Wpływ fal ultradźwiękowych na przebieg suszenia i wybrane właściwości tkanki buraka ćwikłowego

• Autorzy: Aleksandra Fijałkowska , Małgorzata Nowacka , Dorota Witrowa-Rajchert

Warianty tytułu

Effect of Ultrasound Waves on Drying Process and Selected Properties of Beetroot Tissue

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Celem badań było określenie wpływu ultradźwięków, jako zabiegu wstępnego, na kinetykę suszenia tkanki buraka ćwikłowego i zużycie energii w tym procesie. Analizowano również wpływ obróbki wstępnej na zawartość suchej masy, zawartość barwników betalainowych oraz parametry barwy materiału. Plastry buraka ćwikłowego poddano działaniu ultradźwięków o częstotliwości 21 kHz przez 10, 20 i 30 min lub blanszowano 3 min w wodzie o temperaturze 90 ºC. Materiał wysuszono metodą konwekcyjną w temp. 70 ºC. Wykazano, że obróbka wstępna wpłynęła na istotne zmniejszenie zawartości suchej masy w świeżej tkance buraka, co było spowodowane ubytkiem składników i wnikaniem wody do wnętrza próbek. Zastosowanie obróbki wstępnej ultradźwiękami wpłynęło na skrócenie czasu suszenia plastrów buraka od 4,5 do 9 %, w porównaniu z tkanką niepoddaną zabiegom wstępnym, co doprowadziło do istotnego zmniejszenia (o 11 ÷ 14 %) nakładów energetycznych niezbędnych do wysuszenia materiału. Fale ultradźwiękowe spowodowały znaczące zmiany parametrów barwy suszu, zwiększając jasność plastrów buraka od 23,8 do wartości 35,6 ÷ 37,6, a także zmniejszając udział barwy czerwonej i żółtej odpowiednio do 13,1 ÷ 14,2 i 1 ÷ 1,6. Pomimo strat barwników betalainowych wywołanych obróbką wstępną oraz ich degradacją termiczną w procesie suszenia, w tkance buraka poddanej działaniu ultradźwięków oznaczono istotnie większą (p = 0,05) zawartość czerwonego (o 22,5 ÷ 26,5 %) i żółtego barwnika (o 23,5 ÷ 34,6 %) w porównaniu z próbką niepoddaną obróbce wstępnej ani blanszowaniu, co może świadczyć, że wstępne przygotowanie tkanki za pomocą ultradźwięków ułatwia ekstrakcję barwników z tkanki. (abstrakt oryginalny)

EN

The objective of the research study was to determine both the effect of ultrasounds as an pre- treatment procedure on the drying kinetics of beetroot tissue and the energy consumption during the process. Also, there was analyzed the effect of that pre-treatment procedure on the content of dry matter and betalains pigments, as well as on the colour parameters of the samples analyzed. Beetroot slices were either sonicated using a frequency of 21 kHz for 10, 20, and 30 minutes or blanched for 3 minutes in water at a temperature of 90ºC. To dry the material analyzed, a convection method was applied, the drying temperature was 70 ºC. It was shown that the pre-treatment significantly decreased the dry matter content in the fresh tissue of beetroot by reason of the loss of compounds and water penetration into the samples. The application of ultrasound pre-treatment caused the drying time of beetroot slices to be shortened 4.5 to 9 % in comparison to the drying time of untreated tissue; the shortening of the drying time resulted in a significant decrease in the energy inputs (11-14 %) indispensable for drying the samples. Ultrasound waves caused substantial changes in the colour parameters of the dried beetroot: the colour lightness of the beetroot slices increased from a value of 23.8 to 35.6-37.6 and the redness and yellowness increased to 13.1-14.2 and 1-1.6, respectively. Despite the losses of betalains pigments caused by the pre-treatment process applied and despite their thermal degradation during the drying process, a substantial (p = 0.05) increase was determined in the content of red pigment (22.5-26.5 %) and yellow pigment (23.5-34.6 %) in the sonicated beetroot tissue compared to the untreated and not blanched samples. This fact may prove that the ultrasound pre-treatment of beetroot tissue facilitates the extraction of pigments from the beetroot tissue. Key words: beetroot, ultrasounds, drying, colour, betalains. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Towaroznawstwo żywności; Jakość produktów żywnościowych; Technologia produkcji żywności; Utrwalanie żywności; Warzywa

EN

Food commodities; Quality of food products; Food production technology; Preservation of food; Vegetables

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 22 (2015)
• Numer: nr 2 (99)
• Strony: 138--149

