Boyut Küçültme Makinaları “Küçültme” terimi katı, yarı katı, sıvı içinde yarı katı ve sıvı içinde sıvı bulunan ve karıştırılamayan parça ve parçaların daha küçük parça ve/veya parçacıklar haline dönüştürülmesi işlemlerini tanımlamakta kullanılır.

Parçaların boyutlarının küçültülmesi ile gıda endüstrisine sağladığı yararlar Maddenin kimyasal tepkime yeteneği artar. Kurutma, ısıtma veya soğutma, ekstraksiyon hızları ve etkileri artar. Herhangi bir ürün için önceden belirlenmiş parçacık boyutunun dağılımı sağlanır (baharatlar, mısır nişastası). Benzer boyuttaki bir parçacık dağılımı ve bileşenlerin daha iyi karıştırılması sağlanır (kuru çorba, kek karışımları). Emülsiyon süspansiyon stabilitesi sağlanır.

Zararlar; Gıdanın zarar görmüş dokularında ortamda doğal olarak bulunan enzimlerin serbest hale geçmesi ve etkilenecek yüzey alanının artması ile birlikte mikrobiyal aktivite ve oksidasyon reaksiyonaları hızlanarak bozulma daha çabuk gerçekleşir.

Boyut küçültme işlemi Katı parçaların boyutlarının küçültülmesi Yarı katı parçaların boyutlarının küçültülmesi Sıvı içindeki yarı katı, sıvı ve karıştırılamayan parçaların boyutlarının küçültülmesi Şeklinde gerçekleştirilebilir.

Boyut küçültme makinaları kırıcılar, öğütücüler, ince öğütücüler ve kesme makinaları olmak üzere genelde dört ana grup altında toplanabilir

Katılarda boyut küçültme Amaç:büyük parçalardan daha küçük parçacıklar elde etmek. Kırma ve öğütme makinaları Gıda endüstrisinde genel olarak kullanılan alanı «tahıl öğütme»dir. «Değirmen» olarak adlandırılır Bilyalı değirmen Çekiçli değirmen Valsli değirmen

Bilyalı değirmen 2.5-15 cm çaelik bilyeler ile yarıya kadar doldurulmuş yavaş dönen yatay silindir bir paslanmaz çelik silindir gövdeden oluşmuştur. Düşük hızda veya büyük bilyalar kullanıldığında kesme kuvveti ağırlık kazanır. Gıda boyaları gibi ince partiküllü toz haldeki ürünlerin üretimi.

Bilyalı değirmen https://www.youtube.com/watch?v=zUtQZtfVJN8

Çekiçli Değirmenler (Hammer Mills) Çekiçli değirmenler daha çok baharat ve şeker gibi kristal yapıdaki veya lifli gıdalarda yaygın olarak kullanılırlar. Sertleştirilmiş paslanmaz çelikten yapılmış kırıcı plakalardan oluşan, yatay silindirik bir boşluk bulunmaktadır. Bu boşluk içine yüksek hızlı bir rotor uzunlukları boyunca sallanan çekiçler entegre edilmiştir.

Çekiçli değirmen https://www.youtube.com/watch?v=NSUbcndrCnI

Taş değirmenlerin çalışma prensibinden yola çıkılarak tasarlanmıştır. Valsli değirmenler Taş değirmenlerin çalışma prensibinden yola çıkılarak tasarlanmıştır.

Valsli değirmenler Birbirine yakın iki yüzeyin yüksek hızlarda dönmesi ile oluşan sürtünme, yıpratma hareketidir. Materyal girişten beslenerek değirmenin merkezine gönderilir. Yüksek hızda dönen disk sürtünme kuvveti etkisiyle ince partikülller elde edilinceye kadar döner. Parçalanan materyal çıkıştan toplanır. Buğdayın un, irmik, nişastaya dönüştürülmesi.

Öğütme işlemi Öğütme işlemi, un ya da irmik üretimi esas alınarak buğdayın, bir seri ve aralıkları giderek küçülen vals ve elek sistemlerinden geçirilmesi ile gerçekleşir. Buğday ilk aşamalarda kırma valslerinden geçirilir. Önce danenin kabuk tabakası kırılır, protein ve nişastadan oluşan endosperm parçalanır ve embriyo ayrılır. İkinci ve üçüncü kırımlarda endosperm parçaları küçülürken daha plastik bir yapıya sahip olan embriyo ezilir (yassılaşır) ve kepeği oluşturan kabuk parçacıkları (pulcuklar) giderek ufalanır.

Yarı Katı Parçalarda Boyut Küçültme

Yarı Katı Parçalarda Boyut Küçültme Et, meyve ve sebzeler yarı katı parçalar sınıfına girerler. Bunların pek çoğu da lifli gıdalar olarak bilinirler. Yarı katı gıdaların boyutlarını küçültmek için sıkıştırma, kesme, parçalama ya da yırtma işlemlerinden birisi ile ufalayan makine veya ekipmanlara genel adı ile “kesme makineleri” diyoruz.

