ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.1

Podobne dokumenty
ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.2

Wykład 2. Anna Ptaszek. 7 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 2. Anna Ptaszek 1 / 1

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania. Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

ZMIANY CECH PRODUKTÓW PODCZAS ZAMRAŻANIA

KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Czy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak

Właściwości koligatywne

Wykład 7. Anna Ptaszek. 13 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 7.

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.

Termodynamiczne warunki krystalizacji

Szkła specjalne Przejście szkliste i jego termodynamika Wykład 5. Ryszard J. Barczyński, 2017 Materiały edukacyjne do użytku wewnętrznego

Wpływ techniki rozmrażania na odwracalność zmian jakościowych w produkcie żywnościowym

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

Sonochemia. Schemat 1. Strefy reakcji. Rodzaje efektów sonochemicznych. Oscylujący pęcherzyk gazu. Woda w stanie nadkrytycznym?

prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak

WYKŁAD 7. Diagramy fazowe Dwuskładnikowe układy doskonałe

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. ILOŚCIOWE ZBADANIE SZYBKOŚCI ROZPADU NADTLENKU WODORU.

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

Seminarium 4 Obliczenia z wykorzystaniem przekształcania wzorów fizykochemicznych

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA (seminarium)

Czym się różni ciecz od ciała stałego?

Spis treści. Ciśnienie osmotyczne. Mechanizm powstawania ciśnienia osmotycznego

Inżynieria materiałowa: wykorzystywanie praw termodynamiki a czasem... walka z termodynamiką

Inżynieria materiałowa: wykorzystywanie praw termodynamiki a czasem... walka z termodynamiką

Ciekłe kryształy. - definicja - klasyfikacja - własności - zastosowania

Fazy i ich przemiany

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

WYZNACZANIE ROZMIARÓW

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Układ Otoczenie Faza układu Składnik układu Układ dyspersyjny

Chemia - laboratorium

Wzrost fazy krystalicznej

Milena Oziemczuk. Temperatura

1) Rozmiar atomu to około? Która z odpowiedzi jest nieprawidłowa? a) 0, m b) 10-8 mm c) m d) km e) m f)

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Roztwory. Homogeniczne jednorodne (jedno-fazowe) mieszaniny dwóch lub więcej składników.

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

METODY PRZECHOWYWANIA I UTRWALANIA BIOPRODUKTÓW SUSZENIE PODSTAWY TEORETYCZNE CZ.1

WYKAZ NAJWAŻNIEJSZYCH SYMBOLI

Analiza termiczna Krzywe stygnięcia

Zjawiska powierzchniowe

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

Stany równowagi i zjawiska transportu w układach termodynamicznych

Badanie właściwości związków powierzchniowo czynnych

dr hab. inż. Józef Haponiuk Katedra Technologii Polimerów Wydział Chemiczny PG

Fizyka Ciała Stałego

Termodynamika Część 7 Trzecia zasada termodynamiki Metody otrzymywania niskich temperatur Zjawisko Joule'a Thomsona Chłodzenie magnetyczne

Wykład 3. Diagramy fazowe P-v-T dla substancji czystych w trzech stanach. skupienia. skupienia

Podstawowe wiadomości o zagrożeniach

powierzchnia rozdziału - dwie fazy ciekłe - jedna faza gazowa - dwa składniki

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

KRYTERIA OCEN Z FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

Politechnika Gdańska

dr hab. inż. Józef Haponiuk Katedra Technologii Polimerów Wydział Chemiczny PG

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Roztwory elekreolitów

WYKONUJEMY POMIARY. Ocenę DOSTATECZNĄ otrzymuje uczeń, który :

Diagramy fazowe graficzna reprezentacja warunków równowagi

11) Stan energetyczny elektronu w atomie kwantowanym jest zespołem : a dwóch liczb kwantowych b + czterech liczb kwantowych c nie jest kwantowany

Fazy i ich przemiany

Równowaga. równowaga metastabilna (niepełna) równowaga niestabilna (nietrwała) równowaga stabilna (pełna) brak równowagi rozpraszanie energii

Kinetyka zarodkowania

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

I. Właściwości wody: II. Stany skupienia wody. Na dnie zbiornika wodnego jest zawsze temperatura 4 O C (największa gęstość wody).

woda jest podstawowym składnikiem żywności -woda występuje we wszystkich produktach żywnościowych -obecność wody wpływa na strukturę żywności na

Odwracalność przemiany chemicznej

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Laboratorium z chemii fizycznej. Zakres zagadnień na kolokwia

Fazy i ich przemiany

Ściąga eksperta. Mieszaniny. - filmy edukacyjne on-line Strona 1/8. Jak dzielimy substancje chemiczne?

