Water vapor sorption isotherms of cane sugar* Isotermas de sorción

Water vapor sorption isotherms of cane sugar* Isotermas de sorción

Water vapor sorption isotherms of cane sugar*
Isotermas de sorción del vapor de agua del azúcar de caña*
Maciej Wojtczak and Zbigniew Tamborski
The aim of the paper was to determine water vapor sorption isotherms of different types of cane sugar in comparison with beet
sugar. Different samples of white beet and cane sugar together with
brown cane sugar were the materials for the analysis. The sorption
isotherms were determined at temperatures of 5 ºC and 25 ºC for
water activities from 0.33 to 0.87. In the analyzed sugars the following parameters were also determined: color, conductivity ash,
contents of K, Na, Ca, Mg and dextran. Significant differences in
water sorption were found between different types of cane sugar
and beet sugar. Brown cane sugars were the most hygroscopic samples of all the researched sugars.
El objetivo de este estudio fue determinar las isotermas de sorción
del vapor de agua de varios azúcares de caña en comparación con
azúcares de remolacha. Muestras de azúcares blancos de remolacha y de caña junto con muestras de azúcar moreno de caña fueron
los materiales utilizados en el análisis. Las isotermas de sorción se
determinaron a 5 °C y 25 °C para actividades de agua desde 0,33
hasta 0,87. Adicionalmente para las muestras de azúcar se analizaron el color, las cenizas conductométricas y los contenidos de potasio, sodio, calcio, magnesio y dextranas. Se observaron diferencias
significativas entre la sorción de agua de las distintas muestras de
azúcar de caña y remolacha. Los azúcares morenos de caña fueron
los más higroscópicos de todos los azúcares analizados.
Key words: cane sugar, beet sugar, water vapor sorption isotherms
Palabras claves: azúcar de caña, azúcar de remolacha, isotermas
de sorción del vapor de agua
1 Introduction
1 Introducción
Water is a component of food which affects food safety, stability,
quality and physical properties. Water vapor sorption isotherms are
non-linear functions describing the relationships between the water
content of a product and water activity at constant temperature and
constant pressure. The determination and proper interpretation of
isotherms is particularly important and it plays a significant role in
planning and optimization of such processes as: drying, cooling,
conditioning and storage [1–4]. Depending on the nature of the
food product, the shape of the isotherm is different. Since most of
food products have complex structures, it is necessary to determine
experimentally water sorption isotherms [5–7].
The shape of sugar sorption isotherms is well-known, however, a
particular mathematical model depends on sugar quality (invert
sugar and ash content, color, crystal size distribution). The sorption curves of crystalline sugar are difficult to categorize into any
type of adsorption isotherms proposed by Brunnauer et al. [in 8].
As long as crystalline sucrose stays below 80% air humidity conditions, it does not adsorb much water. After exceeding this value,
sugar starts to dissolve. The most hygroscopic form of sugar is
amorphous sucrose and, due to its well developed surface, it can
adsorb a significant quantity of water, even at low air humidity [2,
5, 7].
El agua es un componente de los productos alimenticios que afecta
la seguridad, estabilidad, calidad y propiedades físicas del alimento.
Las isotermas de sorción del vapor de agua son funciones no lineales que describen relaciones entre el contenido de agua de un producto y la actividad del agua a temperaturas y presiones constantes.
La determinación de isotermas y su interpretación adecuada es de
gran importancia para la planificación y optimización de procesos
como el secado, el enfriamiento, el acondicionamiento y el almacenamiento [1–4]. La forma de las curvas isotermas varía de acuerdo
a la naturaleza del producto alimenticio. Puesto que la mayoría de
los alimentos tienen estructuras complejas, es necesario determinar
experimentalmente las isotermas de sorción del agua [5–7].
