KURUTMA NEDİR?

Kurutma meyve ve sebzelerin bünyesindeki % 80-95 oranlarındaki suyun % 10-20 oranlarına düşürülerek uzun süre dayanmasını sağlama işlemidir.

Ancak bu sırada tat, görünüş, renk, besin değeri gibi kalite özellikleri mümkün olduğunca az değişmeli, ayrıca pişirilmek üzere su ilave edildiğinde taze iken içerdikleri miktara yakın su alabilmelidir.

Kurutarak  meyve  ve  sebzeleri  dayandırma  yönteminin uygulanmasındaki işlemler şöyledir.

– Ön işlemler

– Kurutma işlemi

– Son işlemler

– Ambalajlama

– Depolama

KURUTMA YÖNTEMLERİ

1. Güneşte Kurutma:

Güneş enerjisinden yararlanarak açık havada yapılan kurutma işlemidir. Tabii kurutma olarakta isimlendirilir.

Meyveler güneş enerjisinden yararlanarak açıkta kurutulur iken toz, toprak, yağmur ve sergi yerlerinde dolaşan çeşitli böcek ve hayvanların zararlarına uğramakta, ürün kalitesi olumsuz yönde etkilenmektedir.

Bu zararları en aza indirmek için şu hususlara dikkat etmelidir.

1 . Kurutulacak meyveler kurutma olgunluğunda hasat edilmelidir.

2. Hasat usulüne uygun olarak yapılmalıdır.

3. Yabancı maddeler sap, çöp, yaprak, taş vb. ile bereli olanlar ayrılmalıdır.

4. Gerek temizlemek, gerekse tarım ilâcı artıklarından arındırmak üzere yıkanmalıdır.

5. Boylama yapılmalıdır.

6. Bütün parça ve dilim meyveler ayrı ayrı işleme tabi tutulmalıdır.

7. Kükürtleme usulüne uygun olarak yapılmalıdır.

8. Kükürtleme odaları usulüne uygun olmalıdır.

9. Meyveler kükürtlenme odalarına kerevetler üzerinde konmalıdır.

10. Kurutma toprak üzerinde değil meyvenin cinsine göre kerevetler veya yüksek sergilerde yapılmalıdır.

11. Kurutma mahallerinin üzerleri yağmura karşı korunmak üzere tenteli olmalı veya kerevetler raflı olup üstüste yerleştirilmelidir.

12. Kuruyan meyveler temizleme, seçme, boylama işlemlerine tabi tutulmalıdır.

13. Meyveler terletilerek nem dengelenmesi sağlanmalıdır.

14. Kükürtlenmeyen meyveler zararlılara karşı fümige edilmelidir.

15. Meyvenin özelliğine uygun olarak ambalajlanmalıdır.

16. Ambarların serin, havadar, loş, kuru, korumalı olmasına dikkat edilmelidir.

17. Mevsim başlamadan önce en yakın Tarım İI Müdürlükleri, Araştırma Enstitüleri, İI Kontrol Laboratuvar Müdürlüklerine başvurularak bilgi ve yardım istenmelidir.

18. Suni Kurutma:

Kurutma tesislerinde dışarıdan alınan havanın bir ısıtıcı yardımıyla ısıtıldıktan sonra kurutulacak gıda maddesiyle temas ettirilmesiyle yapılan kurutma işlemidir.

3. Kombine Kurutma:

Güneş enerjisi ve çeşitli yakıtlardan yararlanarak yapılan kurutmadır.

Güneşli mevsimlerde güneş enerjisinden, güneş enerjisinin yeterli olmadığı günlerde ise katı, sıvı veya gaz yakıtla sıcak hava elde edilmektedir.

Bu kurutucular küçük kapasiteli olduklarında köy tipi kurutucular olarak da isimlendirilmektedir.

Fazla yatırım gerektirmediği ve kaliteli ürün elde etme imkanı olduğu için özellikle güneşte kurutmanın yerine tavsiye edilmektedir.

4. Dondurarak Kurutma:

Bu yöntemde kurutulacak madde önce dondurulur. Sonra meydana gelen  buz,  vakumla  buhar  halinde  emilir  ve  su  buharı  buz kondansatörlerinde dondurularak uzaklaştırılır.

Bu yöntemle kurutulan ürün duyusal özellikleri ve besin değeri yönünden üstündür. Ancak yatırım masrafı yüksektir. Daha çok su ilavesiyle hazırlanan hazır çorbaların üretiminde kullanılmaktadır.

MEYVELERİN KURUTULMASI

Kurutulacak meyveler olgun, sağlam, yarasız beresiz, çürüksüz olmalı, böcek yeniği bulunmamalıdır.

Değişik meyvelerin kurutulmasında uygulanan temel işlemler birbirine benzer olup şöyledir.

– Yıkama

– Yabancı maddelerden ayırma

– Boylama

– Meyvenin cinsine göre kabuk soyma

– Bölme, dilimleme, doğrama

– Çekirdek çıkarma

Bunlara ilave olarak gerektiğinde haşlama, alkali çözeltilere bandırma, kükürtleme gibi ön işlemler uygulanmaktadır.

KÜKÜRTLEME

Nedir?

Kükürtleme kurutulacak meyveler S0² (kükürt dioksit) verilmesidir.

Neden Yapılır?

Genellikle bütün meyvelerde renk ve vitamin kaybını önlemek için yapılır. Kükürtleme ile kabukta yarıkçıklar meydana gelmekte, su daha hızlı buharlaşmakta ve meyve daha hızlı kurumaktadır.

Ayrıca zararlı  böceklerin yumurta ve kurtçuklarını  öldürerek meyvelerin daha uzun süre dayanmasını sağlamaktadır.

Nasıl Yapılır?

İki şekilde yapılır. Meyveler;

1 . Kükürtleme odalarında toz kükürt yakılarak elde edilen S0² gazı ile temas ettirilir.

2. Belli yoğunluktaki sodyumbisülfit, sodyumsulfit vb. çözeltilere daldırılır veya bu çözeltiler meyveler üzerine püskürtülür.

