• Fraksiyone kristalizasyon • Hidrojenasyon • Interesterifikasyon

Fraksiyone Kristalizasyon • Sıvı yağ içinde karışım halinde bulunan ve ergime dereceleri yüksek olan trigliseritlerin, soğuk tekniği uygulanarak katı faz haline dönüştürülmeleri ve daha sonra bu fazların birbirinden ayrılmaları şeklinde iki aşamada gerçekleştirilen bir işlemdir.

Fraksiyone Kristalizasyon • Amaç: – Ayçiçek, mısır gibi yağlarda düşük sıcaklıkta kristalize olarak bulanıklık yaratan doymuş trigliseritlerin yağdan uzaklaştırlması (vinterizasyon) – Doymamıştrigliseritlerce zengin sıvı fraksiyon salata yağı olarak değerlendirilir. – Doymuştrigliseritlerce zengin fraksiyon ise sanayi tipi margarinlerin ve çikolata kaplama yağlarının üretiminde değerlendirilir. HİDROJENASYON – Paul Sabatier – The Nobel Prize in Chemistry 1912 Karbon zincirinde çift bağ bulunduran yağ asitlerini içeren bitkisel sıvı yağların, belirli koşullar altında ve katalizör varlığında hidrojenle doyurularak katılaştırılması işlemi

Hidrojenasyonun Temel İlkeleri • Hidrojenasyon katalitik bir tepkime olup katı (katalizör), sıvı (yağ) ve gaz (hidrojen) olmak üzere üç fazlı bir sistemde gerçekleşmektedir. 4

Hidrojenasyonun Temel İlkeleri (devam) • Tepkimenin sürekliliği bakımından yağda çözünmüş halde bulunan H2 gazının katalizör yüzeyine ulaşması, tepkime ortamında doymamış bileşiklerin katalizör yüzeyine geçişi ve tepkime sonucu doyan bu bileşiklerin sıvı ortama geri verilmesi difüzyon yasalarına göre gerçekleşmektedir. • Bu nedenle hidrojenasyon tepkimelerinin mekanizmasında mekanik kütle transfer kademeleri ve kimyasal tepkime kademeleri belirleyici faktörlerdir. Hidrojenasyonun Temel İlkeleri (devam) • Katalizör yüzeyinde doymamış bileşenlerle H2 arasında farklı tepkimeler aynı anda gerçekleşmektir. 9Doyma Tepkimeleri (Temel Tepkime): Yağın doymamış bileşenlerine H2’ in bağlanması 9Yan Tepkimeler: Yerel ve geometrik izomeri gösteren yağa sitlerinin oluşumu (konjuge ve trans yağ asitlerinin oluşumu)

Hidrojenasyonun Temel İlkeleri (devam) • Doymamıştrigliseritler, çift bağsayısı kadar tepkime kademeleri ile doymuştrigliseritlere dönüşürler. Trien k3 Dien k2 Monoen k1 DoymuşYA • Bu kademelerde oluşan tepkimeler farklı hızlarda gerçekleşir. Hidrojenasyonun Temel İlkeleri (devam) • Doyurulma şekil ve derecesine göre – Tam hidrojenasyon: Tüm doymamış bağlar – Kısmi hidrojenasyon: Belirli bir iyot sayısına kadar – Seçici (selektif) hidrojenasyon: Yağlar sıfır iyot sayısına kadar doyurulmamakla birlikte hem elzem (esas) yağasitleri mümkün olduğunca korunacak, hem de poliyenik yağ asitlerinin monoenik yapıya kadar doyurularak, ortamda yeni doymuş yağ asitleri oluşmayacak şekilde

Seçici (selektif) hidrojenasyon Trien k3 Dien k2 Monoen k1 DoymuşYA (C18:3) (C18:2) (C18:1) (C18:0) • Seçicilik (S): Bütün kademelerde oluşan hız sabitlerinin birbirine oranlanmasıS =k /k ( Linoleik asit seçiciliği) 32 3 2 S =k /k (Oleik asit seçiciliği) 21 2 1 • Selektivite oranı (SR:Selektivity Ratio): Yağasitlerinin hidrojenasyon hızı hakkında bilgi verir.

