Meyve ve Sebzelerin Kurutulması
GIM 307 – Meyve Sebze Teknolojisi
İbrahim Gülseren, Ph.D.
Geçen Hafta
Oksidatif değişiklikler
Maillard reaksiyonu
Renk değişiklikleri (antosiyaninler, klorofiller, karotenoidler)
Karamelizasyon
Vitamin ve aroma kayıpları
SO2 – Gıdalarda Kullanımı
Mikroorganizmaların öldürülmesi (antimikrobiyal etki)
Görsel çekiciliğin sağlanması (genellikle rengin korunması)
Antioksidan koruma sağlanması (ransiditenin önlemesi)
Enzim inhibisyonu/inaktivasyonu (renk kayıplarının önlenmesi, olgunlaşmanın ve çürümenin geciktirilmesi)
Enzimatik olmayan renk kararmalarının önlenmesi
Meyvelerin olgunlaşmasında kullanılan maddeler: Etilen ile bazı ülkelerde sakıncaları da olmakla ve yasal olmayabilmekle birlikte kalsiyum karbür (karpit) – asetilen çıkışı
Kurutma – Amaçlar
Mikrobiyal bozulmaların önlenmesi
Reaksiyonların sınırlanması
Tat, koku, besin değeri korunması
Hacim azaltma, taşıma, depolama verimi
Gıdalardaki Suyun Dağılımı
Serbest su: Çözücü; muhafazada uzaklaştırılan su; bozulmanın ortamı.
Adsorbe su: Gıda bileşenlerinin ya da yapısal moleküllerin yüzeyi (%10-15)
Bağlı su: Yapılara girmiş ya da H bağları ile bağlanmış su (%3-5)
– Sedimentasyon, difüzyon ve viskozite deneylerinde bağlı olduğu molekülle ortak hareket eder.
– Çözücü olarak kullanılamaz.
– Diğer su moleküllerinden farklı özellikler gösterir.
Su Aktivitesi (Water activity, aw)
Termodinamik anlamda gıdadaki suyun denge buhar basıncının (P) aynı sıcaklıktaki saf suyun denge buhar basıncına (Po) oranına «su aktivitesi» denir. Sistemde var olan suyun, buharlaşabilme kapasitesi ile ilgilidir.
Hiç su içermeyen gıdalar için 0, saf su için 1.
0,9-1: Yüksek aw – En riskli gıda ürünleri (et, taze meyve, sebzeler, süt.
0,6-0,9: Orta aw – Riski azaltılmış gıda ürünleri (kuru meyveler, tuzlanmış balık)
≤ 0,6: Düşük aw – Az riskli gıda ürünleri (kakao, kraker, kuru gıdalar)
Mikroorganizmaların Gelişme Sınırları
Psikrometri
Gaz-buhar karışımlarının termodinamik özelliklerinin anlaşılması
Kurutmaya Bağlı Değişiklikler
Çözünür madde göçü
Kabuk oluşumu
Çekme
Boyut ve şekil değişiklikleri
Rehidrasyon kapasitesi
Kimyasal değişiklikler
Çözünür Madde Göçü
Suyun hareket yönü, suda çözünür maddelerin dağılımını etkiler.
Genellikle küçük moleküller daha rahat hareket eder.
Haşlanma ve kurutma: Hücre parçalanması – Daha büyük moleküller de geçirgen hale gelir.
Nem hareketi, genellikle merkezden yüzeye doğrudur.
Kompozisyon ve fiziksel özelliklerin dağılımı da etkilenir. Yüzeyde birikmeler görülebilir.
Gözenek, kılcal ve çatlaklar – Yüzeyde yapışmalar
Kabuk Oluşumu
Hızlı kurumaya bağlı oluşur.
Çözünür kuru madde miktarından da etkilenir.
Kalite kayıpları, kuruma hızının azalması
Su, kabuk tabakasının aşamaz.
İki aşamalı kuruma
Su dağılımı ve aw etkilenir.
Hal Değişiklikleri (State Changes)
Cama (camsı) geçiş (Glass transition) – İkinci dereceden değişiklikler (state changes)
Çekme
Cama geçiş sonuç yerel çekmeler görülebilir.
Bu durum da, meyve ve sebzelerin yığın yoğunluğunu etkiler.
Aksi halde, hacimsel değişiklikler, sadece uzaklaştırılan su miktarına bağlıdır.
Boyut ve Şekil Değişiklikleri
Kurutma başlarken turgor hali geçerlidir.
