FIRINCILIKTA MİKRODALGA TEKNOLOJİSİ

EMRAH ŞAN

Mikrodalga kaynaklarının sanayide ve evde kullanımı son yıllarda çarpıcı bir şekilde artmaktadır. Bir materyalin mikrodalga ile ısıtılması, uygulanan elektrik alan şiddetinin bir sonucu olarak iyonik bileşenlerin hareketi ya da moleküllerin polarizasyon-depolarizasyon mekanizması ile gerçekleşmektedir. Hacimsel ısıtma, mikrodalga ile ısıtmanın en önemli özelliğidir. Mikrodalganın materyalin içine penetrasyonu ile sağlanan kısa başlangıç süresi ve iç ısınma, randımanı arttırmakta ve proses süresini kısaltmaktadır. Sağlanan bu özellikler mikrodalgayı ilgi çekici bir ısı enerjisi kaynağı yapmaktadır.

Mikrodalga teknolojisi 2. Dünya Savaşı sırasında askeri ekipmanların üretimi ve dizaynı üzerine yapılan çalışmalarda keşfedilmiştir. Mikrodalga teknolojisinin kullanıldığı alanlar; gıda prosesleri (ısıtma, çözme, kalite kontrol), endüstriyel ürünlerin kurutulması (kağıt, odun), kimyasal reaksiyonların hızlandırılması (mikroreaksiyon kontrolü), endüstriyel ürünlerin eritilmesi (cam, lastik, sulu çamur), sinterleme (seramik, maden tozu), plazma üretimi, mineral prosesleri (kaya parçalama, ufalama), atık arıtma ve geri dönüşüm prosesleridir. Gıda endüstrisi mikrodalga enerjisinin en çok kullanıldığı alandır. Bu enerji yemek pişirme, buz çözme, temperleme, kurutma, dondurarak kurutma, pastörizasyon, sterilizasyon, fırında pişirme ve ısıtma işlemlerinde kullanılmaktadır

MİKRODALGA KAYNAKLARI ve TEMEL ÖZELLİKLERİ

Vakum tüpleri, yüksek güç ve frekanslardaki mikrodalgaların elde edildiği kaynaklardır. Mikrodalga ile ısıtma için kullanılan vakum tüpleri; magnetron, yürüyen dalga tüpleri (TWT) ve klystronu içermektedir. Magnetron tüpü endüstride ve evde en yaygın kullanılan mikrodalga kaynağıdır. Magnetronun merkezinde anot tarafından çevrilmiş, elektron yayan bir katot bulunmaktadır.

Mikrodalgalar, 1 mm-1 m dalga boyu ve 300 MHz-300 GHz frekans aralığında bulunan, elektromanyetik spektrumun belirli bir kısmını kapsayan iyonize edici olmayan elektromanyetik dalgalardır. Mikrodalgalar elektromanyetik spektrumda kızılötesi ışınlar ile radyo dalgaları arasında yer almaktadır. Federal Komünikasyon Komitesi (FCC-ABD) tarafından Kuzey Amerika’da sadece 915, 2450, 5800 ve 24225 MHz frekanslarının kullanımına izin verilmiştir.

Permitivite (ε) ve Kayıp Faktörü

Materyallerin dielektrik özellikleri permitivite ile ifade edilmektedir.

    ε = ε’ – j ε’’

Permitivitenin gerçek kısmına dielektrik sabiti (ε’) ve sanal kısmına ise dielektrik kayıp faktörü (ε’’) denilmektedir. Dielektrik sabiti (ε’) materyalin oluşan enerjinin ne kadarını depolayabileceğini, dielektrik kayıp faktörü (ε’’) materyalin oluşan enerjinin ne kadarını absorbe edip ısıya dönüştürebileceğini ve j ‘de √-1 değerini ifade etmektedir. Mikrodalga enerjisinin bir materyali aşarken uğradığı enerji kaybına, o materyalin ‘kayıp faktörü’ denilmektedir. Kayıp faktörü yüksek olan gıdalar mikrodalga etkisiyle daha çabuk ısınmaktadır. Kayıp faktör değeri; elektromanyetik dalgaların frekansına, materyalin sıcaklığına, fiziksel durumuna ve bileşimine bağlı olarak değişmektedir.

