Etiket Arşivleri: brix

Measuring Food Quality with a Brix Meter (Refractometer) ( Larry Howard )

Measuring Food Quality with a Brix Meter (refractometer)

April 17, 2008 Larry Howard

Bloomington Chapter of the Weston A. Price Foundation

Brix – What is it?

°Brix is the ratio of Total Soluble Solids (TSS) to water in solution

25° Bx = 25% TSS by weight (e.g. 25 grams of solids to 75 grams of water)

The “sap”or juice squeezed from the leaves of plants contains mostly sugar molecules but also smaller amounts of minerals, amino acids, vitamins, plant hormones, and proteins.

Brix – How is it measured?

A refractometer – a device with a prism, a numeric scale and an eyepiece a 2-3 drops of plant juice are squeezed onto the prism and a demarcated line is viewed on the scale

Why Brix?

Higher Brix – higher nutrient density (assumption)

Higher Brix – better taste (widely acknowledged)

Higher Brix – resistance to rotting

Higher Brix – resistance to disease

Higher Brix – resistance to frost

Higher Brix – Higher Quality!

(Useful Link: http://www.tandjenterprises.com/brix_equals_quality.htm)

Variables

Plant hydration – a heat stressed plant, hot windy conditions, or dehydrated plant sample can affect results

dehydration of the plant or the sample leads to false high readings

Temperature – calibration at 68° F

theoretically, higher temps → lower reading, lower temp → higher reading

Experiments

Fruits/veg from different sources

Same produce, fresh vs. aged

Same plant, different times of day

Same plant, differing weather conditions

Different plant varieties

“Skins-on” vs. Skins Off


FE475 Analysis of Tomato Paste

FE475 FOOD QUALITY CONTROL LABORATORY

ANALYSIS OF TOMATO PASTE

GROUP = B – 2 HAKAN MAVİŞ

FE475 Food Quality Control Laboratory

ANALYSIS OF TOMATO PASTE

Purpose:

The purpose of this experiment was to analyze different tomato paste labels and to compare properties of these tomato pastes with each other, and to inquire about tomato paste standards and adulteration

Theory:

Industrial tomato products users should rigorously evaluate tomato products suppliers based on long-term, fundamental characteristics important to users intent on achieving advantageous values.

When tomato products prices are high, there is always expansion; when there is oversupply creating lower prices, there is always contraction. Do all new entrants to the industrial tomato products industry offer product quality and cost advantages to users through improved design, technology and organization? Which suppliers may quit the business and terminate production of tomato products? What are your concerns in evaluating industrial tomato products supply?

It takes only one page to outline intent, and even less to say, “We are the foremost industrial tomato products supplier in our industry.” However, it takes considerably more to discuss the criteria that will enable the discriminating tomato products user to rigorously evaluate our commitment to achieve a high level of performance. The following discussion applies to the production of tomato paste; however, most factors also apply to diced tomatoes.

(A) Tomato Product Quality that not only meets the user’s specifications, but is consistent from container to container.

(1) Higher quality fresh tomatoes;
(2) Faster and gentler handling of fresh tomatoes from field to hot-break tank;
(3) Good hot-break temperatures followed by lower evaporation and sterilization process temperatures;
(4) Faster movement of product through the process, decreasing the time product is exposed to elevated temperatures, and;
(5) Maximum blending of fresh tomato loads and product through a dedicated process line to equalize the naturally varying quality of incoming fresh tomatoes.

(B) Tomato Product Price that provides a competitive edge in favor of the user.

(C) A Tomato Product Supplier intently responsive to the user’s need for:

(1) prompt, accurate invoicing and shipping service;
(2) sound technical support service for product issues;
(3) quick, authoritative decisions on issues impacting the business relationship;
(4) knowledge of technologies and industry forces impacting their business and the structure of the tomato industry, and;
(5) personnel and ownership intent on maintaining themselves at the forefront of tomato processing–as innovators and true professionals.

(A) Tomato Paste Quality.

The best quality is that which consistently meets the customer’s specifications. However, most customers’ specifications have acceptable parameters rather than absolute targets. For example, viscosity may be specified as 5 to 7 cm. Bostwick, instead of 6 cm. This is due primarily to historical technological limitations, as well as the relative acceptance of product variability by the consumer. However, if such technology and ability were available to the producer, a specific or narrower range of targets would be advantageous in most users’ manufacturing environments. Furthermore, with a narrow range of targets, manufacturing would benefit from using tomato paste that is consistent from container to container during the daily manufacturing process, be it a 5.2 cm. or a 6.5 cm. Bostwick specification.

Aside from individual user’s unique specifications for particular finished products, “high quality” tomato paste is considered to have high color, nutrient retention and serum viscosity (assuming “hot-break” paste), plus low mold and defect levels.

How is the level and consistency of quality achieved by the tomato paste producer?

The tomato paste manufacturing process utilized by Morning Star is shown in Exhibit 1. All manufacturers of tomato paste have similar processes; however, each is unique in the type of equipment utilized and manner in which the equipment is combined to form a “process.” A more consistent and higher level of tomato paste quality will be produced with:

1) Most critical tomato paste quality attributes are inherent in the fresh tomato. The tomato paste manufacturing process can only be designed and operated with the objective of not deteriorating the natural quality of the fresh tomato–the process can not improve quality attributes not present in the fresh tomato. Therefore, it is critical that “high quality” be present in the fresh tomato in order to obtain “high quality” in the tomato paste.

Given the importance of quality in fresh tomatoes, Morning Star purchases tomato varieties based on their potential for (a) satisfying customers’ specifications, and (b) costly effective manufacturing. These are the sole incentives Morning Star has in directing its tomato variety program. The personnel and ownership of Morning Star have their primary interests and assets focused on processing.

2) Assuming a given level of quality in the fresh tomatoes, shorter time and gentler methods of handling, from the growers’ fields to initial processing, will result in a minimum of deterioration of the fresh tomato’s quality. The standard method in the industry is to detour loads of tomatoes to a grading station somewhere between the fields and the facilities, increasing distance and delays. At Morning Star, as well as about 50% of the facilities, tomatoes are hauled directly from the fields to our facility where the weighing and grading of tomatoes takes place by State supervised inspectors, saving precious time.

When tomato loads are weighed and graded, the information is entered into our computer, and a special program operates to blend loads by assigning an unloading order for each load based on its potential viscosity and mold level. Tomatoes are unloaded in a covered shed, elevated over twenty feet above grade, and transferred by gravity between wash systems, eliminating severe handling, which is inherent in processes using elevators.

3) The specific impact the tomato paste manufacturing process has on the color and viscosity of tomato paste is in the quantity of heat units applied to the product. This is a combined function of time and temperature. Shorter holding times and lower evaporation and sterilization process temperatures (beyond the initial high temperature “hot-break” stage), result in higher quality tomato paste.

The process times and temperatures in each facility should be compared. Most new facilities have installed four-effect (utilizing steam energy input four times), four or five stage evaporators. We have installed triple-effect evaporators to accomplish ninety percent (90%) of the evaporation task and double-effect finishing evaporators for the balance. The advantages of lower temperatures, less maintenance, and higher operating efficiency with triple and double effect evaporators considerably outweigh any steam energy savings. Morning Star has steam injection sterilizing and standard flash cooling. This sterilization process is very efficient in achieving a rapid increase to sterilization temperature and an immediate decrease in temperature upon achieving sterilization in the flash cooler. Low fill temperatures arrest chemical degradation of the product once packaged.

4) Fast movement of product through the process to minimize the residence time of product at elevated temperatures is achieved by: (a) high and continuous product flow rates, plus (b) a minimum of product “tankage.” One should review facilities for simplicity of design and process, characterized by low energy and low labor input per unit of production as an indication of the amount of work required by the process. This translates into high and continuous flow rates due to fewer breakdowns and complications.

The best measure of residence time is the throughput rate relative to the total tankage in the facility. With a relatively small increase in tankage, Morning Star’s throughput rate is the highest of all facilities producing for the industrial tomato paste market.

5) A thorough blending of tomato loads from the fields and through the process is absolutely critical in the production of tomato paste that is consistent from container to container! Consistent quality ingredients are required for a using manufacturer to produce consistent quality finished products with minimal formulation changes, resulting in lower costs.

The viscosity (as well as other quality attributes), inherent in each load of fresh tomatoes, varies widely. This is due not only to the many different varieties grown, but to the irregularities within a variety resulting from variable growing conditions. From 20 to 40 different varieties are purchased by a given processor, in a given year, from over 160 commercially grown varieties in California today. Normal variation in the viscosity potential of fresh tomatoes from load to load is one to two centimeters Bostwick.

Results and Calculations:

Group

Black Point

Reducing sugar % g.

Brix

Acidity % g. in dry matter

Salt content % g. in dry matter

1. TAT

2

14,110

21

12,840

14,60

2. DEMKO

1

12,535

27

10,450

2,16

3.PENGUEN

4

8,400

27

9,137

2,77

4. ÖNCÜ

13,700

27

9,420

2,38

5. HOME MADE

1

11,110

20

8,220

41,00

6. HOME MADE

8,879

21

8,047

39,52

7. HOME MADE

3

12,707

30

6,940

28,30

8. HOME MADE

3,571

7

4,388

66,74

9. HOME MADE

3,570

12

3,730

41,20

10. HOME MADE

10,365

31,5

4,940

24,38

11. HOME MADE

6

3,875

35

1,664

9,93

TSE

Black point

Max. 2 in 1 g

Reducing sugar

Min. 40 % (w/w)

Brix

Min. 11 % puree

Min. 28 % double conc.

Min. 36 % triple conc.

Acidity %g. in dry matter

Max. 10 % of total solid

Salt content % g. in dry matter

10 % of total solid

  • Brix: was measured by refractometer.

Brix= 4, 5 * 6 = 27, 0                        (1:6 dilution factor)

  • Acidity: 10 g tomato paste + 50 g water = 60 g tomato paste solution

6, 7 ml 0,1N NaOH was spent

(10 g tomato paste * 10 ml solution) / 60 g solution = 1, 52 g tomato paste in 10 ml solution.

If 1 ml of 0, 1 N NaOH = 0, 0064 g citric acid

(0, 0064 g citric acid * 6,7 ml NaOH) / 1 ml NaOH =0,043 g citric acid

(0, 043g citric acid * 100 g tomato paste) / 1, 52 g tomato paste = 2, 83 g citric acid

(100 g in soluble solid * 2, 83 g citric acid) / 27 g soluble solid = 10, 45 % in dry matter

  • Salt content: 10 g tomato paste + 90 g ml water = 100 g tomato paste solution and 100 g tomato paste solution was completed to 500 ml.

2 ml 0,05N AgNO3 was spent

From 500 ml, 50 ml solution was taken and this solution contained 1 g tomato paste.

If 1 ml of 0,05N AgNO3 = 0, 00292 g NaCl

(0, 00292 g NaCl * 2 ml AgNO3) / 1 ml AgNO3 = 0, 00584 g NaCl

(0, 00584 g NaCl * 100 g tomato paste) / 1 g tomato paste = 0,584 % NaCl in dry matter.

