Yüksek basınç uygulamaları bugün gıda teknolojisinde ürüne ısı uygulamayı gerektirmeyen, modern bir yöntem olarak bilinmektedir. Böylece gıda bileşenlerinin ısı etkisiyle bozulmaları önlenmekte; besin değeri, renk ve aroma maddelerinin önemli kısmının gıdada tutulması sağlanmaktadır. Süt ve süt ürünlerine yüksek basınç uygulamaları, pastörizasyona alternatif olarak geliştirilmiştir. 300 ve 600 MPa arasında uygulanan basınçların çoğu gıda kökenli patojenleri inaktif etmek için yeterli olduğu bildirilmektedir.

Yüksek basınç uygulamaları sütün birçok bileşeni ve özellikleri üzerinde etkilidir. Kazein misellerinin yapısının bozulması, alfa laktalbumin ve beta laktoglobulinin denatürasyonu, sütün mineral dengesinin değişmesi ve süt yağının kristalizasyonu gibi süt bileşenleri üzerindeki etkileri yanında sütün pH’sında artış, görünümünün değişmesi, enzimle pıhtılaşma süresinin kısalması gibi etkileri de söz konusudur. Peynir veriminin artması, yoğurdun raf ömrünün uzaması ve yoğurtta su ayrılmasının azalması ayrıca  yağın kristalizasyonuyla dondurma miksinin ve tereyağının olgunlaşmasını sağlaması diğer etkileri arasındadır.

Bert Hite ve arkadaşları 19. yüzyılda meyve ve sebze (muz,erik, armut, şeftali, domates, bezelye, fasulye) ve süt gibi yiyecek ve içeceklerde mikroorganizmaların basınca duyarlılığını incelemiş ve yüksek basınç ile gıdaların raf ömrünün uzayabileceğini belirtmişlerdir. Önceleri ekipman yetersizliği yüksek basınç uygulamalarını engellemiş, fakat son yıllarda yüksek basınç sistemleri dizaynındaki gelişmeler kaliteli, katkısız, mikrobiyal olarak güvenli gıdaların işlenmesinde önem kazanmıştır. İlk yüksek basınç uygulanmış gıda olan meyve reçeli, 1990 yılında Japonya’da görülmüştür. Amerika’da istiridye, Fransa’da portakal suyu marketlerde satışa sunulmuştur. Ancak, yüksek basınç uygulanmış süt ve süt ürünlerine marketlerde henüz rastlanmamıştır.

Yüksek Hidrostatik Basıncın Çalışma Mekanizması

Basınç kazanı, gerilim direnci yüksek paslanmaz çelikten yapılmıştır. Duvar kalınlığı maksimum çalışma kapasitesine göre değişmektedir. Gıda yüklendiğinde ve sistem kapatıldığında hazne, basınç ileten madde ile doldurulmaktadır. Hacim azalmasının gazlara göre çok az olması, güvenilir, ucuz ve saf olması bakımından basınç ileten madde olarak su kullanılmaktadır. Yüksek basınç sistemlerinin çalışma esası, gıdanın etrafında bulunan suyun sıkıştırılması prensibine dayanır.

Basınç verilmeden önce ortamdaki havanın ısıtma veya kompres ile uzaklaştırılması gerekmektedir. Gıda endüstrisinde gıdanın 5-10 dakika tutulduğu, 100-500 MPa aralığında basınçlar sağlayan ve birkaç bin litre hacminde olan hazneler kullanılmaktadır. Gıdanın ambalajlanmasında kullanılan materyal uygulanan basınç karşısında esneyen özellikte olan alüminyum folyo veya plastik kaplara hava kalmayacak şekilde yerleştirilmelidir. Cam gibi sert malzemeler kullanıldığında basınçla esneyen noktalarının veya kapaklarının bulunması gerekmektedir.

YÜKSEK BASINCIN SÜTÜN ÖZELLİKLERİNE  ETKİSİ

SÜT BİLEŞENİ OLARAK SUYA ETKİSİ

Sütün önemli bir bileşeni olan su üzerine basıncın etkisi, donma noktasının 50 MPa’da -4 °C’ye, 100 MPa’da  -8 °C’ye, 210 MPa’da -22 °C’ye düşmesi şeklinde olmaktadır. Su yüksek basınçlar altında 100 MPa’da %4, 600 MPa’da %15 civarında sıkıştırılabilmektedir. Suyun disosiye olmasından dolayı basınç altında pH’ sı düşmektedir.