Mikrodalga ile Isıtma Teorisi

Mikrodalga proseslerinde iyonik kondüksiyon ve dipolar rotasyon olmak üzere iki ısıtma mekanizması vardır. Bir malzemenin mikrodalga ile ısıtılması; ya uygulanan elektrik alan şiddetinin bir sonucu olarak iyonik bileşenlerin harekete geçmesi ile ya da uygulanan elektrik alanın genlik değişimine bağlı olarak moleküllerin önce polarize daha sonra depolarize olmaya çalışırken ortaya çıkardıkları salınım hareketinin bir sonucu olarak gerçekleşmektedir. Hacimsel ısıtma, mikrodalga ile ısıtmanın en önemli özelliğidir. Hacimsel ısıtma, materyallerin mikrodalga enerjisini direkt olarak iç kısımlardan absorbe etmesi ve bu enerjiyi ısıya dönüştürmesi ile gerçekleşmektedir.

GIDALARIN MİKRODALGA İLE ISITILMASINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

1. Frekans

EM alanların gıdaya penetrasyon miktarı ~1/f ile orantılı olduğundan, kullanılan mikrodalga kaynağının frekansı muamele süresini etkilemektedir. Kullanılan kaynağın frekansı arttıkça, gıdaya penetrasyon miktarı azalmaktadır. Bu yüzden ısıtılacak gıdanın büyüklüğüne göre frekans seçimi önemlidir.

2. Mikrodalga Gücü ve Isıtma Hızı

Endüstride kullanılan birçok mikrodalga sistemi 5-100 kW arasında değişen mikrodalga gücünde çalışmaktadır. Sistemin gücü arttıkça, aynı miktardaki kütleyi ısıtma hızı da artmaktadır . Bu duruma bağlı olarak gıdanın ısıtılma süresi azaltmaktadır.

3. Sıcaklık

Sıcaklık, gıdaların dielektrik özelliklerine etki etmektedir. Dielektrik kaybı materyale bağlı olarak sıcaklık ile birlikte artabilmekte veya azalabilmektedir. Mikrodalga ile ısıtılan gıda maddelerinin başlangıç sıcaklığı kontrol edilmeli veya bilinmelidir. Böylece mikrodalganın gücü homojen bir son sıcaklık elde etmek için ayarlanabilmektedir. Gıdaların başlangıç sıcaklığı ne kadar yüksek ise mikrodalga ile ısıtılmaları o kadar hızlıdır.

4. Gıdanın Kütlesi

Gıdanın kütlesi ile istenilen ısıtmanın gerçekleşmesi için gerekli olan mikrodalga gücü arasında direkt bir ilişki vardır. Büyük cisimler genellikle küçük cisimlere göre daha fazla mikrodalga gücü absorbe edebilmektedir. Ancak büyük cisimlerin mikrodalga fırın içerisinde ısıtılması daha uzun sürede gerçekleşmektedir. Eğer toplam kütle az ise kesikli bir sistem işlem için daha uygundur. Kütle arttıkça, bantlı sistemlerin kullanımı daha elverişli olmaktadır.

5. Su İçeriği

Su, mikrodalga enerjisinin gıdalar tarafından absorbe edilmesinde önemli bir etkendir. Gıda içerisinde bulunan su moleküllerinin fazla olması, polarize olacak içerik miktarının artması anlamına gelmekte; diğer bir ifade ile o gıdanın dielektrik kayıp faktörünün büyümesi olarak sonuçlanmaktadır. Dolayısıyla gıda daha iyi ısınacaktır.

6. Yoğunluk

Gıdanın yoğunluğu gıdanın dielektrik sabitini etkilemektedir. Havanın dielektrik sabiti birdir ve endüstride ısıtma için kullanılan frekanslarda tamamen geçirgendir. Bu yüzden gıdanın yapısında bulunan hava miktarı arttıkça, o gıdanın dielektrik sabiti düşmektedir. Bununla birlikte; materyalin yoğunluğu arttıkça, dielektrik sabiti de genellikle doğrusal olarak artmaktadır .

7. Fiziksel Geometri

Mikrodalga ile ısıtılacak gıdanın boyutu, uygulanan elektromanyetik dalga boyuna veya penetrasyon derinliğine göre fazla ise homojen bir ısıtma yapılamamaktadır. Ayrıca gıdanın şekli ne kadar düzgün olursa gıda o derece homojen ısınacaktır. Keskin köşe ve kenarlar daha fazla ısınacağı için bunların aşırı ısınmasından kaçınmak gerekmektedir. Mikrodalgalar gıdaya her taraftan nüfuz ettikleri için gıdanın şekli mikrodalga ile ısıtmada önemli bir etkiye sahiptir. Mikrodalga ile ısıtma için ideal şekil küredir. Küreden sonra en iyi şekil silindirdir .

