OHMİK ISITMA

Gıdaların ısıl işlemlerle muhafazasının hedefi, gıdanın kalite özellikleri ve besin değerinde minimum kayba neden olmasının yanısıra, mikrobiyolojik ve toksikolojik açıdan güvenilir ürünlerin elde edilmesine olanak sağlamaktır.

• Bu doğrultuda yapılan çalışmalar mevcut ısıl işlem yöntemlerinin iyileştirilmesi ve alternatif yöntemlerin geliştirilmesine yöneliktir. • Son yıllarda, alternatif ısıl işlem yöntemleri arasında yer alan elektriksel yöntemlerin kullanımı üzerine yapılan araştırmaların giderek arttığı gözlenmektedir. • Ohmik elektriksel işleme yöntemi, homojen ve hızlı ısıtma sağlamanın yanında, maliyeti düşük ve atık potansiyeli az, minimal işleme yöntemi olarak son yıllarda tüm dünyada önem kazanmış durumdadır.

• Ohmik ısıtma, sistemden elektriksel alternatif akım geçirilirken, devreyi tamamlayan bir parça olan gıdanın elektriksel dirence bağlı olarak (gıdaya direkt olarak elektrotların teması) ısıtılması ilkesine dayanan elektriksel ısıtma tekniğidir. • Bu işlemle, aynı zamanda iç enerji formu olarak ısı enerjisi üretilmektedir. • Bu nedenle ohmik ısıtma, bazen “Joule ısıtma”, “Elektriksel Direnç Isıtma”, “Direkt Elektriksel Direnç Isıtma”,” Elektro ısıtma” veya “Elektro İletken Isıtma” gibi isimlerle de adlandırılır.

• 1989 yılı itibariyle ticari patentli sistemlerin oluşturulması sonucunda bu konuda yapılan çalışmalar ivme kazanmıştır. • Elde edilen veriler bu işlemin sıvı gıdalara uygulanabilirliğini ortaya koymuş olup, FDA ve USDA gibi kurum/kuruluşlar tarafından da sıvı gıdaların pastörizasyon/sterilizasyonunda kullanılmasına izin verilmiştir.

• Prensip olarak Ohmik Isıtmanın mantığı oldukça basittir. Temel olarak Ohm yasasına dayanır ve bu yöntemle üretilen ısı enerjisi ise Joule yasasına dayanır. • Bu yasa, bir iletkenden akan elektrik akımıyla, bu akımın ürettiği ısı enerjisi arasındaki ilişkiyi açıklar ve Joule etkisi olarak bilinir. • Joule Kanunu’nun kantitatif açıklaması ise saniyede yayılan ısı enerjisinin, elektrik akımının karesi ile direncin çarpımına eşit olmasıdır.

• Bununla birlikte ohmik ısıtmanın katı gıdalar üzerine etkisinin incelendiği sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu yöntemin sıvı gıdalarda olduğu gibi katı gıdalarda da yasal kullanımını sağlayacak yeterlilikte verilere henüz literatürde rastlanmamaktadır. • Uluslararası kuruluşlar ve Avrupa Topluluğu Gıda Güvenliği Ajansı (EFSA)’nin alt komiteleri, ohmik gibi güncel elektriksel işleme yöntemleri konusunda çalışmaların artmasını teşvik etmekte, bu işlemlerin ticari üretimde kullanımlarına izin verilmesi amacıyla, bilimsel çalışmalardan elde edilecek verilerin önemli katkı sağlayacağını vurgulamaktadırlar.

Ohmik Isıtmanın Şematik Gösterimi :

• Ohmik ısıtma yönteminin sıvı gıdalarda kalite özellikleri üzerinde olumsuz değişimlere sebep olmadan mikroflora üzerine etkinlik göstermesinin belirlenmesi sebebiyle birçok ülkede (ABD, Japonya, İtalya vb.) sıvı gıda üretiminde ticari olarak uygulanmasına başlanmıştır.

Tarihçe • Ohmik ısıtma teknolojisinin gıda prosesinde kullanımı yeni bir konu değildir. 19. yy.’da donmuş gıdaların çözünmesi, gıdanın renginin açılması, gıdanın pastörize veya sterilize edilmesi ve katı gıdaların ısıtılması gibi proseslerde ilk kez ohmik ısıtma teknolojisi kullanılmıştır. 20. yy’ın başlarında ohmik ısıtma ‘saf elektro proses’ olarak adlandırılmıştır ve süt pastörizasyonunda başarılı ticari ohmik ısıtma teknikleri geliştirilmiştir. • 1930’ların sonlarına gelindiğinde 50’den fazla elektrikli sterilizasyon ünitesi çalışır durumdadır ve dünya çapında 50.000’den fazla tüketiciye hizmet etmiştir. Ancak böyle bir teknoloji elektrot materyalinin azlığı ve kontrol ekipmanlarının eksikliği gibi teknik sınırlamalar nedeniyle çok da yaygınlaşamamıştır. Diğer taraftan, petrol ve doğal gaz gibi kaynaklardan elde edilen enerjinin daha ekonomik olması, zamanla ohmik ısıtmayı dezavantaj hale getirerek, bu teknolojinin gıda teknolojisindeki başarılı uygulamalarını geciktirmiştir.