SÜTÜN MİNERAL DENGESİNE ETKİSİ

Sütün mineral dengesi, süt tuzlarının iyonizasyon durumu ve çözünebilirliğine işaret eder. Sütte kalsiyumun farklı formları mevcut olup, sütteki mineraller üzerine yüksek basıncın etkileri iki kısma ayrılabilir. Bunlar kolloidal ve difüze olabilir fazlar arasındaki dağılım üzerine etkileri ve iyonizasyon üzerine etkileri şeklinde olabilmektedir.

PEYNİRALTI SUYU PROTEİNLERİNE ETKİSİ

Serum proteinlerinden beta laktoglobulin , basınç etkisiyle kolayca denatüre olabilmektedir. İmmunoglobulinler ve alfa laktoglobulinde fark edilir bir denatürasyon daha yüksek basınçlarda özellikle 50 °C’de meydana gelmektedir. Alfa laktalbumin, beta laktoglobuline göre basınç altında denatürasyona daha dayanıklıdır. Bu farklılık iki protein arasındaki moleküler disülfid bağlarının sayısından ve alfa laktalbuminde sülfidril gruplarının yokluğundan ileri gelmektedir.

KAZEİN MİSELLERİNE ETKİSİ

Birçok araştırmacı 150-200 MPa basınç uygulamalarından sonra yağsız sütte kazein misel çapında görünür etkinin olmadığını ancak 200 MPa basıncın, kazein çapında çok az bir değişime neden olduğu (%9) belirtmişlerdir. Misel çapının 250-600 MPa’da %40-50 azaldığı, 400 veya 600 MPa’da daha küçük misellerin meydana geldiği bildirilmiştir. Yüksek basıncın misel çapı üzerine etkisi sıcaklığa bağımlıdır.

SÜT YAĞINA ETKİSİ

Süt yağı üzerine yüksek basıncın etkileri çalışılmış, 100-400 MPa basınç uygulamalarının süt yağı kristalizasyonuna neden olduğu bu etkinin 200 MPa’da daha fazla olduğu belirtilmiştir. Yağ globul çapında azalma, hem oda şartlarında hem de yüksek basınçlarda süt yağı kristalizasyonunu geciktirmektedir.

SÜTÜN ENZİMLERİNE ETKİSİ

Süt enzimleri yüksek basınca oldukça dirençlidir. Sütün pastörizasyon indeksi olan alkali fosfataz enzimi 400 MPa, 20 °C’de 60 dakika uygulamada inaktif olmamaktadır. İnaktivasyon, 500 MPa’da 90 dakika veya 600 MPa’da 10 dakikada %50, 800 MPa’da 8 dakikada %100 şeklinde olmaktadır.

SÜTÜN VİTAMİNLERİNE ETKİSİ

Süt, beslenme yönünden önemli yeri olan vitaminlern çoğunu karşılamaktadır. Ancak vitaminlerde süte uygulanan ısıl işlemler neticesinde kayıplar meydana gelmektedir. Süte 400 MPa’da yüksek basınç uygulaması B1 ve B6 vitaminlerinde önemsiz kayıplara neden olmaktadır.

SÜTÜN RENGİNE ETKİSİ

Yüksek basınç ile meydana gelen misel bütünlüğünün bozulması sütün rengini etkilemektedir.

BASINCIN YOĞURDUN ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Yüksek basınç uygulanmış sütlerden yapılan yoğurtların kalitesi iyileşmektedir. Jellerin ağ yoğunluğu 600 MPa’da uygulanan basınçla artış göstermektedir. Diğer taraftan basınç uygulaması daha güçlü bir jel oluşturmakta, yoğurtlarda pıhtılaşma daha yüksek pH’larda gerçekleşmektedir. Ayrıca yoğurt sıkılığı daha fazla görülmektedir. Eğer basınç uygulaması 55 °C’yi geçerse bu daha da artmaktadır. Basınç uygulanmış sütlerden yapılan yoğurtlarda 4 °C’de 20 gün boyunca sinerizis değeri değişmemiştir. Yüksek basınç uygulanan sütten hazırlanan asit jellerin özellikleri incelenmiş ve tekstür ve jellerin sinerizise direncinin düzeldiği gözlenmiştir.

Paketlenmiş yoğurda 10-20 °C’de, 10 dakika 200-300 MPa basınç uygulaması ile yoğurt tekstürünün değişmediği, laktik asit bakterilerinin sayısında azalma olmadığı, 300 MPa’dan fazla basınçların ise aşırı asit oluşumunu engellediği ve laktik asit bakterilerinin sayılarında azalma olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar laktik asit bakterilerinin tamamının inaktif edilmesi ile mümkün olabileceğini göstermiştir.

