BADANIE UDZIAŁU WODY WYMROŻONEJ I NIEWYMROŻONEJ PO ZAMROŻENIU ROZTWORÓW MODELOWYCH SACHAROZY BEZ DODATKU I Z DODATKIEM SUBSTANCJI OCHRONNYCH 1

Podobne dokumenty
WPŁYW KAPPA KARAGENU I JEGO HYDROLIZATÓW NA PROCES ZAMRAŻANIA MODELOWYCH ROZTWORÓW SACHAROZY *

WPŁYW DODATKU WYBRANYCH BIOPOLIMERÓW NA PARAMETRY PROCESU ZAMRAŻANIA MODELOWEGO ROZTWORU SACHAROZY

WPŁYW DODATKU SUBSTANCJI OCHRONNYCH NA ZAKRES TEMPERATURY KRIOSKOPOWEJ I PRZEBIEG PROCESU ZAMRAŻANIA SOKU Z ZIEMNIAKA

ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.1

Wpływ techniki rozmrażania na odwracalność zmian jakościowych w produkcie żywnościowym

OCENA WYBRANYCH CECH JAKOŚCI MROŻONEK ZA POMOCĄ AKWIZYCJI OBRAZU

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

Obliczenia chemiczne. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

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

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.

ZAMRAŻANIE PODSTAWY CZ.2

K02 Instrukcja wykonania ćwiczenia

WPŁYW TEMPERATURY NA CECHY DIELEKTRYCZNE MIODU

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

Materiały dodatkowe do zajęć z chemii dla studentów

Inżynieria Rolnicza 5(93)/2007

Właściwości koligatywne

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

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA (seminarium)

OZNACZANIE MASY MOLOWEJ SUBSTANCJI NIELOTNYCH METODĄ KRIOMETRYCZNĄ

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

2. Procenty i stężenia procentowe

Słowa kluczowe: nasycanie, witamina C, ubytek wody, substancja osmotyczna

WPŁYW CZASU PRZECHOWYWANIA ZIARNA PSZENICY NA ZMIANĘ JEGO CECH JAKOŚCIOWYCH

Oznaczanie polaryzacji w produktach cukrowniczych metodą w bliskiej podczerwieni (NIR)

Wykład 4. Fizykochemia biopolimerów- wykład 4. Anna Ptaszek. 5 listopada Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

ZALEŻNOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA DYFUZJI WODY W KOSTKACH MARCHWI OD TEMPERATURY POWIETRZA SUSZĄCEGO

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

WYMAGANIA EDUKACYJNE

WPŁYW STOPNIA ZAGĘSZCZENIA SOKU MARCHWIOWEGO ORAZ METODY ZAMRAŻANIA NA PARAMETRY PROCESU ZAMRAŻANIA

Rozcieńczanie, zatężanie i mieszanie roztworów, przeliczanie stężeń

Politechnika Gdańska

Badanie właściwości związków powierzchniowo czynnych

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

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

ANALIZA ZALEŻNOŚCI POMIĘDZY CECHAMI DIELEKTRYCZNYMI A WŁAŚCIWOŚCIAMI CHEMICZNYMI MĄKI

PARAMETRY EUTEKTYCZNOŚCI ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI STOPOWYMI Ni, Mo, V i B

AUTOREFERAT. z opisem osiągnięć naukowych związanych z postępowaniem habilitacyjnym. Dr inż. Anna Kamińska-Dwórznicka

Woltamperometryczne oznaczenie paracetamolu w lekach i ściekach

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

Inżynieria Środowiska

WPŁYW PRZEBIEGU MECHANICZNEGO DOJU KRÓW NA ZAWARTOŚĆ KOMÓREK SOMATYCZNYCH W MLEKU PRZY ZMIENNEJ SILE NACIĄGU GUM STRZYKOWYCH W KUBKU UDOJOWYM

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Wykład 2. Termodynamika i kinetyka procesowa- wykład. Anna Ptaszek. 13 marca Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