Yakma suretiyle yapılan kükürtleme daha çok kullanılmaktadır.

Standart var mıdır?

Kurutulmuş meyvelerde bulunması gereken en az ve en fazla S0² miktarları yönetmeliklerle sınırlandırılmıştır.  Bu miktarların dışına çıkılmasına izin verilmez.

Örneğin kayısı ve şeftalide rengin zarar görmemesi için S0² miktarı 2/kg olarak sınırlandırılmıştır.

Şimdi en fazla kurutulan meyvelerdeki işlemleri tanıyalım.

1. ÜZÜMLERİN KURUTULMASI

Üzüm, kurutularak muhafaza edilen ürünlerin başında gelir. Kurutulacak üzümlerin belli bir olgunlukta olması gerekir. Suda çözünen kuru madde miktarı % 22-23 olduğunda üzümler hasat olumuna gelmiş demektir.

Üzümler kurutma mahalline geldiğinde doğrudan doğruya veya bandırılarak güneşte kurutulurlar.  En çok uygulananı  bandırılarak güneşte kurutulmasıdır.

– Bandırılan üzümler sergi yerlerine taşınır. Sergiler iki tiptir.

1. a) Yer sergileri: Toprak sergiler, beton sergiler, kağıt sergiler; propilen kanaviçe sergiler yer sergilerindendir. Bunların birde tenteli, korumalı olanları bulunmaktadır.

2. b) Yüksek sergiler: Telli sistem olarak da isimlendirilmektedir. Telli sistem tek sıralı, çift sıralı ve hamak şeklinde düzenlenmektedir.

– Ülkemizde üzümler yaklaşık 10 günde kurur. Bandırılmadan kurutulan üzümlerde kuruma 20 günden fazla sürmektedir.

– Kuruyan üzümler sabah veya akşam serinliğinde toplanır. Elle danelenerek salkımlarından ayrılır. Tanelenen üzümler kalburlardan elenerek veya üzüm savurma makinalarından geçirilerek temizlenir. 50 kg’lık kanaviçe çuvallar içinde üzüm işleme tesislerine gönderilirler.

– Üzüm işleme tesislerinde kuru üzümler yıkanır, kükürtlenir, kurutulur, irilik ve renklerine göre sınıflandırıldıktan sonra ambalajlanır.

Kuru üzümlerde su oranı % 12-15 olmalıdır. Buna göre 3.5-4 kg. taze üzümden 1 kg kuru üzüm elde edilmektedir.

Ayrıca 1.5 ton kuru üzüm için 1 kg kuru kükürt yapılır. Kükürtleme süresi 10 dakikadır.

Bandırma nedir?

Bandırma işlemi üzümün dışındaki doğal olarak bulunan mum tabakasını gidermek ve kurutmayı hızlandırmak amacıyla uygulanır. Ayrıca üzümlerin rengine de olumlu etkisi vardır.

Bandırma çözeltileri potasyum karbonat içerip çeşitli şekillerde hazırlanmaktadır.  Ülkemizde “Potasa” denilen bandırma çözeltisi kullanılmaktadır.

İNCİRLERİN KURUTULMASI

Ağaçta ve yerde kurutulan incirler toplanarak sandıklara ve çuvallara doldurulur ve işleme mahalline gönderilir.

            İncirler fumigasyon, seçme, sınıflandırma, yıkama işlemlerinden sonra  ambalajlanır.  Ancak ambalajlamadan  önce  incirlere  şekil verebilmek amacıyla buharda veya ısıtılmış deniz suyunda 3-4 dakika bekletilmektedir.

– Bazı çeşitlere kükürtleme uygulanmaktadır. Kükürtleme süresi 4 saat veya üzerindedir.

– Tüylü incir çeşitlerinin kurutulmasında tüyleri gidermek amacıyla bandırma yapılır. Bandırma renk ve yumuşaklık içinde tavsiye edilir.

KAYISILARIN KURUTULMASI

Kurutmalık çeşitlerin bazı özellikleri taşıması gerekmektedir.

– Meyvenin her tarafı aynı zamanda olgunlaşmalı,

– Çekirdeğinden kolay ayrılmalı,

– Çekirdeği küçük, bademi tatlı olmalı,

– Kükürtlendikten sonra rengini uzun süre muhafaza etmeli,

– Verimi yüksek olmalıdır.

Başlıca  kurutmalık  kayısı  çeşitleri  Çöloğlu,  Hasanbey, Hacıhaliloğlu, Karakubuk, Hacıkız, Çataloğludur.

 Kayısılarda suda çözünen kurumadde miktarı % 26 ya ulaştığında kurutma olgunluğuna gelmiş demektir.

– Kurutma mahalline gelen kayısılara yıkama ve boylama işlemleri uygulanır.

– Kayısılar bütün, çekirdeksiz bütün ve yarım halde kurutulur.

– Kayısılar çeşit ve olgunluk, bütün ve yarım oluşuna göre ve yakılan kükürt miktarına bağlı olarak 2-6 saat kükürtleme odalarında tutulurlar.

– Daha sonra kerevetler sergi yerlerine taşınarak kurumaya bırakılırlar. Kayısıların su miktarı % 20 nin altına düştüğünde kurutmaya son verilir.

– Kuruyan kayısılara seçme, boylama, gerektiğinde kükürtleme, su miktarının dengelenmesi, ambalajlama öncesi kayısılara uygulanan işlemlerdir.

ERİKLERİN KURUTULMASI

Genellikle koyu renkli, iri, ufak çekirdekli, et kalınlığı fazla, kurumaddesi yüksek, parlak renkli çeşitler kurutmalık olarak kullanılır.

Eriklere bandırma yapıldıktan sonra güneşte kurumaya bırakılır.

Kuruma iyi havalarda 7 günde tamamlanır ve bunu pratik olarak anlamak için  erikler iki  parmak arasında sıkıldığında çekirdeği kaymamalı ve kabuğu sert olmamalıdır.

ELMALARIN KURUTULMASI

Elmalar güneşte kurutmaya elverişli değildir. Onun için kurutma tesislerinde kurutulurlar.