(100g tomato paste * 0, 584 g NaCl) / 27 g = 2,16 g NaCl

  • Reducing Sugar: 20,3 ml of solution was spent

mg reducing sugar im 100 ml = (total reducing sugar required / liter ml) * 10

                                                = (50, 9 / 20,3) * 100

                                                = 250, 7 mg reducing sugar

(250, 7 mg reducing sugar * 100g tomato paste) / 2 g tomato paste =12,535 g reducing sugar

Note: 50, 9 was found from Lane – Eynon method page 30. 20, 3 ml titer was equal to 50, 9

  • Black point: 1 was observed black point between two glaas.

Discussion:

Tomato processing is seasonal, with a limited period of only 60–100 days per year. There are a very large number of different varieties of tomatoes, and the quality also depends heavily on climatic conditions and weather. For all manufacturers, the main requirement is therefore to have an efficient, reliable and versatile processing plant that is in continuous operation. Manufacturers are constantly on the lookout for any possible means to improve both quality and yield. Separation plays a major role in their ability to do this.

A wide range of products can be obtained from tomatoes, including tomato juice, paste, diced-peeled tomatoes, strained tomato pulp, sauces and powder. For the industrial market, tomato paste is probably the most important product because it is used as the basis for a wide range of other products. In general, the fruit is washed, sorted and pre-conditioned by crushing, peeling or cutting it to the required size. Depending on the particular requirements, the pre-conditioned fruit then undergoes heating, refining, pulping, reconditioning, evaporation, pasteurization and packing. Separation is a key part of the reconditioning stage of this process. By removing any moulds present, separating out the pulp and clarifying the juice, the manufacturer can control the colour, mould content and viscosity of the final product. These are the key parameters that determine quality, and thus have an influence on value further down the value chain.

In this experiment; we analyzed different labels tomato paste. These were demko, tat, öncü, penguen, home made tomato pastes.

Firstly; we measured the brix of tomato paste. Brix was measured with refractometer. Brix is important parameter for tomato paste. It shows amount of soluble solid in tomato paste. This value according to TSE, min 11 % and in double concentrated 28 %. In triple concentrated 36 %.we measured brix as 27 % and this value was appropriate TSE.

Secondly; we observed black point. Black point results from poor sorting, trimming and it is undesirable. In here; seed and skin of tomato are peeled off completely. Skin or seed exposes to heating process and burns. It appears as black point. We observed one black point in gram.

Next; we measured the salt content in tomato paste. At our analysis, we calculated 2, 16 % in dry matter. According to TSE this value is max 10 %. Our value is less than TSE value. May be during titration silver nitrate may have been added few drops. But 2, 16 can be appropriate to TSE value and analysis was true. In addition; salt gives viscosity and can increase the brix, thus salt can be used for adulteration.

Viscosity is important parameter for tomato paste, as it has a direct effect on the final product. The tomato juice from the refiner normally contains 38–45 % pulp. The aim is to produce a paste with the greatest possible level of pulp that can still be pumped effectively to the evaporator, because this reduces evaporation costs. The clear juice from the decanter centrifuge can be used to adjust the colour and viscosity of the paste until it has the required characteristics. However, it can also be used in other related production processes, such as diced and peeled tomatoes. This makes sure that nothing goes to waste, and also enables companies to diversify their product line. Each individual batch of tomatoes has its own unique characteristics.

Then; we measured the acidity of tomato paste. Acidity affects the taste of tomato paste. It was calculated 10, 45 % in dry matter. According to TSE, our result was appropriate.

Finally; we measured reducing sugar. Our result was calculated as 12, 535 % but TSE value is 40 %. That is; our result is not appropriate to TSE value. During titration making, anything was made wrong, this wrong affected our result.

Fruit Juice Processing ( Şemsi PULAT )

FRUIT JUICE PROCESSING

PREPARED BY:ŞEMSİ PULAT

Fruit Juice

Fruit juice comes from squeezed or pressed fruit. Fruit juices and concentrates used in Frucor’s products are chosen for their flavour and quality. Citrus, berry and tropical fruit juices come from all over the world including New Zealand

What does the term Brix (°Brix, °Bx) refer to?

Brix is a measure of the concentration of soluble solids in a solution and is based upon the relationship between the specific gravity and %w/w soluble solids of a pure sucrose solution, i.e.

1° Brix = 1% sugar w/w (weight by weight)

Whilst this relationship is only strictly applicable to sucrose solutions, the Brix provides a useful indication of the soluble solids of a fruit juice. The range of extracted orange juice and grapefruit juice is 9 -12° and for lemon and lime juice 7° Brix.

Measurement of either specific gravity or refractive index is widely used in the fruit juice and soft drink industry to provide a quick, empirical measure of soluble solids in solution.

Why is the Brix value relevant to the production of fruit juice?

The soluble solids to acid ratio is the best criterion to determine citrus quality. The Brix/acid ratio also known as the Maturity Index alters according to the growing regions and the effect of early and late season fruit.

An international code of practice is also available which sets out recognised Brix levels for fruit juices produced from various fruits in order to ensure the high standard expected.

Fruit juice can be adulterated by the addition of various ingredients. Why does this happen and how can it be detected?

The Brix and acid levels of juices are two of the most important parameters which determine the organoleptic (taste) quality of juices. These can be used to help to detect when fraudsters are attempting to import adulterated product into the market place. They do this in order to take advantage of higher prices which tend to occur during times of shortage.

Take for example, apple juice. High acid apple juices are preferred to sweet apple juices by a majority of consumers. In times of shortage, the prices of the high acid apple juice tends to be higher, therefore increasing the potential risks of possible adulteration by people who want to take advantage of the higher prices.

In the past the industry has discovered synthetic D-malic acid in adulterated juice. D-malic acid is not naturally present in apple juice. Apple juice contains only L-malic acid (L stands for Levogyre and D for Dextrogyre). Techniques can be used to detect both D and L forms in apple juice, hence determining whether a juice has been tampered with.

What is ‘Juice from Concentrate’?

This term may be found on packs of pure fruit juice. In this case the fruit has been picked, squeezed and concentrated (through the evaporation of a large quantity of the natural water present in the juice by continuous evaporators) in the country of origin. The ‘concentrated juice’ is then frozen and shipped to the country of use for packing. Fruit juice packers then reconstitute the juice restoring it to its original strength by adding the same amount of water. They use brix and acid ratios to ensure that this meets the internationally recognised standards

So what’s the difference between “Not from concentrate” and “Freshly squeezed juice”?

Not from concentrate juice is taken from fruit which is squeezed in the country of origin and then lightly pasteurised and frozen or aseptically packed for shipment to the country where it will be sold. Freshly squeezed juice is taken from fruit which is shipped to the country of use and squeezed there for immediate use. It may be unpasteurised or lightly pasteurised.

What are the main ingredients in a soft drink?

The basic ingredients of a soft drink are always water, a sweetener, an acid and a flavour. Optional extra ingredients often include fruit and / or fruit juice, carbon dioxide, preservative and colour. Water is always the major ingredient and represents approximately 86% of a carbonated drink, 90% of a fruit juice and 100% of bottled waters

How much acid is used in a soft drink?

The amount of acid used in soft drinks depends on the individual product recipe and the type of acid used; the stronger the acid the less is required to make the final drink. For example very little phosphoric acid needs to be added to a cola drink as it is a very strong acid.

B: Fruit Juices% acidpH levelOrange0.75 – 1%3.4 – 3.6Apple [5]0.4 – 0.7%3.4 – 3.8Grapefruit1.1 – 1.6%3.2 – 3.4Pineapple0.4 – 1%3.3 – 3.7Lemon4.6 – 6.4%3.0 – 3.2Tomato [6]0.3 – 0.45%4.0 – 4.5Sweetened

Why do soft drinks contain sugar?

A number of soft drinks, such as pure fruit juices, dilutables, squashes and juice drinks, contain natural fruit sugars (sucrose, fructose and glucose). It is also a fact that humans have a preference for products which taste sweet. So sugars are normally added to assist taste

Water

Water is the major ingredient in all soft drinks. It represents at  90% of a fruit juice

Which vitamins can be found in soft drinks?

In general, any soft drink which contains a quantity of fruit juice as an ingredient will contain some amount of vitamins. In addition it is becoming increasingly popular for manufacturers to add a variety of vitamins to the final product.

For example in pure fruit juice there are often significant levels of folates (folic acid) present. These aid the development of genetic material and are involved in red blood cell production. A deficiency or low level in the diet can cause gastrointestinal disorders, anaemia and cracking of the lips, particularly for premature infants and pregnant women.

Vitamin C, essential for the structure of bones, cartilage, muscle and blood vessels, and maintenance of capillaries and gums and the absorption of iron is found in citrus fruit juices in particular but also at varying levels in other fruit juices. Vitamin C is very sensitive to oxygen and heat but modern processing and packaging, such as resealable cartons and bottles, reduce the potential losses of vitamin C. For example a 250ml glass of orange juice contains up to 120mg of vitamin C, 200% of the recommended daily amount, and a 250ml glass of blackcurrant squash contains approximately 14 mg of vitamin C, nearly 25% of the recommended daily amount

Which drinks are most likely to include preservatives and why?

Not all soft drinks contain preservatives. The need for a preservative is dependent upon the type of product and the processing used. For example aseptically filled or in-pack pasteurised drinks do not require preservatives. In addition the presence of carbon dioxide prevents mould growth and high levels of acidity and carbonation also help to inhibit the growth of yeasts and lactic acid bacteria.

However the presence of fruit or fruit juice in a product provides additional nutrients which may enable organisms to grow despite the high levels of acidity and/or carbonation. Therefore the soft drinks most likely to ferment are mildly acid types with low carbonation and containing fruit juice. In these cases a preservative must be added to prevent microbiological spoilage

 1  Processing the Fruit into Juice  

Once the fruit is pressed the juice can be concentrated. The concentration process involves heating the juice to evaporate some of the water contained in the juice, while still maintaining the taste. This removal of water makes the concentrate a lot easier and cheaper to transport – which is particularly important given that some of our exotic juices, like Calamansi, come from far away places!

The concentrates may be blended with other fruit such as guava, mango or orange, depending on the juice variety being produced. The essences or flavours that were recovered during the juice concentration process, are added back at this stage to ensure the distinct aroma of the juice is maintained. Ascorbic acid (Vitamin C) is also added here to replace what has been lost during processing. These natural flavours are declared on the ingredients panel, in line with the requirements of the new food standards.

The blended concentrates are then diluted with water to create a single strength juice, the same strength as the juice was when it was pressed from the fruit. The juice is then ready to be filled into bottles, cans or cartons

  Bottling Juice  

Ever wondered how juice made from concentrate is bottled? The following provides a step-by-step guide to making your own bottling line and producing your own juice

Juices are mixed together.
The juice is transferred
and stored in tanks

The juice is pastuerised

Pasteurisation is a heat treating process that destroys natural micro-organisms and maintains the quality of the juice. A similar process is also used for many milk and food products and has been safely used for decades.

Micro-organisms are always floating in the air around us. These are the same things which cause fruit to “go off” or spoil in your fruit bowl at home. When juice concentrate is diluted during production, it’s exposed to the air and a very low level of micro-organisms. If these organisms are not removed, they will feed on and spoil the juice, causing yeasts and mould to grow.