Seçici (selektif) hidrojenasyon (devam) • SR=0 Tepkime seçici değil (Tüm doymamışYA stearik asite kadar doyurulmakta) • SR=50 (50 molekül linoleik asit oleik asite dönüşürken 1 molekül oleik asit stearik asite dönüşmekte) • SR>50 (Oleik asit doyurulmadan önce ortamdaki tüm linoleik asitler oleik asite dönüşmektedir. Hidrojenasyonun Temel İlkeleri (devam) • Hidrojenasyon sonucunda – Yağın ergime aralığı yüksek derecelere kayar – Yağın oksidasyon stabilitesi (dayanıklılığı) artar – Yağın iyot sayısı azalır – Ortamda doymadan kalan çift bağlarda cis-trans izomeri dönüşümü sonucu trans yağasitleri oluşur – İzolen yağasitleri konjuge yapıdaki yağasitlerine dönüşür – Hidrojenasyona özgü tad ve koku gelişir (izo-oleik asitler, aldehit ve ketonlar) – Karotenlerin renksiz bileşiklere dönüşmesi sonucu yağın rengi açılır.

Hidrojenasyonda kullanılan katalizörler • Heterojen Katalizörler Periyodik cetvelin VIb,VIIb,VIIIb grubundaki metaller ve VIa grubundaki elementlerle oluşturdukları bileşikler • Homojen Katalizörler Geçişmetal hidritlerinin tersiyer fosfinleri içeren kompleksleri

Katalizörler • Yağların kısmi veya seçici hidrojenasyonunda katalizör olarak genellikle uygun bir destek maddesi üzerine homojen bir şekilde emdirilmiş metalik formdaki Nikel (Ni) (heterojen katalizör) kullanılır. • Bu katalizörler düşük maliyet, yüksek aktivite, uygun seçiçilik, yağdan kolayca uzaklaştırılabilme, tekrar kullanılabilme gibi avantajlara sahiptir. Katalizörler (devam) • Katalizör aktivitesi: Bir parti yağı uygun bir zaman dilimi içerisinde hidrojene etmek için gereken katalizör miktarını belirtir. Aktivite, belli özel şartlar altında hidrojene edilen yağın iyot sayısının (IV) birim zamandaki düşüşü ile belirlenir. • Katalizör ömrü: Katalizörün ne kadar süre ile aktif ve kullanılabilir olduğunu gösterir. Katalizör ömrü, yağdaki sülfür bileşikleri, yağasitleri ve fosfotidler gibi katalizör aktivitesini yok eden bileşikler (katalizör zehirleri) ile azalır. Not: Bu nedenle hidrojene edilecek yağlar çok iyi rafine edilmiş olmalıdır.

Katalizörler (devam) Katalizörün izomerizasyon karakteristiği: 9Katalizörde bulunan sülfür trans yağasiti oluşumunu arttırır. 9İyi bir katalizör bir kaç kez kullanılabilir. 9Ancak aktivitede meydana gelen azalmay ı tolere edebilmek için her kullanımda belli oranda katalizör ilavesi yapılmalıdır. HİDROJENASYON TEPKİMELERİNİETKİLEYEN FAKTÖRLER • Sıcaklık • Basınç • Karıştırma hızı • Katalizör çeşiti ve konsantrasyonu

Hidrojenasyonu etkileyen parametreler: • BAĞIMSIZ • BAĞIMLI DEĞİŞKENLER DEĞİŞKENLER – Sıcaklık – Trans yağasitleri – H2 gazının basıncı – Selektivite oranı (SR) – Karıştırma hızı – Hidrojenasyon hızı – Katalizörün tipi ve konsantrasyonu Sıcaklık • Sıcaklık arttıkça hidrojenasyon tepkime hızı artar. Sıcaklığın artması hidrojenasyonun seçiciliğini arttırırken, trans yağasitleri oluşumu da artar. • İyot sayısında 1 birimlik düşme sonucu 1.6-1.7 °C sıcaklık artışına neden olur (Ekzotermik reaksiyon)