Elmalar soyulup dilimlendikten sonra kükürtlenir 1 ton elma için 3-4

1. kükürt kullanılır.

Kuru meyvelere ilişkin bazı veriler çizelgede görülmektedir.

Çizelge 1 : Kuru Meyvelerin Bazı Özellikleri

Nemin dengelenmesi:

Kurutulan meyvelerde nem miktarı her partide, aynı partinin ayrı kısımlarında ve hatta değişik kısımlarında farklıdır.

Ürün  kalitesi  ve  daha  sonraki  işlemler bakımından  nemin dengelenmesi gerekmektedir.

Kurutulan meyveler büyük sandık veya kutuların içinde kapağı kapalı olduğu halde 2-3 hafta depolarda bekletilir. Böylece meyvelerin nem miktarı eşitlenmektedir.

SEBZELERİN KURUTULMASI:

Sebzeler  güneşte  kurutulduklarında  kalite  kayıpları  fazla olduğundan kırmızı biber ve mantar dışında ticari amaçla yapılan sebze kurutmacılığında mutlaka kurutma tesislerine ihtiyaç vardır.

Sebze  kurutma  tesislerinin  bantlı,  tünel,  kabin  vb.  tipleri bulunmaktadır.

Kurutulacak sebzelere sebzenin özelliğine göre ayıklama, yıkama, kabuk soyma, doğrama, haşlama, soğutma, kükürtleme vb. ön işlemler uygulanır.

Rengin esmerleşmemesi için haşlama ve kükürtleme önemlidir.

Haşlama:

Sıcak su veya buharda, sebzenin türüne göre belli sürelerde yapılır.  Ancak  kırmızı  biber,  soğan,  sarmısak  gibi  sebzelere uygulanmaz.

Kükürtleme:

Meyvelerde olduğu gibi yapılır. Kükürtleme ile sebzelerin rengi korunduğu gibi C vitamini ve karoten kaybı da önlenmektedir.

Kurutulan sebzeler fümige edilir, ambalajlanır ve depolanır.

Fumigasyon:

Meyve ve sebzeleri zararlılara karşı korumak üzere kapalı ortamda metil bromid vb. maddeler yakılarak yapılır. 100 m³ hacim için 2-3 kg metil bromid kullanılır. Fümigasyon süresi 24 saattir. Fümigasyon ambar koşullarına göre tekrarlanabilir.

Kükürtlenen meyveler fümige edilmezler, ancak S0² miktarı kontrol edilerek gerektiğinde tekrarlanmaktadır.

Ambalajlama:

Kuru meyveler: Ağaç kasalar, polietilen, propilen, selofon torbalar, karton ve metal kutulara ambalajlanmaktadır. Kasa veya kutuların içine istendiğinde kağıt yayılmaktadır.

Kuru sebzeler:  Nem  geçirmez polietilen,  aliminyum varak kombinasyonlu kutular, mumlanmış kağıt veya karton kutular içinde ambalajlanır. Küçük ambalajlar  10-20  kg  lık  büyük ambalajlara yerleştirilir.

Kurutma tesislerinde kurutulan bazı sebzelere ilişkin veriler çizelge 2 de görülmektedir.

Çizelge 2. Kuru Sebzelerin Bazı Özellikleri

KURU MEYVE VE SEBZELERİN BESİN DEĞERİ

Kurutulmuş meyve ve sebzelerin besin değerleri tazesine göre C vitamini ve karoten bakımından ve kükürtlenen ürünlerde B vitamin kaybı  olmasına rağmen kurutulmuş meyve ve sebzeler iyi birer karbonhidrat ve vitamin kaynağıdır.

Kurutma nedir? • Bilinen en eski ve halen en yaygın olarak uygulanan bir muhafaza yöntemidir. • Tanım: Kurutma herhangi bir maddenin içerdiği suyun, buharlaştırılarak uzaklaştırılması işlemidir. • Suyun madde içinden yüzeye (sıvı veya buhar difüzyonu) ve daha sonra yüzeyden buharlaşarak havaya hareketi söz konusudur. • Suyun buharlaştırılması için gereken enerji: – Güneş enerjisi (doğal kurutma=natural drying) – Sıcak hava (suni kurutma=artificial drying)

Gıdaların kurutularak muhafazası • Güneşte veya güneş enerjisinden yararlanarak kurutma, günümüzde, gelişmiş ülkeler de dahil olmak üzere, yaygın bir şekilde yapılmaktadır. • Gıda maddelerinin sıcak hava ile kurutulması çalışmaları II. Dünya Savaşı yıllarına rastlar. • Amaç gıdanın dayanma süresini uzatmaktır. • Su miktarı azaldıkça bozulma reaksiyon hızları yavaşlar ve belirli bir seviyenin altında minimum olur (Belirli seviye nedir? Nasıl belirlenir?)

Diğer su uzaklaştırma işlemleri??? • Presleme, • Santrifüj, • Filtrasyon, Membran ayırma, • Adsorpsiyon • Evaporasyon/distilasyon

Gıdaların kurutulmasının sağladığı yararlar • Gıda maddesinin hacmi ve ağırlığı azalır (taşıma ve depolamada kolaylık sağlanır). • Mikrobiyal bozulma önlenir. • Enzimatik, enzimatik olmayan, oksidayon reaksiyonları gibi diğer bozulma reaksiyonlarının hızı azalır. • Kuru ürünlerle yeni gıda formülasyonları hazırlanır (hazır çorbalar, kek ve puding karışımları gibi).