La forma de la isoterma de sorción del azúcar es bien conocida, sin
embargo, el modelo matemático particular dependerá de la calidad
del azúcar (azúcares invertidos, contenido de cenizas, color y distribución del tamaño de cristales). Las curvas de sorción del azúcar
cristalino son difíciles de categorizar dentro de la clasificación de
tipos de isotermas de adsorción propuesta por Brunnauer et al. [en
8]. Mientras que la sacarosa cristalina se encuentre en condiciones
por debajo de 80 % de humedad atmosférica no absorberá mucha
agua, pero al excederse este valor el azúcar comienza a disolverse.
La forma más higroscópica de azúcar es la sacarosa amorfa, que
por su superficie bien desarrollada puede absorber una cantidad
significativa de agua, incluso cuando la humedad atmosférica es
baja [2, 5, 7].
* Paper presented as poster at the 1st ESST Conference on 18–20 May 2009 in Rotterdam.
* Poster presentado en la 1a Conferencia de ESST que tuvo lugar del 18 al 20 de mayo de
2009 en Rotterdam/Países Bajos.
Sugar Industry / Zuckerindustrie 135 (2010) No. 2, 95–101
95
2 Materials and methods
2 Materiales y métodos
In the analyzed samples the following parameters were determined:
– Mean particle size – ICUMSA Method GS 2/9-37 (2007) [9];
– Color – ICUMSA Method GS 2/3-10 (2007) [10, 11];
– Conductivity ash – ICUMSA Method GS 2/3-17 (2002) [12,
13];
– Content of K, Na, Ca, Mg – flame atomic absorption spectrometry FAAS;
– Dextran content;
– Water sorption isotherms – static method.
Water sorption isotherms of sugars were established in the following manner. At first the water content in the samples was determined by using a drying method (3 hours, 105 ºC). The knowledge
of the water amount is necessary for further calculations. On aluminium pans 5 g aliquots of samples were weighed and placed in
tight plastic containers over a saturated salt solution (Fig. 1). After
4 weeks the pans with sugar were weighed and the water content
was calculated, taking into consideration the initial amount of water. As was mentioned before, sorption isotherms were determined
at both 5 ºC and 25 ºC. Table 1 shows saturated salts solutions
which were used in the experiment as hygrostatic agents.
Para las muestras analizadas se determinaron los siguientes parámetros:
– Tamaño medio de partículas – Método ICUMSA GS 2/9-37
(2007) [9];
– Color – Método ICUMSA GS 2/3-10 (2007) [10, 11];
– Cenizas conductométricas – Método ICUMSA GS 2/3-17
(2002) [12, 13];
– Contenidos de K, Na, Ca, Mg – espectrometría de absorción
atómica de llama FAAS;
– Contenido de dextranas;
– Isotermas de sorción del agua – método estático.
Las isotermas de sorción del agua de azúcares se establecieron
de la siguiente manera: Inicialmente se determinó el contenido
de agua en las muestras utilizando un método de secado (3 horas,
105 °C) – conocer el contenido de agua es necesario para cálculos
posteriores. En platillos de aluminio se pesan luego alícuotas de las
muestras de 5 g y se los coloca en recipientes de plástico cerrados
por encima de una disolución de sal saturada (Fig. 1). Después de
4 semanas se pesan los platillos con el azúcar y se calcula el contenido de agua, tomando en cuenta la cantidad inicial de agua. Las
isotermas de sorción se determinaron a 5 °C y 25 °C. La Tabla 1
presenta soluciones de sal saturadas que fueron utilizadas durante
el experimento como agentes higrostáticos.