KALIBRACJA. ważny etap procedury analitycznej. Dr hab. inż. Piotr KONIECZKA

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

Ćwiczenie 3 Pomiar równowagi keto-enolowej metodą spektroskopii IR i NMR

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

ZMIANY CECH PRODUKTÓW PODCZAS ZAMRAŻANIA

A4.06 Instrukcja wykonania ćwiczenia

g % ,3%

ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII ODBICIOWEJ DO OZNACZANIA ZAWARTOŚCI WODY W SERACH. Agnieszka Bilska, Krystyna Krysztofiak, Piotr Komorowski

Wymagania edukacyjne na poszczególne roczne oceny klasyfikacyjne z przedmiotu chemia dla klasy 7 w r. szk. 2019/2020

1. PRZYGOTOWANIE ROZTWORÓW KOMPLEKSUJĄCYCH

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

Roztwory elekreolitów

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Etap wojewódzki Propozycje rozwiązań i punktacja. Część I Zadania rachunkowe (0 39 pkt)

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

Fazy i ich przemiany

Termochemia elementy termodynamiki

WPŁYW DODATKÓW NAPOJÓW ALKOHOLOWYCH NA PROCES ZAMRAŻANIA SORBETÓW OWOCOWYCH

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 6 marca 2015 r. zawody III stopnia (wojewódzkie)

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

XXV KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW

WPŁYW WARUNKÓW PRZECHOWYWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE CIASTEK BISZKOPTOWYCH

Spis treści. Ciśnienie osmotyczne. Mechanizm powstawania ciśnienia osmotycznego

10. ALKACYMETRIA. 10. Alkacymetria

XXIII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2015/2016

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

WPŁYW TEMPERATURY W POMIESZCZENIACH POMOCNICZYCH NA BILANS CIEPŁA W BUDYNKACH DLA BYDŁA

WPŁYW METOD I PARAMETRÓW SUSZENIA NA ZMIANY BARWY SUSZÓW OWOCOWO-WARZYWNYCH

ĆWICZENIE 2 KONDUKTOMETRIA

Zadanie: 1 (1pkt) Zadanie: 2 (1 pkt)

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

dla której jest spełniony warunek równowagi: [H + ] [X ] / [HX] = K

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

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

OZNACZANIE CZASU I SZYBKOŚCI ZAMRAŻANIA SUROWCÓW I PRODUKTÓW

Określenie wpływu dodatku bentonitu na polepszenie właściwości geotechnicznych osadów dennych Zbiornika Rzeszowskiego.

WPŁYW ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO NA WŁAŚCIWOŚCI SORPCYJNE LIOFILIZOWANYCH TRUSKAWEK

ANALIZA WPŁYWU WYBRANYCH CZYNNIKÓW STRUKTUROTWÓRCZYCH NA JAKOŚĆ WYROBÓW DWURODNYCH

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

WPŁYW PROCESÓW PASTERYZACJI I ZAMRAŻANIA NA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE SOKU Z PIETRUSZKI

ZASTOSOWANIE MIKROPROCESOROWEGO REJESTRATORA DO POMIARU TEMPERATURY W PIECU KONWEKCYJNO-PAROWYM

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

WPŁYW DODATKU SORBITOLU NA WYBRANE CECHY PRODUKTU PO AGLOMERACJI WYSOKOCIŚNIENIOWEJ

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2017/2018 STOPIEŃ WOJEWÓDZKI 9 MARCA 2018 R.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Lepkościowo średnia masa cząsteczkowa polimeru. opiekun ćwiczenia: dr A.