Güneşte kurutma-Suni kurutma karşılaştırma Güneşte kurutma Suni kurutma  Kurutma işlemi açık havada, Kurutma sıcaklığı ve süresi ürün yere veya uygun bir zemin kontrol edilebilir, üzerine serilerek yapılır. Kurutma koşulları kontrol Ürün kapalı sistemler içinde edilemez, gece-gündüz farkı kurutulduğundan kalitesi olduğu gibi, kurutma koşulları daha iyi korunur, günden güne de değişir, v Kurutma sırasında hijyenik Kalite değişkendir, standart bir koşullar sağlanabilir, kalite elde edilemez  Daha fazla ürünü daha kısa  Kurutma hızı oldukça yavaştır, sürede kurutmak hijyenik koşulların sağlanması mümkündür, zordur, kurutma sırasında ürün  Kurutma sırasında ürün kaybı fazladır, v Geniş alana ihtiyaç vardır, kaybı azdır. işçilik fazladır,

Kuru gıdaların kalitesi • Mikrobiyolojik kalite • Renk • Aroma, • Besin değeri, • Fiziksel görünüm (büzülme, sertleşme, kabuk bağlama), • Kütle yoğunluğu, • Tekrar su alma özelliği

Proses gereksinimleri • Proses koşulları üründe en az değişikliğe neden olacak şekilde seçilmelidir, örn., renk, aroma, besin değeri. • Kurutulmuş ürün tekrar su aldığı zaman ilk haline dönebilmelidir.

Proses optimizasyonu • Gıda kalitesinin en iyileştirilmesi (deneyler yaparak, sıcaklık, hava hızı ve kuruma süresi saptanır. Kurutma işlemine, ürün nemi güvenli depolama nemine ulaşana kadar devam edilir) • Kurutucunun en verimli şekilde çalıştırılması (sıcak hava miktarı ve özellikleri, kurutulacak ürün kuruma süresi) konularını kapsar

Kontrol edilen parametereler – Sıcaklık, – Basınç (normal atmosfer koşullarında, vakum altında, süblimasyonla), – Isıtma yöntemi (sıcak hava, mikrodalga, vb), – Kuru ürünün nemi,

Kuru gıdaların nemi ne olmalıdır? • Kuru gıdaların dayanma özelliği su içeriği kontrol edilerek sağlanmaktadır. • Bozulma reaksiyonlarının su ile ilişkisi var, ancak su miktarı ile doğrudan bir ilişki bulunmamaktadır. • Çalışmalar, bozulma reaksiyon hızlarının, suyun tutulma şekli ve buhar basıncıyla ilişkisi olduğunu göstermiştir. • Kuru gıdalarda bozulma reaksiyon hızları ile su miktarı arasındaki ilişki “su aktivitesi”terimi ile açıklanmaktadır.

Su aktivitesi (a )nedir? w • aw = Gıda maddesinin içerdiği suyun buhar basıncının(p), aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına (p ) oranı 0 p a = w p 0 • Su aktivitesi gıdanın bileşimi ve sıcaklıkla değişir. • Teori: Gıda maddesi içinde bulunduğu havanın neminden etkilenir. Gıdanın içinde bulunduğu havanın buhar basıncı, gıdanın içerdiği suyun buhar basıncından büyükse gıda nem alır, küçükse, gıda su kaybederek nemi azalır (kuruma). Bu nem alışverişi havadaki suyun buhar basıncı, gıdanın içerdiği suyun buhar basıncına eşit olana dek devam eder. Bu duruma “denge hali”, denge halinde gıdanın içinde bulunduğu havanın bağıl nemine de “denge bağıl nemi” (equilibrium relative humidity (ERH)) denir.

Hava nemi ile su aktivitesi arasındaki ilişki Su aktivitesi, gıdanın içinde bulunduğu atmosfer havasıyla nem alış verişinin durduğu “denge halinde” ölçülür. Denge halinde gıdanın içinde bulunduğu havanın bağıl nemi “denge bağıl nemi” ile su aktivitesi arasında aşağıdaki ilişki vardır. p ERH a = = w p 0 100 p ERH = ´100 = a ´100 w p 0

Su aktivitesinin ölçülmesi • The water activity (aw) represents the ratio of the water vapor pressure of the food to the water vapor pressure of pure water under the same conditions and it is expressed as a fraction. If we multiply this ratio by 100, we obtain the equilibrium relative humidity (ERH) that the foodstuff would produce if enclosed with air in a sealed container at constant temperature. Thus a food with a water activity (aw) of 0.7 would produce an ERH of 70%.

The approximate water activities of some common foods aw Food group 1-0.95 Fresh fruit, meat, milk 0.95-9 Cheese 0.9-0.85 Margarine, 0.85-0.8 Salted meats 0.8-0.75 Jam 0.75-0.65 Nuts 0.6 Dried fruit 0.65-0.60 Honey 0.5 Pasta 0.3 Cookies 0.2 Dried veg., crackers 0.2 Milk powder

Gıda maddesinin dayanıklılığı • Gıda maddesinin nemi dayanıklılığı hakkında karar vermek için yeterli bir gösterge değildir. • Dayanıklılığı belirleyen iki etmen, a ve bozulma w mekanizmasıdır (mikrobiyal, enzimatik, otoksidasyon gibi). • Bileşimi farklı gıdaların nem içeriği aynı olsa bile farklı a değerlerine sahip olabilirler. w • Gıda maddesinin güvenli saklama nemi, normal saklama koşullarında, karakteristik bozulma reaksiyon hızının en yavaş olduğu aw değerine karşı gelen nem değeridir.

Örnekler • Kuru baklagiller, yağlı tohumlar, kuru meyveler için güvenli depolama neminde aw, en çok 0,70 (mikrobiyal bozulma engellenir) • Kuru sebzeler için güvenli depolama neminde aw, en çok 0,40 (mikrobiyal, enzimatik ve otoksidasyon reaksiyonları engellenir) • Süt tozu, toz içecekler, makarna, çikolata ve şekerlemeler için güvenli depolama neminde a w 0,10-0,30 (Bozulma reks. hızları en düşük seviyededir. Ürünün doku yapısı önemlidir. Ürün depolama süresi içinde nem almamalıdır)

Many spoilage reaction are influenced by a w • Almost all microbial activity is inhibited below an aw of 0.6 • Bacteria below 0.9, Yeast below 0.8, Molds below 0.7, bacterial spores the minimum aw is about 0.25 • Staph a.: 0.86 • C. bot.: 0.94 • Chemical oxidation reaction below 0.4 to 0.6 • Enzyme reactions below 0.8 • Key point: Many chemical rxns, except enzymatic, will take place at lower Aw’s than microbial growth.