Table 1: Water activity of saturated salts solutions at 5 ºC and
25 ºC [14]
Chemical
Chemical
substance
formula
Water
activity
5 °C
25 °C
Magnesium chloride
Potassium carbonate
Sodium nitrite
Sodium chloride
Ammonium sulfate
Potassium bromide
Potassium chloride
0.338
0.431
0.650
0.758
0.825
0.846
0.877
0.326
0.432
0.620
0.753
0.810
0.812
0.844
MgCl2
K2CO3
NaNO2
NaCl
(NH4)2SO4
KBr
KCl
Table 2: Conductivity ash content, color and particle size of
the samples
Tabla 2: Conductividad de cenizas, contenido de color y
tamaño de partículas de las muestras
Sample*
Conductivity
ash content
[g/100 g
dry substance]
Color Particle size
[IU]
MA [mm]
Muestra** Conductividad
Color
de cenizas
[g/100 g
[IU]
[%]
material seca]
MA [mm]
CWS1
CWS2
CWS3
CBS4
CBS5
CBS6
CBS7
BWS1
BWS2
BWS3
0.63
0.77
0.58
0.65
0.44
1.05
–
0.64
0.87
0.68
0.04
0.032
0.060
0.199
0.418
0.178
0.146
0.013
0.007
0.012
100
150
113
2486
2553
1610
2072
15.0
11.5
29.5
CV [%]
Tamaño de partículas
CV
27
34
51
21
35
27
–
36
31
46
* CWS cane white sugar. CBS cane brown sugar. BWS beet white sugar.
** CWS (cane white sugar) azúcar blanco de caña. CBS (cane brown sugar)
azúcar moreno de caña. BWS (beet white sugar) azúcar blanco de remolacha.
96
Fig. 1: Plastic container used
to determine sorption isotherms
Fig. 1: Recipientes de plástico empleados para determinar las isotermas de sorción
Tabla 1: Actividad del agua en soluciones de sal saturadas
a 5 ºC y 25 ºC [14]
Sustancia química
Fórmula química
Actividad del agua
5 °C
25 °C
Cloruro magnésico
Carbonato potásico
Nitrito sódico
Cloruro sódico
Sulfato amónico
Bromuro potásico
Cloruro potásico
0,338
0,431
0,650
0,758
0,825
0,846
0,877
MgCl2
K2CO3
NaNO2
NaCl
(NH4)2SO4
KBr
KCl
0,326
0,432
0,620
0,753
0,810
0,812
0,844
3 Resultados y discusión
Se estudiaron 7 muestras de distintos tipos de azúcar de caña y 3
muestras de azúcar blanco de remolacha. En la Tabla 2 se pueden
encontrar la conductividad de cenizas, el contenido de color y el
tamaño de las partículas de las muestras. La Tabla 3 presenta los
contenidos de sodio, potasio, calcio y magnesio de las muestras.
En la Figura 2 se pueden observar los contenidos de dextranas de
los azúcares de caña. Para los azúcares blancos de remolacha no
se detectaron dextranas. La muestra CBS4 incluye 301,3 mg/kg de
Sugar Industry / Zuckerindustrie 135 (2010) No. 2, 95–101
3 Results and discussion
7 samples of different types of cane sugar and 3 samples of white
beet sugar were investigated. Table 2 shows conductivity ash, color
content and particle size of the samples. Table 3 shows sodium,
potassium, calcium and magnesium content in the samples.
Figure 2 shows the dextran contents in the cane sugars. Dextran in
white beet sugars was not detected. Sample CBS4 included 301.3
mg/kg of dextran and it was the maximum value in this group. The
minimum amount of dextran was found in sample CBS5 with 21.1
mg/kg. Figure 3 shows the mean conductivity ash content in the
investigated samples. The mean content of ash amounted to 0.044
± 0.014 g/100 g of dry substance for white cane sugars, 0.235 ±
0.124 g/100 g of dry substance for brown cane sugars and 0.011 ±
0.003 g/100 g of dry substance for white beet sugars.
The average colors of the samples (Fig. 4) were characterized by
significant diversity. The colors of the plantation white cane sugars
were on average 121.0 ± 25.9 IU. For the brown cane sugars this
value amounted to 2180.0 ± 435.6 IU and 18.7 ± 9.5 IU for the
white beet sugars.