Basınç • Basıncın yüksek olması hidrojenin yağdaki çözünürlüğünü arttırdığından, tepkime hızını yükseltmektedir. Selektivite ve trans azaliyor???? • Doyma tepkimesi sonucu birim zamandaki doymamışbileşen miktarı hızla azaldığından trans yağasiti miktarı da azalmaktadır. Effects of Pressure and Temperature on Trans- Unsaturation at 80 I.V. Soybean Oil As pressure 3 Psi 35 Psi at 180C, trans fatty acids decrease from 40 to 35%

Effects of Pressure, Temperature, and Catalyst on Selectivity Ratio As pressure 14 34 Psi at 180C, 0.02% catalyst, selectivity rate decrease from 40 to 20 Effects of Pressure, Temperature, and Catalyst on Selectivity Ratio As catalyst 0.02 0.08 % at 25 Psi and 165 C, selectivity rate increases from 20 to 40

Effects of Pressure, Temperature, and Catalyst on Selectivity Ratio As temperature 130C 160Cat 0.08 % and 25 Psi, Selectivity rate increases from 20 to 40 Karıştırma hızı • Hidrojenasyon işleminin devamlılığı açısından önce doymamışbileşiklerin katalizör yüzeyine transferi, doyurulduktan sonra da katalizör yüzeyinden tepkime ortamına desorpsiyonu için gerekli kütle transferleri karıştırma hızı ile sağlanır. • Ayrıca, katalizör yüzeyinde yeteri miktarda H2 bulunması karıştırma hızı ile sağlanmaktadır. • Düşük karıştırma hızı doyma tepkimelerinin yetersiz kalmasına, tepkime süresinin uzamasına ve doymadan kalan bileşiklerin trans izomerine daha fazla dönüşmesine neden olmaktadır. • Çok yüksek karıştırma hızı katalizör yüzeyine yeterli miktarda H aktarımına olanak sağlamadığından 2 tepkimelerin seçiciliği azalmaktadır.

Katalizör çeşiti ve konsantrasyonu Diğer parametreler sabit tutulduğunda; • Katalizör miktarının azalması, tepkime hızında belli bir miktarda azalmaya sebep olur. • Katalizör miktarının arttırılması ise, trans YA oluşumunu ve tepkimenin seçiciliğini azaltmaktadır. Effects of Agitation and Catalyst Concentration on Selectivity Ratio As catalyst 0.03 0.07% at 1330 RPM, selectivity rate increases from 28 to 36.

Effects of Agitation and Catalyst Concentration on Selectivity Ratio As agitation 1300 1700 RPM at 0.06 %, selectivity rate decreases from 36 to 28. Effects of Agitation and Catalyst Concentration on Hydrogenation Rate As agitation 800 1000ppm at 0.06 % Ni, hydrogenation rate increase from 2.5 to 3.2 IV/min.

Effects of Agitation and Catalyst Concentration on Hydrogenation Rate As catalyst 0.06 0.10% at 1000rpm hydrogenation rate increases from 3.3 to 3.8 IV/min

HİDROJENASYONDA TEKNOLOJİK UYGULAMALAR • Kesikli (Süreksiz-Batch) Sistemler: Özellikle ürün miktarı ve çeşitliliğin geniş bir yelpazede dağılım gösterdiği durumlarda tercih edilen bir yöntemdir. Kesikli (Süreksiz-Batch) Sistemler • Kazan (Otoklav) kullanılır. • Bir ara tankta yağile katalizör karıştırılarak vakum etkisi ile otoklava alınır. • Doyurma işlemi 1.5 atü’ lük H2 basıncında ve 180-200°C’ de gerçekleştirilir. • İstenen iyot sayısına ulaşıldığında sıcaklık 90°C’ ye düşürülür. • Bu sıcaklıkta filtre preslere gönderilen sertleştirilmişyağ, katalizörden filtre edilerek ayrılır.