Gıda maddelerinde suyun bulunma şekli • Bağlı su: – COOH ve NH (amin) gruplarına İYONİK BAĞ ile bağlı, 2 – OH ve NH3 (amid) gruplarına HİDREJEN BAĞI ile bağlı, • Serbest su: Gözeneklerde serbest halde bulunan su • Gıda maddesinin su ile etkileşime giren maddelerinin cins ve miktarına bağlı olarak gıda maddesinin içerdiği suyun buhar basıncı değişir. Bu nedenle gıda maddesinin, sadece su içeriğine bakarak , aw ’sinin ne olacağını söylemek mümkün değildir. Aynı su içeriğine sahip farklı gıda maddelerinin aw ’ leri farklı olabileceği gibi, yüksek su içeriğine sahip gıda maddesinin aw ’si daha küçük olabilir.

Psikrometri: hava- su buharı karışımlarının özellikleri Bazı Tanımlar: • Kuru termometre sıcaklığı (dry bulb temp) • Yaş termometre sıcaklığı (wet bulb temp.) • Hava mutlak nemi (absolute humidity) • Hava bağıl nemi (relative humidity) (%RH) • Çiylenme noktası (dew point) • Adyabatik soğuma (adiabatic cooling)

Sorpsiyon izotermi nedir? • Gıda maddelerinde, sabit sıcaklıkta, a ile su içeriği w arasındaki ilişkiyi gösteren eğriye, “sorpsiyon izotermi” denir. • Sorpsiyon izotermi biliniyorsa, hangi aw değerinde nemin ne olacağı veya hangi nemde aw’nin ne olacağı şekilden bulunabilir.

Detrmination of sorption isotherms These curves are determined experimentally. Moisture sorption isotherms are sigmoidal in shape for most foods, and a moisture sorption isotherm prepared by adsorption (starting from the dry state) will not necessarily be the same as an isotherm prepared by desorption (starting from the wet state). This phenomenon of different aw vs moisture values by the two methods is called moisture sorption hysteresis and is exhibited by many foods. Hysteresis represents the difference in aw between the absorption and desorption isotherms (Figure 8-6).

Figure: Typical moisture isotherms for foods.

Sorpsiyon izotermine sıcaklığın etkisi

Water sorption by foods depends, among others, on: 1) the microstructure of the product; 2) the physical-chemical state of food components (e.g., amorphous and crystalline sucrose), 3) the chemical composition (e.g., protein, starch, and oil). Hence, it is impossible to predict a priori the water vapor pressure exerted by a complex food system and MSIs have to be determined experimentally. Published data for sorption isotherms of many foods are available as well as a comprehensive bibliography on the subject.

Kuruma mekanizması Kurutma işlemi “ısı ve kütle iletim hızı” problemidir. Kurutulan madde içinde ısı ve kütle iletimi: Kurutulan maddenin ısıtılması (ısı iletimi=maddenin ısıl iletkenliği ile sınırlıdır), madde içindeki suyun yüzeye taşınması (kütle iletimi=maddenin doku yapısı ile ilgilidir) Kuru ürünün kalitesi ile kuruma hızı arasında yakın ilişki vardır.

Kuruma Hızı • Kurutulan madde yüzeyindeki ısı ve kütle iletimi: Yüzeyin sıcaklığı ve nemi (yüzeydeki su buharı basıncı) • Birçok kurutma işleminde kurutma işlemini kontrol eden süreç, kurutulan madde içinde gerçekleşen ısı ve kütle iletim hızıdır. • Bir kurutma işleminde başlıca araştırma konuları – Suyun difüzyon hızı, – Kuru ürünün kalitesidir. – Suyun yüzeyden havaya difüzyonu (statik veya konveksiyon) (Madde yüzeyinde ölçülen su buhar basıncı ile içinde bulunduğu havanın buhar basıncı arasındaki fark),

Suyun buharlaşma hızını etkileyen etmenler • Suyun madde içinde yüzeye taşınması ve/veya yüzeyden buharlaşması hızına etki eden etmenler: – Maddenin içerdiği suyun buhar basıncı ile içinde bulunduğu havanın buhar basıncı arasındaki fark (havanın nem alma kapasitesi =psikrometrik özelliklerle hesaplanabilir), – Kurutulan ürüne ısı iletim hızı (Hava sıcaklığı), – Sıcak hava hızı (suyun yüzeyden uzaklaştırılma hızını belirler), – Maddenin kalınlığı, (suyun yüzeye ulaşması için gittiği yol) ve yüzey alanı,

…

Kurutma nedir? • Bilinen en eski ve halen en yaygın olarak uygulanan bir muhafaza yöntemidir. • Tanım: Kurutma herhangi bir maddenin içerdiği suyun, buharlaştırılarak uzaklaştırılması işlemidir. • Suyun madde içinden yüzeye (sıvı veya buhar difüzyonu) ve daha sonra yüzeyden buharlaşarak havaya hareketi söz konusudur. • Suyun buharlaştırılması için gereken enerji: – Güneş enerjisi (doğal kurutma=natural drying) – Sıcak hava (suni kurutma=artificial drying)

Gıdaların kurutularak muhafazası • Güneşte veya güneş enerjisinden yararlanarak kurutma, günümüzde, gelişmiş ülkeler de dahil olmak üzere, yaygın bir şekilde yapılmaktadır. • Gıda maddelerinin sıcak hava ile kurutulması çalışmaları II. Dünya Savaşı yıllarına rastlar. • Amaç gıdanın dayanma süresini uzatmaktır. • Su miktarı azaldıkça bozulma reaksiyon hızları yavaşlar ve belirli bir seviyenin altında minimum olur (Belirli seviye nedir? Nasıl belirlenir?)