• 1980’lerden sonra ohmik ısıtma, gelişmiş elektrot malzemeleri ve dizaynı sayesinde yaygınlaşmıştır. • Ayrıca, ohmik ısıtma sistemi aseptik dolum ve paketleme sistemleriyle birleştirilerek, ürünün sterilizasyonunu ve pişmesini aynı sistem içinde sağlamaktadır. • Ohmik ısıtma bugün, geçmişteki uygulamalarının yanı sıra renk açma, buharlaştırma, dehidrasyon, fermentasyon ve ekstraksiyon uygulamalarını da kapsamaktadır. • Ohmik ısıtma günümüzde Avrupa, Asya ve Kuzey Amerika’da, tanecikli yapı içeren düşük veya yüksek asitli gıdalar, bütün meyveler, sıvı yumurta gibi yüksek kalite ve güvenlik gerektiren gıdaların üretiminde kullanılmaktadır.

Mikroorganizma inaktivasyonu • Termal proseste olduğu gibi burada da mikroorganizmaların ısı ile inaktivasyonu söz konusudur. Temel mekanizma ısıya dayansa da 50-60 Hz gibi düşük frekanslarda hücre duvarları boyunca elektriksel yüklerin meydana gelmesi ve porların oluşması yani orta büyüklükte bir elektroporasyon mekanizmasının oluşabilme ihtimalinin de mevcut olduğu düşünülmektedir.

Elektroporasyon

Laboratuvar ölçekli ohmik ısıtma düzeneği 1)Hidrojen Gaz Sensörü 2) Teflon Kaplı Sıcaklık Pili 3) Hafif Eğimli Elektrotlar (elektrotlar arası mesafe 9 cm) 4) Su Soğutmalı Giriş 5) Su Soğutmalı Çıkış 6) Elektrotların, hidrojen sensörünün ve sıcaklık pilinin bağlı olduğu hareketli kapak (Bu kısım ohmik ısıtma boyunca ana gövdeye

Ohmik ısıtma, sistemden elektriksel alternatif akım geçirilirken, devreyi tamamlayan bir parça olan gıdanın elektriksel dirence bağlı olarak ısıtılması ilkesine dayanan elektriksel ısıtma tekniğidir.

İşlemin etkinliği ile ilgili faktörler • Ohmik ısıtmada işlemin etkinliğini, • gıdanın elektriksel iletkenliği ve bunun sıcaklığa bağlı olarak değişimi, • ısıtma sisteminin dizaynı, • gıdanın termofiziksel özellikleri, • elektriksel alan şiddeti, • uygulama süresi • ve içsel sıvı hareketi belirlemektedir.

Avantajları • Ohmik ısıtmanın geleneksel ısıtma sistemlerine göre bazı avantajları mevcuttur; • ekipmanların kullanımı pratiktir; • sistem diğer ekipmanlara göre daha az yer kaplamakta ve sessiz çalışmaktadır, • akım kesildiğinde ısı birikimi durmaktadır, • karıştırma işlemine gerek kalmadan ısıtma işlemi gerçekleştirilebilmektedir, • sistemin hareketli parçaları bulunmamaktadır, • genel olarak yatırım ve işletme maliyeti diğer ısı transfer ekipmanlarına oranla daha düşüktür .

Ohmik Isıtmanın kullanımındaki kısıtlamalar • Gıda maddelerinde ürün bileşimini oluşturan öğelerinin bazılarının düşük ısıl iletkenlikleri ve gıdanın düzensiz ürün geometrisi gıdaların ısıl işlenmesinde ve özellikle elektriksel işlem uygulamalarında önemli sorunlara yol açmaktadır. • Etkin bir gıda işlemenin gerçekleştirilebilmesi için işlem süresince üründeki sıcaklık dağılımının kontrol edilmesi gerekmektedir. Özellikle et ürünlerindeki yağ bileşeninin elektriksel iletkenliği ile kas yapının elektriksel iletkenliğinin farklı olmasından kaynaklanan “soğuk bölgeler” pişmiş üründe olumsuzluklara neden olabilmektedir .

• Et ürünleri işlemede yaşanan bu zorluklar nedeniyle, özellikle son yıllarda araştırmacılar yeni sıcaklık ölçüm teknikleri arayışlarına odaklanmıştır. • Termal görüntü işleme tekniği, görüntünün elektronik olarak temassız olarak algılanmasını ve işlenmesini sağlar. • Termal görüntü işleme tekniğinin kullanımı, işlem süresince üründe oluşan soğuk noktaların belirlenmesi ve sistemde iyileştirme yapılması gereken noktaların saptanmasında yararlanılır. Bu nedenle bu uygulama sanayi ölçekli çalışmaların geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır.

Ohmik Isıtmanın Gıda Endüstrisinde Kullanım olanakları • 1) Ohmik Isıtma ile Evaporasyon • 2) Ohmik Isıtma ile Donmuş Gıdaların Çözülmesi • 3) Ohmik Isıtma ile Pastörizasyon • 4) Ohmik Isıtma ile Vakum Kurutma • 5) Ohmik Isıtma ile Haşlama • 6) Ohmik Isıtma ile Fermentasyon • 7) Ohmik Isıtma ile Ekstraksiyon • 8) Ohmik Isıtma ile Pişirme • 9)Enzimlerin inaktivasyonu • Not:Bu uygulamaların bir kısmı endüstriyel olarak kullanılmakla beraber bir kısmı ise bazı araştırmaların sonuçlarıdır.