Şekil 3.29 Kesikli (Süreksiz-Batch) Sistemler (devam) • H2 yağa iki farklı şekilde verilebilir. 1) H ’nin yağiçine verilip dağıtılması: Otoklavın 2 tepe boşluğunda toplanmışbulunan hidrojenasyon tad ve kokusuna neden olan maddeler yağa geçer. / 2) H2’nin sertleştirilecek yağa otoklav dışında verilip dağıtılması: Katalizörün yağiçerisinde süspansiyon halinde tutulması ve hidrojenasyon tad ve kokusuna neden olan maddelerin uzaklaştırılabilmesi için karıştırıcı sürekli olarak düşük hızda çalıştırılır. Gazın yağiçerisinde homojen bir şekilde dağıtılması pompalar ile sağlanır.

Sürekli (Kontinü) Sistemler Hidrojenasyon işlemi sonunda: • Üretilen katı yağların raf ömrünü ve tüketilebilirliğini arttırmak üzere rafinasyon işlemi uygulanmalıdır. • Rafinasyon işlemi sırasında hidrojenasyonla yağda oluşan düşük miktardaki serbest asitlik baz çözeltileri kullanılarak yapılan nötralizasyon işlemi ile giderilmelidir. • Nikel ve ağır metallerin olası kontaminasyonu ise ağartma toprakları kullanılarak yapılan filtrasyon işlemi işlemi ile yağdan uzaklaştırılmaktadır. • Yağda oluşan hidrojenasyon tad ve koku maddeleri ise deodorizasyon işlemi ile giderilmektedir.

MARGARİN ÜRETİM TEKNOLOJİSİ • Margarin: Belirli bir erime derecesine sahip olacak şekilde hazırlanmışyağ veya yağpaçalları ile, yine belirli niteliklere sahip olacak şekilde hazırlanmışsu fazının emülsiye edilmesi sonucu hazırlanan tereyağı taklidi katı bir yağçeşitidir.

Margarinlerin Ana Bileşenleri: • Yağfazı: (%78-82) katı yağ • Su fazı: (%16-20) su, fermente süt, rekombine süt, peynir altı suyu • Katkı maddeleri: (%2-3) Emülgatörler, renk maddeleri, vitaminler, antioksidan ve sinerjistler, aroma maddeleri, koruyucu maddeler, indikatör maddeleri,sıçramayı önleyici maddeler, mutfak tuzu ve su Margarinlerin Ana Bileşenleri (devam) • Bu bileşenlerden yağve su fazının miktar ve niteliğine göre emülsiyon iki şekilde olmaktadır. • Yağ/ su emülsiyonu: Yağortamına dispersiye edilen su damlacıkları yağfazı tarafından sarılmıştır. • Su / yağemülsiyonu: Karışımdaki yağ miktarı yaklaşık %40’ a düşürülen yağ damlacıkları su fazı tarafından sarılmıştır.

• A structured water-in-oil emulsion with properties • like spreadability, stability and mouthfeel A structured water-in-oil emulsion with properties like spreadability, stability and mouthfeel

MARGARİN TİPLERİ 1) Standart Margarinler • Standart tipler: Bitkisel ve hayvansal yağlar kullanılır. Yağfazının en az %50’ si sertleştirilmişbitkisel yağlardan oluşmalıdır. • Bitkisel margarinler: Yağfazının %98’ i sertleştirilmiş bitkisel yağlardan oluşmalıdır. En az %15 linoleik asit içermelidir. • Linoleik asitce zengin margarinler: Bitkisel margarinlere benzer en az %30 linoleik asit içermelidir. • Yarım yağlı margarinler: Normal margarinlere kıyasla yağmiktarı yarıya düşürülmüştür. sofralık veya kahvaltılık olarak kullanılır. • Mutfak Margarinleri: Su içermezler. Süt asiti ile aromatize edilirler. Pişirme ve kızartma işlemlerinde kullanılırlar.