Diğer su uzaklaştırma işlemleri??? • Presleme, • Santrifüj, • Filtrasyon, Membran ayırma, • Adsorpsiyon • Evaporasyon/distilasyon

Gıdaların kurutulmasının sağladığı yararlar • Gıda maddesinin hacmi ve ağırlığı azalır (taşıma ve depolamada kolaylık sağlanır). • Mikrobiyal bozulma önlenir. • Enzimatik, enzimatik olmayan, oksidayon reaksiyonları gibi diğer bozulma reaksiyonlarının hızı azalır. • Kuru ürünlerle yeni gıda formülasyonları hazırlanır (hazır çorbalar, kek ve puding karışımları gibi).

Güneşte kurutma-Suni kurutma karşılaştırma Güneşte kurutma Suni kurutma v Kurutma işlemi açık havada, vKurutma sıcaklığı ve süresi ürün yere veya uygun bir zemin kontrol edilebilir, üzerine serilerek yapılır. vKurutma koşulları kontrol vÜrün kapalı sistemler içinde edilemez, gece-gündüz farkı kurutulduğundan kalitesi olduğu gibi, kurutma koşulları daha iyi korunur, günden güne de değişir, v Kurutma sırasında hijyenik vKalite değişkendir, standart bir koşullar sağlanabilir, kalite elde edilemez v Daha fazla ürünü daha kısa v Kurutma hızı oldukça yavaştır, sürede kurutmak hijyenik koşulların sağlanması mümkündür, zordur, kurutma sırasında ürün v Kurutma sırasında ürün kaybı fazladır, v Geniş alana ihtiyaç vardır, kaybı azdır. işçilik fazladır,

Kuru gıdaların kalitesi • Mikrobiyolojik kalite • Renk • Aroma, • Besin değeri, • Fiziksel görünüm (büzülme, sertleşme, kabuk bağlama), • Kütle yoğunluğu, • Tekrar su alma özelliği

Proses gereksinimleri • Proses koşulları üründe en az değişikliğe neden olacak şekilde seçilmelidir, örn., renk, aroma, besin değeri. • Kurutulmuş ürün tekrar su aldığı zaman ilk haline dönebilmelidir.

Proses optimizasyonu • Gıda kalitesinin en iyileştirilmesi (deneyler yaparak, sıcaklık, hava hızı ve kuruma süresi saptanır. Kurutma işlemine, ürün nemi güvenli depolama nemine ulaşana kadar devam edilir) • Kurutucunun en verimli şekilde çalıştırılması (sıcak hava miktarı ve özellikleri, kurutulacak ürün kuruma süresi) konularını kapsar

Kontrol edilen parametereler – Sıcaklık, – Basınç (normal atmosfer koşullarında, vakum altında, süblimasyonla), – Isıtma yöntemi (sıcak hava, mikrodalga, vb), – Kuru ürünün nemi,

Kuru gıdaların nemi ne olmalıdır? • Kuru gıdaların dayanma özelliği su içeriği kontrol edilerek sağlanmaktadır. • Bozulma reaksiyonlarının su ile ilişkisi var, ancak su miktarı ile doğrudan bir ilişki bulunmamaktadır. • Çalışmalar, bozulma reaksiyon hızlarının, suyun tutulma şekli ve buhar basıncıyla ilişkisi olduğunu göstermiştir. • Kuru gıdalarda bozulma reaksiyon hızları ile su miktarı arasındaki ilişki “su aktivitesi”terimi ile açıklanmaktadır.

Su aktivitesi (a )nedir? w • aw = Gıda maddesinin içerdiği suyun buhar basıncının(p), aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına (p ) oranı 0 p a = w p 0 • Su aktivitesi gıdanın bileşimi ve sıcaklıkla değişir. • Teori: Gıda maddesi içinde bulunduğu havanın neminden etkilenir. Gıdanın içinde bulunduğu havanın buhar basıncı, gıdanın içerdiği suyun buhar basıncından büyükse gıda nem alır, küçükse, gıda su kaybederek nemi azalır (kuruma). Bu nem alışverişi havadaki suyun buhar basıncı, gıdanın içerdiği suyun buhar basıncına eşit olana dek devam eder. Bu duruma “denge hali”, denge halinde gıdanın içinde bulunduğu havanın bağıl nemine de “denge bağıl nemi” (equilibrium relative humidity (ERH)) denir.

Hava nemi ile su aktivitesi arasındaki ilişki Su aktivitesi, gıdanın içinde bulunduğu atmosfer havasıyla nem alış verişinin durduğu “denge halinde” ölçülür. Denge halinde gıdanın içinde bulunduğu havanın bağıl nemi “denge bağıl nemi” ile su aktivitesi arasında aşağıdaki ilişki vardır. p ERH a = = w p 0 100 p ERH = ´100 = a ´100 w p 0

Su aktivitesinin ölçülmesi • The water activity (aw) represents the ratio of the water vapor pressure of the food to the water vapor pressure of pure water under the same conditions and it is expressed as a fraction. If we multiply this ratio by 100, we obtain the equilibrium relative humidity (ERH) that the foodstuff would produce if enclosed with air in a sealed container at constant temperature. Thus a food with a water activity (aw) of 0.7 would produce an ERH of 70%.

The approximate water activities of some common foods aw Food group 1-0.95 Fresh fruit, meat, milk 0.95-9 Cheese 0.9-0.85 Margarine, 0.85-0.8 Salted meats 0.8-0.75 Jam 0.75-0.65 Nuts 0.6 Dried fruit 0.65-0.60 Honey 0.5 Pasta 0.3 Cookies 0.2 Dried veg., crackers 0.2 Milk powder

Gıda maddesinin dayanıklılığı • Gıda maddesinin nemi dayanıklılığı hakkında karar vermek için yeterli bir gösterge değildir. • Dayanıklılığı belirleyen iki etmen, a ve bozulma w mekanizmasıdır (mikrobiyal, enzimatik, otoksidasyon gibi). • Bileşimi farklı gıdaların nem içeriği aynı olsa bile farklı a değerlerine sahip olabilirler. w • Gıda maddesinin güvenli saklama nemi, normal saklama koşullarında, karakteristik bozulma reaksiyon hızının en yavaş olduğu aw değerine karşı gelen nem değeridir.