1) Ohmik Isıtma ile Evaporasyon • Vakum evaporasyon özellikle meye suyu konsantraleri hazırlamada kullanılan çok yaygın bir tekniktir. Ancak, aroma ve renk kaybı gibi dezavantajları vardır. Bunların yanısıra giderek artan viskoziteyle azalan ısıl iletkenlik sonucu çok zaman alan bir işlem olabilmektedir. • Bu amaçla vakumda evaporasyon üzerine ohmik ısıtmanın etkileri çalışılarak geleneksel yöntem ile ohmik ısıtma kullanılan buharlaştırmadan elde edilen ürünlerin kalitesi karşılaştırılmıştır. • Taze sıkılmış portakal suyunda yapılan çalışmalarda her iki prosesin ilk 40 dakikasında, ohmik ısıtma ile buharlaştırmada, geleneksel yönteme göre 3 kat daha fazla su, meyve suyundan uzaklaştırılabilmekte, bu sırada ürünün artan viskozitesi buharlaştırma hızını etkilememektedir. • Ayrıca ohmik ısıtmalı buharlaştırma ile üretilen ürün geleneksel yöntemle üretilene göre daha açık renkte olmakta, daha az aroma ve besin unsurları kaybı meydana gelmektedir. Kısaca daha kaliteli ürün elde edilmektedir. • Ortaya konan sonuçlardan ohmik ısıtma ile vakum buharlaştırma işlemi, yüksek buharlaşma hızına ve yüksek ürün kalitesine ulaşmada kullanılabilir bir teknolojidir.

2) Ohmik Isıtma ile Donmuş Gıdaların Çözülmesi • Donmuş gıdaların çözülmesi özellikle çözülen gıdanın mikrobiyel güvenliği için oldukça kritik bir işlemdir. Mümkün olduğunca düşük sıcaklıkta ve hızlı bir şekilde gerçekleştirilmelidir. İşlemin uzaması veya kritik sıcaklıkların aşılması sonucu gıdanın ilk çözülen bölgesinde, yani yüzeyinde mikrobiyel artışa sebep olur. Ayrıca geleneksel çözülmede katı fazdan sızan çözünebilen proteinlerin ve diğer besin öğelerinin yarattığı besinsel kayıp, harcanan yüksek enerji ve ortaya çıkan fazla miktardaki atık su dezavantajlardır. • Ohmik ısıtma ise, elektrik akımının belli bir dirence sahip gıdadan akması prensibine göre işler. Bu işlemde akım gıdadan derhal geçer. Çünkü akım gıdanın her yanına dağılır ve uğradığı dirence bağlı olarak ısınma meydana gelir. Böylece geleneksel yönteme göre aynı sıcaklığa ulaşmak için daha az işlem tekrarlanması yeterli olmakta ve çözülen üründe daha yüksek kalite sağlamaktadır. Bu yöntem özellikle et ürünlerinde alternatif bir yöntem olarak tercih edilir.

Ohmik Isıtma ile Et Örneklerinin Çözülme Sonuçları a) İşlem görmemiş, b) 10 V/cm de ohmik ısıtma ile, c) 20 V/cm de ohmik ısıtma ile, d) 30 V/cm de ohmik ısıtma ile ve e) geleneksel yöntem ile çözülmüş et örnekleri

3) Ohmik Isıtma ile Pastörizasyon • Çeşitli ısıl işlemlerle (pastörizasyon, sterilizasyon) hedeflenen temel amaç gıdayı mikrobiyel faaliyetlere karşı korumaktır. Bunun için elbette gıdanın yüksek ısıya maruz kalması gerekir. Ancak bu maruz kalış süresinin mümkün olduğunca az tutulmasıyla besin öğelerindeki kaybın en aza indirilmesi temel amaç tır. • Bu nedenle ohmik ısıtma gibi hızlı ve uniform ısı akışı sağlayan bir sistemin uygulanması daha kaliteli ve güvenli ürünlerin üretilmesinde alternatif teknolojilerden biri haline gelmiştir. • Bugün UHT sterilizasyon teknolojisinde ohmik ısıtma ,mikrodalga ısıtma ve indüksiyon ısıtma kullanılmaktadır. Bu sistem Konvansiyonel indirekt ısıtma yöntemlerine göre hızlı ve uniform ısı akışı yanında, çok daha kolay kontrol edilebilirliği sağlamaktadır. • Direkt ohmik ısıtmanın prensibi, gıdanın ısıtılması için elektrik enerjisi kullanılması ve gıdadan geçirilen akımın burada dirence maruz kalmasıyla ısı enerjisi açığa çıkmasıdır. • Ancak direkt ohmik ısıtmanın özellikle sıvı gıdalar için bozulma ve ekipmanlarda (elektrot materyallerinde) korozyon gibi bazı olumsuz etkileri olmaktadır. • Özellikle süt için direkt ohmik ısıtma yönteminde bozulmalar meydana gelmektedir. Tam mekanizma hala anlaşılamamış olsa da sütte doğal olarak bulunan β- lactoglobulin (β-Lg) lerin bozulması ile elektrotların korozyonu arasındaki bir ilişkinin olduğu belirlenmiştir.

