Badanie stanu wody w wybranych mąkach z wykorzystaniem metody opartej na izotermach sorpcji

• Autorzy: Palacha Z. , Walczak E.

Warianty tytułu

EN

A study of water state in selected flours using the method based on sorption isotherms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy wyznaczono izotermy adsorpcji wody dla mąki pszennej, żytniej i gryczanej metodą statyczno-eksykatorową w trzech różnych wartościach temperatury 5, 25 i 40oC, w zakresie aktywności wody 0,112-0,945. Stwierdzono, że izotermy adsorpcji wody badanych mąk miały kształt sigmoidalny i zgodnie z klasyfikacją Brunauera i in. odpowiadały II typowi izoterm. Do opisu izoterm adsorpcji wody zastosowano model GAB, który dobrze opisywał otrzymane izotermy. Obliczony średni błąd kwadratowy (RMS) nie przekroczył 6%, a współczynnik zmienno-ści resztowej (Ve) był mniejszy od 12%. Temperatura procesu adsorpcji wpływała na przebieg izo-term adsorpcji. Higroskopijność mąk wzrastała wraz z obniżeniem się temperatury. Największy spadek czystego izosterycznego ciepła adsorpcji wody (qst,n) w mąkach wystąpił w zakresie równowagowej zawartości wody od 4 do 15 g wody (100 g s.s.)-1. W miarę zwiększania się ilości zaadsorbowanej wody powyżej 15 g wody (100 g s.s.)-1, czyste izosteryczne ciepło adsorpcji wody ulegało nieznacz-nemu zmniejszeniu i zbliżało się do utajonego ciepła parowania czystej wody. Najwyższą wartość czystego izosterycznego ciepła adsorpcji wody na poziomie monowarstwy miała mąka gryczana (34,7 kJmol-1), nieco niższą mąka pszenna (32,1 kJmol-1), a najniższą mąka żytnia (25,1 kJmol-1). Model empiryczny czteroparametrowy w miarę poprawnie opisywał zmiany qst,n w funkcji zawartości wody w badanych mąkach. Obliczony RMS nie przekroczył wartości 34%, a Ve był mniejszy od 9%.

EN

In the study presented in the paper water adsorption isotherms were determined for wheat, rye and buckwheat flours at 5, 25 and 40oC over a range of water activity from 0.112 to 0.945 by static gravimetric method. The water adsorption isotherms had a compatible course with type II isotherms according to the Brunauer classification. For the description the water adsorption isotherms the GAB model was used which gave good fit to the experimental sorption data. The calculated root mean square error (RMS) did not exceed 6% and residual coefficient of variation was less than 1%. The process temperature affected the course of adsorption isotherms. Hygroscopicity of the flours increased with lowering of the temperature. The biggest decline of net isosteric heat of wateradsorption (qst,n) in the flours was in the range of water content from 4 to 15 g water (100 g d.m.)-1. With increase in the amount of adsorbed water above 15 g of water (100 g d.m.)-1, the net isosteric heat of water adsorption decreased slightly and approached the latent heat of vaporisation for pure water. The highest value of the net isosteric heat of water adsorption at the level of the monolayer was recorded for buckwheat flour (34,7 kJ mol-1), slightly lower for wheat flour (32,1 kJ mol-1) and the lowest for rye flour (25,1 kJ mol-1). Four parameter empirical model correctly described qst,n changes in the function of water content in tested flours. The calculated RMS value did not exceed 34% and Ve value was less than 9%.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2014
• Tom: 21
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.469-481,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Palacha Z.

• Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa

autor

Walczak E.

• Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa

Bibliografia

• AOAC, 1996. Official Methods of Analysis. Association of Official Analytical Chemists, Arlington. VA.
• Boquet R., Chirife J., Iglesias H.A., 1979. Equations for fitting water sorption isotherms of foods. Part III. Evaluation of various three-parameter models. Journal of Food Technology, 14(5), 527-534.
• Brunauer S., Deming L.S., Deming W.E., Tellur E., 1940. On a theory of the van der Waals adsorp-tion of gases. Journal of the American Chemical Society, 62, 1723-1732.
• Czerwińska D., 2010. Mąki niechlebowe i ich zastosowanie. Przegląd Zbożowo-Młynarski, 5, 4-5.
• Czerwińska D., 2011. Wartość odżywcza i walory zdrowotne żyta, mąki żytniej i pieczywa żytnie-go. Przegląd Zbożowo-Młynarski, 6, 11-13.
• Giner S.A., Gely M.C., 2005. Sorptional parameters of sunflower seeds of use in drying and storage stability studies. Biosystems Engineering, 92(2), 217-227.
• Greenspan L., 1977. Humidity fixed points of binary saturated aqueous solutions. Journal of Re-search of the National Bureau of Standards – A. Physics and Chemistry, 81 A, 89-96.
• Iglesias H.A., Chirife J., 1976. Isosteric heats of water vapour sorption on dehydrated foods. Part I. Analysis of the differential heat curves. Lebensmittel-Wissenchaft und –Technologie, 9(2), 116-122.
• Jurga R., 2010. Prawie wszystko o ziarnie gryki i jej przetworach. Przegląd Zbożowo-Młynarski, 10, 6-10.
• Kędzierska K., Pałacha Z., 2011. Wpływ temperatury na właściwości sorpcyjne suszu pieczarek. Acta Agrophysica, 17(1), 77-88.
• Kędzierska K., Pałacha Z., 2012. Wpływ temperatury na właściwości sorpcyjne suszu jabłek. Acta Agrophysica, 19(3), 575-586.
• Kunachowicz H., Nadolna I., Przygoda B., Iwanow K., 2005. Tabele składu i wartości odżywczej żywności. PZWL, Warszawa, 186-187.
• Labuza T.P., Kaanane A., Chen J.Y., 1985. Effect of temperature on the moisture sorption isotherms and water activity shift of two dehydrated foods. Journal of Food Science, 50(2), 385-391.
• Lewicki P.P., 1997a. Water sorption isotherms and their estimation in food model mechanical mix-tures. Journal of Food Engineering, 32(1), 47-68.
• Lewicki P.P., 1997b. The applicability of the GAB model to food water sorption isotherms. Inter-natinal Journal of Food Science and Technology, 32(6), 553-557.
• Lewicki P.P., 1998. A tree parameter equation for food moisture sorption isotherms. Journal of Food Process Engineering, 21(2), 127-144.
• McLaughlin C.P., Magee T.R.A., 1998. The determination of sorption isotherm and the isosteric heats of sorption for potatoes. Journal of Food Engineering, 35(3), 267-280.
• Moreira R., Chenlo F., Torres M.D., Prieto D.M., 2010. Water adsorption and desorption isotherms of chestnut and wheat flours. Industrial Crops and Products, 32, 252-257.
• Nowacka M., Janiak G., Kidoń M., Czapski J., Witrowa-Rajchert D., 2012. Zastosowanie modeli matematycznych do opisu izoterm adsorpcji pary wodnej suszonej marchwi purpurowej i po-marańczowej. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 5(84), 60-72
• Ocieczek A., 2012. Sorption properties of various types of commercial wheat flour. Acta Agrophys-ica, 14(2), 365-377.
• Pałacha Z., 2007. Badanie stanu wody w matrycy modelowej i uzyskanej z jabłek z wykorzystaniem metody opartej na izotermach sorpcji oraz kalorymetrycznej. Wyd. SGGW, Warszawa, 1-84.
• Pałacha Z., 2010. Właściwości sorpcyjne. W: Właściwości fizyczne żywności (red.) Z. Pałacha, I. Sitkiewicz. WNT, Warszawa, 143-169.
• Pałacha Z., Chojnowska M., 2011. Badanie stanu wody w wybranych kaszach z wykorzystaniem metody opartej na izotermach sorpcji. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 21/38(1), 28-34.
• Pałacha Z., Meus K., 2009. Wpływ temperatury na właściwości sorpcyjne nasion i mąki amaranthu-sa. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 19/35(2), 41-48.
• Rizvi S.S.H., 1995. Thermodynamic properties of foods in dehydration. In: Engineering Properties of Foods (eds.) M.A. Rao, S.S.H. Rizvi. Marcel Dekker, Inc., New York, Basel, Hong Kong, 223-309.
• Rizvi S.S.H., Benado A.L., 1984. Thermodynamic properties of dehydrated foods. Food Technolo-gy, 38(3), 83-92.
• Rockland L.B., 1960. Saturated salt solution for static control of relative humidity between 5 and 40oC. Analytical Chemistry, 32, 1375-1376.
• Sopade P.A., Ajisegiri E.S., 1994. Moisture sorption study on Nigerian foods: maize and sorghum. Journal of Food Process Engineering, 17(1), 33-36.
• Spiess W.E.L., Wolf W.R., 1983. The results of the COST 90 project on water activity. In: Physical Properties of Foods (eds.) R. Jowitt, F. Escher, B. Hällström, H.F.T., Meffert, W.E.L., Spiess, G. Vos. Elsevier Applied Science Publishers, London, 65-87.
• Toğrul H., Arslan N., 2006. Moisture sorption behaviour and thermodynamic characteristics of rice stored in a chaber under controlled humidity. Biosystems Engineering, 95(2), 181-195.
• Wang N., Brennam J.G., 1991. Moisture sorption isotherm characteristics of potatoes at four tem-peratures. Journal of Food Engineering, 14(3), 269-287.