wilgotngo mtriłu do otzjągo roztworu o wyższym potnjl osmotyznym. Drugim prosm jst wnikni suhj substnji zwrtj w roztworz osmotyznym do wilgotngo mtriłu, którgo *Pr nukow finnsown z środków budżtowyh n nukę w lth jko projkt bdwzy N N Adrs do korspondnji Corrsponding uthor: Adm Figil, Uniwrsytt Przyrodnizy, Instytut Inżynirii Rolnizj, ul. Chłmońskigo 37/41, Wrołw, -mil: dm.figil@up.wro.pl

2 14 A. Figil sok komórkowy hrktryzuj się niższym potnjłm osmotyznym [Kowlsk i Lnrt 21, Wliszwski i in. 22]. W wyniku wyrównywni się potnjłów w obu ośrodkh nstępuj spowolnini prosu wyminy msy. Intnsywność tgo prosu ksztłtuj kintykę odwdnini osmotyzngo przdstwijąą spdk zwrtośi wody i wzrost zwrtośi suhj msy w suszonym mtril, w zlżnośi od zsu. Kintykę odwdnini osmotyzngo możn opisć przy użyiu funkji mtmtyznyh dopsownyh do punktów ksprymntlnyh. W tn sposób tworzon są modl mpiryzn pozwlją prognozowć przbig odwdnini i tym smym ułtwić podjmowni dyzji w prosi produkyjnym. Kintyk odwdnini osmotyzngo zlży od wilu zynników związnyh zrówno z surowm, jk i z roztworm osmotyznym [Co i in. 26]. Do zynników związnyh z surowm nlżą: jgo rodzj, ksztłt i stopiń rozdrobnini, ntomist zynnikmi związnymi z roztworm osmotyznym są: rodzj substnji osmotyznj, stężni i tmprtur roztworu. Okzuj się, ż obróbk wstępn surow, polgją n mrożniu lub blnszowniu, m tkż wpływ n przbig odwdnini osmotyzngo [Kowlsk i in. 28]. Odwdnini osmotyzn moż być prowdzon do otrzymni gotowgo produktu [Kowlsk i Lnrt 21] lub stnowić obróbkę wstępną poprzdzjąą suszni końow przy użyiu innj mtody [Cstilho i in. 27]. Wrto zuwżyć, ż bilns wyminy msy podzs odwdnini osmotyzngo prowdzi do zmnijszni objętośi suszongo mtriłu. Możn przypuszzć, ż wilkość tk powstłgo skurzu zlży od zminy msy spowodownj ubytkim wody nidosttzni kompnsownym przyrostm zwrtośi suhj substnji. Do sporządzni roztworu osmotyzngo njzęśij wykorzystywn jst shroz lub hlork sodu [Myor i in. 211]. Znzni rzdzij roztwór osmotyzny sporządzny jst n bzi soku owoowgo [Rózk i in. 27]. Jdnym z owoów hrktryzująyh się intnsywnym romtm, który moż poprwić wrżni snsoryzn wysuszongo miąższu dyni jst owo pigwow. Clm pry było wyznzni wpływu stężni zgęszzongo soku z owoów pigwow orz zsu trwni prosu n kintykę odwdnini osmotyzngo i skurz plstrów dyni. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Bdnym mtriłm były krążki o śrdniy 18 mm i grubośi 6 mm wyięt z miąższu dyni odminy Krowit. Krążki, nipoddwn wzśnij żdnj obrób wstępnj, były suszon osmotyzni w zgęszzonym soku z owoów pigwow (Chnomls jponi) w tmprturz 45 C. Sok uzyskny z świżyh owoów przy pomoy sokowirówki zostł przfiltrowny z użyim bibuły filtryjnj i zgęszzony w wypr próżniowj do stężń n poziomi 2, 4 i 6 Bx. Czs odwdnini osmotyzngo krążków dyni wynosił 1, 2, 3 i 4 godziny. Msę próbk mirzono przy użyiu wgi lbortoryjnj (Rdwg, Rdom) z dokłdnośią do,1 g. Ubytk msy próbk (RM) oblizono jko różnię ih msy przd odwdninim (m ) i po odwdniniu (m k ): RM = m m k (1) Zszyty Problmow Postępów Nuk Rolnizyh