4) Ohmik Isıtma ile Vakum Kurutma • Ohmik ısıtma sistemiyle ısıtılmış meyve ve sebze dokuları , geleneksel yöntemle ısıtılmış veya mikrodalga yöntemle ısıtılmış örneklere göre daha fazla kuruma hızı gösterir ve desorbsiyon izotermi değişir. Kurutma zamanında önemli oranda azalma sağlayan bu yöntem ekonomik bir işlem olarak kabul görmekte ve üründe kalite daha iyi olmaktadır.

5) Ohmik Isıtma ile Haşlama • Özellikle sebze proseslerinde hızlı haşlama işlemi için alternatif bir teknolojidir. • Ohmik ısıtma ile haşlama işleminin etkinliğinin ölçülmesi için brokoli sebzesi kullanılmıştır. Haşlamada su ile haşlama ve ohmik yöntemle haşlama metotları denenmiştir. Su ile o haşlamada 85-100 C sıcaklıklarına, ohmik ısıtma ile haşlamada 25-40 V/m akım ile 85 oC’ye ulaşılmıştır. • Araştırma sonuçlarına göre;

• 1) 25-40 V/m voltaj gradiyentinde ohmik ısıtma o 85 C’de peroksidaz enziminin en hızlı inaktvasyonunun sağlandığı metottur. • 2) C vitamini ve fenolik madde içeriğince zengin o brokoli sebzesinde 85 C gibi düşük sıcaklıkta çalışılarak, minimum madde kaybı sağlanabilmektedir. • 3) Brokolilerde taze yeşil renk proses sonrasında da korunabilmiştir (İçier, 2008).

6) Ohmik Isıtma ile Fermentasyon • Düşük voltaj ohmik ısı uygulamasıyla ısı sağlandığında, geleneksel yönteme göre bakterinin lag periodu % 94’ün altına düşmektedir. • Elektrik akımı bakteri gelişmesindeki ilk safhaları artırıcı etki gösterse de, daha sonraki basamakları inhibe etmektedir. • Ohmik ısıtma kullanılan yöntemde fermentasyon sonucu ortamın pH’sı geleneksel yönteme göre daha yüksek ölçülürken, bakteriosin aktivitesi daha düşük olmaktadır. • Ohmik ısıtma fermentasyon teknolojisinde bazı uygulamalarda kullanışlı kabul edilse de, verimde yarattığı düşüş nedeniyle hala yaygın kullanılmamaktadır.

7) Ohmik Isıtma ile Ekstraksiyon • Yapılan bazı çalışmalar ohmik ısıtmanın ekstraksiyon proseslerini önemli derecede etkilediğini ortaya koymuştur. Örneğin, şeker pancarından şekerin ekstraksiyon etkinliğinin ohmik ısıtma uygulamasıyla arttığı ortaya konulmuştur (Katrokha et al., 1984). • Yine soyadan soya sütü ekstraksiyonunun verimliliğinin artırılmasında ohmik ısıtmanın etkisi ortaya konulmuştur (Kim and Pyun ,1995). • Lima and Sastry (1999) proses öncesi ohmik ısıtmaya maruz kalan elmalardan daha yüksek verimde elma suyu elde edildiğini ve giderek azalan alternatif akım frekanslarında verimde önemli derecede artış olduğunu ortaya koymuşlardır.

8) Ohmik Isıtma ile Pişirme • Bütün hindi eti düşük sıcaklık, uzun süre (LTLT) ve yüksek sıcaklık kısa süre (HTST) yöntemlerinin ohmik/ geleneksel yöntemlerle kombine edilmesiyle pişirilmiş, geleneksel buhar pişirme yöntemiyle kıyaslanmıştır. Ohmik yöntemle kombine edilmiş her iki yöntemle pişirilmiş örneklerde geleneksel yöntemle pişirilmiş örneklere göre daha uniform ve kayda değer açık renk elde edilmiştir. • Ancak HTST ile ohmik ısıtma kombinasyonu uygulanan örneklerde oldukça sert bir tekstür oluşmuştur. Bunun nedeni kısa sürede daha yüksek sıcaklıklara ulaşılmasıyla, daha yüksek su kaybının gerçekleşmesidir.Buna bağlı olarak daha fazla ağırlık kaybı meydana gelir ve daha geniş bölgede protein denatürasyonu oluşur.

9) Ohmik Isıtma ile Gıda Enzimlerinin İnaktivasyonu • Ohmik ısıtma ile çeşitli sıcaklıklarda sütte alkalinfosfataz , meyve suyunda pektinmetilesteraz ve sebze suyununda peroksidaz enzimlerinin inaktivasyonu incelenmiştir. o • Sütte ohmik ısıtmayla 52-64 C’ye, Sebze suyu (patates, brokoli suyu karışımı ve havuç suyu kullanılmış); o Karışımında 58–74 C’a, havuç suyundaki POD enziminin sıcaklığa daha stabil olmasından dolayı o havuçta 62–78 C sıcaklığına ulaşılmıştır (Jakób et.al. ,2010).

• Enzim stabilitesindeki düşmenin nedeninin enzimin tersiyer yapısındaki değişimden kaynaklanmadığı, ancak değişen elektrik alan ile değişen çevre şartlarının ortamdaki iyon sayısını arttırması ve bunun sonucunda ise enzim molekülünün etrafında farklı dağılmasının enzimin stabilitesini düşürdüğü ileri sürülmektedir (Jakób et.al.,2010).

