WPŁYW TECHNIKI SUSZENIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE SUSZU JABŁKOWEGO

Act Agrophysic, 2007, 10(2), 445-453 WPŁYW TECHNIKI SUSZENIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE SUSZU JABŁKOWEGO Młgorzt Rząc, Dorot Witrow-Rjchert Ktedr InŜynierii śywności i Orgnizcji Produkcji, Wydził Technologii śywności Szkoł Główn Gospodrstw Wiejskiego ul. Nowoursynowsk 159 C, 02-776 Wrszw e-mil: mlgorzt_rzc@sggw.pl S t r e s z c z e n i e. Celem prcy yło określenie wpływu prmetrów suszeni konwekcyjnomikroflowego tj. mocy mikrofl i tempertury powietrz, n rwę tknki jłk. Wyniki porównywno z rwą suszu jłkowego suszonego metodą konwekcyjną w temperturze 70ºC. Zkres prcy oejmowł pomir prmetrów rwy w ukłdzie CIE L: L*, *, *, nsycenie C i ezwzględną róŝnicę rwy E suszu jłek. Uzyskne wyniki wskzują, Ŝe tknk jłk w czsie suszeni konwekcyjnomikroflowego jśnił w porównniu do tknki nie suszonej. Wrz ze wzrostem tempertury powietrz i mocy mikrofl jsność tknki oniŝł się, co potwierdzono w pomirch potencjłu rązowieni. Susz otrzymny przy niŝszej mocy mikrofl chrkteryzowł się większymi zminmi rwy w porównniu z jłkiem surowym. S ł o w k l u c z o we: suszenie konwekcyjno-mikroflowe, suszenie konwekcyjne, rw, potencjł rązowieni, jłk WSTĘP Brw suszonego produktu m duŝy wpływ n kceptcję produktu przez konsument, gdyŝ jkość ocenin jest równieŝ n podstwie wrŝeni wizulnego. N ksztłtownie się rwy przetworzonych produktów roślinnych mją wpływ występujące w nich związki polifenolowe. Podczs suszeni owoców i wrzyw enzym polifenolooksydz powoduje utleninie polifenoli, czego wynikiem jest rązowienie tknki (Perer 2005). Ten sm efekt uzyskuje się równieŝ n skutek rekcji nieenzymtycznego rązowieni, czyli rekcji cukrów z minokwsmi, zchodzącymi z duŝą szykością w podwyŝszonej temperturze i przy zwrtości wody około 30% (Roos 2001).

446 M. RZĄCA, D. WITROWA-RAJCHERT W osttnich ltch oserwuje się tendencję do łączeni metody suszeni konwekcyjnego i mikroflowego. Mikrofle łtwo przenikją przez produkt, ogrzewjąc go we wnętrzu, nie n powierzchni, jk to m miejsce przy suszeniu konwekcyjnym z pomocą gorącego powietrz (Giese 1992, Lewicki i in. 2001). Głównymi zletmi suszeni z wykorzystniem mikrofl jest szysz wymin ciepł i msy, wzrost szykości suszeni ez konieczności zwiększeni tempertury orz uzyskiwnie produktów lepszej jkości. Suszenie z zstosowniem mikrofl to nowy sposó suszeni Ŝywności i do końc nie jest wyjśnione, jkie zminy zchodzą w mterile podczs usuwni wody tą metodą. W tkich systemch czs suszeni jest krótszy, co oniŝ koszty procesu, przy zchowniu wysokiej jkości produktów. Pondto przyspieszenie procesu suszeni przez zstosownie mikrofl wpływ n zmniejszenie negtywnych skutków przemin iochemicznych, ze względu n krótszy czs kontktu mteriłu z tlenem (Krmkowski 2001). Ruiz i in. (2000) wykzli, Ŝe rw plstrów pomrńczy, suszonych konwekcyjnie w 60ºC z wykorzystniem mikrofl. Podonie, przy zstosowniu suszeni mikroflowego lu mikroflowego z wykorzystniem lmp hlogenowych rw mrchewki uległ mniejszym zminom niŝ surowc suszonego konwekcyjnie (Sumnu i in. 2005). Suszenie mikroflowo-konwekcyjne czosnku dje jśniejszy susz, w porównniu z suszeniem trdycyjnym w temperturze 60 i 70ºC (Shrm i Prsd 2001). RównieŜ dni dotyczące suszeni liści pokrzywy czy szpinku wskzują n to, Ŝe zstosownie wyŝszej mocy mikrofl powoduje mniejsze zminy rwy niŝ suszenie konwekcyjne (Alis i in. 2007, Alis 2007). Celem prcy ył nliz wpływu prmetrów suszeni konwekcyjno-mikroflowego tj. mocy mikrofl i tempertury powietrz, n rwę miękiszu jłk. Zkres prcy oejmowł pomir prmetrów rwy w ukłdzie CIE L*, *, *, n podstwie których określono nsycenie C i ezwzględną róŝnicę rwy E dl powierzchni zewnętrznej jłek. Pondto oznczono potencjł rązowieni dl suszy uzysknych metodą konwekcyjno-mikroflową. MATERIAŁ I METODY Jłk odminy Idred krojono w plstry o średnicy 30 mm i gruości 5±0,5mm i poddwno suszeniu. Wyrno sześć róŝnych komincji suszeni mikroflowego przy zstosowniu dwóch poziomów mocy mikrofl: 150 i 300 W orz trzech tempertur powietrz: 20, 30 i 40 C. Suszenie prowdzono w lortoryjnej suszrce, umoŝliwijącej regulcję tempertury powietrz, mocy mikrofl orz pomir zmin msy i tempertury mteriłu. Przepływ powietrz ył prostopdły do wrstwy mteriłu o prędkości około 3,5 m s -1. Suszenie konwekcyjne prowdzono w suszrce lortoryjnej w temp. powietrz 70ºC, stosując przepływ powietrz wzdłuŝ wrstwy mteriłu o prędkości 1,5 m s -1.