YÜKSEK BASINCIN KREMA TEREYAĞI VE DONDURMA ÜZERİNE ETKİSİ

Pastörize edilmiş kremalara (%35-43 yağ) 23 °C’de 1-15 dakika 100-500 MPa basınç uygulanması emülsiyon zerreciklerinde yağ kristalizasyonuna neden olmuştur. Bu dondurma miksinin hızlı olgunlaşması ve tereyağı yapımında kremanın fiziksel olgunluğu ile açıklanabilir. Yağ kristalizasyonu basınç uygulama süresi ile artış göstermiştir. Kremanın 2 dakika 600 MPa basınca maruz bırakılmasının yayıklama özelliğini düzelttiği, bunun süt yağının daha iyi kristalizasyonundan kaynaklanabileceği ifade edilmiştir.

YÜKSEK BASINCIN PEYNİRİN ÇEŞİTLİ ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Sütün pastörize edilmesi kaliteli ve güvenilir ürün elde etmede oldukça önemlidir. Sütün pastörizasyonu peynirde olgunlaştırmayı geciktirmekle birlikte birçok duyusal niteliklerin gelişimini de olumsuz etkilemektedir.yüksek basınç uygulamaları hem sütün mikrobiyolojik olarak güvenilirliğini hem de istenilen özellikte kaliteli peynir üretimini arttırmaktadır. Bu değişmeler peynir yapımında sütün teknolojik yeteneğini değiştirmekte, sürün rennet koagülasyonunu ve peynir verim özelliklerini geliştirmektedir.

Sütün Pıhtılaşma Süresi

Birçok araştırma, yüksek basınç uygulamalarının inek sütünün rennet koagülasyon süresini(RCT) etkilediğini göstermiştir.RCT’nin 150 MPa’dan düşük basınçlardan etkilenmediği, 200-670 MPa basınçlarda azaldığı belirtilmiştir. Pıhtılaşma süresinin kısalması, kazein misellerinin küçülmesine bağlanmaktadır. Çünkü kazein miselinin parçalanması yüzey alanının artmasına neden olmaktadır.

Jel Oluşumu ve Sıkılığı

Jel sıkılığını 400 MPa’da 10 dakika uygulama arttırmaktadır. Fakat bu sürenin uzaması jel sıkılığını düşürmektedir. Sütün rennetle pıhtılaşma özellikleri üzerine basıncın etkisi, sütün türüne bağlı olarak değişebilmektedir.

Teleme Verimi

300-400 MPa arasındaki uygulama yaş teleme verimini arttırmaktadır. Bu oran % 20‘ lere kadar çıkmaktadır. Basınç uygulaması hem peyniraltı suyu hacmini hem de peyniraltı suyundaki protein kaybını azaltmaktadır.

YÜKSEK BASINCIN MİKROORGANİZMALAR ÜZERİNE ETKİSİ

Gıdalarda mikroorganizmaların basınca gösterdikleri direnç, yüksek basınç uygulama şartlarına (basınç,sıcaklık,süre), gıda bileşenlerine ve mikroorganizmanın fizyolojik durum ve özelliklerine bağlı olarak değişmektedir.

Exponensiyel fazda gelişen hücreler, durma fazındaki hücrelere göre basınca daha duyarlıdır. Bakteri sporları vejetatif hücrelere göre daima daha dirençlidir ve sporlar 1000 MPa’da bile canlılıklarını sürdürebilirler. Bakter sporları bununla birlikte 50-300 MPa arasındaki basınçlarda çimlenebilmektedirler. Çimlenen sporlar ısı veya hafif bir basınç etkisiyle yok edilebilirler. Gr(+) mikroorganizmalar, Gr(-) mikroorganizmalara göre basınca daha dayanıklıdırlar.

Çiğ sütün 400-600 MPa basınçlarda mikrobiyolojik kalitesinin pastörize süte eşdeğer olduğu, sporların yüksek basınca direncinden dolayı sterilize sütle kıyaslanamayacağı belirtilmiştir.

Sonuç olarak;

Yüksek basıncın gıdaların işlenmesi ve muhafazasında; ısının öenmli derecede azaltılması ya da kaldırılması ile gıda bileşenlerinin ısı etkisiyle bozulmalarının önlenmesi, aroma,renk ve besin değerinin önemli miktarda gıdada tutulması, basınç altındaki gıdaya basıncın homojen ve hızlı dağılımı, kimyasal katkılara olan ihtiyacın azalması ve yeni tekstür,tat ve fonksiyonel özelliklere sahip gıdaların üretilmesi, peynir teknolojisinde enzim koagülasyon süresinin kısalması ve peynir veriminin artması gibi önemli avantajları vardır.

KAYNAKLAR

TMMOB GIDA MÜHENDİSLERİ ODASI

GIDA MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ

TEKİRDAĞ ZİRAAT FAKÜLTESİ DERGİSİ

…