The way we remove any micro-organisms is to pasteurise or heat treat the juice. Quick heating, then cooling ensures that the juice maintains the best possible flavour.

The trick then is to get the pasteurised juice into an airtight container without any further exposure to micro-organisms

The bottles are hot filled

The bottles are capped then cooled with water spray in a cooling tunnel.

The bottles are then date coded with expiry date (usually 9 months

The bottles are packed into trays and shrink-wrapped on pallets

The pallets are labelled with use by date.

Quality control occurs usually 7 days incubation and testing

COMMON JUICE PRESERVATIVES AND ADDITIVES

Ingredient                        ( Use)

Sulphur Dioxide (Retards microbial and enzymatic activity )

Benzoates (Antimicrobial @ pH <4.5 )

Sorbates (Antimicrobial @ pH <6.5 )

Carbon Dioxide (pH reduction, anaerobic atmosphere )

Ascorbic Acid (Retards enzymatic browning )

Dimethylpyrocarbonate (Antimicrobial )

 Unit operation involved in juice manufacture

      Mass transfer                         Fruit delivered, dry cleaned

Extraction                               Washed

Separation                             Sized, graded

Separation                             Peeled, cored and deseed

Size reduction                       Crushed, comminuted

Pressure application             Juice extracted

Separation                            Solids screened

Deaeration                            Oxygen removed

Centrifugation                       Solids separated

Filtration                               Clarification

Fluid flow                              Juice transferred, pumped

Heat transfer                        Enzymes inactivated, juice  pasteurized and cooled

Concentration/evaporation   Volume reduction, stability

Mass transfer                       Packaging, shipping

( Generalized juice flow Chart

  1. Fruit production6. Yield and quality sampling2. Load weighing and recording7. Segregated storage3. Fruit unloading8. Fruit washing4. Rough grading, debris removal9. Final grading and sizing5. Grading and cull removal10. Extractor surge bin

Flowchart of the process

Preparation of the fruit

Fruit should be washed in clean water, peeled and the stones removed. All fruit should be ripe and free from bruising. Any rotten or bruised fruit should be thrown away as this will spoil the flavour of the juice. Pineapple contains an enzyme that damages the skin.

Therefore, gloves should be worn when handling pineapple. The juice must be heated to a higher temperature for a longer time to destroy the enzyme (it must be boiled for 20 minutes). Soft fruit, such as berries and apricots, are delicate and should be handled carefully to avoid bruising

Added Ingredients

Pure fruit juices have no added ingredients, but sometimes preservatives such as sodium benzoate or citric acid are added. Fruit squashes have sugar added to preserve the squash after opening

Sugar

Sugar is added to fruit juice to make a fruit squash or cordial. It is added to give a final concentration of 12-14% sugar. The amount of sugar present in the fruit has to be taken into account when calculating the amount of sugar to add. The amount of sugar added to a fruit squash is also determined by consumer taste and demand for sweetness. The amount of sugar syrup to be added to the juice to give a final concentration of 12-14% can be calculated by using the Pearson Square. Sugar syrups should be filtered through a muslin cloth to remove particles of dirt that are present in the sugar.

Pulp/Juice Extraction

Juice is extracted in a number of different ways – steaming, reaming, pressing and pulping. Fruit can be pulped in a liquidiser. A range of fruit presses are available to extract the juice. Some machines combine pressing with filtration to remove the fine particles. To make fruit squash or cordial, the extracted fruit juice is mixed with sugar syrup to give a final sugar concentration of 12-14%. See added ingredients.

Filtration

To make clear bright juice, the juice should be filtered to remove the fine suspended particles. The juice can be strained in a muslin cloth bag, or filtered using a steel filter. Pectic enzymes are sometimes added to the juice to break down the pectin which is naturally present and which gives the juice a cloudy appearance

Fill and seal

At the small-scale, containers can be filled simply using a funnel and a jug. For larger scale operations a range of filling machines are available. The juice containers should be thoroughly washed and sterilised before filling. Bottles that are recycled should be checked for cracks and chips. Only new caps should be used for sealing the bottles

Heat Treatment/Pasteurise

At the small-scale, the filled bottles of juice can be pateurised in a stainless steel, enamelled or aluminium pan over a gas flame.
Care should be taken to avoid localised overheating.

A range of small-scale pasteurising units are available. To make fruit squash, the sugar syrup is heated to boiling in a large pan.
A measured amount of syrup is mixed with the fruit juice in a stainless steel pan, which increases the temperature of the juice to 60-70deg C.

The juice/syrup mixture is quickly heated to pasteurising temperature and hot filled into sterilised bottles and sealed. Fruit juice is pasteurised after it has been bottled.

The filled bottles are heated in boiling  water for 5-10 minutes depending on the size of the bottle.
Both the time and temperature of pasteurisation are critical to achieve the correct shelf life and to retain the colour and flavour of the juice

Cooling

After heating, the bottles are cooled to room temperature by immersing them in clean cold water. If the bottles are cooled too quickly they will crack and break

General

All equipment must be thoroughly cleaned each day to prevent contamination by insects and micro-organisms

Preservatives – permitted levels in fruit products

The use of chemical preservatives is regulated by maximum permitted levels. These amounts vary between countries. Processors should check with their local authorities for the local regulations and for the regulations in the country of sale.
Chemical preservatives cannot be used to cover up for poor quality raw materials. They are only added as a precaution to extend the shelf life of products by inhibiting microbial spoilage.
Some chemical preservatives can taint the flavour of fruit juices if the recommended level is exceeded. Some consumers prefer to consume fruit juices with no chemical additives. They may be prepared to pay a premium for these products

Recommended additives to inhibit micro-organisms

Both potassium sorbate and sorbic acid are used to inhibit microbial growth. Potassium sorbate is more water soluble than sorbic acid, but about 25% more of the sorbate is needed to acheive the same level of protection. Potassium sorbate is made into a concentrate for dipping and spraying fruit and vegetable products. Sorbates are effective at retarding the growth of many food spoilage organisms. They have many uses because of their milder taste, greater effectiveness and broader pH range (up to 6.5) when compared to either benzoate or proprionate. In foods with a very low pH, sorbate levels as low as 200ppm may give adequate protection. The solubility of potassium sorbate is 139g per 100ml at 20deg C. It can be used in beverages, syrups, fruit juices, wines, jams, jellies, pickles

Sodium benzoate is used as a preservative in acidic foods, where it is mainly used to prevent the growth of yeasts and moulds. Most yeasts and moulds are inhibited by levels of 0.05-0.1%. Benzoates are used in fruit juices, candied fruit peel, pie fillings, pickled vegetables, relishes and cheeses. Sodium benzoate is most effective in foods with a pH of 4.0 or lower.

Recommended additives to reduce PH

Organic acids, which are both naturally present in foods during fermentation or which are added to foods during processing, have been used for many years for food preservation. The most commonly used organic acids include citric, succinic, malic, tartaric, benzoic, lactic and propionic acids.

Citric acid is found in citrus fruits. This acid is more effective than acetic and lactic acids at inhibiting the growth of thermophilic bacteria.
Malic acid is widely found in fruit and vegetables. It inhibits the growth of yeasts and some bacteria due to a decrease in pH.
Tartaric acid is present in grapes and pineapples.
Benzoic acid is the oldest and most widely used preservative. It occurs naturally in cranberries, raspberries, plums, prunes, cinnamon and cloves.
Benzoic acid is primarily used as an antifungal agent in fruit-based and fruit beverages, fruit products, bakery products and margarine. Lactic acid is not naturally present in foods, but is formed during fermentation of sugar by lactic acid bacteria. Lactic acid inhibits the growth of spore forming bacteria at pH 5.0 but does not affect the growth of yeast and moulds.
Propionic acid occurs in foods by natural processing. It is found in Swiss cheese at concentrations of up to 1%. It is effective against moulds and bacteria.

Sulphuring or sulphiting

Sulphur dioxide is used to preserve the colour and increase the shelf life of dried foods. There are two main methods of adding sulphur to foods – sulphuring and sulphiting. Sulphuring is more common for fruits and sulphiting for vegetables. Sulphuring uses rock sulphur which may be more readily available than sodium or potassium metabisulphite. One of the disadvantages of sulphiting is that it wets the fruit (the fruit is dipped into a solution of metabisulphite). This prolongs the drying period required

 Sulphuring

Sulphuring involves burning elemental sulphur in an enclosed chamber. Sulphur dioxide gas is given off, which is absorbed by the food. The sulphur chamber is either a cabinet or tent in which perforated trays are stacked on top of each other. Food is placed on the trays inside the cabinet. The sulphur is placed in a box close to the trays and allowed to burn for 1-3 hours. A simple sulphur tent can be made from a rack of shelves that are covered with an airtight polythene sheet. It is essential that the cover does not have holes and that it is firmly anchored down at the ground to prevent sulphur dioxide gas from escaping. The amount of sulphur used and the time of exposure depends on the commodity, its moisture content, the sizes of the pieces and the permitted final levels in the product. For most fruits, 5-6g of sulphur per kg of food is adequate. For most vegetables, 10-12g sulphur per kg food is sufficient. Sulphuring should always be carried out in a well-ventilated place – preferably outdoors – as the fumes of burning sulphur are unpleasant and can be dangerous if inhaled. Sulphur dioxide gas is corrosive, therefore the cabinet used for sulphuring should not be made of metal. Wooden or plastic-coated metal shelves should be used within a wooden cabinet or a polythene tent.

 Sulphiting

Sulphiting uses sulphite salts such as sodium or potassium sulphite or metabisulphite. The fruit or vegetable is either soaked in a sulphite solution or, if the commodity is being blanched in water, sulphite can be added to the blanching water.
Adding sulphite to the blanching water is attractive since it combines two operations into one. However, if the vegetables are steam blanched, or if they are not blanched at all, they need to be dipped into a sulphite solution.
The strength of the sulphite solution and the dipping, spraying or blanching times depend on the type, size and composition of fruit or vegetable.
Dipping and spraying sulphite are not generally recommended for small-scale processors. Immersion blanching in a sodium metabisulphite solution is the most appropriate method, provided that the chemicals are available locally.
Sulphiting must be controlled accurately to obtain the correct levels of SO2 in the food. Too much SO2 gives the food an unpleasant smell and may be illegal according to local permitted levels. The strength of sodium metabisulphite solution is expressed as parts per million (ppm) or mg per kg. As a conversion, 10,000ppm SO2 is equivalent to a 1% solution. 1.5g of sodium metabisulphite dissolved in 1 litre of water will give 1000ppm (0.1%) SO2. The most practical way to make a sulphite solution is to prepare a stock solution of 8,000ppm (0.8%). This is done by dissolving 12g (2.5 level teaspoons) sodium metabisulphite in 1 litre of water. The stock solution can be diluted by adding extra water to give weaker solutions


Berrak Meyve Suyu Üretimi

Berrak Meyve Suyu Üretimi

Hammadde Elma Yıkama-Ayıklama Parçalama Mayşe Uzun süre depolanmış elmalar için enzim uygulaması Pres Santrifüj Aroma Ayırma Durultma Enzim 2-6 saat Berraklaştırma Aroma konsantresi (Jelatin-Bentonit) UF KG Filtresi Konsantrasyon Soğutma Steril Tanklar Tanklar Yarı Konsantrat Tam Konsantrat 36-48 °Bx 60-74 °Bx Geri Sulandırma Berraklaştırma, Filtrasyon Aroma İlavesi Dolum ve Pastörizasyon Berrak Meyve Suyu

Meyve Suyunun çıkarılması Meyve suyu endüstrisinde meyve suyu çıkarılması amacıyla değişik yöntemlerden yararlanılmaktadır. Ancak tüm yöntemlerden beklenen, kalitenin korunabilmesi için işlemin hızlı ve mümkün olduğunca havasız bir ortamda gerçekleştirilmesidir. İşletme yönetimi açısından ise bu amaçla kullanılacak düzen, uygun kapasitede olmalı, mümkünse sürekli (kontinü) çalışmalı ve az sayıda personele gereksinim duymalıdır. Ayrıca bu düzenler ekonomik, az sorunlu ve yüksek verimli olmalıdır. Ancak hammaddenin çok farklı niteliklerde olması nedeniyle, bu amaçla kullanılan düzenlerden hiçbiri ideal bir çözüm getirememektedir.