WPŁYW TECHNIKI SUSZENIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE SUSZU 447 Brwę mteriłu go i suszonego określno z pomocą chrommetru typu CR-300 firmy Minolt. Brwę mierzono w systemie CIE L*** dl oświetleni stndrdowego C. Dodtkowo oliczono: 2 2 nsycenie rwy: C = + (1) ezwzględną róŝnicę rwy: ( ) ( ) 2 ( ) 2 2 + + E = L (NBS), (2) gdzie: L,, wskźniki róŝnicy rw powierzchni porównywnych próek, w odniesieniu do jłk go. E jest wyrŝon w umownych jednostkch NBS, które zostły wprowdzone przez merykńskie iuro normlizcyjne (Klepck 2002, Mielicki 1997). W celu oznczeni potencjłu rązowieni ekstrhowno z tknki jłk rązowe rwniki melninowe, produkty rekcji enzymtycznego i nieenzymcztycznego rązowieni. OdwŜno 5 g rozdronionego miąŝszu surowych jłek, rozdrnino i dodwno 20 ml 95% etnolu. W przypdku suszu msę próki potrzeną do nlizy oliczno przy złoŝeniu, Ŝe ms suchej sustncji w suszu m yć równ msie suchej sustncji zwrtej w 5 g go jłk. Do odw- Ŝonego, rozdronionego suszu dodwno tką ilość wody, y sumryczn ms wynosił 5g, nstępnie 20 ml 95% etnolu. Próę homogenizowno przez 3 min, nstępnie pozostwino pod przykryciem przez 60 minut. Tk przygotowny roztwór wirowno przez 30 minut w temperturze 10ºC przy prędkości orotowej 11500. Od osdu odsączno superntnt, wcześniej zwilŝjąc sączek 95% etnolem i uzupełnino do ojętości 25 ml. W ekstrkcie oznczno potencjł rązowieni zgodnie z metodyką podną przez Viñ i Chves (2006). Pomir poległ n określeniu sorncji uzysknego ekstrktu przy długości fli 320 nm. Wynik wyrŝono w jednostkch sorncji (AU g -1 go jłk). Anlizę sttystyczną wyników przeprowdzono przy zstosowniu testu t-student, dwuczynnikowej nlizy wrincji i procedury Duncn przy poziomie istotności α = 0,05. WYNIKI I DYSKUSJA W czsie suszeni nstępują zminy rwy surowców roślinnych. Brw suszu konwekcyjnego nie uległ sttystycznie istotnej zminie w stosunku do go miękiszu jłk, choć moŝn zuwŝyć tendencję do ciemnieni tknki jłk w czsie suszeni konwekcyjnego (rys. 1). Podoną zleŝność oserwowł Sumnu i in. (2005) przy suszeniu konwekcyjnym mrchwi. Ntomist zstosownie mikrofl podczs suszeni, niezleŝnie od prmetrów procesu, spowodowło wzrost wrtości L* (rys. 1). WyŜsz wrtość prmetru L* suszy mikroflowych w porównniu do go miękiszu jłk wynik ze sposou wykonni ozn-