MARGARİN TİPLERİ(devam) 2) Özel Amaçlı Margarinler • Pastacılık margarinleri: Sıcaklığa dayanıklıdırlar. Orta sıcaklık derecelerinde eriyen trigliseritlerden oluşurlar. Özellikle katmanlı (milföy hamuru) hamur işleri yapımında kullanılırlar. Aroma maddesi içerirler. • Fırıncılık margarinleri: Yüksek s ıcaklık derecelerinde eriyen trigliseritlerden oluşurlar. Aroma maddesi içerirler. • Krem margarinler: Aroma maddesi içermez veya çok az içerirler.Yüksek oranda kakao yağı içerirler. Yapılarına %10 hava emdirilmiştir. MARGARİNLERDE YAĞFAZININ HAZIRLANMASI • Margarin üretiminde kullanılan yağlar: 1) Bitkisel yağlar: Pamuk, yerfıstığı, mısır, palm, palm çekirdeği, ayçiçek, soya, kanola 2) Hayvansal yağlar: domuz yağı, sığır yağı, susuz tereyağı 3) Deniz ürünleri yağları: Sardalya, hamsi, ringa, kefal, balina yağları

MARGARİNLERDE YAĞFAZININ HAZIRLANMASI (devam) • Yağfazında bulunan sıvı yağlar hidrojenasyon, fraksiyone kristalizasyon ve interesterifikasyon gibi yöntemler kullanılarak katılaştırılır. • Margarin üretiminde kullanılacak yağların tümü tam bir rafinasyon işleminden geçirilir. • Üretilecek tüm margarin çeşitlerinde düzgün bir yapı ve sürülebilirlik özelliği kazandırmak için emülsiyon tekniğine ilişkin bütün kuramsal ve pratik bilgilere uyulması yanında aşağıdaki 4 temel ilkeye de dikkat edilmelidir. MARGARİNLERDE YAĞFAZININ HAZIRLANMASI (devam) 1) İstenilen sürülebilirlik, tad ve kokuya ulaşmak için margarinin yağfazını oluşturan sıvı ve katı yağ fraksiyonları arasında kalıcı bir denge oluşumunun sağlanması gereklidir. 2) Yüksek sıcaklık derecelerinde eriyen trigliseritlerin β’ kristal formunda kristalleşmelerini sağlayabilmek için hızlı bir soğutma işlemi gerçekleştirilmelidir. 3) Düşük sıcaklık derecelerinde eriyen trigliseritler, yüksek sıcaklık derecelerinde eriyen trigliseritlerin oluşturduğu kristal ağı tarafından homojen bir şekilde sarılmalıdır. 4) Yüksek sıcaklık derecelerinde eriyen trigliseritlerin oluşturdukları kristal ağı yağfazına dispersiye edilmiş olan su fazının 2-20μm çapındaki su damlacıklarını taşıyabilecek kadar güçlü olmalıdır.

MARGARİNLERDE YAĞFAZININ HAZIRLANMASI (devam) • Kullanılan katı yağlar, plastisite ve sürülebilirlik açısından katı yağmiktarı (SFC=solid fat content) ve katı yağindeksi (SFI=solid fat index) gibi kriterlere göre değerlendirilmektedir. • SFI değeri: mm3 olarak 25mL hacmindeki yağın, soğutulduğunda değişik sıcaklık derecelerinde gösterdiği hacimsel kayıp. Özgül hacim değişiminin saptandığı dilatometre ile belirlenir. • SFC değeri: % olarak yağın değişik sıcaklık derecelerinde içerdiği katı yağoranı. NMR (nükleer manyetik rezonans) ile tespit edilir. MARGARİNLERDE YAĞFAZININ HAZIRLANMASI (devam) • Eskiden yağfazının hazırlanmasında ergime noktası veya iyot sayısı dikkate alınırken • Günümüzde margarinlerde sürülebilirlik, platisite ve ağızda bıraktığı his yönünden SFI veya SFC değerleri göz önüne alınmaktadır. • Margarinlerin sürülebilme, fazların birarada kalabilme, gıdada ve ağızda erime özellikleri hakkında 0, 10, 21.1 ve 33.3 °C deki SFC değerleri ölçülerek belirlenmektedir.