Average particle sizes of the researched samples were similar and
amounted to 0.66 ± 0.10 mm for the white cane sugars, 0.71 ± 0.31
mm for the brown cane sugars, and 0.73 ± 0.12 mm for the white
beet sugars (Fig. 5).
Figure 6 shows the mean contents of calcium, magnesium, potassium and sodium in the plantation white cane sugars. The average
content of sodium and potassium in plantation white cane sugars
amounted to 2.6 ± 1.2 mg/kg and 48.1 ± 21.2 mg/kg, respectively.
The white cane sugars were characterized by medium content of
calcium i.e. 67.1 ± 22.2 mg/kg. The average value for magnesium
amounted to 8.9 ± 1.1 mg/kg.
For the brown cane sugars the mean values of sodium and potassium contents amounted to 11.1 ± 5.2 mg/kg and 592.8 ± 451.8
mg/kg, respectively (Fig. 7). The brown cane sugar samples included average calcium contents 182.6 ± 49.1 mg/kg. For magnesium
these values amounted to 53.5 ± 10.7 mg/kg.
Fig. 2: Dextran content in white and brown cane sugar samples
Fig. 2: Contenido de dextranas en muestras de azúcar blanco y
azúcar moreno de caña
Fig. 3: Mean contents of conductivity ash in the samples
Fig. 3: Contenido medio de cenizas conductométricas en las
muestras
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Table 3: Content of sodium, potassium, calcium and magnesium in the samples
Tabla 3: Contenidos de sodio, potasio, calcio y magnesio
de las muestras
Sample
Sodium
[mg/kg]
Potassium
[mg/kg]
Calcium
[mg/kg]
Magnesium
[mg/kg]
Muestra
Sodio
[mg/kg]
Potasio
[mg/kg]
Calcio
[mg/kg]
Magnesio
[mg/kg]
92.57
56.00
52.60
185.29
235.29
193.10
116.79
3.40
0.90
7.30
8.71
7.90
10.00
47.96
67.60
55.60
42.97
0.04
0.11
0.24
CWS1
CWS2
CWS3
CBS4
CBS5
CBS6
CBS7
BWS1
BWS2
BWS3
1.41
2.5
3.8
7.27
16.16
15.0
6.15
4.2
1.9
6.8
41.75
30.8
71.8
525.43
1251.03
302.5
292.36
14.6
10.2
23.9
dextranas y es el valor máximo de este grupo. El valor mínimo de
dextranas de 21,1 mg/kg se encontró en la muestra CBS5.
En la Figura 3 se presentan los contenidos de cenizas conductométricas de las muestras investigadas. El contenido medio de cenizas
fue 0,044 ± 0,014 g/100 g materia seca para azúcares blancos de
caña, 0,235 ± 0,124 g/100 g materia seca para azúcares morenos de
caña, y 0,011 ± 0,003 g/100 g material seca para azúcares blancos
de remolacha.
El color promedio de las muestras (Fig. 4) presentó diferencias significativas: 121,0 ± 25,9 IU para azúcares blancos de plantación de
caña, 2180,0 ± 435,6 IU para azúcares morenos de caña, y 18,7 ±
9,5 IU para azúcares blancos de remolacha.
El tamaño promedio de partículas en las muestras investigadas fue
bastante parecido: 0,66 ± 0,10 mm para azúcares blancos de caña,
0,71 ± 0,31 mm para azúcares morenos de caña, y 0,73 ± 0,12 mm
para azúcares blancos de remolacha (Fig. 5).
En la Figura 6 se presentan los contenidos medios de calcio, magnesio, potasio y sodio en azúcares blancos de plantación de caña:
Fig. 4: Mean colors of the samples
Fig. 4: Color medio de las muestras
Fig. 5: Mean particle sizes of the samples
Fig. 5: Tamaño medio de las partículas en las muestras
97
Fig. 6: Average contents of calcium, magnesium, sodium and potassium in cane white sugars
Fig. 6: Contenido medio de calcio, magnesio, sodio y potasio en
azúcar blanco de caña
las mediciones indicaron contenidos de sodio 2,6 ± 1,2 mg/kg y
potasio 48,1 ± 21,2 mg/kg. El contenido medio de calcio en los
azúcares blancos de caña fue 67,1 ± 22,2 mg/kg y el valor medio
del magnesio fue 8,9 ± 1,1 mg/kg.