448 M. RZĄCA, D. WITROWA-RAJCHERT czeni, który poleg n odiciu świtł od powierzchni. MiąŜsz jłk go zwier duŝo wody i świtło odij się od jego powierzchni inczej niŝ od porowtej powierzchni suszu. Fktycznie oko ludzkie nie odier wrŝeni rozjśnieni mteriłu, co potwierdziły dlsze dni potencjłu rązowieni. 88 87 86 85 L* 84 83 82 81 80, fresh pples konw conv. e d,e d,e d c,c 150 20 150 30 150 40 300 20 300 30 300 40 prmetry suszeni (W, o C) drying prmeters (W, o C) Rys. 1. Wrtości prmetru L* suszonych jłek w zleŝności od prmetrów suszeni.,, c, d, e te sme litery wskzują grupy jednorodne Fig. 1. L* vlues of dried pples in dependence on drying prmeters.,, c, d, e the sme letters show homogeneous groups Przy suszeniu konwekcyjno-mikroflowym wzrost tempertury powietrz i uŝytej mocy mikrofl ył przyczyną uzyskiwni suszu jłkowego chrkteryzującego się ciemniejszą rwą. Jśniejsz rw mteriłu przy niŝszej mocy mikrofl mogł yć spowodown niŝszą temperturą mteriłu podczs procesu suszeni. Tempertur mteriłu pod koniec suszeni z wykorzystniem mikrofl o mocy 150 W wynosił około 50ºC, gdy tempertur powietrz ył n poziomie 20 i 30ºC orz 65ºC dl tempertury powietrz 40ºC. Ntomist przy mocy 300 W tempertur mteriłu n powierzchni mił wrtość około 70ºC, ez względu n zstosowną temperturę powietrz suszącego. W porównniu do suszu konwekcyjnego odnotowno istotny wzrost wrtości prmetru L* miąŝszu jłk, dl wszystkich suszy uzysknych z wykorzystniem mikrofl. Do oceny rwy przeprowdzono jednocześnie dni potencjłu rązowieni, określjące ilość związków o rązowej rwie, które są wynikiem enzymtycznego i nieenzymtycznego rązowieni. Wrtość potencjłu rązowieni dl surowych jłek wynosił 0,305±0,008 AU g -1. Przy zstosowniu suszeni z wykorzystniem mocy mikrofli 150 W nie nstąpiły istotne zminy potencjłu w porównniu do go jłk (rys. 2). Ntomist wyŝsz moc mikrofl i wyŝsz tempertur powie-

WPŁYW TECHNIKI SUSZENIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE SUSZU 449 trz suszącego spowodowł istotny wzrost ilości rązowych rwników powstjących w czsie suszeni, co związne jest z mniejszą jsnością tych suszy (rys. 1). c 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33 0,32 0,31 0,30 0,29 0,28 0,27 Potencjł rązowieni (AU g -1 go jłk). Browning potentil (AU g -1 fresh tissue) fresh pples 150 20 150 30 150 40 300 20 300 30 300 40 Prmetry suszeni (W, o C) Drying prmeters (W, o C) Rys. 2. Potencjł rązowieni jłk w zleŝności od prmetrów suszeni.,, c te sme litery wskzują grupy jednorodne Fig. 2. Browning potentil of pples in dependence on drying prmeters.,, c the sme letters show homogeneous groups N rysunku 3 przedstwiono zleŝność wrtości prmetru L* i potencjłu rązowieni. Współczynnik korelcji, r = 0,57, większy od wrtości tlicowej dl α = 0,05, świdczy o słej, chociŝ istotnej zleŝności pomiędzy dnymi wrtościmi. W związku z czym zmniejszenie jsności dnych suszy moŝn tłumczyć powstwniem rązowych rwników podczs suszeni tknki owocu. Wrtość *, odpowiedziln z rwę czerwoną i zieloną, przy suszeniu miękiszu jłek metodą konwekcyjno-mikroflową uległ niewielkim zminom. Suszenie przy mocy 300 W i przy wyŝszych temperturch powietrz powodowło zwiększenie wrtości *, czyli oniŝenie udziłu rwy zielonej n korzyść rwy czerwonej (rys.4). Podony wpływ n wrtość prmetru * moŝemy zuwŝyć przy suszeniu konwekcyjnym. Ntomist w przypdku mocy mikrofl 150 W i niŝszych tempertur powietrz suszącego nie nstępuje istotn zmin tego prmetru w stosunku do suszu konwekcyjnego, jk i miękiszu jłk świeŝego, przy czym susze te chrkteryzują się zdecydownym udziłem rwy zielonej. Z rwę Ŝółtą odpowid dodtni wrtość prmetru *, któr chrkteryzuje suszoną tknkę jłk. Przy suszeniu z zstosowniem wyŝszych mocy mikrofl, niezleŝnie od zstosownej tempertury powietrz suszącego, nie nstępuje istotn zmin wrtości prmetru * orz nsyceni rwy, w porównniu do wyjściowego surowc (rys. 4 i 5). Ntomist przy niŝszej mocy mikrofl, wrz ze zwiększjącą się