Preslemeyi etkileyen Faktörler  Pres basıncı ve süre Meyvenin parçalanma derecesi ve süngerimsi yapı Ön meyve suyu akışı  Tabaka kalınlığı Vizkozite

1. Presleme ve presler Presleme bir ayırma işlemi olup, mayşenin katı (meyve eti) ve sıvı fazlarının (meyve suyu) birbirinden basınç uygulayarak ayrılmasını sağlar. ØPreslemede basınç önemli bir faktör olmakla birlikte tek faktör değildir. Preslemede basıncın 10-15 bar’dan daha fazla artırılması pratik olarak meyve suyu verimi üzerinde etkili değildir. Ayrıca pres basıncının uzun süre etkili olmasının da bu konuda olumlu bir etkisi yoktur. Örneğin 2 dakikalık bir presleme süresi ile 5 dakikalık bir presleme süresi pres verimi açısından aynı sonucu vermektedir.

Preslemede mayşe ile ilgili faktörler de önem taşımaktadır: Ø Preslenecek mayşenin parçalanma derecesi ve mayşenin süngere benzer yapıda olması yanında, preslemede bu yapının kısa sürede bozulmaması da meyve suyu verimini etkiler. Preslenecek mayşeye sünger benzeri yapı belli irilikteki parçalama ile verilebilir. Örneğin iri parçalara bölünmüş veya çok ince kıyılarak lapa haline getirilmiş meyve mayşesi süngerimsi bir yapı kazanamamaktadır. Mayşeden ayrılacak meyve suyu miktarı, parçalanan hücre oranı yanında, mayşenin sünger benzeri yapısında kanallardan dışarı akmasına da bağlıdır. Eğer çok ince parçalama ile bu iskelet bozulursa, bu akış iç kısımlarda engelleneceğinden, preslenecek materyalin ancak dış kısımlarındaki meyve suyunun dışarı çıkışı söz konusu olur.

Mayşenin parçalanmasından sonra, hammaddeye göre farklı olmakla birlikte bir kısım meyve suyu mayşeden akarak uzaklaşabilir. Ön meyve suyu akışı özellikle üzüm ve üzümsü meyveler açısından önem taşımaktadır. Bu meyvelerden meyve suyunun %60’ı ön meyve suyu akışı yolu ile ayrılabilir. Elmada ise bu miktar ancak %10- 40 arasındadır. Ön meyve suyu ayrıldıktan sonra, mayşede daha iyi bir sünger yapısı oluştuğundan, yeterli bir drenaj sağlanabilir ve meyve suyu verimi artar.

Preslemeyi etkileyen diğer önemli bir faktör de preslenecek materyalin tabaka kalınlığıdır. Tabaka kalınlığının fazla olması halinde meyve suyunun presten çıkması için gerekli yol uzun olur ve presleme süresi uzar. Ayrıca daha fazla basınç uygulandığından kapilerler daralır ve birim zamanda elde olunan meyve suyu miktarı azalır. Elma gibi pektince zengin meyve suyunun viskozitesi de fazla olacağından, meyve suyu çıkışı daha da zorlaşır.

Preslemede elde olunan meyve suyunun viskozitesi düştükçe presleme kolaylaşır ve randıman artar. Nitekim bazı meyve mayşelerine enzim ilavesi ile meyve suyu viskozitesi düşürülerek, örneğin çilek gibi meyvelerin preslenmeleri kolaylaştırılmaktadır. Sıcaklığın yükselmesi de viskoziteyi düşürerek meyve suyu çıkışını kolaylaştırır. Ancak belli sıcaklıklardan sonra mayşenin yapısı bozulacağından meyve suyuna geçen pektin miktarı artar ve yine viskozitesi yükselir. Gerçekten elma mayşesi 40°C’den daha yüksek sıcaklıklarda preslenme niteliğini kaybeder.

1.1. Presleme yardımcı maddeleri p Mayşenin preslenmesini kolaylaştırma amacıyla pektolitik enzim uygulaması yaygın olarak kullanılmakla birlikte, bu amaçla presleme yardımcı maddeleri de kullanılabilir. Presleme sırasında, preslenecek maddenin yapısını, iç yüzeyini ve buna bağlı olarak meyve suyu çıkışını düzeltmek amacıyla kullanılan maddelere presleme yardımcı maddeleri denir. p Bazı ülkelerde elma gibi fazla pektin içeren ve bu nedenle preslenmesi problemli olan mayşeye selüloz lifleri, yıkanmış pirinç kapçıkları ve perlit presleme sırasında ilave edilmektedir. Presleme yardımcı maddelerinin dozajı mayşeye sürekli olarak yapılmaktadır. Meyve türü, meyvenin olgunluk durumu mayşeye ilave edilecek presleme yardımcı madde miktarını etkiler. Ancak genellikle kullanılacak yardımcı madde miktarı toplam mayşe ağırlığının % 0.5-1.0’i kadardır. Bazı durumlarda daha yüksek bir dozaj (%6-20) meyve suyu randımanını artırabilir. p Presleme yardımcı maddelerinin preslemeye olumlu etkileri bilimsel olarak saptandığı halde, ülkemizde ve birçok Avrupa ülkesinde henüz kullanılmamaktadır.

Meyve suyu endüstrisinde kullanılan presler Meyvelerin preslenmesi amacıyla çok çeşitli tipte presler kullanılmaktadır. Bunlar çalışma ilkelerine ve yapılarına göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılmaktadır. 1. Diskontinü (kesikli) çalışan presler Bu preslerde preslenecek mayşe partiler halinde prese verilir, belli süre preslenir, posa boşaltılıp atılır ve yeni parti mayşe prese alınır. 1.1. Dikey sepetli presler Bu tip presler bugün artık modern meyve suyu endüstrisinde kullanılmamaktadır. Ancak küçük kapasiteli şarap işletmelerinde kullanılmaktadır. Diğer taraftan birçok meyve suyu işletmesinde ön denemeler için gerekli küçük kapasiteli presler bulunmaktadır.

1.2. Paketli presler Paketli presler bugün meyve suyu endüstrisinde yaygın olarak kullanılmamaktadır. Meyve suyu verimi yaklaşık %80 düzeyindedir. Örneğin depolanmış elma gibi diğer preslerde güç işlenebilen meyveler için de bu presler başarı ie kullanılabilmektedir. Paketli preslerde temel ilke; mayşenin sentetik liften yapılmış bezler içerisinde bohçalar halinde ve her bohça arasına tahta veya plastikten yapılmış kafesler konularak üst üste bir blok haline getirilmesi ve hidrolik tabla yardımıyla preslenmesidir. Diğer taraftan paketli preslerde elde olunan meyve suyu çok kuvvetli şekilde okside olmaktadır. Presten alınan meyve suyunda bulanıklık maddeleri fazladır.

Meyve suyu endüstrisinde kullanılan presler 1.3. Yatay sepetli presler Meyve suyu endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bu presler, dikey sepetli preslere göre daha uzun olarak imal edilebilmektedirler. Böylece, meyve suyu çıkış özgül alanı artmaktadır. Yatay sepetli presler hidrolik presler ve pnömatik presler ve mekanik presler olmak üzere üç tipte bulunurlar. Yatay sepetli hidrolik presler öncelikle yumuşak çekirdekli meyve mayşelerinin preslenmesinde kullanıldığı gibi üzümsü meyve mayşelerinin preslenmesinde de sıklıkla kullanılmaktadır. Bu preslerin sepet kapasiteleri 1600, 3000, 5000 ve 10000 litre olabilmektedir.

1.3.1.Yatay sepetli hidrolik presler: Biri gövdeye sabit olarak bağlı tabla ile diğeri hidrostatik düzene bağlı olmak üzere iki tabla bulunur. İki tabla arasında gerilimi elastik sentetik materyalden yapılmış ve yine sentetik bir elyaftan yapılan kılıf ile kaplanmış coplar (ipler) bulunur. p Bu copların sayısı bir preste yaklaşık 200 adet olup, herbirinin çevresi uzunlamasına yivler ile donatılmıştır. Copların yüzeyindeki kılıf preslemede ortaya çıkan meyve suyu için filtre etkisi sağlar. p Pres sepeti hava almayacak şekilde ve tamamen kapalı olarak yapıldığından, meyve suyunun oksidasyonu sınırlı düzeydedir. Pres tablasının özel bir programla ileri ve geri hareketi sağlanır. Tablanın birinci hareketinde presleme gerçekleştirilir. Tablanın geri hereketinde posa, dönen sepet içinde gevşetilir.

Horizontal hidrolik pres

Horizontal hidrolik presin iç kısmı

1.3.2. Pnömatik yatay presler: Özellikle üzüm ve üzümsü meyvelerin preslenmelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çalışma prensibi, yatay döner bir silindir içinde, silindir ekseni boyunca uzanan ve 7 bar’lık hava ile şişirilebilen lastik bir torba bulunur. Lastik torba şişirilince ürün silindir çeperlerine doğru preslenir. Böylece mayşeden meyve suyu sızması oldukça geniş bir yüzeyden gerçekleşir. Presleme sırasında silindir çeperlerine doğru iletilen posa tanecikleri de birbirleri üzerine karşılıklı baskı yaparak meyve suyunun daha iyi sızmasını sağlarlar. Posanın gevşetilmesi havanın lastik torbadan boşaltılması ve silindirin döndürülmesi ile sağlanır. Bu preslerin sepet kapasiteleri 6000, 8000, 12000, 20000 ve 22000 litre olabilmektedir.