Los contenidos medios de sodio y potasio en los azúcares morenos
de caña fueron 11,1 ± 5,2 mg/kg y 592,8 ± 451,8 mg/kg respectivamente (Figura 7). Las muestras de azúcar moreno de caña incluyeron un contenido de calcio 182,6 ± 49,1 mg/kg y un contenido de
magnesio 53,5 ± 10,7 mg/kg.
En la Figura 8 se presentan los contenidos medios de calcio, magnesio, sodio y potasio en azúcares blancos de remolacha. Las muestras de azúcar blanco de remolacha incluyeron contenidos medios
de sodio 4,3 ± 2,5 mg/kg y de potasio 16,2 ± 7,0 mg/kg. Los contenidos medios de calcio y magnesio de los azúcares de remolacha
fueron 3,9 ± 3,2 mg/kg y 0,1 ± 0,1 mg/kg respectivamente.
Los azúcares morenos fueron los más higroscópicos de todas las
muestras investigadas (Figuras 9 y 10).
La muestra CBS5 fue la más sensitiva a la temperatura y a cambios
Fig. 7: Average contents of calcium, magnesium, sodium and potassium in cane brown sugars
Fig. 7: Contenido medio de calcio, magnesio, sodio y potasio en
azúcar moreno de caña
Fig. 8: Average contents of calcium, magnesium, sodium and potassium in beet white sugars
Fig. 8: Contenido medio de calcio, magnesio, sodio y potasio en
azúcar blanco de remolacha
Figure 8 shows the mean contents of calcium, magnesium, sodium
and potassium in white beet sugars. The white beet sugar samples
included average quantities of sodium: 4.3 ± 2.5 mg/kg and potassium: 16.2 ± 7.0 mg/kg. The mean contents of calcium and magnesium in the beet sugars came to 3.9 ± 3.2 mg/kg and 0.1 ± 0.1
mg/kg, respectively.
Among the investigated samples the most hygroscopic were the
brown sugar samples (Figs. 9 and 10). CBS5 was the most sensitive sample to temperature and humidity changes. Sample CBS5
included the highest quantity of ash, colors and initial water content which amounted to 0.418 mg/100 g of dry substance, 2553
IU and 0.160% respectively. This sample was also characterized
by the highest mineral impurities content, namely: sodium 16.16
mg/kg, potassium 1251.03 mg/kg, soluble form of calcium 229.52
mg/kg, soluble form of magnesium 65.6 mg/kg and insoluble form
of magnesium 2.0 mg/kg. CBS5 also had the smallest mean particle size which amounted to 0.44 mm.
98
Fig. 9: Water sorption isotherms of brown cane sugars at 5 °C
Fig. 9: Isotermas de sorción del agua de azúcar moreno de caña
a 5 °C
Fig. 10: Water sorption isotherms of brown cane sugars at 25 °C
Fig. 10: Isotermas de sorción del agua de azúcar moreno de caña
a 25 °C
Sugar Industry / Zuckerindustrie 135 (2010) No. 2, 95–101
Fig. 11: Water sorption isotherms of the plantation white cane sugars at 5 °C
Fig. 11: Isotermas de sorción del agua de azúcar blanco de plantación de caña a 5 °C
Fig. 13: Water sorption isotherms of the white beet sugars at
5 °C
Fig. 13: Isotermas de sorción del agua de azúcar blanco de remolacha a 5 °C
Fig. 12: Water sorption isotherms of the plantation white cane sugars at 25 °C
Fig. 12: Isotermas de sorción del agua de azúcar blanco de plantación de caña a 25 °C
Fig. 14: Water sorption isotherms of the white beet sugars at
25 °C
Fig. 14: Isotermas de sorción del agua de azúcar blanco de remolacha a 25 °C
The most resistant sample to temperature and air humidity changes, among the brown cane sugars was sample CBS7. This sample
included 0.146 g/100 g of dry substance of conductivity ash. The
color amounted to 2072 IU. Sodium and magnesium contents for
CBS7 were 6.15 mg/kg and 292.36 mg/kg respectively. The content of a soluble form of calcium was 112.82 mg/kg and 3.97 mg/
kg for the insoluble form. Sample CBS7 amounted to 42.48 mg/kg
of a soluble form of magnesium and to 0.49 mg/kg of an insoluble
form.