450 M. RZĄCA, D. WITROWA-RAJCHERT temperturą powietrz suszącego, nstępuje wzrost wrtości prmetru * orz wzrst nsycenie rwy. L 88 87 86 85 84 83 r = 0,57 82 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 Potencjł rązowieni (AU g -1 go jłk) Browning potentil (AU g -1 fresh tissue) Rys. 3. ZleŜność między wrtością prmetru L* i potencjłem rązowieni jłk Fig. 3. Dependence etween the L* vlue nd rowning potentil of pples 1,0 0,5 0,0,c, konw,,c 150 20,,c 150 30 c 150 40, 300 20 * -0,5-1,0 300 30 300 40-1,5-2,0-2,5 Prmetry suszeni (W, o C) Drying prmeters (W, o C) Rys. 4. Wrtości prmetru * suszonych jłek w zleŝności od prmetrów suszeni.,, c te sme litery wskzują grupy jednorodne Fig. 4. * vlues of dried pples in dependence on drying prmeters.,, c the sme letters show homogeneous groups

WPŁYW TECHNIKI SUSZENIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE SUSZU 451 * 25 23 21 19 150 20 150 30 150 40 c 300 20 300 30 300 40 konw 17 15 fresh pples 20 30 40 konw 70 Tempertur powietrz suszącego ( o C) Air temperture ( o C) Rys. 5. Wrtości prmetru * suszonych jłek w zleŝności od prmetrów suszeni.,, c te sme litery wskzują grupy jednorodne Fig. 5. * vlues of dried pples in dependence on drying prmeters.,, c the sme letters show homogeneous groups 26 c Nsycenie rwy Colour sturtion 24 22 20 18 16 14 12 10 fresh pples konw conv. 150 20 150 30 150 40 300 20 300 30 300 40 Prmetry suszeni (W, o C) Drying prmeters (W, o C) Rys. 6. Nsycenie rwy suszonych jłek w zleŝności od prmetrów suszeni.,, c te sme litery wskzują grupy jednorodne Fig. 6. Colour sturtion of dried pples in dependence on drying prmeters.,, c the sme letters show homogeneous groups

452 M. RZĄCA, D. WITROWA-RAJCHERT Anlizując wrtości ezwzględnej róŝnicy rwy moŝn stwierdzić, Ŝe njrdziej zliŝoną wrtość do mteriłu wyjściowego prezentowł pró wysuszon w temperturze powietrz 40ºC i przy mocy 300 W (t. 1). ZuwŜono, Ŝe im mniejsz tempertur przy mocy mikrofl 300 W tym róŝnic rwy jest rdziej zuwŝln. Ntomist rdziej widoczną zminą rwy chrkteryzowł się susz uzyskny przy mocy mikrofl 150 W, szczególnie w temperturze 20 i 40ºC. Im rdziej jsność (L*) i rw Ŝółt (*) produktu końcowego odiegły od go jłk, tym większ ył ezwzględn róŝnic rwy. Tel 1. Bezwzględn róŝnic rwy E względem rwy go jłk, dl zstosownych prmetrów suszeni konwekcyjnego i konwekcyjno-mikroflowego Tle 1. Totl colour difference E with regrd of colour of fresh pple for pplied convective drying nd ir-microwve drying prmeters Metod suszeni Drying method Moc mikrofl Microwve power (W) Tempertur Temperture (ºC) Prmetry suszeni Drying prmeters Suszenie konwekcyjne Convective drying Suszenie konwekcyjno-mikroflowe Air-microwve drying 150 300 70 20 30 40 20 30 40 E 3,1 5,2 3,2 5,1 2,7 2,3 1,8 WNIOSKI 1. Suszenie konwekcyjno-mikroflowe powoduje wzrost jsności suszu wrz ze zmniejszeniem mocy mikrofl i tempertury powietrz suszącego, co zostło potwierdzone mlejącymi wrtościmi potencjłu rązowieni. 2. Stwierdzono istnienie ujemnej korelcji liniowej pomiędzy jsnością suszu i wrtościmi potencjłu rązowieni. 3. Wrtości prmetrów * i * przy mocy mikrofl 300 W nie uległy sttystycznie istotnym zminom, ntomist wzrost tempertury powietrz suszącego przy mocy 150 W powodowł spdek wrtości prmetru * (zwiększenie udziłu rwy zielonej) i wzrost wrtości prmetru *(zwiększenie udziłu rwy Ŝółtej) orz nsyceni rwy. 4. Brw suszu, uzysknego przy prmetrch suszeni 300 W i 40ºC, w njmniejszym stopniu róŝnił się od mteriłu wyjściowego. Zdecydownie większe róŝnice rwy stwierdzono, stosując moc mikrofl 150 W.