Örnekler • Kuru baklagiller, yağlı tohumlar, kuru meyveler için güvenli depolama neminde aw, en çok 0,70 (mikrobiyal bozulma engellenir) • Kuru sebzeler için güvenli depolama neminde aw, en çok 0,40 (mikrobiyal, enzimatik ve otoksidasyon reaksiyonları engellenir) • Süt tozu, toz içecekler, makarna, çikolata ve şekerlemeler için güvenli depolama neminde a w 0,10-0,30 (Bozulma reks. hızları en düşük seviyededir. Ürünün doku yapısı önemlidir. Ürün depolama süresi içinde nem almamalıdır)

Many spoilage reaction are influenced by a w • Almost all microbial activity is inhibited below an aw of 0.6 • Bacteria below 0.9, Yeast below 0.8, Molds below 0.7, bacterial spores the minimum aw is about 0.25 • Staph a.: 0.86 • C. bot.: 0.94 • Chemical oxidation reaction below 0.4 to 0.6 • Enzyme reactions below 0.8 • Key point: Many chemical rxns, except enzymatic, will take place at lower Aw’s than microbial growth.

Gıda maddelerinde suyun bulunma şekli • Bağlı su: – COOH ve NH (amin) gruplarına İYONİK BAĞ ile bağlı, 2 – OH ve NH3 (amid) gruplarına HİDREJEN BAĞI ile bağlı, • Serbest su: Gözeneklerde serbest halde bulunan su • Gıda maddesinin su ile etkileşime giren maddelerinin cins ve miktarına bağlı olarak gıda maddesinin içerdiği suyun buhar basıncı değişir. Bu nedenle gıda maddesinin, sadece su içeriğine bakarak , aw ’sinin ne olacağını söylemek mümkün değildir. Aynı su içeriğine sahip farklı gıda maddelerinin aw ’ leri farklı olabileceği gibi, yüksek su içeriğine sahip gıda maddesinin aw ’si daha küçük olabilir.

Psikrometri: hava- su buharı karışımlarının özellikleri Bazı Tanımlar: • Kuru termometre sıcaklığı (dry bulb temp) • Yaş termometre sıcaklığı (wet bulb temp.) • Hava mutlak nemi (absolute humidity) • Hava bağıl nemi (relative humidity) (%RH) • Çiylenme noktası (dew point) • Adyabatik soğuma (adiabatic cooling)

Sorpsiyon izotermi nedir? • Gıda maddelerinde, sabit sıcaklıkta, a ile su içeriği w arasındaki ilişkiyi gösteren eğriye, “sorpsiyon izotermi” denir. • Sorpsiyon izotermi biliniyorsa, hangi aw değerinde nemin ne olacağı veya hangi nemde aw’nin ne olacağı şekilden bulunabilir.

Detrmination of sorption isotherms These curves are determined experimentally. Moisture sorption isotherms are sigmoidal in shape for most foods, and a moisture sorption isotherm prepared by adsorption (starting from the dry state) will not necessarily be the same as an isotherm prepared by desorption (starting from the wet state). This phenomenon of different aw vs moisture values by the two methods is called moisture sorption hysteresis and is exhibited by many foods. Hysteresis represents the difference in aw between the absorption and desorption isotherms (Figure 8-6).

Figure: Typical moisture isotherms for foods.

Sorpsiyon izotermine sıcaklığın etkisi

Water sorption by foods depends, among others, on: 1) the microstructure of the product; 2) the physical-chemical state of food components (e.g., amorphous and crystalline sucrose), 3) the chemical composition (e.g., protein, starch, and oil). Hence, it is impossible to predict a priori the water vapor pressure exerted by a complex food system and MSIs have to be determined experimentally. Published data for sorption isotherms of many foods are available as well as a comprehensive bibliography on the subject.

Kuruma mekanizması Kurutma işlemi “ısı ve kütle iletim hızı” problemidir. Kurutulan madde içinde ısı ve kütle iletimi: Kurutulan maddenin ısıtılması (ısı iletimi=maddenin ısıl iletkenliği ile sınırlıdır), madde içindeki suyun yüzeye taşınması (kütle iletimi=maddenin doku yapısı ile ilgilidir) Kuru ürünün kalitesi ile kuruma hızı arasında yakın ilişki vardır.

Kuruma Hızı • Kurutulan madde yüzeyindeki ısı ve kütle iletimi: Yüzeyin sıcaklığı ve nemi (yüzeydeki su buharı basıncı) • Birçok kurutma işleminde kurutma işlemini kontrol eden süreç, kurutulan madde içinde gerçekleşen ısı ve kütle iletim hızıdır. • Bir kurutma işleminde başlıca araştırma konuları – Suyun difüzyon hızı, – Kuru ürünün kalitesidir. – Suyun yüzeyden havaya difüzyonu (statik veya konveksiyon) (Madde yüzeyinde ölçülen su buhar basıncı ile içinde bulunduğu havanın buhar basıncı arasındaki fark),

Suyun buharlaşma hızını etkileyen etmenler • Suyun madde içinde yüzeye taşınması ve/veya yüzeyden buharlaşması hızına etki eden etmenler: – Maddenin içerdiği suyun buhar basıncı ile içinde bulunduğu havanın buhar basıncı arasındaki fark (havanın nem alma kapasitesi =psikrometrik özelliklerle hesaplanabilir), – Kurutulan ürüne ısı iletim hızı (Hava sıcaklığı), – Sıcak hava hızı (suyun yüzeyden uzaklaştırılma hızını belirler), – Maddenin kalınlığı, (suyun yüzeye ulaşması için gittiği yol) ve yüzey alanı,

Bir yüzeyden buharlaşma için genel kural • Yüzey ne kadar geniş ve maddenin doku yapısı ne kadar gözenekli ise, kuruma hızı o kadar fazla olur. • Kurutmada kullanılan hava hızı fazla ise kuruma hızı artar, • Hava sıcaklığı arttığı zaman kuruma hızı artar, • Gıdanın içerdiği nem miktarı azaldıkça, kuruma hızı yavaşlar,

