6. Suszenie marchwi w warunkach okresowo zmiennych
6.3. Ocena jakości produktu
Badanymi wyróżnikami jakości dla otrzymanego suszu marchwi były: zmiana barwy (ΔE), aktywność wody (aw) oraz zawartość (retencja) β-karotenu po procesie suszenia.
Całkowita zmiana barwy (ΔE)
Jak donosi literatura (Sikorski, 2007a), degradacja barwników karotenoidowych podczas przetwarzania produktów żywnościowych prowadzi do powstawania form mniej aktywnych biologicznie i objawia się zmianami sensorycznymi, m.in. rozjaśnieniem. Efekt jaśniejszej barwy (wzrost parametru L*) zaobserwowano w przypadku wszystkich próbek marchwi suszonych zarówno w stałej jak i zmiennej temperaturze powietrza.
Na rysunku 6.5 zaprezentowano przykładowe zdjęcia suszonych próbek marchwi po suszeniu konwekcyjnym bez i z obróbką osmotyczną. Proces suszenia gorącym powietrzem o stałej temperaturze ok. 70°C spowodował deformację i silny skurcz biomateriału, a ponadto powierzchnia marchwi stała się twarda, szorstka i znacznie utraciła naturalny kolor surowca (por. rys. 4.2a i 6.5a).
Próbka marchwi wstępnie odwadniania osmotycznie w 40% roztworze sacharozy, poddana suszeniu w warunkach zmiennych diametralnie różni się od próbki suszonej czysto konwekcyjnie (rys. 6.5b). W tym przypadku, barwa i tekstura
84 marchwi po suszeniu zmieniła się w mniejszym stopniu. Wizualnie najlepszy materiał uzyskano jednakże po suszeniu w zmiennych warunkach po osmozie z ultradźwiękami. Pomimo deformacji, materiał ten zachował w dużym stopniu kolor surowca.
a) b)
c)
Rys. 6.5. Zdjęcia próbek marchwi po suszeniu: a – stałe warunki, b – zmienne warunki po osmozie (40%), c – zmienne warunki po osmozie z ultradźwiękami (40%)
Jak wynika z pomiarów zaprezentowanych na rysunku 6.6, najwyższą wartością całkowitej zmiany barwy ΔE = 14,13 ± 0,43, charakteryzowała się próbka suszona w stałych warunkach. W przypadku wszystkich próbek marchwi suszonych w warunkach okresowo zmiennych uzyskano mniejsze wartości ΔE, w stosunku do marchwi suszonej w warunkach stacjonarnych, a wartości te wahają się w granicach od 8,77 ± 0,60 do 12,11 ± 0,68. Jednakże dla regularnych zmian temperatury powietrza otrzymano znacznie niższe wartości całkowitej zmiany barwy niż w przypadku zmian nieregularnych. Taka różnica barwy wynika z redukcji czasu ogrzewania biomateriału, a ściśle mówiąc z dynamicznego dostarczania chłodnego strumienia powietrza do komory suszarki. Ponieważ stabilność barwników karotenoidowych zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury suszenia, cykliczne obniżanie temperatury suszącego medium w dowolnie zaprogramowany sposób, zmniejsza stopień degradacji barwy i wpływa na poprawę koloru suszonego produktu.
85 Rys. 6.6. Całkowita zmiana barwy marchwi.
Wyniki badań całkowitej zmiany barwy marchwi odwadnianej osmotycznie z i bez wspomagania ultradźwiękowego z dosuszaniem konwekcyjnym pokazano na rysunku 6.7.
Rys. 6.7. Całkowita zmiana barwy marchwi odwadnianej osmotycznie (+ud – wspomaganie ultradźwiękami).