1.3.3. Mekanik Yatay Presler: Mekanik yatay preslere milli pres adı da verilmektedir. Bunlar da çoğunlukla üzüm ve üzümsü meyvelerin preslenmesine tavsiye edilmektedir. p Preslerde mil dışta veya içte bulunabilir. Dıştan milli konstrüksiyonların olumsuz yönü, preslemenin ancak uzun bir sürede gerçekleştirilebilmesidir. İçten milli preslerde ise milin mayşe ve dolayısıyla meyve suyu ile temas etmesidir. Bu da meyve suyunda az veya çok demir bulaşısına neden olmaktadır. Demir bulaşısı düzeyi çoğunlukla 2-4 mg/l arasında kalmakla birlikte, eski ve bakımsız preslerde bu miktar 15 mg/l’ye çıkmaktadır. Ancak meyve suyunda bulunmasına izin verilen maksimum demir miktarı da 15 mg/l’dir. p Genel olarak milli preslerde maksimum meyve suyu veriminin alınabilmesi, uzun bir presleme süresine gereksinim gösterir.

2. Kontinü (kesiksiz) çalışan presler Aşağıda meyve suyu endüstrisinde yaygın olarak kullanılan kontinü pres tiplerine kısaca değinilmektedir. 2.1.Vidalı Presler p Vidalı presler, genellikle yatık veya dikey bir pres silindiri içerisine yerleştirilmiş sonsuz bir vidadan ibarettir Vidalı presler basit ve dayanıklı yapılı konstrüksiyonlar olup, kapasiteleri 20 ton/saat kadardır. p Bu preslerin en önemli kısmını vida oluşturur. Vidanın hatveleri, pres silindirinin mayşe giriş kısmından posa çıkış kısmına doğru daraldığı için, mayşe gittikçe artan bir basınca maruz kalır. Böylece efektif pres basıncı pres silindiri boyunca artar. Bu preslerde elde olunan meyve suyu yapısında fazla miktarda bulanıklık maddeleri içerir, ayrıca ortamda fenolik maddelerin fazla olması ve hava ile ilişkinin fazla olması nedeniyle oksidasyon da fazladır. Bu nedenlerle vidalı presler üzüm veya üzümsü meyvelerin preslenmesine, yumuşak çekirdekli meyvelerden daha uygundur.

2.2. Bantlı Presler Bantlı presler meyve mayşesinin preslenmesi amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Bantların dokusu boylamasına naylon ve enlemesine paslanmaz çelik atkılardan oluşmaktadır. İki seri vals arasında presleme gerçekleştirilir. Pres valsleri, bantlar arasındaki posa tabakasının kalınlığına otomatik olarak uyarlar.

Bantlı Pres

Mayşeden meyve suyunun ayrılması için çeşitli preslerden yararlanıldığı gibi başka yöntemlerde kullanılmaktadır. Bunlar; 1. Döner vakum filtreler p 2. Mayşenin enzimatik sıvılaştırılması (total sıvılaştırma) 3. Dekanterler

Meyve suyu çıkarılmasında diğer teknikler 1. Döner vakum filtreler p Vakum filtrasyon tekniği yardımıyla da meyve suyunun çıkarılması mümkündür. Vakum filtrasyon uygulaması, meyve suyu endüstrisinde aynı zamanda enzimatik durultma işleminden sonra berraklaştırma amacıyla da gerçekleştirilmektedir. p Vakum filtrasyon tekniği genellikle meyvenin kolloid değirmenlerde gereğinden fazla parçalanması ve dolayısıyla diğer yöntemlerle preslemenin güç olduğu hallerde uygulanır. Bu şekildeki az veya çok kıvamlı mayşe, bir miktar su ilave edildikten sonra pektolitik enzim yardımıyla sıvılaştırılır ve daha sonra döner vakum filtresinden geçirilerek berrak meyve suyu elde olunur. Diğer meyve suyu çıkarma amacıyla kullanılan sistemlerde bulanık haldeki meyve ham suyu elde olunduğu halde döner vakum filtrasyonu uygulaması ile elde olunan meyve suyu berraktır

Döner vakum filtresi Filtre bezi Kieselgur veya Perlit tabakası Filtrat tankı Filtre keki Kazıyıcı Filtrat çıkışı Filtrat olmayan Vakum Filtrat Filtre teknesi maddelerin girişi pompası pompası Palet

2. Mayşenin enzimatik sıvılaştırılması (total sıvılaştırma) p Mayşenin enzimatik sıvılaştırılması meyve suyu çıkarılmasında en yeni uygulama olup, bugün meyve suyu endüstrisinde üzerinde en çok araştırma yapılan bir konudur. Ancak diğer meyve suyu çıkarma yöntemleri arasında henüz gelişmiş bir teknoloji halini alamamıştır. Bu yöntemin prensibi, enzimatik yolla hücre duvarının parçalanması ve sonra da hücre dokusunun tamamen (total) sıvılaştırılmasıdır. p Total sıvılaştırmada pektin ve selüloz parçalayan enzimlerin karışımları kısmen geleneksel olmayan dozlarda kullanılmaktadır. Bu enzimlerin yardımıyla mayşe dokusu gevşetilir, hücre duvarları parçalanır ve sonuçta selüloz şekerlere kadar parçalanır.

3. Dekanterler p Meyve suyu endüstrisinde dekanterlerin kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. p Dekanterler katı ve yarı-katı fazların ayrıldığı yatay konumlandırılmış santrifüjlerdir. Santrifüj separatörlerde olduğu gibi, dekanterlerde de farklı yoğunluktaki komponentler santrifüj kuvveti etkisiyle ayrılırlar. Klarifikasyon veya bir başka deyişle separasyon dönen silindirik gövde içinde gerçekleşir. Ürün dekantere bir besleme borusundan girer. Silindirik gövde döndükçe besleme içindeki katı partiküller santrifüj kuvveti etkisiyle gövdenin duvarlarına doğru hareket eder. Vida tipi konveyör, silindirik gövdeden biraz daha hızlı döner ve katı partikülleri konik bölmeden boşaltma kanallarına taşır. Bu sırada sıvı faz dekanterin silindirik bölmesinden tam aksi yönde sıvı boşaltma kanallarına taşınır.

Aroma ayırma ve aroma konsantratı üretimi p Aroma maddeleri hammadde kalitesindeki değişimler ve işleme teknolojisindeki ufak hatalarla kolay değişim gösterirler. Bu nedenle aroma, bir içeceğin kalitesinin belirlenmesinde en önemli faktördür. p İnsan için aromanın fizyolojik değeri bulunmakta ve iştah açıcı ve sindirimi kolaylaştırıcı etki yapmaktadır. Tüketici açısından aroma çok önemli bir faktör olduğundan, son üründe doğal aromayı korumak, en az şeker miktarı, organik asit ve diğer tat maddeleri kadar önem taşımaktadır. Meyve ve sebze sularında aroma maddeleri çok az miktarlarda (ppm veya ppb) düzeyinde bulunurlar.

Taze meyve suyu Kısmi buharlaştırma Aroması ayrılmış Su buharı ve meyve suyu Aroma maddeleri Rektifikasyon Aroma destilatı Lutter suyu Kondensasyon Aroma konsantratı 1:100 – 1:200

Aroma maddeleri çoğunlukla çeşitli alkoller, aldehitler, ketonlar ve esterler gibi kolay uçucu maddelerdir. Böylece, meyve sularının konsantrata işlenmesinde, aroma komponentleri tamamen veya önemli ölçüde uzaklaştırılır. Üretilen konsantrat çoğu zaman elde edildiği meyveyi anımsatamayacak nitelikte tatlı bir şuruptan ibarettir.

Buna göre, evaporasyon sırasında brüdenin (evaporasyonda meyve suyundan ayrılan buhar) beraberinde sürüklediği aroma maddelerinin ayrılması zorunludur. p Bu amaçla kullanılan cihazlara “aroma tutucular” veya “aroma ayırıcılar” denir. p Aroma maddeleri, meyve suyundan uçurulacak daha ilk %15-40 brüde ile önemli ölçüde uzaklaşabilmektedir. p İşte bu yüzden aromanın, konsantrat üretiminde kullanılan evaporatörlerde oluşan brüde ile ayrılmasını önlemek için, aroma maddeleri konsantrasyon işleminden önce aroma tutucunun evaporatöründe daha sınırlı miktardaki brüde ile ayrılır.

Aroma tutucular, bir evaporatör ile, brüdeden aroma maddelerini ayıran ters akım destilasyon kolonundan ibaret bir sistemdir. p Aroma tutucularda üründen su uzaklaştığından meyve suyunun kuru madde düzeyi de 11-12°Brix’ten 18- 20°Brix’e yükselir. p Aroma ayırmanın diğer bazı yararları da vardır. Aroması ayrılmadan saklanan doğal meyve sularında, depolama sonunda aromanın önemli ölçüde kaybolduğu veya değiştiği saptanmıştır. Buna karşın aromanın ayrılıp, konsantreden ayrı olarak depolanmasında, aromada önemli bir değişme olmadığı ve bundan elde edilen meyve suyunun taze haline yakın bulunduğu saptanmıştır.

Aroma ayırma işlemi meyve suyuna genellikle durultma aşamasından önce uygulanır. Böylece meyve etine bağlı kalan aroma maddeleri de tutulabilmektedir. Bazı işletmelerde aroma ayırma işlemi meyve suyunun konsantrasyonundan önce de uygulanabilmektedir. p Ancak durultma sonucu uzaklaştırılan parçacıklar yoğun olarak aroma komponentleri içerdiğinden, aroma ayırma genellikle durultmadan önce uygulanmakta ve bu suretle daha güçlü bir aroma konsantresi üretilebilmektedir.

Çok çeşitli aroma tesisleri vardır. Bazıları normal basınçta, bazıları vakum altında çalışır. Fakat hepsinin ilkesi aynıdır. Bu genel ilkeye göre, meyve suyunun bir kısmı aroma tutucunun evaporatör bölümünde buharlaştırılır ve elde edilen brüde bir zıt akım kolonuna (rektifikasyon kolonu) verilerek aroma konsantresi ile suyu ayrılır ve su kısmı atılır. Böylece aroması ayrılmış meyve suyu kısmen konsantre olur (11- 12°Brix’ten 18-20°Brix’e ). Kısmen konsantre olmuş bu meyve suyu (dearomatize meyve suyu) işletmede uygulanan teknolojiye bağlı olarak diğer işlem aşamalarına gönderilir.

Aroma tutucu Fraksiyon kolonu Meyve suyu ön ısıtma Soğutma suyu 35°C Kondensatör 80°C Yıkama Plakalı ısı kolonu değiştirici C C ° ° 5 0 1 2 100°C Evaporatör Aroması Aroması alınmamış alınmış meyve Lutter suyu meyve suyu suyu tankı tankı Aroma Konsantresi

Aroma tutucularda en önemli sorunlardan birisi, meyve suyundan buharlaştırılması gereken su oranıdır. Gerçekten bazı meyve sularında %1015 oranında evaporasyon yapılınca, tüm aromanın ayrılması mümkün olduğu halde, bazılarında bu oranın %50’ye kadar çıkarılması gerekir. Bazı meyvelerin aroma maddeleri su ile azeotropik bir karışım yapar. Böylece gerçekte kaynama noktası düşük olan aroma maddeleri, bu azeotropik karışımda daha yüksek sıcaklıklarda kaynarlar. Bu yüzden bu çeşit meyve sularında, evaporasyon oranı %30-50 civarında tutulmalıdır ki, istenen nitelikte aroma konsantresi elde edilebilsin.