Woda i roztwory wodne

Wymagania programowe: Gimnazjum chemia kl. II

Transkrypt:

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 12 z. 571: 59 66 BADANIE UDZIAŁU WODY WYMROŻONEJ I NIEWYMROŻONEJ PO ZAMROŻENIU ROZTWORÓW MODELOWYCH SACHAROZY BEZ DODATKU I Z DODATKIEM SUBSTANCJI OCHRONNYCH 1 Anna Kamińska-Dwórznicka, Urszula Karolina Ulanicka Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wstęp W żywności występują dwa rodzaje wody wolna i związana w związkach chemicznych, kryształach, strukturach żeli, zaadsorbowana na powierzchni związków oraz związana w wyniku działania sił osmotycznych, jak również związana mechanicznie [GRUDA i POSTOLSKI 1999]. Podczas obniżania temperatury produktu poniżej punktu krioskopowego wymrożeniu ulega jedynie woda wolna, tworząc kryształy lodu. Wymrożenie wody wolnej zawartej w danym produkcie jest główną przyczyną znacznego spowolnienia reakcji mikrobiologicznych i chemicznych [BETLIŃSKI i BONCA ]. Woda związana pozostaje niewymrożona, stanowiąc specyficzny rodzaj wody o odmiennych właściwościach i mający znaczny wpływ na jakość żywności w trakcie samego procesu mrożenia oraz podczas przechowywania [LEWICKI 1999; WOLFE i in. 2]. Istnienie wody niewymrożonej w zamrożonym produkcie jest prawdopodobnie spowodowane trzema czynnikami. Do czynników tych zaliczamy obecność substancji rozpuszczonych w produkcie, makrocząsteczek, błon komórkowych i innych struktur hydrofilowych oraz wzrost lepkości układu niewymrożonego [WOLFE i in. 2]. Obniżenie temperatury krioskopowej roztworu (freezing point depression) w stosunku do czystego rozpuszczalnika wyraża się wzorem Raoulta [GRUDA i PO- STOLSKI 1999]: T cr = ξ cr n gdzie: ξ cr współczynnik charakterystyczny dla danego rozpuszczalnika, tzw. stała krioskopowa (dla wody 1,86 K mol 1 ), n stężenie molowe roztworu (w molach substancji rozpuszczonej na jednostkę masy rozpuszczalnika). 1 Praca naukowa finansowana przez Narodowe Centrum Nauki w latach 13.

6 A. Kamińska-Dwórznicka, U.K. Ulanicka Niektóre substancje naturalnie występujące w roztworach rzeczywistych, takie jak: cukry (glukoza, sacharoza), NaCl czy kwas askorbinowy, powodują obniżenie temperatury krioskopowej i utrudniają orientowanie się molekuł wody w kierunku sieci krystalicznej spowalniając dyfuzję wody, a ze względu na zmianę właściwości organoleptycznych produktu zwiększenie ich dodatku jest ograniczone [KAMIŃSKA i LEWICKI 5]. Głównymi metodami pomiaru ilości wody wymrożonej są metody kalorymetryczne, jak DSC czy TGA, oraz metody jądrowego rezonansu magnetycznego. Metody obliczeniowe oparte są na prawie Raoulta. Zgodnie z tym prawem ilość wody wymrożonej (w odniesieniu do zawartości suchej substancji w produkcie) obliczamy zgodnie ze wzorem: Tcr ω = 1 Te gdzie: ω udział wody wymrożonej [%], T cr temperatura krioskopowa produktu [ C], T e średnia końcowa temperatura produktu zamrożonego [ C]. Przykładowo zawartość wody niewymrożonej w białku jaja kurzego wynosi,55 g g 1, w skrobi kukurydzianej,35 g g 1, a w kolagenie,26 g g 1 [LEWICKI 1999; WOLFE i in. 2]. Większość produktów żywnościowych charakteryzuje się wysokim stopniem uwodnienia i z dużym przybliżeniem może być traktowana jak roztwory wodne. W pracy przedstawiono badanie procesu zamrażania (temperatura C) roztworów sacharozy o zróżnicowanym stężeniu ( i 4%), jako układów modelowych, opisując istnienie ścisłej współzależności między wartościami temperatury krioskopowej, końcowej i stopniem zagęszczenia roztworu a zawartością wody niewymrożonej w produkcie. Materiał i metody Metody technologiczne Roztwory sacharozy sporządzono w dwóch wariantach stężenia ( i 4%), w ilości 4 ml każdy (cukier Diamant plus woda destylowana). Poza wariantem podstawowym roztworów modelowych ( i 4%) przygotowano roztwory o tym samym stężeniu z dodatkiem substancji mających działanie ochronne (przed nadmierną krystalizacją i rekrystalizacją). Dodano: kappa karagen (KK) w ilości,5% masowych całości roztworu do badań, alginian sodu (AS) w ilości,5% masowych całości roztworu do badań, AFP III (antifreeze protein typ III białko ograniczające krystalizację lodu) w ilości,39% masowych całości roztworu do badań. Roztwory zamrażano w aluminiowym, cylindrycznym pojemniku o średnicy 6 cm i wysokości 16 cm, który umieszczano w kriostacie firmy HUBER (model CC 55). Zamrażanie prowadzono w temperaturze C. Temperaturę w środku geometrycznym próbek rejestrowano co 5 sekund za pomocą wielokanałowego termometru cyfrowego MPI-LAB (Metronic Instruments), podłączonego do komputera.