Równanie gazu doskonałego

Wykład 8. Przemiany zachodzące w stopach żelaza z węglem. Przemiany zachodzące podczas nagrzewania

Test kompetencji z chemii do liceum. Grupa A.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

Obróbka cieplna stali

Roztwory rzeczywiste (1)

Praca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. II. Przemiany austenitu przechłodzonego

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

Prędkości cieczy w rurce są odwrotnie proporcjonalne do powierzchni przekrojów rurki.

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

Przemiany energii w zjawiskach cieplnych. 1/18

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

Krystalizacja. Zarodkowanie

Wykład 8. Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski

Transport przez błony

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Wykład 5. Anna Ptaszek. 9 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 5. Anna Ptaszek 1 / 20

Transkrypt:

METODY PRZECHOWYWANIA I UTRWALANIA BIOPRODUKTÓW ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.1 Opracował: dr S. Wierzba Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej Uniwersytetu Opolskiego

Zamrażaniem produktów nazywamy proces pełnej lub częściowej zamiany wody w nich zawartej w lód (krystalizacji), oraz obniżenia temperatury produktu poniżej punktu krioskopowego. Punkt krioskopowy temperatura krzepnięcia wody wraz z substancjami w niej rozpuszczonymi. Procesy zachodzące w produktach zależą przede wszystkim od temperatury szybkość reakcji zależy od temperatury Reguła van't Hoffa przy obniżeniu temperatury ciała o 10 C, intensywność zachodzących w nim reakcji maleje 2-3 krotnie i w przybliżeniu w tym samym stosunku rośnie jego trwałość. Q 10 YT = Y + 10 Q 10 = 2-3 dla większości bioproduktów nie jest to ogólnie obowiązująca reguła, ale wskazuje na pewną prawidłowość, która sprawdza się w przeważającej liczbie przypadków T gdzie: Q 10 - współczynnik temperaturowy Y szybkość reakcji

Trwałość produktu rośnie w momencie jego zamrożenia. Ograniczenia prawa van t Hoffa: sprawdza się dla reakcji jednostkowych, w jednorodnych środowiskach, w miarę obniżania temperatury poniżej punktu krioskopowego Q 10 maleje, ujemny współczynnik temperaturowy dla niektórych reakcji np. denaturacja białka

Cząsteczka - dipol (układ dwubiegunowy) poszczególne cząsteczki łączą się za pomocą wiązań wodorowych. W czasie zamrażania obserwujemy w związku z wymianą ciepła przemieszczanie się wody zawartej w produkcie w kierunku niższej temperatury (powierzchni ciała). przyczyna niekorzystnych zmian w produktach po zamrożeniu W początkowej fazie zamrażania obserwujemy [www.wikipedia.pl] przechłodzenie cieczy powstanie struktury pseudokrystalicznej (uporządkowane grupy cząsteczek połączonych wiązaniami ( wodorowymi Szybkość wzrostu kryształów Woda (-7 0 C) 50 mm/s Glicerol (-17 0 C) 50 mm/dobę krystalizację ( stała (faza [www.wikipedia.pl]

W miarę obniżania temperatury następuje zbliżanie się cząsteczek wody spadek energii poniżej energii stałej orientacji cząsteczek rosną siły wzajemnego przyciągania, maleją cieplne ruchy Browna tworzy się struktura kryształu, w warunkach naturalnych głównie formy heksagonalne wydzielanie znacznych ilości ciepła 335 kj/kg

Woda przechodząc w lód znacznie zmienia swoje właściwości fizyczne W produktach woda nigdy nie występuje w stanie czystym!!! woda związana (unieruchomiona) w związkach chemicznych, kryształach b. trwała rodzaje wody w produktach woda związana w wyniku adsorpcji, sił osmotycznych i w strukturach żeli mniej trwała woda wolna - unieruchomiona mechanicznie w obrębie sieci białkowych, membran możliwa do całkowitego usunięcia

Obecność w wodzie substancji tworzących z nią roztwór w rozdrobnieniu cząsteczkowym powoduje: obniżenie temperatury krioskopowej zamarzania, podniesienie temperatury wrzenia obniżenie ciśnienia pary wodnej nad roztworem Obniżenie temp. krzep. r-r w stosunku do temp. krzep. czystego rozpuszczalnika wyraża wzór RAOULTA gdzie: Dt z = -e kr kr n e ( K/mol - stała krioskopowa (1,86 ( mol/1000g ) n - stężenie molowe roztworu Stała krioskopowa: zależy wyłącznie od cech rozpuszczalnika, nie zależy od rodzaju substancji rozpuszczonej, obecności substancji o koloidalnym ( skrobia stopniu rozdrobnienia, substancji wielkocząsteczkowych