MARGARİNLERDE YAĞFAZININ HAZIRLANMASI (devam) • 0-10 °C’ lerdeki SFC değeri: Buzdolabı sıcaklığındaki ürünün sürülebilme kolaylığını belirler. Eğer SFC değeri 0-10 °C’ de < %32 ise buzdolabı sıcaklında iyi bir sürülebilme özelliği gösterdiği söylenebilir. • 20-22 °C’ lerdeki SFC değeri: Ürünün oda sıcaklığında yağsızmasına karşı direncini gösterir. >%10 SFC değeri yağımsı bir yapı için gereklidir. • 35-37 °C’ lerdeki SFC değeri: Ağızda kalan tad ve yağın inceliğini belirtir. Ağızda mumsu bir his bırakmayan margarinler 33.3 °C’ de % 3.5 oranında katı yağiçerdiğinden vücut sıcaklığında eriyebilmektedir. MARGARİNLERDE SU FAZININ HAZIRLANMASI • Margarinlerde su fazı olarak yağsız süt, rekombine süt, peynir altı suyu veya tozu ya da su kullanılabilir. • Sütün Fermentasyonu – Tereyağı aromasının elde edilmesi için pastörize süt veya rekombine süt starter kültür kullanılarak laktik asit fermentasyonuna uğratılır. Fermentasyon 16-18 °C’ de 12-16 saat’ te (36-39 ° SH) tamamlanır.

Starter kültürler • Lactococcus lactis • Lactococcus lactis cremoris • Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis • Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris • (Leuc. citrovorum) MARGARİN KATKILARI 1) Emülgatörler: Su ve yağfaz ının teryağda olduğu gibi homojen ve dayanıklı bir emülsiyon haline gelebilmesi için gereklidir. • Yumurta sarısı: (%0.3-1.0) Artık tercih edilmiyor. • Bitkisel (soya ve kolza) fosfotidler: (%0.2-2.5).Lesitin ve kefali karışımı daya dayanıklı bir emülsiyon oluşumu sağlıyor. • Kazein: Kızartmalarda hoşa giden kahverengi renk oluşumu da sağlar. • Mono ve digliseritler: (%0.5)Palmitik, stearik ve oleik asitlerin Mono ve digliseritleri. Lesitin ile birlikte daha kolay ve dayanıklı bir emülsiyon oluşumu. Kısmü gliseritler kullanıldığında monogliserit oranı arttıkça emülsiyon oluşturma gücü artmakta, yağkusmasını engellemekte,daha dayanıklı bir emülsiyon oluşturmakta

MARGARİN KATKILARI (devam) 2) Renk maddeleri: • βKaroten preparatları (12-18 gr/ton) • Palm yağı (%0.3-0.5) • Anotto ekstraktı • Biksin MARGARİN KATKILARI (devam) 3) Vitaminler: • A vitamini (20 IU/g) • D vitamini (0.3 IU/g) • E vitamini: Hidrojenasyon sırasında tokoferol kaybının çok yüksek olması nedeniyle, sertleştirlmişyağlar bir miktar rafine sıvı yağile paçal yapılarak E vitamini miktarı arttırılabilir. • Elzem yağasitleri (%12-15)

MARGARİN KATKILARI (devam) 4) Antioksidan ve sinerjistler: • Gallatlar, bütil hidroksi anisol, bütil hidroksi toluol (max 200 ppm): Bazı ülkelerde yasak • Tokoferollerce zengin bitkisel sıvı yağlar • Bitkisel fosfatidler • Tokoferoller (%0.05) • Sitrik asit, tartarik asit, ve fosforik asit: Cu ve Fe gibi prooksidatif maddeleri bağlayarak oksidatif stabiliteyi arttırmaktadırlar. MARGARİN KATKILARI (devam) 5) Aroma maddeleri: • Diasetil (0.5-0.7 mg/100g), asetil metil karbinol (0.05-0.07 mg/100g) • Bütirik asit (0.5-0.7 mg/100g) • γ,δ,εhidroksi yağasitlerinin laktonları: (0.5-0.7 mg/100g),

MARGARİN KATKILARI (devam) 6) Koruyucu maddeler: • Sorbik asit (%0.12) – Mikroorganizma falliyetini engeller – Yağda acılaşmayı ve sabunlaşmayı önler. MARGARİN KATKILARI (devam) 7) İndikatör maddeler: • Patates nişastası (0.2-0.3) • Susam yağı (%5)