Figures 11 and 12 show water sorption isotherms of the white cane
sugars at 5 °C and at 25 °C. The most hygroscopic sample was
CWS3. The ash content for this sample amounted to 0.06 g/100
g of dry substance, and its color was 113 IU. The sodium and potassium contents in CWS3 were 3.8 mg/kg and 71.8 mg/kg, respectively. The content of calcium amounted to 50.4 mg/kg for a
soluble form and 2.2 mg/kg for an insoluble form. Sample CWS3
included 9.90 mg/kg of magnesium in a soluble form and 0.10 mg/
kg of magnesium in an insoluble form. The mean aperture (MA) of
crystals was 0.58 mm.
Sample CWS1 absorbed the smallest quantity of water among the
white cane sugars. The ash content for this sample amounted to
de humedad. Esta muestra mostró mayores contenidos de cenizas,
color y contenido inicial de agua: 0,418 mg/100 g materia seca,
2553 IU y 0,160 % respectivamente. Además, esta muestra tuvo
el mayor contenido de impurezas minerales: sodio 16,16 mg/kg,
potasio 1251,03 mg/kg, calcio soluble 229,52 mg/kg, magnesio soluble 65,6 mg/kg y magnesio insoluble 2,0 mg/kg. Pero CBS5 fue
la muestra con el menor tamaño promedio de partículas: 0,44 mm.
La muestra más resistente a cambios de temperatura y humedad
atmosférica dentro de los azúcares morenos de caña fue la CBS7.
En esta muestra las cenizas conductométricas fueron 0,146 g/100
g de materia seca, el color fue 2072 IU y los contenidos de sodio y
magnesio fueron 6,15 mg/kg y 292,36 mg/kg respectivamente. El
contenido de calcio en forma soluble fue 112,82 mg/kg y 3,97 mg/
kg en forma insoluble. El contenido de magnesio en forma soluble
fue 42,48 mg/kg y 0,49 mg/kg en forma insoluble.
Las Figuras 11 y 12 presentan las isotermas de sorción del agua de
azúcares blancos de caña a 5 °C y 25 °C. La muestra más higroscópica fue CWS3. En esta muestra el contenido de cenizas fue 0,06
g/100 g materia seca, el color fue 113 IU y los contenidos de sodio
y potasio fueron 3,8 mg/kg y 71,8 mg/kg respectivamente. En esta
muestra el contenido de calcio en forma soluble fue 50,4 mg/kg y
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0.04 g/100 g dry substance. The content of mineral impurities, such
as sodium and potassium, amounted to 1.41 mg/kg and 41.75 mg/
kg, respectively. CWS1 included moreover 88.42 mg/kg of soluble
calcium form and 4.15 mg/kg of insoluble form. The presence of
magnesium was 8.71 mg/kg for soluble and 0.004 mg/kg for insoluble form. The mean aperture (MA) of the crystals amounted
to 0.63 mm.