WPŁYW TECHNIKI SUSZENIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE SUSZU 453 PIŚMIENNICTWO Alis I.O., Akudk B., Akudk N., 2007. Microwve drying chrcteristics of spinch, Journl of Food Engineering, 78 (2), 557-583. Alis I., 2007. Energy consumption nd colour chrcteristics of nettle leves during microwve, vcuum nd convective drying, Biosystems Engineering, 96 (4), 495-502. Giese J., 1992. Advnces in microwve food processing, Food Technology, 46, 118-123. Klepck M., 2002. Anliz Ŝywności, Wydwnictwo Fundcj Rozwój SGGW, Wrszw. Krmkowski R., 2001. Ocen jkości suszu z produktów spoŝywczych, Mszyny Przetwórstw Płodów Rolnych, Pleszew, 111-112. Lewicki P.P., Witrow-Rjchert D., Swczuk A., 2001. Szuszenie konwekcyjne jłek i mrchwi wspomgne mikroflmi, śywność, 2(27), 28-42. Mielicki J., 1997. Zrys widomości o rwie. Fundcj Rozwoju Polskiej Kolorystyki, Łódź. Perer C.O., 2005. Selected Qulity Attriutes of Dried Foods, Drying Technology, 23(4), 717-730. Roos Y.H., 2001. Wter Activity, Food shelf life stility, Chemicl, Biochemicl, nd Microiologicl Chnges (ed. M. Eskin), CRC Press, London, 3-36. Ruiz G., Mrtinez-Monzó J., Brt J.M., Chirlt A., Fito P., 2000. Applying microwves in drying of ornge slices, XII Interntionl Drying Symposium, 239-241. Shrm G.P., Prsd S. 2001. Drying of grlic (Pllium stivum) cloves y microwve-hot ir comintion, Journl of Food Engineering, 50, 99-105. Sumnu G., Turi E., Oztop M., 2005. Drying of crrots in microwve nd hlogen lmp-microwve comintion movens, LWT, 38, 549-553. Viñ S.Z., Chves A.R., 2006. Antioxidnt responses in minimlly processed celery during refrigerted storge, Food Chemistry, 94, 68-74. INFLUECE OF DRYING TECHNIQUE ON OPTICAL PROPERTIES OF DRIED APPLE SLICES Młgorzt Rząc, Dorot Witrow-Rjchert Deprtment of Food Engineering nd Process Mngement, Fculty of Food Technology, Wrsw Agriculturl University ul. Nowoursynowsk 159 C, 02-776 Wrszw e-mil: mlgorzt_rzc@sggw.pl A s t r c t. The im of this study ws investigtion of the influence of convective-microwve drying prmeters, like microwve power nd ir temperture, on colour of dried pple slices. The results were compred with convective dried pples, dried t 70ºC temperture. The rnge of the study comprised the mesurement of colour prmeters in L system: L*, *, *, sturtion (C) nd totl colour difference ( E) for externl surfce of pple tissue. Achieved results indicted tht dried pple tissue lightened during convective-microwve drying in comprison with rw pples. While the ir temperture nd microwve power incresed, the tissue lightness decresed nd it ws confirmed in the mesurement of the rowning potentil. Dried mteril otined with lower microwve power hd igger colour differences in comprison with rw pples. K e y wo r d s : microwve-convective drying, convective drying, colour, rowning potentil, pples