3 Kintyk odwdnini osmotyzngo plstrów dyni Wilgotność próbk wyznzono przy użyiu suszrki próżniowj (SPT-2, ZEAMiL Horyzont, Krków), w tmprturz 7 C, przz 12 godzin. Zwrtość suhj msy w świżyh i odwdninyh osmotyzni próbkh wyznzono mtodą grwimtryzną, przy zym łkowit usunięi wody z mtriłu odbywło się w suszr próżniowj w iągu 12 godzin, w tmprturz 7 C. Kintykę odwdnini przdstwiono w funkji zsu jko spdk zrdukownj zwrtośi wody (U rd ) orz wzrost względngo przyrostu suhj msy ( sm), któr stnowił przyrost suhj msy w prób poddnj odwdniniu osmotyznmu w stosunku do suhj msy zwrtj w świżj prób: U rd ut ur = u u r (2) gdzi: u t zwrtość wody w zsi t, u o pozątkow zwrtość wody, u r równowgow zwrtość wody. Podzs wyznzni wrtośi U rd dokonno uproszzni polgjągo n pominięiu wrtośi u r. Tki uproszzni, powszhni stosown, ni m dużgo wpływu n wyniki bdń dotyzą kintyki suszni [Rsouli i in. 211]. Skurz suszonyh osmotyzni próbk (S) wyznzono n podstwi zminy objętośi suszonyh plstrów w stosunku do ih objętośi pozątkowj: S v v k = (3) v gdzi: V objętość plstrów przd odwdninim, V k objętość plstrów po odwdniniu. Objętość próbk oblizono n podstwi pomiru podstwowyh wymirów plstrów, dokonngo z dokłdnośią,1 mm, przy użyiu suwmirki lktroniznj, przy zym wysuszon osmotyzni plstry przd pomirm dosuszono sublimyjni w lu ndni im twrdszj tkstury, by uniknąć błędu związngo z łtwym odksztłnim się mtriłu pod wpływm nisku lmntów pomirowyh. Złożono przy tym, ż skurz towrzysząy suszniu sublimyjnmu jst niznzny. Dopsowni funkji mtmtyznyh do punktów ksprymntlnyh odbyło się przy użyiu progrmu Tbl Curv 2D Windows v2.3 (Jndl Sintifi Softwr, USA). Wilozynnikową nlizę wrinji przprowdzono, korzystją z pkitu Anov progrmu Sttisti 8. (SttSoft, In., Tuls, USA). Zstosowno tst istotnośi Tuky n poziomi α =,5. Przyjęto, ż tki sm oznzni litrow przy punkth ksprymntlnyh rprzntująyh wrtośi śrdni świdzą o brku sttystyzni istotnyh różni. nr 572, 213

4 16 A. Figil WYNIKI I DYSKUSJA Ubytk msy (RM) plstrów dyni, suszonyh osmotyzni w zgęszzonym soku z owoów pigwow, o różnym stężniu, przdstwiono n rysunku 1. Anlizują zwrty tm wykrs, nlży mić n uwdz fkt, ż ubytk msy jst wypdkową wyminy msy, któr odbyw się między surowm roślinnym o dużj zwrtośi wody i skonntrownym roztworm osmotyznym o stosunkowo dużj zwrtośi suhj msy. W tj wymini msy przpływ wody z surow do roztworu dominuj nd przniknim suhj msy z roztworu do