BADANIE UDZIAŁU WODY WYMROŻONEJ I NIEWYMROŻONEJ... 61 Proces prowadzono do osiągnięcia w badanym punkcie założonej średniej końcowej temperatury 15 C. W każdym sporządzonym roztworze dokonano pomiaru ekstraktu początkowego, a także ekstraktu niewymrożonej fazy płynnej przy użyciu refraktometru (Pocket refractometer PAL-3 firmy Atago). Pomiary dla każdego wariantu stężenia i temperatury powtórzono trzykrotnie. Metody obliczeniowe Za wartość temperatury krioskopowej przyjęto temperaturę odpowiadającą początkowemu, prostoliniowemu odcinkowi krzywej zamrażania po etapie schładzania. Udział wody niewymrożonej określono na podstawie obliczeń, korzystając ze wzoru Raoulta (biorąc pod uwagę wartości temperatury krioskopowej i średniej końcowej temperatury produktu zamrożonego) oraz korzystając z bilansu masowego procesu zagęszczania. Dysponując początkową i końcową zawartością suchej substancji w próbce (ss o i ss k przed i po mrożeniu), można wyznaczyć początkową i końcową procentową zawartość wody w próbkach (w o i w k ). Uwzględniając bilans masowy procesu zagęszczania: Mss = Mss o o z k można wyznaczyć masę roztworu zagęszczonego w gramach, czyli M z, a następnie obliczyć początkową i końcową zawartość wody w gramach, czyli W o i W k. Procent wody wymrożonej (ω) w danej próbce obliczymy z zależności: Wk ω = [%] W Korzystając ze wzoru Raoulta, należy również uwzględnić początkową i końcową zawartość wody w badanej próbce. o Wyniki i dyskusja Dla roztworów modelowych sacharozy (bez dodatków ochronnych) zamrażanych w kriostacie w temperaturze C stwierdzono, że temperatura krioskopowa uległa obniżeniu wraz ze wzrostem stężenia próbek z do 4% (tab. 1, rys. 1). Podobne wyniki przy zamrażaniu roztworów sacharozy o zróżnicowanym stężeniu uzyskali CORNILLON i in. [1995]. GABAS i in. [3], po przeprowadzeniu podobnych doświadczeń, stwierdzili, że obniżenie temperatury krioskopowej jest związane ze stopniem wymrożenia wody w produkcie, co może tłumaczyć wzrost zawartości wody wymrożonej wraz ze wzrostem stężenia zamrażanej próbki (w roztworze % ω = 42,86%, w roztworze 4% ω = 66,94%). Każda z badanych substancji ochronnych wpływała na podwyższenie temperatury krioskopowej roztworów o stężeniu % (rys. 2). Największą wartością temperatury krioskopowej charakteryzował się roztwór % z dodatkiem AFP III (,2 C). Niezależnie od zmian temperatury krioskopowej w próbkach zawartość wody wymrożonej i niewymrożonej praktycznie nie różni się między poszczególnymi próbkami o stężeniu % bez dodatków i z dodatkiem substancji ochronnych (tab. 1). Potwierdziła to również analiza wariancji jednoczynnikowej, przy poziomie istotności