W przypadku marchwi odwadnianej osmotycznie w 40% i 60% roztworach fruktozy i suszonych w warunkach stałej temperatury powietrza, uzyskano ponad dwukrotnie niższe wartości całkowitej zmiany barwy, tj. od 6,16 ± 0,26 do 5,66 ± 0,30 oraz od 5,67 ± 0,17 do 4,02 ± 0,18, po zastosowaniu osmozy z ultradźwiękami. Z kolei dla próbek marchwi odwadnianych osmotycznie i suszonych w warunkach zmiennej temperatury powietrza wartości ΔE były od 3 do 5 razy niże, co oznacza, że zastosowanie obróbki wstępnej polegającej na odwadnianiu osmotycznym nie tylko zredukowało czas suszenia konwekcyjnego, ale i pozwoliło zachować naturalną barwę surowca. Jednakże najlepszej jakości biomateriał, z punktu widzenia zmiany barwy uzyskano w połączeniu techniki
86 osmozy wspomaganej ultradźwiękami z dosuszaniem konwekcyjnym w warunkach niestacjonarnych. Najniższą wartością ΔE charakteryzowały się próbki marchwi odwadniane w 60% roztworze fruktozy z ultradźwiękami, suszone w okresowo zmiennej temperaturze powietrza, tj. 2,94 ± 0,20.
Zatem dowiedziono, iż odwadnianie osmotyczne wspomagane ultradźwiękowo w połączeniu z suszeniem konwekcyjnym w cyklicznie zmieniającej się temperaturze medium suszącego zapobiega degradacji naturalnych barwników i pozwala zachować atrakcyjny kolor suszu.
Aktywność wody (aw)
Aktywność wody zawartej w produktach żywnościowych wpływa na wiele czynników, które decydują o ich trwałości, a m.in. o rozwoju mikroflory.
Suszenie, jako jedna z metod utrwalania żywności pozwala skutecznie zredukować aktywność wody, a tym samym ograniczyć wiele niekorzystnych przemian mikrobiologicznych. W tabeli 6.3 zestawiono wyniki pomiarów aktywności wody w marchwi suszonej w stałych i zmiennych warunkach.
Tabela 6.3. Aktywność wody przed i po procesie suszenia marchwi.
Jak wynika z powyższej tabeli, aktywność wody w świeżym korzeniu marchwi jest bliska jedności i wynosi średnio 0,97 ± 0,00, natomiast średnia wartość aktywności wody ze wszystkich testów suszarniczych po procesie suszenia marchwi wynosi 0,59 ± 0,03. Z kolei najniższą wartość aw uzyskano w przypadku programu zmian temperatury powietrza (5 – 30), tj. 0,49 ± 0,06.
Zaobserwowano również, że dla próbek marchwi suszonych z krótkimi okresami chłodzenia otrzymano nieco niższe wartości aktywności wody, co świadczy o zablokowaniu ruchliwości niektórych składników i trwałości suszu. Ponadto, dla większości rozpatrywanych zmian temperaturowych czynnika suszącego
87 uzyskano aktywność wody mniejszą niż 0,6. Z jednej strony, oznacza to zahamowanie wielu szkodliwych reakcji biochemicznych oraz rozwoju niektórych grzybów i pleśni, a z drugiej strony nie wyklucza jednak nieenzymatycznego brązowienia. Im wyższa aktywność wody, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji Maillarda, gdzie maksimum tych reakcji mieści się w przedziale aw od 0,5 do 0,8.
Wyniki pomiarów aktywności wody dla próbek marchwi odwadnianych osmotycznie i suszonych konwekcyjnie w stałych i zmiennych warunkach przedstawiono na rysunku 6.8.
Rys. 6.8. Zmiana aktywności wody marchwi odwadnianej osmotycznie po procesie suszenia (+ud – ultradźwięki).
Jak wynika z danych zaprezentowanych powyżej, aktywność wody próbek marchwi odwadnianych osmotyczne z dosuszaniem konwekcyjnym uległa redukcji z wartości 0,97 ± 0,01 do 0,40 ± 0,02. Zatem proces osmozy nie tylko obniżył zawartość wody w marchwi, ale i znacznie obniżył jej aktywność.