Twórcy

autor

Aleksandra Fijałkowska

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Małgorzata Nowacka

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Dorota Witrowa-Rajchert

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• [1] Azoubel P.M., Baima M.A.M., Amorim M.R., Oliveira S.S.B.: Effect of ultrasound on banana cv Pacovan drying kinetics. J. Food Eng., 2010, 97, 194-198.
• [2] Carcel J.A., Garcia-Perez J.V., Benedito J., Mulet A.: Food process innovation through new technologies: Use of ultrasound. J. Food Eng., 2012, 110, 200-207.
• [3] Ciurzyńska A., Janowicz M., Piotrowski D., Pomarańska-Łazuka W., Sitkiewicz I., Lenart A.: Właściwości rekonstytucyjne suszonych próżniowo truskawek. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 2011, 569, 21-34.
• [4] Cybulska J., Zdunek A., Konstankiewicz K.: Calcium effect on mechanical properties of model cell walls and apple tissue. J. Food Eng., 2011, 102, 217-223.
• [5] Gamboa-Santos J., Soria A.C., Pérez-Mateos M., Carrasco J.A., Montilla A., Villamiel M.: Vitamin C content and sensorial properties of dehydrated carrots blanched conventionally or by ultrasound. Food Chem., 2013, 136 (2), 782-788.
• [6] Gamboa-Santos J., Montilla A., Cárcel J.A., Villamiel M., Garcia-Perez J.V.: Air-borne ultrasound application in the convective drying of strawberry. J. Food Eng., 2014, 128, 132-139.
• [7] García-Pérez J.V., Cárcel J.A., Riera E., Mulet A.: Influence of the applied acoustic energy on the drying of carrots and lemon peel. Dry Technol., 2009, 27, 281-287.
• [8] Hsu H.Y., Sheen S., Sites J., Huang L., Wu J.S-B.: Effect of high pressure treatment on the survival of Shiga toxin-producing Echerichia coli in strawberry puree. Food Microbiol., 2014, 40, 25-30.
• [9] Jaeger H., Meneses N., Knorr D.: Food Technologies: Pulsed Electric Field Technology. Encyclopedia of Food Safety, 2014, 3, 239-244.
• [10] Jambrak A.R., Mason T.J., Paniwnyk L., Lelas V.: Accelerated drying of button mushrooms, Brussels sprouts and cauliflower by applying power ultrasound and its rehydration properties. J. Food Eng., 2007, 81, 88-97.
• [11] Jambrak A.R., Lelas V., Mason T.J., Kresić G., Badanjak M.: Physical properties of ultrasound treated soy proteins. J. Food Eng., 2009, 93, 386-393.
• [12] Jambrak A.R., Mason T.J., Lelas V., Kresić G.: Ultrasonic effect on physicochemical and functional properties of α-lactoalbumin. LWT-Food Sci. Technol., 2010, 43 (2), 254-262.
• 148 Aleksandra Fijałkowska, Małgorzata Nowacka, Dorota Witrowa-Rajchert [13] Janowicz M., Lenart A.: Znaczenie suszenia owoców i warzyw. Post. Techniki Przetw. Spoż., 2003, 12 (1), 28-32.
• [14] Kek S.P., Chin N.L., Yusof Y.A.: Direct and indirect power ultrasound assisted pre-osmotic treatments in convective drying of guava slices. Food Bioprod. Process., 2013, 91 (4), 495-506.
• [15] Kidoń M., Czapski J.: Wpływ obróbki termicznej na zawartość barwników betalainowych i zdolność przeciwutleniającą buraka ćwikłowego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 1 (50), 124- 131.
• [16] Mason T.J., Paniwnyk L., Lorimer J.P.: The uses of ultrasound in food technology. Ultrason. Sonochem., 1996, 3 (3), 253-260.
• [17] Nilsson T.: Studies into the pigments in beetroot (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris var. rubra L.) Lantbrukshogskolans Annaler, 1970, 36, 179-197.
• [18] Nowacka M., Wiktor A., Śledź M., Jurek N., Witrowa-Rajchert D.: Drying of ultrasound pretreated apple and its selected physical properties. J. Food Eng., 2012, 113, 427-433.
• [19] Nowacka M., Tylewicz U., Laghi L., Dalla Rosa M., Witrowa-Rajchert D.: Effect of ultrasound treatment on the water state in kiwifruit during osmotic dehydration. Food Chem., 2014, 144, 18-25.
• [20] Ortuño C., Pérez-Munuera I., Puig A., Riera E., Garcia-Perez J.V.: Influence of power ultrasound application on mass transport and microstructure of orange peel during hot air drying. Physics Procedia, 2010, 3, 153-159.
• [21] Ozuna C., Álvarez-Arenas T.G., Riera E., Cárcel J.A., Garcia-Perez J.V.: Influence of material structure on air-borne ultrasonic application in drying. Ultrason. Sonochem., 2014, 21, 1235-1243.
• [22] PN-90/A-75101/03. Przetwory owocowe i warzywne. Oznaczenie zawartości suchej masy metodą wagową.
• [23] Rodrigues S., Fernades F.A.N.: Use of ultrasound as pretreatment for dehydration of melons. Dry Technol., 2007, 25, 1791-1796.
• [24] Rodríguez Ó., Santacatalina J.V., Simal S., Garcia-Perez J.V., Fermenia A., Rosselló C.: Influence of power ultrasound application on drying kinetics of apple and its antioxidant and microstructural properties. J. Food Eng., 2014, 129, 21-29.
• [25] Rząca M., Witrowa-Rajchert D.: Wpływ parametrów suszenia konwekcyjno-mikrofalowego na barwę jabłek. Acta Agrophysica, 2007, 10 (2), 445-454.
• [26] Rząca M., Witrowa-Rajchert D.: Wpływ parametrów suszenia konwekcyjno-mikrofalowego na aktywność przeciwrodnikową jabłek. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 5 (54), 222-230.
• [27] Tiwari B.K., Patras A., Brunton N., Cullen P.J., O'Donnell C.P.: Effect of ultrasound processing on anthocyanins and color of red grape juice. Ultrasonics Sonochemistry, 2010, 17, 598-604.
• [28] Wiktor A., Łuczywek K., Witrowa-Rajchert D., Hankus M., Królikowski K.: Aproksymacja krzywych kinetycznych suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego liści oregano wybranymi równaniami. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 2013, 573, 61-73.
• [29] Zotarelli M.F., Almeida Porciuncula B.D. i Borges Laurindo J.: A convective multi-flash drying process for producing dehydrated crispy fruits. J. Food Eng., 2012, 108 (4), 523-531.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2015/99/028