8. Termal Özellikler

Isıtma işlemlerinde materyallerin spesifik ısı ve termal iletkenlik değerleri önemli parametrelerdir. Spesifik ısı, ısıtma işlemini gerçekleştirmek için gerekli olan enerji miktarının hesaplanmasında kullanılmaktadır. Spesifik ısı değeri gıdanın nem içeriği ile yakından ilişkili olduğu için, bu değerin gıdaların mikrodalga ile ısıtma işlemi üzerine önemli etkileri vardır . Termal iletkenlik, kütlesi fazla olan gıdaların ısıtılması sırasında penetrasyon derinliğinin ürünün homojen bir şekilde merkeze kadar ısınmasını sağlayacak kadar fazla olmadığı veya mikrodalga ile ısıtma süresinin uzun olduğu durumlarda önemli bir etkendir.  Her bir gıda bileşeninin termal iletkenlik değerlerinin bilinmesi o gıdanın en uygun şekilde ısıtılmasını sağlamaktadır.

9. Elektriksel İletkenlik

Elektriksel iletkenlik, materyalde elektrik akımının iyon ve elektronların yer değiştirmesi ile taşınması olayıdır. Mikrodalga sistemlerinde ısının üretilmesi için genellikle dipolar dönme mekanizması etkili olurken, özellikle gıda maddelerinin ısıtılmasında iyonik kondüksiyonun önemli bir rolü olduğu düşünülmektedir. Mikrodalga ile ısıtılan ürüne tuz ilave edilmesi ürünün ısıtma hızını arttırmaktadır. Çünkü tuz ilavesi penetrasyon derinliğine doğrudan etki etmekte ve yüzeyde aşırı ısınmaya neden olabilmektedir.

10. Dielektrik Özellikler

Gıdaların dielektrik özellikleri mikrodalga ile ısıtılmaları sırasında oldukça önemli bir etkendir. Dielektrik sabiti, gıdanın enerjinin ne kadarını depolayabileceğini, dielektrik kayıp faktörü ise gıdanın enerjinin ne kadarını ısıya dönüştürebileceğini göstermektedir. Bunların dışında, diğer bir özellik ise kayıp tanjant (tan δ) dır. Kayıp tanjant, materyalin dielektrik kayıp faktörünün dielektrik sabitine oranı (ε’’/ ε’) dır ve elektromanyetik alanda materyale sızan mikrodalga enerjisinin ısı olarak tüketilme miktarını ifade etmektedir. Çoğu materyalin dielektrik özellikleri su içeriğine, uygulanan elektrik alanının frekansına, materyalin sıcaklığına, yoğunluğuna, kimyasal bileşimine ve fiziksel yapısına bağlı olarak değişmektedir. Gıdaların temel bileşenleri olan su, yağ, karbonhidrat ve proteinlerin hepsi mikrodalga ile ısıtma üzerine doğrudan etkilidir.

MİKRODALGA İLE ISITMANIN AVANTAJLARI

Geleneksel ısıtma yöntemlerinde ısı gıdanın yüzeyinden iç kısmına doğru iletilmektedir. Bu yöntemler ile kıyaslandığı zaman, mikrodalga ile ısıtma sırasında ısı materyalin içinde üretildiği için ısıtma hızı yüksektir ve işlem süresi kısadır.

Mikrodalga ile işlem gören gıdalarda vitamin ve mineral kayıplarının daha az olduğu belirtilmiştir.

Diğer avantajları ise, ekipmanın az yer kaplaması, kolay temizlenmesi ve proses sırasında enerjiden tasarruf sağlamasıdır. Enerjiden sağlanan tasarruf mikrodalgaların ısıya dönüşüm verimi ile ilgilidir. Isı verimi geleneksel fırınlarda %7-14 arasında değişirken, mikrodalga fırınlarda %40’a kadar çıkabilmektedir.

Ayrıca mikrodalgalar materyalleri içten ısıttığı için sıcaklık dağılımları daha homojen olmakta, yüzeyin aşırı ısınması önlenebilmekte ve ürün kalitesi üründe oluşabilecek yüzey sertleşmesi gibi bazı olayların engellenmesi ile gelişebilmektedir.