• Ohmik ısıtma uygulamasının üzüm suyundaki polifenoloksidaz enzim aktivitesi üzerine etkisiyle ilgili yapılan bir çalışmada, farklı voltaj büyüklükleriyle (20, o o 30, 40 V/cm) 20 C’den 60, 70, 80 ve 90 C sıcaklıklarına ulaşılmış ve bu sıcaklıklarda polifenoloksidaz enzim aktivitesi ölçülmüştür. • Polifenoloksidaz kritik deaktivasyon sıcaklığı o (deaktivasyon başlama sıcaklığı) 60 C veya 40 V/cm den o düşük voltaj uygulamalarında ve 70 C için ise 20 V/cm veya 30 V/cm voltaj uygulamaları olarak tespit edilmiştir. Normal sıcaklık uygulamalarında PPO o deaktivasyonu 70-90 C sıcaklıları arasında başlamaktadır (Jakób et.al.,2010). Başka bir ifade ile Ohmik ısıtmada PPO inaktivasyonu 60 C bile başlarken geleneksel sıcaklık uygulamalarında 70-90 C arasında inaktivasyon başlamaktadır.

Ohmik Isıtmanın Performansını Etkileyen Faktörler • Gıdalarda kullanılan ohmik ısıtmanın performansını birkaç faktörün etkilediği bilinmektedir. Bunlar,gıdanın komponentleri, elektrik iletkenliği, yoğunluğu, özgül ısısı, ısıl iletkenliği, viskozitesi gibi fiziksel özellikleri ile gıdanın özellikleri (tek faz veya karışım), elektriksel alan yoğunluğu ve ohmik ısıtıcı ile elektrotların yerleşimi gibi ohmik ısıtma parametreleri olarak sıralanabilir. • Partikül-akışkan gıda karışımlarında, partikül geometrisi, boyutu (boyut dağılımı), orientasyonu ve konsantrasyonu ısıl işlemde önemli rol oynamaktadır.

• Ohmik ısıtma prensibine göre, gıdanın merkez noktasındaki ısı enerjisinin artış hızı, elektrik alan gücünün karesi ve gıda materyalinin ısıl iletkenliği ile doğru orantılıdır. • Elektrik alana bağlı olarak, ısıl işlem yoğunluğu, elektrotlar arasındaki mesafenin ve uygulanan voltaj büyüklüğünün değiştirilmesiyle çeşitlendirilebilir. Buradaki en önemli unsur, gıda maddesinin elektrik iletkenliği ile onun sıcaklığa bağımlılığıdır. o • Buna göre, Ohmik ısıtma prosesinde 25 C için gıdanın öz elektrik iletkenliği 0,01 ile 10 Sm-1 arasında değişmesi gerektiği saptanmıştır.

• Eğer gıdanın elektrik iletkenliği 10 Sm-1’den daha büyük olursa, elektrik akımı düşük dirence maruz kalarak gıdadan çok daha kolay geçer ve böylece gıda yeterince sıcak hale gelemez. Bunun tersi olarak elektrik akımı 0,01 Sm-1 ‘den küçük olduğunda akımın gıdanın her tarafına ulaşması çok güçtür. • Bunlara ilaveten, gıda maddesinin elektrik iletkenliğini etkileyen, dikkate alınması gereken diğer etkenler de vardır. ilk olarak gıdanın elektrik iletkenliğinin anizotropik olması (özellikle organik doku içeren gıdalarda), ikinci olarak elektrik iletkenliğinin sıcaklık artışıyla birlikte artmasıdır.

Gıda Endüstrisi Uygulamaları • Tüketime hazır gıdaların aseptik işlenmesi • Pompalanabilir meyve-sebze ürünlerinin pastörizasyonu • Sıvı yumurtanın işlenmesi • Et ürünlerinin ısıtılması • Konserve sanayinde ön ısıtma • Tüketime hazır gıdaların ısıtılması • ve pişirilmesinde güvenilir bir • yöntem olarak kullanılabilir.

Uygulamaya uygun gıdalar • Çorbalar, yahniler, şurup ve şerbetlerde bulunan meyve dilimleri gibi büyük partikül içeren gıdalar ve ısıya duyarlı sıvılar. • Protein denatürasyonuna uğrayabilecek ısıl işleme duyarlı proteinli gıdalar. (Sıvı yumurta) Sıvı yumurtanın koagülasyon gerçekleşmeden pastörizasyonu yapılabilir. ! % 50-70’in altındaki katı konsantrasyonuna sahip pompalanabilir gıda karışımları işlenebilir. • Et ürünleri • Meyve suları

Ohmik İşlemenin Et ve Et Ürünlerinin Bazı Kalite Özellikleri Üzerine Etkileri • Etin tüketim öncesi pişirilmesiyle, patojen mikroorganizmaların inaktivasyonu sağlanmakta olup bununla birlikte duyusal özellikler de gelişmektedir. • Pişirme işlemi ile, farklı et proteinleri denatüre olur ve et liflerinin büzülmesi, myofibriler ve sarkoplazmik proteinlerde jel oluşumu, bağ dokuda büzülme ve çözünürlüğün artması gibi ette yapısal değişimler gerçekleşir.