surow. W rzzywistośi nstępuj tkż utrt suhj msy surow, l jst on niznzn z uwgi n slktywn dziłni półprzpuszzlnyh błon komórkowyh, któr umożliwiją wyminę wody, stnowią brirę dl ząstzk tworząyh suhą msę. Brir t jst znzni osłbion w wrstwi zwnętrznj w wyniku mhnizngo oddziływni ostrz nrzędzi służągo do wyinni plstrów. Możn przypuszzć, ż w związku z półprzpuszzlną funkją błon komórkowyh suh ms z zgęszzongo roztworu wnik główni do przstrzni międzykomórkowyh surow roślinngo. Nlży jdnk wziąć pod uwgę dstrukyjny wpływ wysokigo grdintu iśnini n strukturę komórkową przy dużj różniy potnjłów osmotyznyh. Wpływ tn jst dodtkowo potęgowny dziłnim podwyższonj tmprtury, któr zmnijsz wytrzymłość mhnizną błon komórkowyh. Zgodni z ozkiwnim wzrost zrówno długośi zsu odwdnini, jk i stężni roztworu osmotyzngo przyzynił się do zwiększni ubytku msy plstrów, przy zym njwiększ i jdnozśni istotn sttystyzni wrtość ubytku msy nstępowł w pirwszyh dwóh godzinh odwdnini. Wyniki wilu bdń potwirdzją, ż njwiększy ubytk msy występuj w pozątkowj fzi odwdnini osmotyzngo [Kowlsk i Lnrt 21, Rózk i in. 27]. Jst to spowodown dużą pozątkową różnią Względny ubytk msy, RM [g g 1 s.m.] Rltiv wight loss, RM [g g 1 s.m.] f b,d g h d 6 Bx 4 Bx 2 Bx Rys. 1. Fig Czs, t [h] Tim, t [h] Ubytk msy (RM) podzs odwdnini osmotyzngo plstrów dyni w zgęszzonym soku pigwow w tmprturz 45 C Wight loss (RM) during osmoti dhydrtion of pumpkin slis in ondnsd quin jui t tmprtur 45 C Zszyty Problmow Postępów Nuk Rolnizyh

5 Kintyk odwdnini osmotyzngo plstrów dyni potnjłów osmotyznyh między dwom ośrodkmi rprzntownymi przz suszony mtrił roślinny i skonntrowny roztwór osmotyzny. W mirę upływu zsu różni potnjłów osmotyznyh mlj, zgo rzulttm jst zmnijszni intnsywnośi wyminy msy. Po upływi godziny w próbkh odwdninyh w roztworz o stężniu 2 Bx nstąpiło zhmowni wyminy msy, objwiją się niznznym wzrostm wrtośi RM w iągu dlszyh 3 godzin, wynosząym zldwi,7 g g 1 s.m. w zkrsi od 3,2 do 3,9 g g 1 s.m., podzs gdy w roztworz o stężniu 4 Bx wzrost tn wynosił 2,3 g g 1 s.m. w zkrsi od 5 do 7,3 g g 1 s.m., w roztworz o stężniu 6 Bx sięgł 2,9 g g 1 s.m. w zkrsi od 6,1 do 9 g g 1 s.m. Zmin msy próbk podzs odwdnini osmotyzngo był śiśl związn z kintyką odwdnini obrzująą spdk zrdukownj zwrtośi wody U rd (rys. 2) i wzrost względngo przyrostu suhj msy ( sm) rysunk 3. Njwiększy spdk U rd nstąpił w pirwszj godzini prosu odwdnini. Wrtośi U rd osiągn przy stężnih 2, 4 i 6 Bx wynosiły wówzs odpowidnio:,42,,25 i,2, o przy pozątkowj zwrtośi wody, sięgjąj 15,77 gh 2 O g 1 s.m., odpowidło zwrtośi wody wynosząj 6,64, 3,92 i 3,13 gh 2 O g 1 s.m. Po dlszyh trzh godzinh odwdnini osmotyzngo wrtośi U rd spdły odpowidnio do,26,,12 i,7, o