Bunların yanı sıra mikrodalgaların bu dalgaları daha iyi absorbe eden materyaller tarafından seçici olarak emilmesi sayesinde gıdaların özellikle kurutma işlemi sırasında seçici ısıtması gerçekleşmektedir.

Fırıncılık endüstrisinde ise ekmek yapımında hava boşluklarının korunması,  ve yüksek besinsel kaliteli ürün elde edilmesi gibi avantajlar sağlamaktadır.

MİKRODALGA İLE ISITMANIN DEZAVANTAJLARI

Mikrodalga ile ısıtılan fırıncılık ürünlerinde karşılaşılan genel sorunlar, ürünün genleşmesinin veya hacminin düşük kalması, yoğun ve sakızımsı tekstür oluşumu, ekmekte kabuk setliğinin esmerleşmenin sağlanamaması sonucu istenilen seviyede gerçekleşmemesi ve ürünün dikey ekseni üzerindeki nem gradiyentinin istenen seviyede sağlanamamasıdır. Bu sorunların oluşmasının ana sebebi üründe bulunan ana ingredyenler arasındaki etkileşimlerin kısa süren mikrodalga prosesi sırasında gerçekleşememesidir.

Konvensiyonel ısıtma sırasında, hamurun dış kısmından iç kısmına doğru ısı iletimi gerçekleşmekte, bu esnada nişasta jelatinizasyonu,  protein denaturasyonu, hacim artışı,  mayalanma ajanları tarafından üretilen karbondioksitin serbest kalması, suyun buharlaşması,  kabuk formasyonu ve enzimatik olmayan esmerleşme olayları meydana gelmektedir. Bunun aksine mikrodalga fırınlarda mikrodalga ışınlarının hamurun yapısındaki su ve suda çözünen maddelerle interaksiyonu sonucu ısı oluşmakta, yapısal değişimler vesuyun hareketinin yanı sıra bu mikrodalga enerjisi ile formulasyonda bulunan her bileşende spesifik interaksiyonlar meydana gelmektedir.

• Konvensiyonel ve mikrodalga ısıtma arasında fırıncılık ürünleri açısından en önemli fark mikrodalgayla elde edilen ürünlerde yetersiz esmerleşme meydana gelmesidir. Mikrodalga fırın içerisindeki soğuk hava mikrodalga ısıtma esnasında kabuk yüzeyini soğutmakta Maillard ve şekerlerin karamelizasyon reaksiyonlarının gerçekleşmesi için gereken sıcaklık sağlanamamaktadır. Bu durum da yetersiz esmerleşme ve bazı istenen tat ve aroma bileşiklerinin oluşamamasına neden olmaktadır.

• Kısa mikrodalga pişirme süresi tat ve koku gelişimini etkileyen bir diğer faktördür. Bu yetersiz sürede gerekli tat ve koku bileşiklerinin gelişemediği ve ayrıca mikrodalga enerjisi ile farklı tat ve koku bileşenlerinin oluştuğu düşünülmektedir.

GIDA PROSESLERİNDE MİKRODALGA UYGULAMALARI

Laboratuvar koşullarında yapılan birçok araştırmada mikrodalgaların gıda proseslerinde kullanım araştırılmış ve bu proseslerden birkaçı endüstriyel ölçekte başarılı olarak uygulanmıştır. Gıda sanayisinde mikrodalganın uygulandığı prosesler Çizelge 1’de belirtilmiştir.

A. BİSKÜVİ VE KRAKERLER

Krakerlere uygulanan son pişirme işleminde mikrodalga ısıtmayla pişirilen krakerlerin nem dağılımının konveksiyonel ısıtmaya oranla daha düzenli olduğu saptanmıştır.  (Schiffman, 1992)

Yapılan bir çalışmada krakerlere 240 C’de 4dk konvensiyonel ısıtma (forced-convection heating) uygulanıp daha sonra son pişirme işleminde orta ve yüksek şiddette (617.3W ve 754.5W) mikrodalga ısıtma uygulanmıştır.  Çalışma sonucunda mikrodalga ısıtmanın (30-40sn) nem gradiyentini ve toplam nem miktarını indirgediği, çatlamaları önlediği fakat normal kraker renginden biraz daha koyu renk oluşumuna sebep olduğu belirtilmiştir.  Ayrıca kontrol kraker örneklerinde meydana gelen genleşme oranının (11.3) kombine prosesle elde edilen kraker örneklerine nazaran (10.7) daha yüksek olduğu görülmüştür. Bu durum mikrodalga prosesi esnasında meydana gelen büzülme (shrinkage) etkisiyle ilişkilendirilmiştir.  (Bernussi ve ark.1998)