Kuruma ile su fazındaki çözünmüş madde yoğunlukları artar. Hücrelerden su kaybı olur.
Hacim kaybı ve şekil kaybı
Rehidrasyon Kapasitesi
Önemli rehidrasyon kayıpları (dondurarak kurutma dışında) söz konusudur.
Sebepler:
Hücre duvarının elastikliği (denatürasyon,
osmotik özelliklerin kaybı)
Nişastanın şişme (swelling) özelliği
Hücre ve dokuların kapiler yapısı kaybolur.
Patlatarak puf yapı kazandırma: Porozitenin
arttırılması.
Kapilarite (Capillarity)
Kurutmaya Bağlı Esmerleşme
Haşlanmadan kurutulma – Kurutma ve depolama sırasında oluşabilir.
Enzimatik ve enzimatik olmayan esmerleşmeler
SO2: Enzim inaktivasyonu; enzimatik olmayan esmerleşmelerin durdurulması
Renk kayıplarına ek olarak, aroma bileşikleri de kaybolabilir (hava akışı).
Aromaların geri kazanılması (örneğin, su buharı havayı karıştırıp aroma bileşiklerini yoğunlaştırma – https://www.google.com/patents/EP2509433A1?cl=en)
Osmotik Kurutma (Konsantrasyon)
Numunelerin yüksek konsantrasyonlu çözeltilere konulması
Numunelerden su kaybı; buna ek olarak, numunelerin çözünen maddeleri içine çekmesi (sonraki işlemlerde koruyabilir) – Enerji tasarrufu sağlayabilir.
Proses koşulları: 30-50 C – %70 su kaybı (ilk 3 saat)
Son olarak, üründeki çözünen maddeler de kaybolabilir
(vitamin, mineral).
Soru: Bu yöntemin dondurarak kurutma, hava ile kurutma gibi
yöntemlerden temel farkları nedir?
Osmotik Kurutma – 2
Meyveler: Çok zaman sakaroza konur.
Sebzeler: Sodyum klorür veya
sodyum klorür/sakaroz
Küçük moleküller – Yüksek osmotik etki
Yavaş su kaybı, çözünenler artar.
Büyük moleküller – Daha düşük osmotik etki
ama hızlı su kaybı
Ön işlem sayılabilir. Neden?
Kurutma Sistemleri
En etkin kurutma sistemlerinin, ürünün iç kısımları ile hava arasında en yüksek buhar basıncı ve sıcaklık farklarını yaratan sistemler olduğu, yapılan ısı ve kütle aktarımı analizlerine dayanarak söylenebilmektedir.
Kabin Kurutucular (Cabinet Dryer)
Kesikli çalışan sistemlerdir.
Etkili ısı transferi için, sıcak hava ürün yüzeyinden hızla geçirilmelidir.
Tekdüze ürün elde edilmesi zordur.
Tünel Kurutucular (Tunnel Dryer)
Sürekli (continuous) çalışabilen sistemlerdir.
Hava akışı ile vagon hareketi aynı ya da farklı yönlerde olabilir.
Ters akış etkin ama kaliteyi sınırlayabilir.
Enerji tasarrufu için çıkan hava geri beslenebilir.
Akışkan Yataklı Kurutucu (Fluidised Bed Drier)
Sürekli (continuous) çalışabilen sistemlerdir.
Hava akışı ile kurutulan malzemeler havada asılı halde kalır (belirli süre-sıcaklık profili izlenerek)
Küçük parçacıklar daha yavaş akış hızlarında akışkan hale getirilebilir.
Etkili bir teknoloji olmakla birlikte, her ürün için uygun olmaktadır.
Püskürtmeli Kurutucu (Spray Dryer)
Sürekli (continuous) çalışabilen sistemlerdir.
Sıvı gıdalar için uygundur.
Sıcak hava akışı ile kurutulan malzemeler, genellikle %5 nemin altında toplanır.
Evaporatif soğumaya bağlı olarak, numuneler yüksek kalite ve hızlı rehidrasyon kabiliyeti edinir.
Dondurarak Kurutma (Liyofilizasyon)
Genellikle kesikli çalışabilen sistemlerdir.
Ürün kalitesi ve yapısal özellikleri düşük sıcaklık ve vakum sayesinde korunmaktadır.
Süblimleşme esasına dayanır.
Evaporatif soğumaya bağlı olarak, numuneler yüksek kalite ve hızlı rehidrasyon kabiliyeti edinir.
Süblimleşme
…