odpowidło zwrtośi wody wynosząj 4,19, 1,83 i 1,12 gh 2 O g 1 s.m. Nlży zuwżyć, ż jdyni w iągu pirwszyh dwóh godzin prosu odwdnini wyznzon wrtośi różniły się w sposób sttystyzni istotny. Wzrost stężni zgęszzongo soku sprzyjł uzyskiwniu mnijszyh wrtośi U rd, przy zym zwiększni stężni z 2 do 4 Bx było zdydowni brdzij fktywn niż zwiększni stężni z 4 do 6 Bx. Stwirdzono, ż zwiększni konntrji zgęszzongo soku z owoów pigwow powyżj 4 Bx ni prowdzi do sttystyzni istotnj poprwy kintyki odwdnini osmotyzngo plstrów dyni. Rys. 2. Fig. 2. Zrdukown zwrtość wody, Urd [ ] Moistur rtio, Urd [ ] 1,8,6,4,2 f, d, b,d,b 2 Bx 4 Bx 6 Bx 1 2 Czs, t [h] Tim, t [h]) Zrdukown zwrtość wody U rd plstrów dyni suszonyh osmotyzni w zgęszzonym soku pigwow o różnym stężniu Moistur rtio U rd of pumpkin slis osmotilly dhydrtd in ondnsd quin jui of diffrnt onntrtion,b,b nr 572, 213

6 18 A. Figil Kintykę spdku zrdukownj zwrtośi wody opisno przy użyiu modlu logrytmizngo [Jkubzyk 29]: Urd kt b = + (4) Wrtośi prmtrów tgo modlu zmiszzono w tbli 1. Tbl 1. Wrtośi prmtrów modlu logrytmizngo (4) opisujągo spdk U rd w zsi odwdnini osmotyzngo Tbl 1. Vlus of prmtrs of logrithmi modl (4) dsribing lowring of U rd during osmoti dhydrtion Stężni [%] Conntrtion [%] k b R 2 2,732 1,5956,271,999 4,8688 1,9322,136,998 6,912 2,689,895,9985 N podstwi wyników przdstwionyh n rysunku 3 możn stwirdzić, ż względny przyrost suhj msy ( sm) tkż był njintnsywnijszy podzs pirwszj godziny odwdnini osmotyzngo, przy zym znzn zminy sm zobsrwowno równiż w koljnj godzini w przypdku stężni 2 Bx orz w koljnyh dwóh godzinh w przypdku stężni 4 i 6 Bx. Osttzni po ztrh godzinh odwdnini osmotyzngo w sokh o stężniu 2, 4 i 6 Bx wrtośi sm wynosiły odpowidnio: 1,47, 2,36 i 2,66 g g 1 s.m. Nlży podkrślić, ż sttystyzni istotn różni wrtośi sm ujwniły się jdyni w pirwszyh dwóh godzinh trwni prosu odwdnini. Z- Rys. 3. Fig. 3. Względny przyrost suhj msy, sm [g g 1 s.m.] Rltiv solids gin, sm [g g 1 s.m.] 3 2,5 2 1,5 1,5,d b,d,d 6 Bx 4 Bx 2 Bx 1 2 Czs, t [h] Tim, t [h] Względny przyrost suhj msy ( sm) w plstrh dyni suszonyh osmotyzni w zgęszzonym soku pigwow o różnym stężniu Rltiv solids gin sm in pumpkin slis osmotilly dhydrtd in ondnsd quin jui of diffrnt onntrtion Zszyty Problmow Postępów Nuk Rolnizyh

7 Kintyk odwdnini osmotyzngo plstrów dyni uwżono tkż, ż zwiększni konntrji zgęszzongo soku z owoów pigwow powyżj 4 Bx ni przyzyniło się do istotngo zwiększni wrtośi sm podzs odwdnini osmotyzngo plstrów dyni. Kintykę względngo przyrostu suhj msy ( sm) opisno przy użyiu równni wykłdnizgo: Δ sm = 1 t b Wrtośi prmtrów tgo równni zmiszzono w tbli 2. (5) Tbl 2. Wrtośi prmtrów równni wykłdnizgo (5) opisujągo wzrost względngo