62 A. Kamińska-Dwórznicka, U.K. Ulanicka Tabela 1; Table 1 Porównanie temperatura krioskopowa, zawartość wody wymrożonej i niewymrożonej w roztworach Comparison cryoscpic temperature, frozen and unfrozen water content in the solutions Rodzaj roztworu Type of solution Sacharoza % Sucrose % Sacharoza 4% Sucrose 4% Sacharoza % + KK Sucrose % + KK Sacharoza 4% + KK Sucrose 4% + KK Sacharoza % + AS Sucrose % + AS Sacharoza 4% + AS Sucrose 4% + AS Sacharoza % + AFP Sucrose % + AFP Sacharoza 4% + AFP Sucrose 4% + AFP Temperatura krioskopowa Cryoscopic temperature ( C) Woda niewymrożona Unfrozen water content nω (%) Woda wymrożona Frozen water content ω (%) 1,8 57,14 42,86 3,3 33,6 66,94,8 57,14 42,86 2,7 33,6 66,94 1,4 56,53 43,47 3,2 34,16 65,84,2 56,73 43,27 34,44 65,56 25 Temperatura w środku próbki ( C) Temperature in the sample centre ( C) 15 5 5 15 4 5 6 7 8 9 1 1 1 14 15 16 17 25 Rys. 1. Fig. 1. Czas zamrażania (min) Time of freezing (min) % 4% Porównanie krzywych zamrażania modelowych roztworów sacharozy o stężeniu % i 4% w temperaturze C Comparison of freezing curves for model sucrose solutions in the concentration of % and 4% at the temperature of C

BADANIE UDZIAŁU WODY WYMROŻONEJ I NIEWYMROŻONEJ... 63 25 Temperatura w środku próbki ( C) Temperature in the sample centre ( C) 15 5 5 15 4 5 6 7 8 9 1 1 1 14 15 16 17 25 Rys. 2. Fig. 2. Czas zamrażania (min) Time of freezing (min) BD KK AS AFP Porównanie krzywych zamrażania modelowych roztworów sacharozy o stężeniu % bez dodatków i z dodatkiem substancji ochronnych w temperaturze C Comparison of freezing curves for model sucrose solutions in the concentration of % without and with the addition of protective substances at the temperature of C α =,5. Przy podanym poziomie istotności występuje istotna statystycznie różnica pomiędzy ilością wody wymrożonej i niewymrożonej w roztworach % z dodatkiem substancji ochronnych a ilością wody wymrożonej i niewymrożonej w roztworach o tym samym dodatku, ale stężeniu 4%. W roztworach o stężeniu 4% wymarzało średnio o % wody więcej niż w roztworach o stężeniu %, a próbki, podobnie jak przy poprzednim wariancie stężenia, nie różniły się istotnie statystycznie między sobą, jeśli chodzi o zawartość wody wymrożonej i niewymrożonej. Największą zawartością wody niewymrożonej spośród próbek o stężeniu 4% charakteryzował się roztwór z dodatkiem AFP III, co potwierdza właściwości krioprotekcyjne tych związków. Dzięki nim niektóre organizmy mogą doskonale funkcjonować nawet w temperaturze poniżej zera [GRIFFITH i EWART 1995]. Spowodowane jest to prawdopodobnie gromadzeniem się cząsteczek AFP na powierzchni powstałych na początku krystalizacji małych kryształów lodu, co zapobiega ich dalszemu wzrostowi [HARDING i in. 3]. W przypadku roztworów o stężeniu 4% jedynie dodatek kappa karagenu (KK) wpływał na istotne podwyższenie temperatury krioskopowej: 3,3 C dla próbki bez dodatku substancji ochronnej, 2,7 C dla próbki z dodatkiem kappa karagenu (tab. 1, rys. 3). Dla roztworu z dodatkiem AFP III ze względu na przebieg krzywej zamrażania nie było możliwe wyznaczenie temperatury krioskopowej (rys. 3). Dodatek alginianu sodu (AS) nie wpłynął istotnie na zmianę temperatury krioskopowej. Próbka ta charakteryzowała się jednak nieznacznie większą zawartością wody niewymrożonej niż próbka bez dodatku. Alginian sodu, jako substancja