Bazı meyve aromaları ise zayıf bir azeotropik karışım yaptıklarından, bunlarda %20-25 oranındaki evaporasyon yeterlidir. p Önemli aroma bileşikleri azeotrop olmayan meyve sularında %10-15 oranında evaporasyon yeterli gelmektedir. Örneğin elma sularında %10-15 oranında yeterli iken çileklerde %20-25 oranında, bazı üzüm çeşitlerinde %30 oranında evaporasyon gerekmektedir.

Aroma konsantresi depolama Aroma konsantresi renksiz, berrak bir sıvıdır. Elde edildiği meyvenin aromasını yoğun bir şekilde taşır. Aroma konsantresinin konsantrasyon derecesi “kaç litre meyve suyundan ne kadar aroma konsantresi alındığı” şeklinde tanımlanır. Örneğin 200 litre meyve suyundan 1 litre aroma konsantresi elde edilmişse, konsantrasyon derecesi 1:200 olur. Konsantrasyon derecesi yükseldikçe elde edilen aroma konsantresinin depolama ve taşıma kolaylığı yükselirse de, bu tip aromalarda meyvenin bazı aromatik unsurları kaybolmaktadır. Kısaca konsantrasyon derecesi artırılırken bazı aromatik maddeler kaybedilmektedir.

Elde edilen aroma konsantresi cam damacanalarda, damacanın ağzına kadar doldurulması ve bunların hava almayacak şekilde kapatılmasıyla saklanır. Böylece hava oksijeninin, aroma maddelerinin zamanla bozulmasına etkisi önlenir. Aroma konsantresi serin ve karanlık depolarda (2-3°C) saklanmalıdır. Fazla miktarlarda üretilmesi halinde, aroma konsantresi tanklarda da depolanabilir. Depolanan aroma konsantresi, daha sonra meyve suyu konsantratının geri sulandırılması sırasında aynı oranda geri verilir.

4. Meyve suyunun durultulması ve berraklaştırılması p Meyve suyunun durultulmasının amacı, beslenme fizyolojisi ve duyusal açıdan ürünün özelliklerini mümkün olan en düşük düzeyde değiştirerek, stabil ve berrak meyve suyu üretmektir. Berrak ve stabil meyve suyu üretimi için çoğunlukla durultma ve berraklaştırma işlemleri birlikte kullanılmaktadır. p Mayşenin preslenmesinde meyvenin yapısında bulunan bir kısım bileşikler posada kalırken, bir kısmı da pres suyuna geçmektedir. Bu bileşiklerden bazıları meyve ham suyunda çözünmüş halde, daha büyük moleküllü olan bileşikler ise kolloidal çözünmüş veya dispers dalde dağılmış olarak bulunurlar. Bu bileşiklerin başlıcaları pektik maddeler, selüloz, nişasta, fenolik bileşikler, protein ve arabandır.

4.1. Meyve suyunda bulanıklık kaynakları Presten alınan meyve ham suyunda bulanıklığa neden olan bileşiklerin büyük bir kısmı hücre duvarında yer almaktadır. Pektik maddeler (Pektin) p Pektik maddeler grubunda altı farklı bileşik bulunmaktadır Pektik madde miktarı meyveden meyveye farklılık gösterir ve poligalakturonik asit olarak meyvelerdeki miktarı %0.52-1.21 arasında değişmektedir. Bu miktarlar genel olarak olgunlaşma ilerledikçe azalmaktadır. p Meyvedeki pektinin ne ölçüde pres suyuna geçeceği birçok faktöre bağımlıdır. Meyvenin olgunlaşma düzeyi, meyvenin depolanıp depolanmadığı ve depolama süresi, meyvenin parçalanma düzeyi, preslemeden önce mayşeye enzim uygulaması yapılıp yapılmaması bu faktörler arasında sayılabilir. Pres tipi de hammaddeden meyve ham suyuna geçen pektik madde miktarını önemli bir faktördür.

Pektin meyve suyunda (-) elektrik yüklüdür. Presten alınan meyve suyunda pektinle birlikte bulunan diğer kolloidal maddeler de çoğunlukla (-) elektrik yüklü olduklarından ve çoğu etraflarında bir su mantosu taşıdıklarından birbirlerini itmelerinden dolayı çökemedikleri gibi, dispers haldeki ve (+) yüklü diğer parçacıkların da etrafını sararak onlara da (-) yük kazandırırlar ve onların da çökmelerini önlerler. p Böylece pektin meyve suyunda koruyucu kolloid görevini yapmaktadır

Polifenoller Meyve ve sebzelerde buruk tat ve kırmızı mor renk genellikle polifenollerden kaynaklanmaktadır. Meyve suyunda (-) elektrik yük taşıyan kolloidlerin başında pektin ile birlikte polifenoller de bulunmaktadır. Meyve suyunda (-) yüklü olan bu bileşikler hem ürünün renginin korunması ve hem de bulanıklık açısından önem taşımaktadır. Bu bileşikler ortam faktörleri ve zamana bağlı olarak kondensasyon ve polimerizasyon eğilimi göstermektedir. Bu reaksiyonlar sonucunda suda çözünmeyen bazı bileşikler oluşmaktadır.

Polifenoller Fenolik bileşikler ortamda bulunan metal iyonları ile de reaksiyona girerek kompleksler oluşturmaktadırlar. Oluşan bu bileşikler suda çözünmediğinden meyve suyunun berraklığını olumsuz yönde etkiledikleri gibi, ürünün renginin bozulmasına da neden olurlar. Özellikle meyve suyu konsantrelerinin depolanmaları sırasında fenolik bileşiklerden kaynaklanan böyle tortulanmalara sıklıkla rastlanmaktadır. p Fenolik bileşikler fizyolojik işlevleri yanında meyveye özgü renk ve tadın oluşumunda rol aldıklarından, meyve suyunun durultulmasında fenolik bileşiklerin meyve suyundan tümüyle uzaklaştırılması düşünülemez. Ancak berraklığın kalıcı olabilmesi için meyve suyundaki miktarının belirli bir düzeyin altına düşürülmesi gerekmektedir.

Nişasta Nişasta, bitkilerin tohum, kök, yumru gövde ve meyvelerinde bulunabilen bir polisakkarittir. Nişasta bitkilerde granül formunda bulunur. Nişasta suda çözünmez ve esas olarak α-D-glukoz birimlerinden oluşmaktadır. pKimyasal olarak yapısında iki tür polimer vardır. Bunlar, doğrusal veya çok az düzeyde dallanmış amiloz ve dallanmış bir polimer olan amilopektindir p Amiloz oranı nişasta granülünün %20-28’ini oluşturur, iyot ile mavi renk verir ve sıcak suda çözünür. pAmiloz, α- ve β-amilaz enzimleri tarafından tamamen hidrolize edilebilmektedir. Amiloz molekülleri arasındaki güçlü interaksiyonlar retrogradasyona neden olur. Bu durumda nişasta iyot ile mavi renk vermemekte ve amilaz enzimi ile de çok yavaş parçalanmaktadır.

Retrogradasyon eğilimindeki nişasta, meyve suyunda henüz çözünür formda olsa bile filtasyonla zor uzaklaştırılabilmektedir. p Retrogradasyon geri dönüşlü değildir ve meyve suyunda bulanıklığa neden olur. Retrogradasyon özellikle elma suyu gibi nişastaca zengin meyve sularında sorun yaratmaktadır. Elma suyu konsantrelerinde retrogradasyon durmakta, ancak rekonstitüsyondan sonra yeniden görülebilmektedir

Araban Araban, bitkilerin hücre duvarlarında doğal olarak bulunan bir polisakkarittir. Aralarında α-1,5 bağları bulunan arabinoz birimlerinin oluşturduğu ana zincir, α-1,3 veya α-1,2 bağları ile ve yine arabinoz birimlerinden oluşan yan zincirlere bağlanmıştır.

Araban molekül yapısı a-1,5 O O O O O O O O O O O a-1,2 O O a-1,3 O O H O OH 4 1 HOH2C OH 2 H H 3 5 H OH a-1-arabinofuranoz

Dallı yapıdaki araban, meyve suyu konsantrelerine ve soğukta çözünür halde olduğu halde, düz zincirli arabanın bu koşullarda çözünürlüğü daha azdır. Meyve suyu üretiminde mayşe enzimasyonu sırasında kullanılan enzim preparatlarının çoğunda arabinofuranozidaz aktivitesi bulunduğu için, dallı yapıdaki araban, düz zincirli arabana parçalanmaktadır. Böylece çözünürlüğü azalmakta ve konsantrelerde bulanıklığa yol açabilmektedir.

Araban bulanıklığı, elma suyu konsantresinin uzun süre depolanması sonucunda ortaya çıkmaktadır. Araban bulanıklığı mikroskop altında incelendiğinde ikili ve maya hücresine benzer bir yapı göstermektedir. p Ancak konsantrenin 70°C’ye kadar ısıtılması halinde ise tamamen çözünmektedir. p Diğer taraftan konsantrede araban bulanıklığı görülse bile, rekonstitüsyon ve böylece hazırlanan elma suyunun pastörizasyonu sırasında yeniden çözünmektedir. Daha sonra da elma suyunda bulanıklığa neden olmamaktadır. Bununla birlikte araban bulanıklığının diğer bulanıklıklardan özellikle mayaların neden oldukları bulanıklıktan ayırt edilmesi uygulama açısından önem taşımaktadır.

Araban bulanıklığı

Maya hücresi

Proteinler Meyve sularında proteinler, çözünürlük durumu, termolabil oluşu ve amfoter özellikleri açısından önem taşımaktadır. Proteinler moleküllerinin büyük olmasından dolayı tipik kolloid özellik göstermektedir. İyonik davranışları ise ortamın pH değerine göre değişmektedir. Asidik ortamda (+), bazik ortamda ise (-) yüklüdürler. Meyve sularının pH değerleri düşük olduğundan, bu ürünlerde proteinler (+) yüklüdür. Proteinler izoelektrik noktadaki pH de.erlerinde ise dipolik davran1_ gösterirler ve bu pH aral1.1nda çözünürlük minimum, çökelme ise maksimum düzeydedir.

Katı Sıvı Ekstraksiyonu

1.0 ÖZET

2.0 DENEY HAKKINDA

3.0 EKİPMAN

4.0 VERİLER

5.0 HESAPLAMALAR

0 – 2 DAKİKA İÇİN

0 – 4 DAKİKA İÇİN

0 – 6 DAKİKA İÇİN

HEPSİ İÇİN GENEL

6.0 TARTIŞMA

7.0 YORUM

8.0 ÖNERİLER

9.0 KISALTMALAR

10.0 REFERANSLAR

APPENDIX


 1.0 ÖZET :

Ekstraksiyon işlemi genel olarak ayırma olarak tanımlanabilmektedir. Gıda endüstrisinde iki farklı işlem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunlardan biri sıvı – sıvı ekstraksiyonu diğeri ise bizim yaptığımız katı – sıvı ekstraksiyonudur.

Katı – sıvı ekstraksiyonu işlemi bir katı faz içerisinde bulunan değerli bir maddenin bir çözgen yardımı ile katı fazdan sıvı faza taşınması ve bu iki fazın birbirinden ayrılması işlemidir.