Temperatura krioskopowa: dla większości naturalnych bioproduktów leży poniżej 0 0 C - w miarę wymrażania wody w produkcie (maleje jej ilość) i wzrostu stężenia soli mineralnych, ( kj/kg kwasów organicznych temperatura krioskopowa stopniowo się obniża (1,86 K/mol), (335 - dla czystych roztworów proces ten kończy się osiągnięciem stężenia i temperatury eutektycznej (roztwór eutektyczny zestala się jako jedna całość bez oddzielenia się kryształów rozpuszczalnika i ( soli rozpuszczonych zależy od ciśnienia osmotycznego panującego w komórkach (średnio wynosi: od -0,5 0 C do ( C -4 0 C, dużo białka - -15 0 W czasie zamrażania bioproduktów nie obserwujemy praktycznie zjawiska przechłodzenia cieczy: tkankowa budowa, rozbudowana powierzchnia ścian komórkowych, zawiesiny treści komórkowych stwarzają wiele dogodnych zarodków krystalizacji dających początek formowania się kryształów

Proces krystalizacji charakteryzują dwie szybkości powstawania zarodków kryształów, wzrostu kryształów. Homogeniczne zarodki kryształów ich brak (czyste ciecze i roztwory) sprawie, że roztwory mogą być schładzane znacznie poniżej punktu zamarzania zjawisko przechładzania cieczy. Heterogeniczna krystalizacja zarodkami kryształów są ciała obce.

W praktyce dąży się do realizacji procesu przy: maksymalnej liczbie zarodków kryształów, minimalnej szybkości ich wzrostu. Szybkie zamrażanie duża liczba małych kryształów, ( krystalizacji (wiele ośrodków Wolne zamrażanie jeden wielki kryształ (jeden zarodek ( krystalizacji

Prędkość zamrażania prędkość rozprzestrzeniania się kryształów od powierzchni do wnętrzna zamrażanego produktu, określa również prędkość odprowadzania ciepła. Rodzaje kryształów: regularne kryształy heksagonalne (sześcienne) w warunkach naturalnego, bardzo wolnego zamrażania, kryształy nieregularne (dendryty) średnia, duża szybkość zamrażania, kryształy kuliste b. szybkie i ultraszybkie zamrażanie (przy ultraszybkim zamrażaniu liczba ( przeźroczysty cienkich igieł powoduje, że staja się niewidoczne a kryształ Podczas oziębiania roztworu z zewnątrz, na powierzchni powstają kryształy lodu i jednocześnie wytwarza się granica podziału między fazą stałą a ciekłą na której zachodzą procesy dyfuzyjnego przemieszczania się wody i substancji w niej rozpuszczonych. (podczas powolnego zamarzania roztworów wodnych, w ich zewnętrznych warstwach tworzy się czysty ( lód Forma kryształów na granicy faz uzależniona jest od prędkości dyfuzji.

prędkość zamrażania = prędkość dyfuzji granica faz to płaska powierzchnia podziału (warunek najmniejszego zapotrzebowania energii zostaje ( granicy spełniony przy najmniejszej powierzchni tej prędkość zamrażania > prędkość dyfuzji granica faz to igłowa powierzchnia podziału (warunek najmniejszego zapotrzebowania energii zostaje spełniony przy odpowiednim rozwinięciu powierzchni ( podziału granicy

Rekrystalizacja niestabilność struktury krystalicznej, czyli jej przemiany w zamrożonym produkcie. Określana tez często jako proces stałego wzrostu kryształów w wyniku wędrówki cząsteczek wody od zanikających kryształów małych do dużych. matowienie z czasem kryształów kulistych ultraszybkie zamrażanie łączenie się dendrytów w monolityczne płyty lodu w miarę podnoszenia temperatury zamrożonego produktu. Przyczyny: wyższe ciśnienie pary wodnej nad powierzchnia małych kryształów w stosunku do dużych cząsteczki wody odpowiednio sublimują i resublimują, wahania temperatury jako pierwsze topnieją zawsze kryształy małe, po ponownym obniżeniu powstała woda wymraża się wokół dużych kryształów. Całkowite zahamowanie rekrystalizacji jest możliwe jedynie w temperaturze poniżej eutektycznej (-56 0 C dla roztworów biologicznych).