Ahmad ve ark. (2001) yüksek frekanslı radyasyonun bisküvinin checking (konvensiyonel olarak ısıtılan bisküvinin dış yüzeyinin kuruması ve iç yüzeyinin nemli kalması sonucu oluşan stresin bisküvinin dış yüzeyinde öncelikle çatlamalara devamında ise bisküvinin kırılmasına sebep olması durumudur.) özellikleri ve mekanik gücü üzerine etkilerini inceledikleri bir çalışmada bisküvileri önce konvensiyonel ısıtmaya daha sonra 30sn boyunca mikrodalga fırında (700W) ısıtmaya tabi tutmuşlardır.

B.POUND KEK

Mikrodalga ve konvensiyonel ısıtmayla pişirilmiş Pound keklerde crumb (iç kısım) yapısı ışık mikroskobu ve tarayıcı elektron mikroskobuyla incelenmiştir. Keklere 240W’da 5dak mikrodalga ısıtma 180 C’de 40dak konvensiyonel ısıtma uygulanmıştır. Keklerin hücresel yapısı inceledndiğinde mikrodalga uygulanmış keklerde hava hücrelerinin %20 daha büyük olduğu ve daha homejen dağıldığı belirtilmiştir. Özellikle yağ, şeker ve nem oranı yüksek mikrodalgayla pişirilen keklerde keklerde büyük hava hücreleri oluşumunun daha düzgün bir tekstür oluşumuna neden olduğu bildirilmiştir.  (Resim -1)

Aynı çalışmada konvensiyonel ısıtma uygulanan kek parçalarında protein matriksinin tamamen geliştiği ve bu protein ağının kısmen jelatize olmuş nişasta molekülleri tarafından maskelendiği ispatlanmıştır.  Her iki yöntemle ısıtılan keklerde nişasta moleküllerinin çapının 5-30 mikrometre arasında değiştiği belirtilmiştir. (Resim-2)

Resim 1: Hücresel yapı ve tekstür gelişimi a,b-mik.dal. c, d-konv

Resim-2 :  tarayıcı elektron mikroskobunda mik-dal (a) ve konv (b) ısıtmayla pişirilmiş pound kek parçalarının görünümü

C.EKMEK

Mikrodalga teknolojisi dondurulmuş ekmeklerin eritilmesinde yaygın olarak kullanılır. Buna rağmen ekmeğin direkt olarak mikrodalga ile pişirmesinin birçok dezavantajı olduğu bilinmektedir. Bunlar; Düşük hacim, yetersiz esmerleşme, yetersiz tat ve aroma oluşumu, sert-lastiksi-kaba kabuk oluşumu,  sıkı ve çiğnmesi zor ekmek içi oluşumu, hızlı bayatlama (nişastanın rekristalizasyonu sonucu) gibi sorunları içermektedir.  Mikrodalga ısıtma ile birlikte yüksek nem kaybı, mikrodalganın glutenle etkileşime girmesi ve yüksek amiloz oluşumunun (leaching) kabuk ve iç kısımdaki tekstürel sorunlara yol açtığı belirtilmiştir.

Halojen lamba-mikrodalga kombinasyonuyla ısıtma mikrodalga pişirmenin getirdiği avantajları korumakla birlikte halojen lamba sayesinde kabukta yeterli esmerleşme ve gevreklik sağlayan yeni bir teknolojidir.  Bunu dışında infrared ve sıcak hava destekli mikrodalga ısıtma teknolojileri üzerine de çalışılmaktadır.

Keskin ve ark. (2004) Halojen lamba-mikrodalga kombinasyonuyla pişirmenin ekmeğin kalite parametreleri (kütle kaybı, spesifik hacim, sıkılık ve renk) üzerine etkilerini diğer pişirme yöntemleriyle (konvensiyonel, mikrodalga, halojen lamba) karşılaştırmalı olarak incelemişler ve aşağıdaki sonuçları elde etmişlerdir.  Hal.L-Mik.D kombinasyonuyla pişirilen ekmeklerin spesifik hacim ve renk değerlerinin konvensiyonel yolla ısıtılmış ekmeklerle karşılaştırılabilir olduğunu, fakat sıkılık ve kütle kaybı değerlerinin hala çok yüksek değerde olduğunu ispatlamışlardır.