Ponadto zaobserwowano, że próbki marchwi odwadniane osmotycznie ze wspomaganiem ultradźwiękowym charakteryzują się nieco niższą wartością aw. Najmniejszą aktywność wody odnotowano w przypadku marchwi odwadnianej w 60% roztworze fruktozy z ultradźwiękami i suszonej w warunkach zmiennej temperatury powietrza, tj. 0,33 ± 0,02, co oznacza spadek aktywności o około 0,20 w stosunku do próbki suszonej czysto konwekcyjnie.
Ponieważ, próbki marchwi suszone konwekcyjnie w warunkach zmiennych ze wstępnym odwadnianiem w 60% roztworze cukru z ultradźwiękami wykazały najmniejszą aktywność wody ze względu na wyższą zawartość cukru (SG) spośród wszystkich zrealizowanych testów suszenia, stwierdzono iż taki sposób usuwania wilgoci z biomateriałów jest najbardziej efektywny i zapewnia lepszą trwałość suszu.
88 Retencja β-karotenu
Ważnym aspektem przetworzonych produktów żywnościowych, oprócz własności sensorycznych takich jak atrakcyjny wygląd, barwa, smak, jest zawartość substancji odżywczych. Suszenie konwekcyjne powoduje znaczą utratę składników odżywczych, naturalnych barwników i witamin, jednakże zmodyfikowanie metody suszenia może przyczynić się do większego zachowania tych cennych elementów. Retencję, a zatem zachowaną zawartość β-karotenu w suszu marchwi, przedstawiono w procentach (rys. 6.9), w odniesieniu do zawartości początkowej w surowcu przed suszeniem.
Rys. 6.9. Retencja β-karotenu w marchwi w zależności od zmian temperatury powietrza.
W przypadku suszenia w okresowo zmiennych warunkach największy ubytek zawartości β-karotenu zaobserwowano dla nieregularnych zmian temperatury powietrza, a retencja β-karotenu wynosi 61 – 68%. Oznacza to, że straty tego składnika po suszeniu ze zmienną amplitudą temperatury czynnika suszącego wyniosły 32 – 39%. Po procesie suszenia z regularnymi zmianami temperatury, próbki marchwi charakteryzowały się znacznie wyższą zawartością tego składnika niż w przypadku zmian nieregularnych, tj. od około73 do 92%, co oznacza straty tego barwnika na poziomie 8 – 27%. W przypadku zastosowania programu zmian z 5-min chłodzeniem oraz 20-min ogrzewaniem, uzyskano najwyższą zawartość barwnika w próbkach marchwi, a dokładnie 92,39 ± 5,09%. Należy zauważyć, że w przypadku suszenia stacjonarnego uzyskano podobne wartości retencji β-karotenu, jak przy zmianach amplitudy temperatury powietrza. Jak wynika z obliczeń zaprezentowanych na rysunku 6.9, wartości te są porównywalne i wynikają przede wszystkim z długotrwałej obróbki termicznej.
Zatem retencja β-karotenu zależy w dużym stopniu zarówno od częstotliwości oraz amplitudy zmian parametrów suszenia. Bezpośredni wpływ na zawartość tego barwnika w suszu marchwi ma także czas suszenia. Porównując retencję β-karotenu z czasem suszenia, można zauważyć że dla zmian regularnych
89 o dużej częstotliwości, dla których czas suszenia był najkrótszy, udało się zachować znacznie więcej tego barwika. Ponadto, degradacja β-karotenu jest efektem przegrzewania się marchwi. Dlatego też dla regularnych zmian temperatury czynnika suszącego, gdzie temperatura suszonego materiału przez dłuższy okres czasu utrzymywała się poniżej 50°C, zaobserwowano najmniejsze straty tego składnika.
90