 Yapılan denemede amaç ;

1)   Şekerli bir üründen su yardımıyla şekerin ekstrakte edilmesi,

2)   Laboratuar koşullarında ekstraksiyon işleminin genel karakteristiklerini belirlenmesi,

3)   Ekstraktaki şeker konsantrasyonunun zamana karşı belirlenmesi,

4)   Ekstraksiyon parametrelerinin tartışılmasıdır.

Katı – sıvı ekstraksiyonu üç komponente bağlı olarak gerçekleşen bir işlemdir. Bunlar; içerisinde çözünebilir maddenin tutulduğu inert katı, çözünebilir madde ve çözünebilir maddeyi çözebilen çözgendir.

İşlem tek kademede gerçekleştirilebildiği gibi birbirine bağlı çok kademeden de oluşabilmektedir. Çok kademeli ekstraksiyonun kullanılmasının nedeni işlemi daha ekonomik hale getirerek amaca ulaşmaktır.  Deney sırasında işlemin temel özelliklerinin görülebilmesi için tek kademeli bir ekstraksiyon işlemi gerçekleştirilmektedir.

Ekstraksiyon hızına etki eden etmenler bulunmaktadır. Katı sıvı yüzey alanı ne kadar fazla ise ekstraksiyon da o kadar hızlıdır. Bu nedenle büyük parça halindeki gıdalarda önce bir boyut küçültme işlemi yapılmalıdır. Çözünen madde azaldıkça difüzyon zorlaşır yani konsantrasyon farkı işlemi etkilemektedir. Bunun etkisini azaltmak için çok kademeli ekstraksiyon işleminde ters akım uygulanabilir. Çözgenin akış hızı da etkinliğe etki etmektedir. Bu nedenle sürekli olarak sabit debide sisteme beslenmelidir. Bir diğer etkende sıcaklıktır ki sıcaklığın artması difüzyon hızını arttırır fakat gıda maddesine zarar vermemesi için optimize edilmelidir.

 2.0 DENEY HAKKINDA :

Deneyde yapılan katı – sıvı ekstraksiyonun da tahta parçalarına emdirilmiş halde bulunan şekerin ekstraksiyonu yapılmıştır. Bunun için öncelikle 85 gr. şeker suda çözülmüş ve 65 gr. olan tahta parçalarına emdirilmesi sağlanmıştır. Bunun sebebi şeker konsantrasyonu bilinen bir materyalle çalışmayı tercih etmemizdir.

Şeker emdirilmiş tahta parçaları çözgene dayanıklı terilen torbaya konularak ağzı bağlanır ve torba ekstraksiyon kazanına yerleştirilir. Hunide torba ile birlikte yerleştirilir ve kapak kapatılır. Şeker için çözgen olarak su kullanılacağı için sağ taraftaki kazana su konulur. Sistemde isteğe göre pompa ve sıcaklık ayarı yapılarak pompa çalıştırılır.

Deney farklı konfigürasyonlarda yapılabilmektedir. Açık sirkülasyona göre çalıştırılırsa ekstratın destilasyon ünitesindeki buharlaştırıcıya gitmesi , kapalı sirkülasyona göre çalıştırılırsa ekstratın direk olarak depolama tankına gitmesi sağlanır. Deney sırasında kapalı sirkülasyon sağlanmıştır.

Seçilen açık veya kapalı sirkülasyona konfigürasyonuna göre vanaların pozisyonu  değişmektedir.

Sistem çalışmaya başladıktan sonra 2, 4 ve 6. dakikalarda çözgenin giriş kısmındaki vanadan ve ekstratın çıkış kısmındaki vanadan örnek alınarak refraktometre yardımıyla brix.leri okunur. Çözgen sıcaklığı kaydedilir.

Son olarak da işlem bittikten sonra kalan katı materyal tartılır ve tartım kaydedilir.

3.0 EKİPMAN :

Laboratuar tipi katı – sıvı ekstraksiyon cihazı; basit, portatif ve kolay çalışma özelliğine sahiptir. Ekstrakte edilecek materyal çözücüye dayanıklı terilen torba içine konularak silindirik ekstraktör kazanına yerleştirilir.

Sistemde iki adet kazan bulunmaktadır bunlardan biri sistemde kullanılan çözgen için diğeri ise destilasyon ünitesinde buharlaştırıcı olarak kullanılır. Bu kazanların üzerinde dolum ağzı, cam seviye göstergesi, termometre ve boşaltım vanaları bulunmaktadır.

Pompa çözgenin kontrol edilebilir akış hızında iki farklı yoldan ekstraksiyon kazanına iletilmesini sağlar. Çözgen kazanın üzerinden veya alt kısmından gönderilebilir. Akış hızı da bir vana yardımıyla ayarlanmaktadır.

Ekstraksiyon kazanı alt ve üst kısmı paslanmaz çelik plakalar içeren silindirik cam tüpten oluşmaktadır. Alt ve üstte sızıntıyı önlemek için contalar vardır. Ayrıca üst kısımda kapak bulunmaktadır.

Cam destilasyon kolonu mevcuttur ancak deney sırasında kullanılmamıştır.

Çözgenin çalışma konfigürasyonu  vanalarla ayarlanmaktadır. Ayrıca vanalar sayesinde sistemde istenilen bir çok yerden örnek alınarak kontrol edilmesi sağlanır.

Ekstraktör kazanında, destilasyon kolonunda ve çözgen taşıyan borularda ısı kaybını önlemek için yalıtım yapılmıştır.

Isıtıcılar ve pompanın açma kapama düğmesi ve sistemin akım şemasının bulunduğu  bir kontrol paneli bulunmaktadır.

4.0 VERİLER :

Tahta kütlesi : 65 gr.

Şeker kütlesi : 85 gr. ( 100 ml suda çözülüp tahtalara emdirilmiş )

Çözgen miktarı : 2.5 lt  su

Tsu : 14 ° C

ZAMAN

GIRIŞ BRIX

ÇIKIŞ BRIX

2. dak

0

1.5

4. dak

0,5

2,0

6. dak

1,0

2,5

5.0 HESAPLAMALAR :

Tsu = 14 ° C       =>  rsu  = 998,2 kg/m3                 ( Geankoplis,1993)

Vsu = 2,5 lt = 2,5*10 –3  m3

Ass-1 _  2,5 lt. suyun tamamının 6 dakikada bittiği kabul edilmiştir.

V΄= 2500 ml / 6 dak = 416,67 ml/dak

mşeker = 85 gr.

Ass-1 _  85 gr. şekerin %20 sinin kayıp olduğu kabul edilmiştir.

mşeker = 85 – 85*0,2 = 68 gr.

0 – 2 dakika aralığı için : 

L0  için   ALo = 65 gr.  BLo = 0 gr.  CLo = 68 gr.

Liçin   AL1 = 65 gr.

V2 için   BV2 = rsu * VV2 = 998,2 * 833,34 * 10 –3 = 831,84 gr.

Ass- 3_ giren çözgen ile çıkan ekstratın hacimsel akış debisi eşit kabul edilmiştir.

V1΄ = V2΄ = 833,34*10 – 3 lt.

mV1 = rV1 * VV1

mV1 = 998,2 * 833,34 * 10 –3

mV1 = 831,84 gr

                   CV1

xV1 = ——————  = 0 olduğu için

         BV1 + CV1

CV1 = 0   ve   BV1 = V1 – CV1 = 831,84 gr.           BV1 = 831,34 gr.

ŞEKER DENKLİĞİ :

CLo  +  CV2   =  CL1  +  CV1

68    +  0  =  CL1 + 0

CL1  = 68 gr.

SU DENKLİĞİ :

BLo   +  BV2  =  BL1 +  BV1

0     +  831,84  =  BL1  + 831,84

BL1  = 0

0_2 DAK.

A( İnert Katı )

B ( Çözgen )

C ( Çözünen Madde)

L0

65

0

68

V2

0

831,34

0

L1

65

0

68

V1

0

831,34

0

0 – 4 dakika aralığı için :

L0  için   ALo = 65 gr.  BLo = 0 gr.  CLo = 68 gr.

Liçin   AL1 = 65 gr.

V2 için   BV2 = rsu * VV2 = 998,2 * 1666,68 * 10 –3 = 1663,68 gr.

mV1 = rV1 * VV1

*** % 20 lik sukroz çözeltisinin yoğunluğu 1073 kg/m³ olarak bulunmuştur.  ( Geankoplis,1993 )

rsukroz çözeltisi  = xw * rw + xs * rsukroz

1073 = 0,8 * 998,2 + 0,2 * rsukroz

rsukroz = 1372,2 kg/m³

rV1= xw * rw + xs * rsukroz

rV1= ( 1- 0,005) * 998,2 + 0,005 * 1372,2

rV1= 1000,07 kg/m³

mV1 = 1000,07 * 1666,68 * 10 –3

mV1 = 1666,8 gr

                   CV1

xV1 = ——————  = 0,005

         BV1 + CV1

V1 = BV1 + CV1 = 1666,8 gr.

CV1 = 1666,8 * 0,005

CV1 = 8,334 gr.

BV1 =1666,8 – 8,334

BV1 = 1658,466gr.

ŞEKER DENKLİĞİ :

CLo  +  CV2   =  CL1  +  CV1

68   +  0  =  CL1 + 8,334

CL1  = 59,666 gr.

SU DENKLİĞİ :

BLo   +  BV2  =  BL1 +  BV1

0  +  1663,68  =  BL1  + 1658,466

BL1  = 5,214

0_4 DAK.

A( İnert Katı )

B ( Çözgen )

C ( Çözünen Madde)

L0

65

0

68

V2

0

1663,68

0

L1

65

5,214

59,666

V1

0

1658,466

8,334

0 – 6 dakika aralığı için :

L0  için   ALo = 65 gr.  BLo = 0 gr.  CLo = 68 gr.

Liçin   AL1 = 65 gr.

V2 için   BV2 = rsu * VV2 = 998,2 * 2500 * 10 –3 = 2495,5 gr.

mV1 = rV1 * VV1

rsukkroz çözeltisi = 1073 kg/m³ ( Geankoplis,1993 )

rsukroz = 1372,2 kg/m³

rV1= xw * rw + xs * rsukroz

rV1= ( 1- 0,01) * 998,2 + 0,01 * 1372,2

rV1= 1001,94 kg/m³

mV1 = 1001,94 * 2500 * 10 –3

mV1 = 2504,85 gr

                   CV1

xV1 = ——————  = 0,01

         BV1 + CV1

V1 = BV1 + CV1 = 2504,85gr.

CV1 = 2504,85 * 0,01

CV1 = 25,05 gr.

BV1 =2504,785 – 25,05

BV1 = 2479,8 gr.

ŞEKER DENKLİĞİ :

CLo  +  CV2   =  CL1  +  CV1

68  +  0  =  CL1 + 25,05

CL1  = 42,95 gr.

SU DENKLİĞİ :

BLo   +  BV2  =  BL1 +  BV1

0  +  2495,5  =  BL1  + 2479,8

BL1  = 15,7

0_6 DAK.