Figures 13 and 14 show the sorption curves for the white beet sugars at 5 ºC and 25 ºC. Sample BWS2 turned out to be the most
resistant to surrounding conditions. This sample was characterized
by the best quality from among all the sugar samples. The ash content came to 0.007 g/100 g of dry substance and the color was 11.5
IU. Sodium and potassium contents amounted to 1.9 mg/kg and
10.2 mg/kg, respectively. This sample had also the lowest content
of calcium (0.9 mg/kg). The content of magnesium in BWS2 was
0.07 mg/kg and 0.04 mg/kg for the soluble and insoluble forms
respectively. The mean particle size for this sample was 0.87 mm.
BWS3 was the most hygroscopic sample in white beet sugars
group. This sample included maximum quantity of elements: sodium 6.8 mg/kg, potassium 23.9 mg/kg, calcium 7.3 mg/kg and
magnesium 0.24 mg/kg.
4 Conclusion
Brown cane sugars were the most hygroscopic samples of all the
researched sugars. The white beet sugar samples adsorbed the lowest quantity of water among the samples used in the experiment.
It was found that conductivity ash had the most significant impact
on water sorption isotherms of the investigated sugars. The hygroscopicity of sugars increases with increasing ash content. It was
observed that in brown cane sugar group, hygroscopicity increased
with increasing sodium, potassium and calcium content. In case of
white cane sugars, the sorption of water increased with increasing
content of sodium and potassium. White beet sugars showed that
hygroscopicity rose with increasing content of potassium and calcium. No correlation between dextran content and water sorption
of cane sugars was found.
Acknowledgment
The study was supported by the researcher grant No. NN312
165934 form the Polish Ministry of Science and Higher Education.
References
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431
100
2,2 mg/kg en forma insoluble, el contenido de magnesio en forma
soluble fue 9,90 mg/kg y 0,10 mg/kg en forma insoluble. La apertura media (MA) de los cristales fue 0,58 mm.
La muestra CWS1 absorbió la menor cantidad de agua dentro de los
azúcares blancos de caña. El contenido de cenizas de esta muestra
fue 0,04 g/100 g materia seca, el contenido de impurezas minerales
fue 1,41 mg/kg de sodio y 41,75 mg/kg de potasio. El contenido de
calcio en forma soluble fue 88,42 mg/kg y 4,15 mg/kg en forma insoluble, el contenido de magnesio en forma soluble fue 8,71 mg/kg
y 0,004 mg/kg en forma insoluble. La apertura media (MA) de los
cristales fue 0,63 mm.
Las Figuras 13 y 14 presentan las curvas de sorción de azúcares
blancos de remolacha a 5 °C y 25 °C. La muestra BWS2 resultó ser
la más resistente a las condiciones ambientales y se caracterizó por
tener la mejor calidad de todas la muestras de azúcar. El contenido
de cenizas fue 0,007 g/100 g materia seca, el color fue 11,5 IU, y
los contenidos de sodio y potasio fueron 1,9 mg/kg y 10,2 mg/kg
respectivamente. Esta muestra presentó además el contenido de
calcio más bajo (0,9 mg/kg). El contenido de magnesio en forma
soluble fue 0,07 mg/kg y 0,04 mg/kg en forma insoluble. El tamaño medio de las partículas de esta muestra fue 0,87 mm. BWS3 fue
la muestra más higroscópica en el grupo de los azúcares blancos
de remolacha e incluyó la mayor cantidad de elementos: 6,8 mg/kg
de sodio, 23,9 mg/kg de potasio, 7,3 mg/kg de calcio y 0,24 mg/kg
de magnesio.
4 Conclusiones
Los azúcares morenos de caña fueron los azúcares con mayor
higroscopicidad y los azúcares blancos de remolacha fueron los
azúcares con menor higroscopicidad de todas las muestras investigadas. Las cenizas conductométricas tuvieron el mayor efecto
observado sobre las isotermas de sorción del agua de los azúcares analizados. La higroscopicidad de los azúcares incrementa a
medida que aumenta el contenido de cenizas. En el grupo de los
azúcares morenos de caña se observó además que la higroscopicidad incrementa con el aumento de los contenidos de sodio, potasio
y calcio. En el caso de los azúcares blancos de caña la sorción
de agua incrementa con el aumento de los contenidos de sodio y
potasio. La higroscopicidad en azúcares blancos de remolacha incrementa con el aumento de los contenidos de potasio y calcio.