• Günümüzde endüstriyel ölçekte gerçekleştirilen et pişirme işlemleri genellikle geleneksel pişirme yöntemlerine dayanmaktadır. Geleneksel pişirme işlemleri uzun işlem süresine sahip olan ve enerji tüketiminin yoğun olduğu işlemlerdir. Pişirme işleminin uzun sürede gerçekleşmiş olması yüksek oranda enerji tüketimine neden olmakta, bununla birlikte ürünün duyusal ve besinsel özelliklerinde de olumsuzluklara yol açmaktadır.

• Aynı zamanda, pişirmenin homojen olmaması nedeniyle, merkez sıcaklığının patojen mikroorganizmaların inaktivasyonu için gerekli seviyeye ulaşamaması durumunda da ürün mikrobiyolojik açıdan riskli hale gelmektedir. Hamburger köftelerinin o o 71 C ve 68.3 C’de pişirilmesi ve bu sıcaklıklarda 15 saniye tutulması gerektiği belirtmektedir. • Bu sorunlar duyusal, besinsel ve mikrobiyolojik açıdan uygun ürün eldesine olanak sağlayacak alternatif et işleme yöntemlerini gündeme getirmiştir. Bu kapsamda alternatif bir yöntem olarak ohmik işlemenin et ve et ürünlerinin bazı özellikleri üzerine etkileri yapılan çalışmalarla ortaya konulmuştur;

1. Kimyasal Kompozisyon Üzerine Etkileri • Pişmiş etlerdeki nem oranı, özellikle lezzeti etkilemesi bakımından önem taşımakta olup, aynı zamanda pişme derecesinin de göstergesi olmaktadır. Yetersiz pişen köfteler sulu, aşırı pişen köfteler ise sert olmaktadır.

2. Renk Üzerine Etkileri • Ohmik pişirmenin tek başına uygulandığında homojen renk dağılımına sahip ürün elde edilebildiği, ancak tüketici tarafından aranan dış yüzeydeki pişmiş ürün rengini (koyu kahverengi ve kabuk oluşumu) veremediği belirlenmiştir. Bu nedenle ohmik işleme yönteminin dış yüzeyde bu etkiyi yaratacak ancak ürün kalitesinde ve güvenilirliğinde de olumsuz etki yaratmayacak başka bir ısıtma/pişirme yöntemiyle kombine edilmesi uygundur.

• Ayrıca, Ohmik/geleneksel pişirme kombinasyonu ile pişirilen hindi etlerinin merkez ve yüzeylerinde ölçülen L ve a değerleri arasındaki homojenlik, geleneksel yöntemle pişen örneklere göre daha yüksek olarak saptanmıştır . • Ohmik pişirme uygulanan şekillendirilmiş dana kıyması örneklerinde, tavada geleneksel yöntemle pişirilen örneklere göre daha homojen kahverengi renk oluştuğunu, ancak yüzeyde kabuk oluşumunun gözlenemediğini belirtmişlerdir.

3. Tekstür Özellikleri Üzerine Etkileri • Etin tekstürü sertlik, elastikiyet, çiğnenebilirlik ve sululuk gibi çeşitli karakteristikleri içermektedir . Etin sertliğinin pişirme işlemi ile artması, kas içi kollajenin denaturasyonu ve myofibriler yapıdaki değişimlerden kaynaklanmaktadır. • Yapılan bir çalışmada, hamburger köftelerinin pişirilmesinde gril ile kombine edilen ohmik pişirme sistemi, geleneksel pişirme işlemi ile karşılaştırıldığında örneklerin mekaniksel özelliklerinde çok az farklılık olduğu ve ohmik ısıtmanın etin tekstürünü önemli düzeyde etkilemediği sonucuna varılmıştır saptanmıştır. • Ayrıca ohmik ısıtma ile pişirilen köftelerin, fırında pişirilenlere göre, önemli düzeyde daha sert, çiğnenebilirlik ve yapışkanlık özelliklerine sahip olduğunu da belirtmişlerdir.

4.Pişme ve Sululuk Özellikleri Üzerine Etkileri • Pişirme işlemi süresince etten madde kaybı gerçekleşmektedir. Bu kayıp, buhar ve sıvı yağ ile sudan oluşan damlama kaybı şeklindedir. • Damlama kaybı ve damlamadaki yağın suya oranı, etin yağ içeriğine bağlıdır. Sıvı kaybı pişme işleminin duyusal sonucunu etkileyip, ürünün ağırlığını azaltmakta, satış fiyatı üzerinde etkili olabilmektedir. • Bunun yanında sıvı kaybı ile ürünün büzüşme oranı da artmakta, tüketici kabülü ve satış değeri etkilenmektedir.

• Ohmik pişirme işleminde uygulanan parametrelere bağlı olarak pişme kayıplarında önemli farklılıklar gözlenebilmektedir. Düşük sıcaklıkta uzun süre ohmik /geleneksel pişirme kombinasyonu uygulanan hindi etlerinin pişme kayıplarının (%25.2), geleneksel yöntem uygulanan örneklerin pişme kayıplarına (%27) göre önemli düzeyde düşük olduğunu, ancak en yüksek pişme kayıplarının (%31.3), yüksek sıcaklıkta uzun süre ohmik/geleneksel pişirme kombinasyonu uygulanan örneklerde saptandığını bildirmişlerdir.