Kuruma hızı eğrileri • Kurutulan üründe zamana bağlı nem değişimini gösteren şekil (m;t), m=nem içeriği (kg su/kg kuru madde), t=zaman • Zamana bağlı nem değişimi verilerinden yararlanılarak kuruma hızı, (kg su/dak . kg k.m.) belirli zaman aralığında nem miktarındaki değişim, hesaplanır ve kuruma hızının zamana veya nem miktarına bağlı değişimi şematik olarak gösterilir, (hız; nem miktarı) veya (hız;zaman) • Kuruma hızı eğrilerinde 1) Sabit hızda kuruma, 2) Azalan hızda kuruma evreleri gözlenir.

e t a r g n i y r D Drying time Şekil: Kuruma eğrileri (hava sıcaklığı ve nemi sabit)

Sabit Hızda Kuruma • Gıdaya ne kadar hızlı ısı iletildiği (Maddenin ısınması =maddenin sıcaklığı yükselir)ve buharlaşan suyun ne kadar hızlı ortamdan uzaklaştırıldığı önemlidir. 1. Suyun yüzeyden buharlaşma hızı, suyun madde içinden yüzeye taşınma hızına eşittir (=sabit hızda kuruma) (Yüzey sıcaklığı havanın yaş termometre sıcaklığına eşittir). 2. Kritik Nem Miktarı: Sabit kuruma hızının bitip azalan hızda kurumanın başladığı andaki ürün nemi.

Sabit kuruma evresinde kütle iletimi ile ilgili kuruma hızı (Varsayım: Buharlaşma havanın yaş termometre sıcaklığında gerçekleşir ve ürün yüzeyinde hava su buharına doymuş haldedir). R = = = k (H – H) c m s 2 R= Kuruma hızı, (kg su/m .saat) w= buharlaşan su miktarı, (kg su) M= kurutulan üründeki toplam kuru madde, kg kuru madde (kg km) m= kurutulan ürünün nemi, (kg su/kg km) 2 A= kuruyan yüzey alanı, (m ) 2 km= kütle iletim katsayısı (kg hava/m .s ) H ve H = Havanın yaş ve kuru termometre sıcaklığındaki mutlak s nemi

Sabit kuruma evresinde ısı iletimi ile ilgili kuruma hızı l.Rc = q q 1 dQ Mdm 1 R = = = – = h(T -T ) c l l Adt Adt l k y Q= Buharlaşma için gerekli ısı, kJ 2 q= konveksiyon ısı transfer hızı, kJ/m .s 2 h= konveksiyon yüzey ısı transfer katsayısı, kJ/ m .s.K T ve T = Havanın kuru ve yaş termometre sıcaklığı k y λ = Yaş term. sıcaklığında buharlaşma gizli ısısı (kJ/kg su) Sabit kuruma evresinde ısı iletim hızı kütle iletim hızına eşittir. q 1 dQ Mdm 1 R = = = – = h(T -T ) = k (H -H ) c l l Adt Adt l k y m s

Sabit hızda kuruma süresinin hesaplanması 1. Hız tanımından yararlanılarak Mdm 1 R = – = h(T -T ) c Adt l k y dm R A c – = dt M t m c M c òdt = – R A òdm 0 c m 0 M t = (m -m ) c 0 c R A c

2. Isı iletim hızı formulünden yaralanılarak Mdm 1 R = – = h(T -T ) c Adt l k y t m c Ml c òdt = òdm Ah (T -T ) 0 k y m0 Ml (m -m ) Mrdl (m -m ) 0 c 0 c t = = c Ah (T -T ) h (T -T ) k y k y For a tray of food, in which water evaporates only from the upper 3 surface, the drying time is found using ( ρ = kg/m ) bulk density of food and d (m) thickness of the bed of food: 1 A = rd

Konveksiyon ısı transfer katsayısının tahmini Kaynak:Fellows (1988) 2 The surface heat transfer coefficient (h in W/m .K) is related to the mass flow rate of air using the following equations, where G ,is the mass flow rate of air per unit area. • For parallel air flow: 0.8 2 h = 14.3G G (kg/m .saniye) (Fellows 1988) 0.8 2 h = 0.0204G G (kg/m .saat) (Geankoplis 1993) • For perpendicular air flow: 0.37 2 h = 24.2G G (kg/m .saniye) (Fellows 1988)

Azalan hızda kuruma süresinin hesaplanması Suyun madde içinden yüzeye taşınma hızı, yüzeyden buharlaşma hızından yavaştır (=azalan hızda kuruma) (Yüzey sıcaklığı yükselmeye başlar ve hava sıcaklığına yaklaşır). Kuruma çoğunlukla bu evrede gerçekleşir. = K, yukarda yerine konur ve dt için düzenlenir. = – taz=

ÖZET R = = = – k (H – H) = = c m s t = t + t = + ] top c az

Effect on foods • All products undergo changes during drying and storage that reduce their quality compared to the fresh material and the aim of improved drying technologies is to minimise these changes while maximising process efficiency. • The main changes are – the textural changes – loss of flavour or aroma, – changes in colour and nutritional value •

Textural changes • An important cause of quality deterioration • Pretreatments (blanching, peeling, osmotic dehydration, etc.) affect the textural changes – Low rehydration capacity: gelatinisation of starch, crystallisation of cellulose and localised variations in the moisture content during drying, which set up internal stresses. These rupture, crack, compress and permanently distort the relatively rigid cells, to give the food a shrunken shrivelled appearance. On rehydration the product absorbs water more slowly and does not regain the firm texture of the fresh material. – Shrinkage

In general, rapid drying and high temperatures cause greater changes to the texture of foods than do moderate rates of drying and lower temperatures. Case hardening: As water is removed during drying, solutes move from the interior of the food to the surface. The mechanism and rate of movement are specific for each solute and depend on the type of food and the drying conditions used. Evaporation of water causes concentration of solutes at the surface. High air temperatures (particularly with fruits, fish and meats), cause complex chemical and physical changes to solutes at the surface, and the formation of a hard impermeable skin. This is termed case hardening and it reduces the rate of drying to produce a food with a dry surface and a moist interior.