MARGARİN KATKILARI (devam) 8) Sıçramayı önleyici maddeler: • Lesitin • Kazein • Yumurta sarısı • %10 hava veya inert gaz MARGARİN KATKILARI (devam) 9) Mutfak tuzu: • Tuzlu margarin: >%0.1 tuz içerir • Max %0.2 tuza izin verilmektedir. • Fe miktarı max 0.5 mg/lt

MARGARİN KATKILARI (devam) 10) Su: • İçme suyu kalitesinde su kullanılmalıdır. • Nötr tad ve kokuda olmalı, • Fe miktarı max 0.5 mg/lt, Mn miktarı max 1 mg/lt • pH 6 civarında • Filtre edilmiş, havalandırılmış • Hijyenik MARGARİN EMÜLSİYONUNUN HAZIRLANMASI • Hazırlanan yağve su fazları sürekli karıştırılarak ve gerekirse basınç altında yoğurularak emülsiye edilir. • Bu işlem sırasında fazların biribiri içerisinde homojen bir şekilde ve genellikle yağfazının su fazını sarması şeklinde dağılması sağlanır. • Margarinlerde dayanıklı ve iyi bir emülsiyon için yağfazı içerisine dispersiye edilen su fazı taneciklerinin çapının belli sınırlar içerisinde olması gerekir. • Günümüzde mikrobiyolojik stabilite açısından su fazı taneciklerinin çapının %95’ inde 1-5 μ, %4’ ünde 5-10 μ, %1’ inde 10-20 μolması tercih edilmektedir. .

1) Emülsiyonun Soğutulması ve Kristalizasyonu • Yağların yumuşaklık, yapı ve sürülebilirlik özelliklerini etkiler. • Margarinlerde oluşturulan emülsiyonun konsistensi, yağ fazındaki katı yağmiktarı, kristallerin büyüklüğü ve dolayısı ile soğutmada izlenen işlem tekniği ve koşullarına bağlıdır. • Kararlı bir emülsiyon oluşturmak için yağfazının en az %20 oranında yumuşak ve ince kristaller içerecek şekilde kristalize edilmelidir. Bu durum yağsızmasını (kusması) engeller. • Yağfazının çapı 3-10μbüyüklüğünde olan kristallerin oluşması ile margarinin dil üzerinde pürüzsüz ve kaygan bir yapı oluşturması sağlanır. • Kristalizasyon işlemi sırasında kristal çekirdeklerinin olabildiğince süratli oluşması ve daha sonraki aşamada uygulanan yoğurma ve karıştırma gibimekenik işlenlerke optimum kristal büyüklüğüne ulaşması sağlanır. 2) Katı Emülsiyonun Temperlenmesi ve Yoğurulması • Emülsiyonun dayanıklı ve sıkı bir yapıya kavuşturulması mekanik işlemler ile sağlanır. • Bir yandan oluşan kristaller gruplandırılırken, diğer yandan kısmen eriyen gliseritlerin düşük sıcaklık derecelerinde yeniden kristalize edilerek yeni kristallerin oluşumu sağlanmaktadır. • Margarin emülsiyonu kristalize edilmek üzere 4-6 °C’ ye soğutulduğunda çok az miktarda sıvı formda kalan glisetler yanında oldukça fazla miktarda gliseritlerde kristalleşerek katı form kazanmaktadır. • Bu yapı istenen platisitede bir margarin eldesine olanak vermez.