• Ohmik pişirme uygulanan kıyılmış et örneklerinde geleneksel yöntemle pişirilenlere göre daha yüksek su tutma kapasitesi değerleri saptanmışdır. • Farklı voltaj gradyanlarında ohmik yöntemle pişirilen silindirik şekildeki kıyma örneklerinin pişme kaybı değerlerinin, tavada geleneksel yöntemle pişirilen örneklerin pişme kaybı değerlerinden önemli düzeyde farklılık göstermediğini gözlemlenmiştir.

Ohmik İşlemenin Doğal Mikroflora Üzerine Etkileri • Taze et, içerdiği zengin besin elementleri ile bozulma yapan mikroorganizmalar ve gıda kaynaklı patojenlerin gelişimi için oldukça uygun bir ortam sağlamaktadır. Ete bulaşan mikroorganizmalar kan, lenf kanalları ve bağ doku aracılığıyla dokulara yayılır. Etin kıyma haline getirilmesi ise mikroorganizmaların tüm dokuya yayılmasını sağlar ve yüzey alanının genişlemesiyle birlikte mikroorganizmalar kıyılmış ette çok hızlı bir şekilde çoğalır.

• Etin işlenmesi sırasında uygulanan sanitasyon işlemlerinin indikatörü olarak aerobik mezofilik bakteri ve Escherichia coli sayıları önem taşımaktadır. Bununla birlikte et ve et ürünlerine bulaşan patojen mikroorganizmalar, bu ürünlerin tüketimi sonucu gıda kaynaklı birçok hastalığa neden olmaktadır . Et ve et ürünlerinin tüketimi sonucu oluşan gıda kaynaklı hastalıklarda rol alan patojen mikroorganizmaların başında Campylobacter, E. coli O157: H7, Listeria monocytogenes, Salmonella türleri ve Clostridium perfringens yer almaktadır. Bu ürünlerin tüketimi sonucu oluşan hastalıkların önlenebilmesinde en önemli noktalardan biri ürünün iyi bir şekilde pişirilmesidir.

• • Ohmik ısıtma yönteminin spesifik gıda ürünlerinin mikrobiyal yükü üzerine etkisi ile ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmasına karşın,sıvı gıdalarda enzimleri ve mikroorganizmaları etkin bir şekilde inaktive edebildiği ve alternatif bir işlem olduğu belirlenmiştir.

Çeşitli Ohmik Isıtma sistemleri Çeşitli elektrot tipleri: a) yüzük elektrotlar, b) dairesel dirsek elektrotlar, c) kare dirsek elektrotlar

Ohmik ısıtma proseslerinde elektrotların çeşitli yerleşimleri Silindir Kübik kutu Esnek kaplama Izgara Yüzey

Sürekli ohmik ısıtma sistemlerinde çeşitli elektrot yerleşimleri: a) düzlemsel elektrotlar, b) aynı eksene yerleştirilmiş elektrotlar, c) aralıklı yerleştirilmiş elektrotlar

…

Aseptik işleme: • Sterilize edilmiş besinlerin sterilize edilmiş ambalajlara steril koşullar altında doldurulmasıdır. En önemli özelliği ısıl işlemin ambalaj dışında yapılmasıdır. • Isı zararlanması (yapı, renk ve beslenme değeri) en aza indirilir. • Daha çok sıvılar, kıvamlı gıdalar ve katı parçacıklar içeren sıvı katı karışımı besinler için uygulanmaktadır.

Tarihçesi; • 1927 C. Olin Ball, HCF (Heat-Cool-Fill) • 1942 AVOSET prosesi • 1948 MARTIN (DOLE) prosesi • 1960 varil ve tanklarda kitle halinde aseptik ambalajlama ile depolama • 1961 Tetra Pak aseptik ambalajlama makinasını endüstriye sunmuştur. • Bu sistemlerde temel ilkeler aynı olup uygulamadaki farklılıklar nedeniyle aseptik depolama, Bag in Box, karton kutularda aseptik dolum sistemleri gibi farklı isimlerde gruplandırılmaktadır.

Avantajları; • Duyusal özellikler daha iyi • Beslenme değeri daha yüksek • İşçilik daha az • Ekonomik

Asepik Ambalajlama Aşamaları; 1. Gıdanın sterilizasyonu 2. Ambalaj materyalinin sterilizasyonu 3. Steril dolum 4. Proses ekipmanları ve bağlantıların sterilizasyonu 5. Havanın ve inert gazların sterilizasyonu (Ural, 1985; Cemeroğlu, 1990).

Sürekli sistemlerin avantajları, • Hammaddenin son ürün haline hızla dönüştürülmesi • Prosesin daha iyi kontrolü • İşlemin tek kişinin sorumluluğundan kurtarılması • Üretimde daha yüksek güvenlik • CIP sistemine ve otomasyona adaptasyonu • Daha az işçilik ve enerji maliyeti • Yüksek kapasitelerde çalışabilme

Sürekli sterilizasyon işleminde uygulanan aşamalar, • 1. Hammadde sürekli, kesik veya hat üzerinde diğer ingredientlerle karıştırılarak hazır duruma getirilir. • 2. Hammadde sterilizasyon sıcaklığına ısıtılır. • 3. Ürün gerekli Fo değeri veya bakteriyolojik yok etme değerini sağlayıncaya kadar sterilizasyon sıcaklığında tutulur. • 4. Aseptik dolum öncesi ürün soğutulur. • 5. Ürün dolum öncesi depolanır. • 6. Gerekli olduğu durumlarda bazı ara tutulma ünitelerinde pişirme işlemi gerçekleştirilebilir (Fearn, 1983).

