Ruch wilgoci w mieszankach typu muesli

• Autorzy: Ewa Gondek , Piotr P. Lewicki

Warianty tytułu

Moisture Diffusion in Mixtures of the Muesli Type

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Mieszanka płatków zbożowych z suszonymi owocami i innymi dodatkami jest materiałem niejednorodnym, a przez to trudnym do badania. W momencie produkcji składniki takiej mieszanki różnią się istotnie aktywnością wody, produkt nie znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej, a pomiędzy jego składnikami zachodzi wymiana masy. Płatki, jako typowe produkty higroskopijne, chłoną intensywnie wilgoć, a owoce podlegają desorpcji. Do badań wybrano składniki mieszanek najbardziej różniące się aktywnością wody czyli płatki zbożowe (płatki kukurydziane i płatki z otrąb pszennych) i owoce (jabłko). Wyznaczono izotermy sorpcji tych produktów metodą statyczno-eksykatorową, uzyskano izotermy drugiego typu według klasyfikacji Brunauera w przypadku płatków kukurydzianych i jabłka oraz trzeciego typu w odniesieniu do płatków z otrąb pszennych. Przygotowano mieszanki płatków z jabłkiem o zróżnicowanej zawartości wody. Plastry jabłka świeżego i suszonego do zawartości suchej substancji 40, 60 i 80 % mieszano z płatkami, zachowując stały stosunek suchych mas wynoszący 1:10. Po określonym czasie mieszanki rozdzielano, a w składnikach oznaczano zawartość wody i aktywność wody. Eksperyment prowadzono do uzyskania stanu równowagi, czyli zrównania się aktywności wody składników. Wyznaczono efektywny współczynnik dyfuzji wody w jabłkach metodą Cranka, a w przypadku płatków obliczono iloraz Def/L2 ze względu na trudności w określeniu ich wymiarów. Współczynnik dyfuzji wody w jabłku wyznaczony w mieszance płatków i jabłka świeżego wynosił 2,43•10-11 m2/s, a współczynnik dyfuzji wody w jabłku poddanym procesowi suszenia był na zbliżonym poziomie (3,23-3,08•10-13 m2/s) niezależnie od warunków prowadzenia eksperymentu. W przypadku płatków wartość ilorazu Def/L2 była tym niższa im mniejsza była zawartość wody w jabłku, co oznacza, że główny opór w ruchu masy w całym rozpatrywanym układzie stanowi tempo przemieszczania się wody w owocach. W związku z tym uzyskane w pracy wartości Def/L2 w przypadku płatków nie mogą być traktowane jako miara współczynnika dyfuzji wody w płatkach. (abstrakt oryginalny)

EN

A mixture of cereal flakes with dried fruit and with other additions is not a homogeneous material, thus, it is difficult to investigate it. During the production of such a mixture, its ingredients significantly differ by water activity, the product is not in the state of thermodynamic equilibrium, and the mass exchange occurs among those ingredients. The flakes, being a typical hygroscopic product, intensely absorb moisture, and the fruit is subject to desorption. Ingredients of the mixtures with the highest differences in water activity were selected for the investigation, i.e. cereal flakes (corn flakes and wheat bran flakes) and fruit (apple). Moisture sorption isotherms of those products were determined using a static exsiccation method. In the case of corn flakes and apples, the obtained isotherms represented type II according to the isotherm classification of Brunauer et al., and in the case of wheat bran flakes: type III of the same classification. Next, mixtures of flakes and apples were prepared; they had different water content levels. Slices of the fresh apples and of the apples dried so as to have 40, 60, and 80 % of dry matter were mixed with the flakes at a 1:10 constant ratio of dry matter. After a fixed time period, the mixtures were separated and the content of water & water activity were determined in the ingredients of those mixtures. The experiment was continued until the state of equilibrium was achieved, i.e. until the water activity levels of all the ingredients became equal. An effective water diffusion coefficient was determined for apples using the Crank method, and, as for the flakes, a Def/L2 quotient was calculated because it was difficult to measure their sizes. The water diffusion coefficient of the apple as measured in the flakes & fresh apple mixture was 2.43•10-11 m2/s while the water diffusion coefficient for the apple subject to drying was similar (3.23 - 3.08•10-13 m2/s) regardless of the experiment conditions. As for the flakes, the lower the water content in the apple was the lower the Def/L2 quotient value was. This means that the water diffusion speed in the fruit constitutes the major resistance to mass transfer within the entire system. Therefore, the Def/L2 values as obtained under this experiment cannot be regarded to be a reliable measure of water diffusion coefficient for the flakes. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Żywność funkcjonalna; Towaroznawstwo żywności; Jakość żywności; Badanie produktów spożywczych; Badania towaroznawcze

EN

Functional food; Food commodities; Food quality; Food products study; Commodity research

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 15 (2008)
• Numer: nr 4 (59)
• Strony: 173--180

Twórcy

autor

Ewa Gondek

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Piotr P. Lewicki

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• [1] Bizot H.: Using the GAB model to construct sorption isotherms. In: Physical Properties of Food. (eds.Jowitt R., Escher F., Hällström B., Meffert H. F. T., Spiess W.E.L., Vos G.) Applied Science Publishers, London 1983, pp. 43-54.
• [2] Brunauer S., Deming L. S., Deming W. E., Teller E.: On the theory of van der Waals adsorption of gases. J. Am. Chem. Soc., 1940, 62, 1723-1732.
• [3] Ertugay M. F., Certel M.: Moisture sorption isotherms of cereals at different temperatures. Nahrung, 2000, 44, 107-109.
• [4] Gondek E., Lewicki P.P.: Antiplasticization of cereal-based products by water. Part II: Breakfast cereals. J. Food Eng., 2006, 77 (2), 644-652.
• [5] Gondek E., Lewicki P.P.: Kinetics of water vapor sorption by selected ingredients of muesli-type mixtures. Pol. J. Food Nutr. Sci., 2007, 57(3), 23-27.
• [6] Labuza T. P., Hyman C.R.: Moisture migration and control in multi-domain foods. Trends Food Sci. Technol., 1998, 9, 47-55.
• [7] Lewicki P. P.: A three parameter equation for food moisture sorption isotherms. J. Food Proc. Eng., 1998, 21,127-144.
• [8] Meskine A.: Analysis of effect of relative mass diffusion resistances on moisture transport in foodpackage systems. M.S. thesis, The Univ. of Minnesota, St Paul, MN. (za Tutuncu i Labuza), 1998.
• [9] Nowak D., Lewicki P.P., Stasiak M.: Procesy dyfuzyjne w mieszankach wieloskładnikowych. Mat. Konf. Nauk. PTTŻ "Żywność funkcjonalna", Kraków, 1999, s. 83-84.
• [10] Sapru V., Labuza T. P.: Moisture transfer simulation in packaged cereal-fruit systems, J. Food Eng., 1996, 27, 45-61.
• [11] Tutuncu M. A., Labuza T. P.: Effect of geometry on the effective moisture transfer diffusion coefficient. J. Food Eng., 1996, 30, 433-447.