A( İnert Katı )

B ( Çözgen )

C ( Çözünen Madde)

L0

65

0

68

V2

0

2495,5

0

L1

65

15,7

42,95

V1

0

2479,8

25,05

HEPSİ İÇİN :

L0  için   ALo = 65 gr.  BLo = 0 gr.  CLo = 68 gr.

Liçin   AL1 = 65 gr.

V2 için   BV2 = rsu * VV2 = 998,2 * 2500 * 10 –3 = 2495,5 gr.

mV1 = rV1 * VV1

rsukkroz çözeltisi = 1073 kg/m³ ( Geankoplis,1993 )

rsukroz = 1372,2 kg/m³

rV1= xw * rw + xs * rsukroz

rV1= ( 1- 0,01) * 998,2 + 0,01 * 1372,2

rV1= 1001,94 kg/m³

mV1 = 1001,94 * 2500 * 10 –3

mV1 = 2504,85 gr

 

TOPLAM KÜTLE DENKLİĞİ

Lo + V =  L1 + V1

68  +  2495,5  =  L1 + 2504,85

L1 = 58,65 = BL1 + CL1          

xL1 =  xV1

                               CV1                            CL1

 ——————  = ——————

   BV1 + CV1                BL1 + CL1

 

CV1 /2504,85  =  CL1 / 58,65

58,65 CV1   =  2504,85 CL1

CV1 = 42,71 CL1

ŞEKER DENKLİĞİ :

CLo  +  CV2   =  CL1  +  CV1

68   +  0  =  CL1 + 42,71 CL1

CL1  = 1,556 gr.               CV1 = 42,71 * 1,556 = 66,444

L1 = BL1 + CL1 = 58,65

BL1 +1,556 = 58,65

BL1 = 57,094 gr.

SU DENKLİĞİ :

BLo   +  BV2  =  BL1 +  BV1

0  +  2495,5  =  57,094  + BV1

BV1  = 2438,406

OVERALL

A( İnert Katı )

B ( Çözgen )

C ( Çözünen Madde)

L0

65

0

68

V2

0

2495,5

0

L1

65

57,094

1,556

V1

0

2438,406

66,444

 

 xteorik = xV1 = xL1 = 66,444 /2504,85 = 0,0265 = % 2,65

xdeneysel = % 1

6.0 TARTIŞMA :

Deneyin yapılabilmesi için öncelikle şeker suda çözülmüş ve tahta parçalarına emdirilmiştir. Bunun sebebi materyalin içerisindeki şeker miktarını bilmemiz sistemin etkinliğini inceleyebilmek açısından daha iyidir.

Kullanılan şeker 85 gr. dır. Fakat materyal terilen torbaya konulurken tepsi içerisinde bir kısmı kalmıştır. Bu nedenle hesaplamalar yapılırken şekerin % 20 sinin kayıp olduğu düşünülmüş ve materyal içerisindeki şeker miktarı 68 gr.  olarak alınmıştır.

İşlem 6 dakikada bitirilmiştir. Bu sırada  çözgen olarak kullanılan suyun tamamı bitmemiştir. Ancak hesaplamalar sırasında tamamının bittiği varsayılmıştır. Bu varsayım üzerine suyun hacmi 6 dakikaya bölünerek hacimsel debisi bulunmuş ve zaman aralıkları için ayrı ayrı hesap yapılırken giren suyun hacmi ona göre bulunmuştur. Aynı zamanda kütlesini bulabilmek içinde hacmi 14° C deki yoğunluğuyla çarpılmıştır.

Hesaplamalar yapılırken giriş için ölçülen brix değerleri çıkış olarak alınmıştır. Kullanılan materyalde inert katı ( A ) ve çözünen madde ( C ) , çıkan materyalde inert katı ( A ) , çözünen madde ( C ) ve çözgen ( B ) bulunmakta ; çözgen saf olarak ( B ) girmektedir  ve ekstrakt ise hem çözgen ( B ) hem de çözünen madde ( C ) içermektedir.

Giren çözgen ile çıkan ekstratın hacimlerinin aynı olduğu düşünülmüş ve tüm bu unsurlar göz önünde bulundurularak kütle denklikleri ile hesaplamalar yapılmıştır.

Hesaplamalar 0 – 2 , 0 – 4 , 0 – 6 ve hepsi için genel olarak ayrı ayrı yapılmış ve zamanla inert katıda tutulan şekerin azaldığı görülmüştür. Buna bağlı olarak da ekstraktta şeker miktarı artmıştır.

Deneysel olarak ölçülen konsantrasyon % 1 ken teorik olarak hesaplanan konsantrasyon % 2.65 çıkmıştır. Teorik olan daha yüksektir. Çünkü çözgenin tamamının kullanıldığı başta olmak üzere tüm ass.lar bu sonucu etkilemiştir. Deneyde teoriktekinden daha az çözgen kullanıldığına göre daha az şeker çözülebilmiştir.

                7.0 YORUM :

Katı – sıvı ekstraksiyonu katı içerisinde sıvı halde bulunan komponentin alınabilmesi için oldukça etkili bir sistemdir. Gıda sanayiinde yağlı tohumdan yağ eldesinde , en çok şeker pancarından şeker eldesinde, öğütülmüş kahveden sıcak su ile kahve özütünü alarak toz kahve eldesinde, toz çözünür çay eldesinde kullanılmaktadır. Bunun dışında günlük hayatımızdaki çayın demlenmesi de bir katı – sıvı ekstraksiyonudur.

Sistem oldukça etkili bir sistem olmakla beraber bir çok şeyden etkilenmektedir. Sıcaklık optimize edilmeli , boyut küçültme işlemi yapılmalı , sabit bir hızla çözgen gönderilmelidir.

Tek kademeli ve çok kademeli olarak kullanılabileceği gibi kesikli ve sürekli olarak da uygulanabilmektedir.

Sanayide çeşitli  ekstraksiyon ekipmanları kullanılmaktadır. Bunlara Bollmann extractor, Hildebrandt extractor, Rotocell extractor örnek gösterilebilir. Ayrıca partiküller çok küçük   ise kalınlaştırıcılar kullanılmalıdır.

8.0 ÖNERİLER :

·              Kullanılan çözücünün tipi iyi seçilmelidir. İlk dikkat edilmesi gereken şey çözünmesini istediğimiz komponenti çözebilen bir çözücü olmalıdır. Örneğin şeker .için su kullanılabilirken yağ için su kullanılamamaktadır. Çünkü su yağı çözemez. Bunun dışında sistemin ekonomisini de düşünecek olursak çözgen ucuz ve kolay bulunabilir olmalı, viskozitesi düşük ve uçuculuğu az olmalıdır.

·              Ekstraksiyona neden olan etmenleri sıra ile ele alacak olursak ;

1        ) Temas yüzey alanı : Yüzey alanının geniş olması çözünen maddenin çözgenle temasını kolaylaştırır. Bu nedenle boyut küçültme işlemi yapılmalıdır. Fakat çok ufak partiküller sistemde tıkanmalara neden olacağı için bir limiti vardır.

2        )  Sıcaklık : Yüksek sıcaklık difüzyon hızını arttırdığı için ekstraksiyon hızını da arttırmaktadır. Ancak gıdaların bir çoğu yüksek sıcaklıktan olumsuz etkilendiği için dikkat edilmelidir.

3        )  Çözgenin akış hızı : çözgenin akış hızının artması ekstraksiyon hızının da artmasını sağlar. Bu amaç için mekanik karıştırıcılar kullanılabileceği gibi pompalarda kullanılabilir. Özellikle gıdanın yapısına zarar gelmesini istemediğimiz zaman pompa kullanımı tercih edilmelidir.

4        )  Konsantrasyon farkı :  sistemde çözgen ne kadar saf olursa etkinliği o kadar iyidir. Ayrıca çok kademeli sistemlerde de ters akım uygulanarak etkinlik arttırılabilir.

·              Şeker eldesi mekanik presleme yoluyla yapılsaydı elde edilebilecek şeker oranı çok düşerdi. Çünkü gıdanın yapısında şeker serbest halde dolaşmamaktadır. Bu nedenle istediğiniz kadar baskı uygulayın belli bir miktardan fazlasını çıkaramazsınız. Kayıp fazlalaşır. Örneğin yağ sanayiinde önce mekanik presleme işlemi yapılıyor. Fakat tek başına yapıldığında kayıp çok olduğu için mekanik preslemenin arkasından kalan küspeye ekstraksiyon işlemi uygulanmaktadır.

9.0 KISALTMALAR :

T = sıcaklık ( ° C )

r = yoğunluk ( kg /m³ )

V = hacim  ( m³ )

V΄= hacimsel debi ( m³ / dak. )

m = kütle ( gr. )

Lo = besleme ( inert katı hariç çözelti miktarı ) ( gr.)

V2 = çözgen ( ml ; gr.)

V1 = ekstrakt ( ml ; gr. )

L1 = rafinant faz ( gr. )

A = inert katı ( gr. ) ( tahta parçaları )

B = çözgen ( gr. ) ( su )

C = çözünen madde ( gr. ) ( şeker )

y = inert katı tarafından tutulan  çözelti konsantrasyonu

( kg inert katı / kg çözelti )

x =  çözelti içerisindeki çözünür madde konsantrasyonu

( kg çözünen madde / kg çözelti )

10.0 REFERANSLAR

1. Geankoplis, C. J., 1993. ‘Transport Process and Unıt  Operatıons‘       3. Edition, Allyn and Bacon Inc. Massachusetts.

2. Coulson ,J.M.; Richardson, J.F.,1978 .’Chemical Engineering’ 3.rd Editions, Pergamon Press. Elmsford , New York

3.  Toledo, D.T.,1991. ‘ Fundementals of Food Process Engineering ‘. 2nd editions, Van Nostrand Reinhold, New York.

4. Heldman,  D.R.; Singh R.P. , 1981 . food Process Engineering . 2. ed. AVI  Publ. Co. Westport, Conn.

5. McCabe, W.L. ; Smith, J.C. ; Harriot, P. ; 1983 , ‘ Unit Operations of Chemical Enginering ‘ , 5th Edition, Mc Graw Hill International Editions, Singapore

Fermentation Lab Reports‎ > ‎Wine

The aim of this experiment to observe the optimum conditions for wine production such as optimum pH ,optimum brix and optimum acidity level. The wine making experiment contınues about 2.5 months.During this term we take pH and acidity measurement twice a month.After the this duration we obtained the two important results.Acidity of wine ( I mean tartaric acid ) increased with time for nearly 50 days.At the beginning of the experiment this value is 2,85 % .And end of the experiment acidity reached to 5,25 %.This provided to decreased in pH value of the wine.In first the degree of the pH is 4.09 .This value reached to 3,85 end of the value.During the fermentation of wine the yeasts utilized the sugar in it and reduced the sugar content and ıncreased the acidity level.The decreasing of brix from 22 to 8 explain this evident clearly.

As written at above the acidity and the pH is very important while making wine for under the optimum conditions.And the optimum pH for wine is 4,88 but our valu trends to 3,85 degree.So our wine is not reached to optimum wine actually We can say that. And also the enviroment conditions and the presence of glucose is important for optimum wine making.The enviroment conditions must be anaerobic If the air enters the wine the wine will convert to vinegar and this would be very big problem.
….