Isıl işlem ekipmanları 2’ye ayrılır; • 1. Direkt ısıtmalı sistemler -Sterilize edilecek sıvıyı, doğrudan buhar enjeksiyonu ile ısıtma -Sterilize edilecek sıvının doymuş buhar hücresine püskürtülmesiyle ısıtma • 2. İndirekt ısıtmalı sistemler • -Plakalı ısı değiştiriciler • -Borulu ısı değiştiriciler • -Sıyırma yüzeyli ısı değiştiriciler

Direkt ısıtmanın avantajları; • 1. Oldukça düşük yatıım maliyeti • 2.Çok hızlı ısıtma ve soğutma • 3. Minimum yanma ve katman oluşturma • 4. Minimum yer kaplama • 5. Hareketli kısımların olmaması • 6. Genleşerek soğutma sayesinde ürünün deaerasyonu

Direkt ısıtmanın dezavantajları; • 1. Buhar kondensasyonu sonucu ürünün su ile seyreltilmesi • 2. Buharın yüksek kaliteye kazandırılması zorunluluğu • 3. Ürünün stabilizasyonun bozulması • 4. Proses kontrolünün zorunluluğu • 5. Ürününson sıcaklığının ve katı madde içeriğinin kontrolünün zorunluluğu

İndirekt ısıtma sistemleri • 1. Plakalı ısı değiştiriciler • 2. Borulu ısı değiştiriciler • 3. Sıyırma yüzeyli ısı değiştiriciler • 4. Özel sistemler (Özellikle partikül gıdalar için).

Avantajları; • Düşük yatırım maliyeti ve yüksek ısı transferi etkinliği • Düşük hacim • İşlemi izleme kolaylığı, ünitenin kolay sökülmesi • Sistemdeki değişikliğe cevap verebilmesi

Dezavantajları; • Sadece düşük vizkoziteli ürünlerde kullanılması • Temizleme zorunluluğu • Uzun süreli çalışmaya uygun olmaması • Üründe yanma ve yüzeyde katman oluşumunun gözlemlenmesi

Avantajları ; • Düşük yatırım maliyeti, • Ünitelen kompakt olması, • Hareketli ünitenin olmaması Dezavantajları; • Vizkozitesi yüksek veya partiküllü ürünler işlenmez • Yanma ve katman oluşumu gözlenir • Rejenerasyon % 70-75 arasındadır. • Üniteyi açmak ve yüzeyleri gözlemlemek zordur. • Basınç düşüşleri fazladır. • Uzun süreli çalışmalar için uygun değildir.

Avantajları : • Uzun süreli üretim, düşük ürün basınç kaybı • Partiküllü ürünler de dahil işleme özelliği • Yanma işleme olmadan yüksek sıcaklıklarda çalışabilme • Az yer kaplaması Dezavantajları: • Birim alan başına yüksek maliyet • Yüksek işleme maliyeti • Rejenerasyon özelliğinin olmaması

Özel sistemlerin; • AVANTAJLARI: • 1. Büyük partiküller işlenebilir. • 2.Büyük partiküller sıvı olmadan ısıtılır ve soğutulur, böylece sıvının gereğinden fazla ısınması önlenir. • DEZAVANTAJLARI: • 1. Kesikli çalışır. • 2. Oldukça pahalı ve özel sistemlerdir. • 3. Oldukça fazla sayıda transfer işlemi vardır ve bu işlemler aseptik olmak zorundadır.

Sürekli çalışan aseptik işleme sistemleri • APV • CHERRYL- BURRELL • ALFA-LAVAL • APV-Jüpiter sistemi

Aseptik işlemede kullanılan ambalaj çeşitleri • Karton kutular • Plastik torbalar • Şişeler (cam ve plastik) • Plastik bardaklar • Bag in box ambalajlar • Metal kutular • Varil ve tanklar

Aseptik işleme ambalaj sterilizasyon yöntemleri Yöntem Uygulandığı materyal Avantaj ve dezavantajları Aşırı ısıtılmış Metal kaplar Atm. Basınçta yüksek sıc. buhar ulaşma m.o’lar daha dirençli Kuru sıcak hava Metal veya komposit Atm. Basınçta yüksek sıc. kaplar (meyve suyu veya ulaşma meşrubat ambalajı) m.o’lar daha dirençli Sıcak hidrojen Plastik kaplar ve lamina Çok hızlı ve etkili uygulama peroksit folyolar Hidrojen peroksit Önceden form verilmiş UV hidrojen peroksitin ve UV plastik kaplar, kartonlar etkisini arttırır. Etilen oksit Cam ve plastik kaplar Klorid bulunan ve kalıntı bıraktığında kullanılamaz Koekstrüzyon Plastik kaplar Herhangi bir kimyasal işlemindeki ısı bileşiğin kullanılmaması Radyasyon Isıya duyarlı plastik kaplar Pahalı ve Radyasyon

Steril dolum sistemleri • Karton sistemleri (Tetrapak, Combibloc) • Kutuların dolumu (Dole sistemi) • Fıçı ve varillerin dolumu (Cherry-Burrell, Fran- Rica, Hambart) • Plastik torbaların dolumu (Manzini, Rossi- Catelli) • Büyük plastik ambalajlar (Steriglen sistemi)

…