64 A. Kamińska-Dwórznicka, U.K. Ulanicka 25 Temperatura w środku próbki ( C) Temperature in the sample centre ( C) 15 5 5 15 4 5 6 7 8 9 1 1 1 14 15 16 17 25 Rys. 3. Fig. 3. BD Czas zamrażania (min) Time of freezing (min) KK Porównanie krzywych zamrażania modelowych roztworów sacharozy o stężeniu 4% bez dodatków i z dodatkiem substancji ochronnych w temperaturze C Comparison of freezing curves for model sucrose solutions in the concentration of 4% without and with the addition of protective substances at the temperature of C AS AFP stabilizująca, podobnie zresztą jak kappa karagen, dodana do roztworu ulega pęcznieniu, uniemożliwiając niektórym cząsteczkom wody przemianę w lód [MAŁOLEP- SZY 1993; DZIOMDZIORA i KRALA 5; KAMIŃSKA i LEWICKI 8]. Obie metody obliczeniowe, określające udział wody wymrożonej i niewymrożonej, pozwoliły uzyskać nieróżniące się statystycznie wyniki, stąd dane w tabeli 1 uśredniony wynik z obu metod obliczeniowych. Wnioski 1. Temperatura krioskopowa modelowych roztworów sacharozy zamrażanych w kriostacie w temperaturze C uległa obniżeniu (o 1,5 stopnia) wraz ze wzrostem stężenia próbek z do 4%. 2. Każda z badanych substancji ochronnych wpływała na podwyższenie temperatury krioskopowej roztworów o stężeniu %. W przypadku próbek o stężeniu 4% jedynie dodatek kappa karagenu wpłynął na istotne podwyższenie temperatury krioskopowej (wzrost o,6 C). 3. Więcej wody wymarzało w próbkach o stężeniu 4% (średnio o % wody więcej niż w roztworach o stężeniu %). 4. Dodatek substancji ochronnych nie wpłynął istotnie na zmianę zawartości wody wymrożonej i niewymrożonej zarówno dla roztworów o stężeniu %, jak i 4%.