No se observó una correlación entre el contenido de dextranas y la
sorción del agua de azúcares de caña.
Reconocimiento
Este estudio fue apoyado por la beca de investigación No. NN312
165934 del Ministerio de Ciencia y Educación Superior de Polonia.
Author’s address / Dirección de los autores: Maciej Wojtczak, Zbigniew Tamborski, Technical University of Lodz, Institute of Chemical Technology of Food, Stefanowskiego 4/10, 90-924 Lodz,
Poland; e-mail: [email protected]
Sugar Industry / Zuckerindustrie 135 (2010) No. 2, 95–101
9 ICUMSA Method GS 2/9-37 (2007): Particle Size Distribution of White
Sugar. ICUMSA Methods Book, Verlag Dr. A. Bartens, Berlin
10 ICUMSA Method GS 2/3-10 (2007): White Sugar Solution Color. ICUMSA Methods Book, Verlag Dr. A. Bartens, Berlin
11 ICUMSA Method GS 1/3-7 (2002): Raw Sugar Solution Color at pH 7.0.
ICUMSA Methods Book, Verlag Dr. A. Bartens, Berlin
12 ICUMSA Method GS 2/3-17 (2002): Conductivity Ash in Refined Sugar
Products. ICUMSA Methods Book, Verlag Dr. A. Bartens, Berlin
13 ICUMSA Method GS 1/3/4/7/8-13 (1994): Conductivity Ash in Raw Sugar. ICUMSA Methods Book, Verlag Dr. A. Bartens, Berlin
14 Gondek, E.; Lewicki, P. (2005): Izotermy sorpcji pary wodnej suszonych i
kandyzowanych owoców. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 4, 65
15 Viollaz, P.E.; Rovedo C.O. (1999): Equilibrium sorption isotherms and
thermodynamic properties of starch and gluten. Journal of Food Engineering 40, 287–292
Wasserdampf-Sorptionsisotherme von Rohrzucker
(Zusammenfassung)
Die Wasserdampf-Sorptionsisothermen verschiedener Rohr- und
Rübenzucker (Rüben- und Rohrweißzucker, Brauner Rohrzucker)
wurden bestimmt. Die Sorptionsisothermen wurden bei 5 °C und
25 °C und Wasseraktivitäten von 0,33 bis 0,87 ermittelt. Des Weiteren wurden in den analysierten Zuckerproben die Farbe, die Gehalte an Leitfähigkeitsasche, Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium und Dextran bestimmt. Es wurden signifikante Unterschiede
bei der Wassersorption der unterschiedlichen Zuckerproben festgestellt. Braune Rohrzucker waren die hygroskopischsten der untersuchten Zucker.
Isothermes de sorption de la vapeur d’eau par le sucre
de canne (Résumé)
L’objet de cet article est de déterminer les isothermes de sorption
de la vapeur d’eau des différents sucres de canne comparativement
au sucre de betterave. Différents échantillons de sucres blancs de
betterave et de canne ainsi que du sucre brut de canne ont fait l’objet de l’analyse. Les isothermes de sorption ont été déterminés aux
températures de 5 °C et de 25 °C pour des activités de l’eau allant
de 0.33 à 0.87. Dans ces sucres analysés, on a également déterminé
les paramètres suivants: la coloration, les cendres conductimétriques, les teneurs en K, Na, Ca, Mg et dextrane. Des différences
significatives dans la sorption de l’eau ont été trouvées entre différents types de sucre de canne et de sucre de betterave. Les sucres
bruts de canne étaient les échantillons les plus hygroscopiques de
tous les sucres analysés.
Sugar Industry / Zuckerindustrie 135 (2010) No. 2, 95–101
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