przyrostu suhj msy ( sm) w funkji zsu odwdnini próbk dyni Tbl 2. Vlus of xponntil modl (5) dsribing rltiv solids gin ( sm) s funtion of pumpkin smpls dhydrtion tim Stężni [%] Conntrtion [%] b R 2 2 1,561 1,229, ,574 1,385, ,73 1,267,9926 Wzrost skurzu (S) próbk dyni podzs odwdnini osmotyzngo w zgęszzonym soku z owoów pigwow (rys. 4) wynik z ubytku wody, który m dydująy wpływ n ubytk msy (RM) rysunk 1. Myor i in. [211] wykzli, ż objętość próbk dyni odwdninyh w roztworh shrozy i hlorku sodu o tmprturz 7 C mlł liniowo wrz z rdukją ih msy. Ubytk msy (RM) tylko w niznznym stopniu rkom- Skurz, S [ ] Shrinkg, S [ ] 1,8,6,4 h g f b,d d, b 2 Bx 4 Bx 6 Bx,2 Rys. 4. Fig Czs, t [h] Tim, t [h] Skurz (S) plstrów dyni suszonyh osmotyzni w zgęszzonym soku pigwow o różnym stężniu Shrinkg (S) of pumpkin slis osmotilly dhydrtd in ondnsd quin jui of diffrnt onntrtion nr 572, 213

8 2 A. Figil pnsowny jst przyrostm zwrtośi suhj substnji. Dltgo przbig wrtośi S był podobny do zmin wrtośi RM. N podstwi wyników bdń wykzno, ż po dwóh godzinh odwdnini osmotyzngo próbk dyni w zgęszzonym soku z pigwow o stężniu 2 i 4 Bx wrtośi skurzu wynosiły,47 i,67. Wrtośi t były tylko niznzni mnijsz od wrtośi uzysknyh po ztrh godzinh prosu odwdnini. W przypdku odwdnini osmotyzngo w roztworz o stężniu 6 Bx skurz ulgł zwiększniu w iągu dwóh osttnih godzin prosu od,75 do,85. Stwirdzono, ż zwiększni konntrji zgęszzongo soku z owoów pigwow w zkrsi od 2 do 6 Bx spowodowło istotn zwiększni wrtośi skurzu plstrów dyni. Wzrost skurzu (S) w łym przdzil zsu opisno przy użyiu równni wykłdnizgo: t b S = 1 + Wrtośi prmtrów tgo równni zmiszzono w tbli 3. (6) Tbl 3. Wrtośi prmtrów równni wykłdnizgo (6) opisujągo skurz próbk dyni suszonyh osmotyzni w zgęszzonym soku z pigwow Tbl 3. Vlus of xponntil modl (6) dsribing shrinkg of pumpkin smpls dhydrtd osmotilly in ondnsd quin jui Stężni [%] Conntrtion [%] b R 2 2,3275,6738,1442,9939 4,59,7865,1437,9957 6,6857,8399,1464,9966 WNIOSKI 1. Spdk zrdukownj zwrtośi wody w plstrh dyni suszonyh w zgęszzonym soku z owoów pigwow opisno przy użyiu modlu logrytmizngo, wzrost względngo przyrostu zwrtośi suhj msy i skurzu spowodowngo odwdninim przy użyiu funkji wykłdnizj. Zproponown równni, wyznzon przy dużyh wrtośih współzynnik dtrminji, pozwlją z stosunkowo dużą dokłdnośią prognozowć zminy wyznznyh prmtrów podzs odwdnini osmotyzngo przy stężnih zgęszzongo soku, wynosząyh 2, 4 orz 6 Bx. 2. Istotn sttystyzni zminy wrtośi zrdukownj zwrtośi wody, względngo przyrostu zwrtośi suhj msy orz skurzu nstępowły jdyni w iągu dwóh pirwszyh godzin odwdnini osmotyzngo trwjągo ztry godziny. 3. Wzrost stężni roztworu osmotyzngo sporządzongo z zgęszzongo soku owoów pigwow spowodowł spdk zrdukownj zwrtośi wody orz wzrost skurzu i względngo przyrostu zwrtośi suhj msy w plstrh dyni, przy zym zwiększni stężni od 4 do 6 Bx ni przyzyniło się do powstni istotnyh różni między wrtośimi zrdukownj zwrtośi wody orz względngo przyrostu zwrtośi suhj msy. Zszyty Problmow Postępów Nuk Rolnizyh