Katı Emülsiyonun Temperlenmesi ve Yoğurulması (devam) • Bu nedenle sıvı ve katı gliseritler arasında bulunması gereken uygun bir oranı sağlayabilmek için kristalizasyondan sonra bir olgunlaşma işlemi uygulanır. (12-15 °C, birkaç dakikadan bir kaç saate kadar) • Su yağemülsiyonun süratli bir şekilde soğutulması sırasında oluşan αkristalleri β’ kristallerine dönüşürler. Bu değişim ekzotermik bir reaksiyon olduğundan ortam sıcaklığının artması nedeniyle bir kısım αkristalleri de erirler. • Balangıçta hızlı soğutma ile αkristallerinin bir kısmının çözünerek olgunlaşma sırasında β’ kristallerine dönüşmesi bu kristallerin miktarının margarindeki miktarını arttırmaktadır. Katı Emülsiyonun Temperlenmesi ve Yoğurulması (devam) • Son üründe istenen özelliklerin sağlanması için son aşamada valslenip preslenmesi gerekmektedir. • Bu işlemler sırasında bir yandan iri ve sert kristaller parçalanıp, diğer yandan oluşan bu yeni kristallerin yağfazı içerisine homojen bir şekilde dağılımı sağlanmaktadır.

MARGARİN ÜRETİMİNDE TEKNOLOJİK UYGULAMALAR • Kesikli (Süreksiz-Batch) Yöntemler 9Valsli kar ıştırma makinaları kullanılır. 9Bu makinalara helezonlu taşıyıcılar vasıtasıyla taşınan margarin, yarım silindir yapısındaki tekne içerisinde birbirine karşı ters dönüşte olan çelik valsler arasından geçirilerek karıştırılır. 9Karışırma ve yoğurma vakum altında yapılarak hava girişi engellenmekte ve böylece margarinde istenen parlaklık sağlanmaktadır. Sürekli (Kontinü) Yöntemler • Vatator veya borulu soğutma sistemi: 9Dıştan uygun bir soğutucu ile sürekli bir şekilde soğutulan ve bu soğutma sonucu içindeki emülsiyonu kristalize ederek cidarlarına sıvaştıran bir trommelin kullanıldığı sistemlerdir. 9Margarin karışımlarının kristalizasyonu dıştan içe doğru radyal bir yayılma ile gerçekleşmektedir.

Şekil 5.2 • Kitap: Modifiye yağlar ve üretim teknolojileri Vatator veya borulu soğutma sistemi (devam) • Ayrı ayrı fazlar tanklarda haz ırlanarak emülsiyon tankında %0.5 emülgatör, %18-20 fermente yağsız süt, %80-82 yağve gerektiğinde %2.5-3.0 tuz içerecek şekilde birleştirilerek ısıtılır. • Ön soğutucudan geçirilerek sıcaklığı 32-50°C’ ye kadar soğutulur. • Önce vatatorun üç silindirli kısmında (A ünitesi) 21.5 atü’ lük basınç altında, daha sonra iki silindirli (B ünitesi) kısmında %10 oranında inert gaz ile birlikte yoğurulur. • Aynı anda yapılan ani soğutma ile A kısmında emülsiyonda süratle kristal nüveleri oluşurken, emülsiyonun katı bir kitle haline dönüşmesine izin verilmez. • Karışımdaki kristal nüvelerine göre daha sıcak olan sıvı faz daha sonra B ünitesi, şekil verme ve depolama gibi aşamalarda bu nivelerin etrafında kristalleşerek iri kristallerin oluşumu sağlanır.

Vatator veya borulu soğutma sistemi (devam) • Borulu sistemlerde, 9Sistem içine alınan emülsiyon sürekli bir şekilde soğutulur. Kısa süre süren bu işlem sırasında aslında tam bir kitlesel kristalizasyon oluşmayıp, emülsiyon kıvamlı bir yapıya dönüşür. 9Tam margarin oluşumu sistem içerisinde peşpeşe birden fazla yer almışolan tam kristalizasyon ve olgunlaştırma orularında gerçekleştirilir. Hydrogenation Plant • A measured quantity of catalyst-in-oil is pumped into the convertor containing the fully deaerated and dried feedstock oil. Heating and agitation continue until the desired operating temperature is eached. • At this point, air evacuation is stopped; hydrogen gas is bubbled into the heated oil at a controlled rate and pressure. The amount of hydrogen required to reach the specifed IV is preset on the gas counter. The hydrogen pressure at the head space is controlled by a pressure controller. Meanwhile, the exothermic heat of reaction developed during the reaction between the oil and hydrogen is removed by water cooling, which is regulated by a temperature controller.

…