Mikrodalgayla pişirilen ekmeklerin kalitesini arttırmak için farılı formülasyonlarla son yıllarda denemeler yapılmıştır. Bu denemeler özelllikle glutenin etkisi (hidroliz, gliadin ilavesi veya düşük glutenli un kullanımı gibi), emülsüfiye edici ajan kullanımı ve emülsüfiye edici-su bağlayıcı ajanların kombine kullanımı üzerine yoğunlaşmıştır.

Özmutlu ve ark. (2001) farklı formulasyon uygulamasının ekmeğin kalite parametreleri üzerindeki etkisini araştırdıkları bir makalede ekmek yapımında gluteni düşürülmüş un kullanımının daha yumuşak ekmek içi tekstürü ve daha fazla hacim (konvenisyonel ısıtmayla elde edilen ekmek hacmiyle aynı seviyede) sağladığı sonucuna varmışlardır.  Ekmek yapımında %8.7 oranında protein içeren un kullanımının mikrodalga uygulamasında olumlu sonuç verebileceğini belirtmişlerdir.

D. KEKLER

Keklerde mikrodalga uygulamasında karşılaşılan en büyük problem düşük hacimli ve sert tekstür elde edilmesidir. Bunun dışında renk yetersizliği, yüksek ağırlık kaybı gibi sorunlar da görülmektedir.

Air impingement (?)-mikrodalga kombinasyonunun pişirme süresini önemli derecede azalttığı, renk oluşumuna katkıda bulunduğu fakat düşük hacimli, sıkı bir tekstür oluşumuna sebep olduğu bildirilmiştir.

Sumnu ve ark. (2005) yaptıkları bir çalışmada beyaz katlı (white-layer) kek hazırlanması için un ağırlığına dayalı bir formulasyon belirlemişlerdir. Bu formulasyon şu şekildedir. %100 un, %100 şeker, %50 margarin, %12 süt tozu, %9 yumurta beyazı, % 5 kabartma tozu, %3 tuz, %90 su

Bu formulasyonu kullanarak hazırladıkları kekleri mikrodalga, infrared (IR), mikrodalga-infrared kombinasyonuyla ayrı ayrı pişirmişlerdir.  Sadece mikrodalga uygulanmış kekte, renk eksikliği, yüksek ağırlık kaybı, sıkı tekstür ve düşük hacim gibi problemler gözlenmiştir. Aynı şekilde sadece IR uygulanmış kek örneğinde ise kalın kabuk oluşumu ve uzun pişirme süresi gibi problemler saptanmıştır. IR-mikrodalga kombinasyonu kullanılarak elde edilen keklerde kısa süreli pişirmenin yanı sıra, konvensiyonel ısıtma ile elde edilmiş keklerle aynı özellikte renk ve tekstür oluşumu saptanmıştır. Buna rağmen spesifik hacimin yetersiz ve kütle kaybının fazla olduğu gözlenmiştir.

Mikrodalga kullanılarak Modeira keki yapımıyla ilgili bir çalışmada en iyi tekstürel özellikler (esneklik, nem içeriği, sıkılık) 250W mikrodalga gücünde elde edilmiştir.

Kek hamuruna mikrokristalize sellüloz ilavesinin (%2-4 oranında) kekin hacmini arttırdığı, daha iyi tekstür ve görünüş özellikleri kazandırdığı belirtilmiştir.

E.NİŞASTA-SU SİSTEMLERİ

Mikrodalga ısıtmanın nişasta-su bulamaç sistemleri üzerine etkisini araştıran çalışmalar oldukça sınırlıdır.

Palav ve Seetharaman (2006) yaptıkları bir çalışmada mikrodalga ısıtmanın nişasta (buğday)-su modeli üzerine fiziko-kimyasal etkilerini araştırmışlardır.

Bu çalışmada % 33,40,50 oranında kuru maddeye sahip nişasta-su bulamaçları (~76gr) mikrodalga ısıtma (4300W, 10,20,30sn)  ve kondüksiyon ısıtmaya  (son sıc. 95 C) tabi tutulmuş elde edilen nişasta jelleri 2sa ve 120sa boyunca 25 C’de inkübe edilmiş ve bazı fizikokimyasal özellikleri test edilmiştir.