BADANIE UDZIAŁU WODY WYMROŻONEJ I NIEWYMROŻONEJ... 65 5. Największą zawartością wody niewymrożonej spośród próbek o stężeniu 4% charakteryzował się roztwór z dodatkiem AFP III ω = 34,44%. Literatura BETLIŃSKI Ł., BONCA Z.. Wpływ metody zamrażania produktów żywnościowych na ich cechy jakościowe. Część I. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 8: 335 341. CORNILLON P., ANDRIEU J., DUPLAN J.C., LAURENT M. 1995. Use of Nuclear Magnetic Resonance to Model Thermophysical Properties of Frozen and Unfrozen Model Food Gels. Journal of Food Engineering 25: 1 19. DZIOMDZIORA M., KRALA L. 5. Krioprotekcja nierozdrobnionego mięsa wieprzowego. Chłodnictwo 8 (4): 42 46. GABAS A.L., TELIS-ROMERO V.R.N. 3. Influence of Fluid Concentration on Freezing Point Depression and Thermal Conductivity of Frozen Orange Juice. International Journal of Food Properties 6: 543 556. GRIFFITH M., EWART K.V. 1995. Antifreeze proteins and their potential use in frozen foods. Biotechnology Advances 13 (3): 375 42. GRUDA Z., POSTOLSKI J. 1999. Zamrażanie żywności. WNT, Warszawa. HARDING M.M., ANDERBERG P.I., HAYMET A.D. 3. Antifreeze glycoproteins from polar fish. European Journal of Biochemistry 27: 1381 1392. KAMIŃSKA A., LEWICKI P.P. 5. Metoda dehydrofreezing (D-F) znaczenie i przyszłość (Dehydrofreezing metod (D-F) Meaning and Future). Przemysł Spożywczy 9 (59): 12 15. KAMIŃSKA A., LEWICKI P.P. 8. Metody ograniczania krystalizacji lodu w procesie zamrażania. Przemysł Spożywczy 9 (62): 24 28. LEWICKI P.P. 1999. Właściwości wody w produktach spożywczych. Inżynieria Chemiczna i Procesowa. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej 811 (24): 29 46. MAŁOLEPSZY B. 1993. Dlaczego stosujemy do produkcji lodów stabilizatory i emulgatory? Część I. Stabilizatory. Przegląd Piekarski i Cukierniczy 3: 29. WOLFE J., BRYANT G., KOSTER K.L. 2. What is unfreezable water, how unfreezable is it and how much is there? Cryo Letters 23: 157 166. Słowa kluczowe: sacharoza, zamrażanie, temperatura krioskopowa, woda niewymrożona Streszczenie Celem pracy było określenie procentowego udziału wody wymrożonej i niewymrożonej w zamrażanych modelowych roztworach sacharozy. Badano roztwory o stężeniu i 4% bez dodatków oraz z udziałem takich substancji, jak: kappa karagen (KK), alginian sodu (AS) oraz AFP III (białko ochronne typ III). Zamrażanie prowadzono w kriostacie ze stałą kontrolą temperatury przy C. Temperaturę

66 A. Kamińska-Dwórznicka, U.K. Ulanicka krioskopową określono na podstawie krzywych mrożenia. Udział wody wymrożonej i niewymrożonej określono na podstawie obliczeń, korzystając ze wzoru Raoulta oraz z bilansu masowego procesu zagęszczania. Temperatura krioskopowa roztworów bez dodatków uległa obniżeniu wraz ze wzrostem stężenia próbek. Dodatek substancji ochronnych podwyższał temperaturę krioskopową. Więcej wody (średnio o %) wymarzało w próbkach o stężeniu 4%. Dodatek substancji ochronnych nie wpłynął istotnie na zmianę zawartości wody wymrożonej i niewymrożonej zarówno dla roztworów %, jak i 4%. INWESTIGATION ON FROZEN AND UNFROZEN WATER CONTENT CONCERN AFTER FREEZING OF MODEL SUCROSE SOLUTIONS WITH OR WITHOUT ADDITION OF PROTECTIVE SUBSTANCES Anna Kamińska-Dwórznicka, Urszula Karolina Ulanicka Department of Food Engineering and Process Management Warsaw Agricultural University of Life Sciences SGGW Key words: surose, freezing, cryoscopic temperature, unfrozen water Summary The aim of this study was to determine the percentage of frozen and unfrozen water content concern in frozen model sucrose solutions. Solutions were tested at the concentration of and 4% without additives and with such substances as: kappa carrageenan (KK), sodium alginate (AS) and III AFP (protection protein type III). Freezing was carried out in the cryostat at the temperature of C. The cryoscopic temperature was defined based on freezing curves. Frozen and unfrozen water content was evaluated based on the calculations from Raoult equation and also from the concentration mass balance. The cryoscopic temperature without the addition of solutions decreased with increasing concentration of the samples. The addition of protective substances increased the cryoscopic temperature. More water (average %) was freezed in samples with the concentration of 4%. The addition of protective substances didn t significantly affected the change in frozen and unfrozen water content, for both of the solutions % and 4%. Dr Anna Kamińska Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji ul. Nowoursynowska 159c 2-777 WARSZAWA e-mail: anna_kaminska@sggw.pl