9 Kintyk odwdnini osmotyzngo plstrów dyni LITERATURA Cstilho Gri C., Aprid Muro M., Kimur M., 27. Kintis of osmoti dhydrtion nd ir-drying of pumpkins (Cuurbit mosht). Journl of Food Enginring 82, Co H., Zhng M., Mujumdr A.S., Du W., Sun J., 26. Optimiztion of osmoti dhydrtion of kiwifruit. Drying Thnology 24 (1), Jkubzyk E., 29. Chrktrystyk suszni konwkyjno-mikroflowgo spiniongo prziru jbłkowgo. Żywność. Nuk. Thnologi. Jkość 1 (62), Kowlsk H., Lnrt A., 21. Mss xhng during osmoti prtrtmnt of vgtbls. Journl of Food Enginring 49, Kowlsk H., Lnrt A., Lszzyk D., 28. Th fft of blnhing nd frzing on osmoti dhydrtion of pumpkin. Journl of Food Enginring 86, Myor L., Morir R., Srno A.M., 211. Shrinkg, dnsity, porosity nd shp hngs during dhydrtion of pumpkin (Cuurbit ppo L.) fruits. Journl of Food Enginring 13, Rsouli M., Siidlou S., Ghsmzdh H.R., Nlbndi H., 211. Convtiv drying of grli (Allium stivum L.). Prt I: Drying kintis, mthmtil modling nd hng in olor. Austrlin Journl of Crop Sin 5 (13), Rózk A., Ahrndio I., Güll C., Lópz F., Frrndo M., 27. Mss trnsfr during osmoti dhydrtion in multiomponnt solution rih in grp phnolis with ntioxidnt tivity. Drying Thnology 25 (11), Wliszwski K.N., Dlgdo J.L., Gri M.A., 22. Equilibrium onntrtion nd wtr nd suros diffusivity in osmoti dhydrtion of pinppl slbs. Drying Thnology 2 (2), KINETICS OF OSMOTIC DEHYDRATION OF PUMPKIN SLICES IN CODENSED JUICE FROM QUINCE FRUIT Summry. Th im of this study ws to dtrmin th fft of tmprtur nd onntrtion of ondnsd jui from quin fruit on th kintis of osmoti dhydrtion nd shrinkg of th pumpkin slis. Drying kintis onrnd drsing of moistur rtio nd rltiv solids gin in th slis. Pumpkin slis of dimtr 18 mm nd thiknss of 6 mm wr drid for 4 hours in th ondnsd jui of onntrtion 2, 4 nd 6 Bx t 45 C. Th drsing of th moistur rtio of pumpkin slis ws dsribd using th logrithmi modl, whil th rltiv solids gin nd shrinkg by using n xponntil funtion. It ws found, tht th signifint hngs in th dtrmind prmtrs ourrd in th first two hours of osmoti dhydrtion. Th inrs in th onntrtion of th osmoti solution drsd th moistur rtio nd inrsd shrinkg s wll s rltiv solids gin of pumpkin slis. Howvr, inrsing th onntrtion from 4 to 6 Bx did not ontribut to th rtion of signifint diffrns btwn th vlus of th moistur rtio nd th rltiv solids gin. Ky words: pumpkin, quin, jui, osmoti dhydrtion nr 572, 213