Araştırma sonucunda elde edilen verilerin özeti aşağıdaki tabloda yer almaktadır. Sonuçlar incelendiğinde 120sa inkübe edilmiş kondüksiyonla ısıtılmış örneklerin nem kaybının %38, mikrodalga ile ısıtılmış örneklerde ise bu oranın %21 olduğu saptanmıştır.  Ayrıca bu inkübasyon sonucunda iki yöntemle ısıtılan örneklerde kalan nem miktarlarının eşit olduğu gözlenmiştir.

Sıkılık oranları incelendiğinde mikrodalga ısıtmanın inkübasyondan önceki nem miktarı daha düşük olmasına rağmen sıkılık oranının oldukça düşük olduğu görülmektedir. Bu durum iki ısıtma türünde iki farklı jel oluşum modeli olduğunu göstermiştir. Aynı şekilde 120 sa inkübasyon sonucunda kondüksiyonla ısıtılan örneklerin son sıkılıklarının 4 kat arttığı mikrodalgada ise 3 kat arttığı gözlenmiştir.

Amilopektinin rekristalizasyonunun başlangıçta kondüsyon ile ısıtılmış 2sa inkübe edilmiş örneklerde daha düşük olduğu fakat uzun süreli inkübasyonla birlikte bu oranın 0.93 oranına ulaştığı görülmektedir. Mikrodalgayla ısıtılan örneklerde ise 2 saat inkübasyon sonucunda bu oran daha yüksekken uzun süreli inkübasyon sonucunda ise rekristalizasyon oranının (0.64) kondüksüyonla ısıtmaya nazaran daha az olduğu görülmektedir.

α-amilaz aktivitesine bağlı indirgen şeker miktarları karşılaştırıldığında mikrodalgayla ısıtılmış örneklerde kondüksüyonla ısıtılmış olanlara nazaran daha az indirgen şeker olduğu bu durumun kondüksüyon ısıtmayla nişastanın granüler yapısının daha çok parçalanmasından ileri geldiği belirtilmiştir. İnkübasyon süresi arttığında ise kondüksüyonla ısıtılan örneklerde polimerlerin tekrar bir araya gelmesinden (rekristalizasyon gibi) dolayı enzim hassasiyetinin azaldığı belirtilmiştir.

F. MAKARNA

Makarna, irmiğin (semolina) hidrate olması, karıştırılması,  yoğrulması , ekstruzyonla şekil verilmesi ve kurutulması ile elde edilen bir üründür.  Bu aşamalardan en zoru kurutmadır. Çünkü içerideki nemin yüzeye taşınması ve uzaklaştırması oldukça yavaş işleyen zor bir prosestir. Mikrodalga uygulamasın bu nem akışını hızlandırdığı belirtilmiştir. Bu sebeple ürün ve enerji veriminin arttırılması için sıcak hava-mikrodalga kombinasyonu kullanılarak kurutma yapılabileceği alternatif bir yol olarak gösterilmiştir.

Göksu ve ark (2005) mikrodalga teknolojisiyle desteklenmiş akışkan yatak kurutucularda makarnanın kurutulması üzerine bir çalışma yapmışlardır. Araştırma sonucunda mikrodalga gücü ve hava sıcaklığı artışının ve birlikte kullanımının makarna tanelerinin kurutulma sürelerini tek başına sıcak hava kullanımına göre %50 azalttığı ispatlanmıştır.  Ayrıca bu kombine uygulamanın makarna yapısına daha az zarar verdiğini belirtmişlerdir.

REFERANSLAR

Chavan RS, microwave baking in food industry: A review,2010

Ü. İ. Konak, M. Certel, S. Helhel, Gıda Sanayisinde Mikrodalga Uygulamaları, 2009

S.Keskin, G. Sumnu , S. Sahin, Bread baking in halogen lamp–microwave combination oven, 2003,

Sanchez ME,  Ortiz A, Mora R, Chanona CC, Necoechea E, Comparison of crumb microstructure from pound cakes baked in a microwave or conventional oven, 2007

Ozmutlu O, Sumnu G, S. Sahin, Effects of different formulations on the quality of microwave baked breads, 2001

T. Palav 1, K. Seetharaman, Impact of microwave heating on the physico-chemical properties of a starch–water model system,  2006

Ahmad SS, Morgan MT, Okos MR,  effect of microwave on the drying, checking and mechanical strenth of baked biscuits, 2000

…