Kesme makine ve ekipmanları dört gruba ayrılır. Dilim ve Pul Haline Getirenler Küp yapanlar Şerit (sherding) yapanlar Pulp yapanlar

Dilim ve Pul Haline Getiren (Flaking) Makineler: Bu ekipmanlar yüksek hızlı kesiciler olup çoğunlukla salam ve benzeri gıdalar ve gofret gibi ürünleri kesmek için kullanılan aletlerdir. Küp Yapan (Dicing) Makineler: Sebze, meyve ve etler, küp şekli verilmek üzere önce dilimlenirler, daha sonra da döner bıçaklar ile şerit haline getirilirler. Elde edilen şeritler izleyen periyotta birinci aşamaya göre doksan derece açılı olan ikinci bir döner bıçak setine iletilerek burada şeritler küp şekline dönüşmektedir.

Pulp Yapan Makineler (Pulpers): Bu makinelerde sıkıştırma ve kesme kuvvetlerinin bir arada olduğu bir ünite bulunmaktadır. Bu ünite meyve ve sebzelerden mayşe (sıkıp çıkarma), eldesinde yemeklik yağ üretiminde, püre ve et imalatında ön işlemlerde kullanılırlar.

Döner bıçaklı bir pulperin kesit görünümü

Burada silindirik yatay konumlandırılmış ve dakikada 200- 900 devirle dönen bir şaftın üzerine, uçları sertleştirilmiş çelikten yapılmış ve sayıları 2–12 arasında değişen bıçaklar yerleştirilmiştir. Her bıçağın karşısında gövde üzerinde birer bıçak yastığı konulmuştur. Bıçak uçları ile bıçak yastığı konulmuştur. Bıçak uçları ile bıçak yastıkları arasındaki boşluk, ürünün istenilen boyuta indirgenmesi amacı ile ayarlanabilir. Ürün, dönen bıçaklar tarafından yüzlerce kez kesilerek ufalanır ve silindirik elekten aşağıya geçer. Et ve et ürünleri işletmelerinde kıyma makinesi olarak bilinen kesme makinelerinde yatay şaft sonsuz dönüşlü bir dişli olup ürünün, dikey konumlandırılmış döner bıçağa doğru tek düze beslenmesini de sağlamaktır. Bu ekipman daha çok çekiçli değirmenin modifiye olmuş bir tipi olup burada kesme işleminin gerçekleşmesi için çekiç yerine bıçaklar kullanılmaktadır.

Presler ve Sınıflandırılması: • Parçalanarak, kıyılarak ve kırılarak boyutları küçültülmüş ya da pulperlerde yumuşatılmış olan hammaddenin kapsamındaki sıvı fazdan katı fazdan basınç uygulanarak ayrılmasına “presleme”, bu amaçla kullanılan makinelere ise “pres” denir. Presler sıkıştırma(ezme) birim işleminin ilkelerine göre çalışırlar. Preslerin gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanıldıkları alanlar meyve suyu ve bitkisel kaynaklı yağ üretim işletmeleridir.

Presler yapılarına ve çalışma ilkelerine göre farklı şekilde gruplandırılır. Çalışma şekillerine göre ikiye ayrılırlar. 1.Kesikli çalışan presler •Dik sepetli Presler •Yatık gövdeli presler •Paketli presler 2.Sürekli çalışan presler •Vidalı presler •Bant presler

Kesikli Çalışan Presler: Preslenecek hammadde partiler halinde beslenir. Preslemeden sonra kalan “posa” boşaltılır ve yerine yeni bir parti konur. Daha çok meyve suyu üretiminde kullanılan kesikli çalışan presler çok çeşitlidir. Kesikli çalışan preslerden en eski ve ilkel olanı dik sepetli prestir. Dik gövde, ince ağaç çubuklarından yapılmış, dışı metal çemberlerle güçlendirilmiştir. Bazı küçük geleneksel şarap işletmeleri dışında günümüzde pek kullanılmamaktadır.

Yatık gövdeli preslerde pres gövdesi, delikli paslanmaz çelikten yapılmış ve yatay olarak konumlandırılmıştır. Bazılarında gövde döner hareketli olduğundan mayşe karıştırılabilmektedir. Yatık gövdeli preslerden Willmes ABC presi, pres tabanı sabit, diğeri hidrolik bir düzene bağlı olan hareketli bir basınç tablasından oluşmaktadır. İki tabla arasında gerilmiş yüzlerce sentetik sicim, presleme sırasında iyi bir süzme, açılma sırasında da mayşenin karıştırılmasını sağlar.

Willmes ABC presinin şematik çalışma ilkesi 1) Pres tabanı 2) Basınç tablası 3) Pres gövdesi 4) Süzme ve karıştırma sicimleri

Yatık gövdeli bir diğer pres Willmes pnömatik presidir Yatık gövdeli bir diğer pres Willmes pnömatik presidir. Basınç, hareketli tabla yerine silindirik gövde içinde gövde boyunca uzanan ve havayla şişirilen lastik bir torba yardımıyla sağlanır. Bu preste meyve suyu sızma spesifik alanı presleme süresince sabit kalmaktadır. Bir başka yatık gövdeli kesikli çalışan pres Bucher HP presidir. Pres gövdesinde delik yoktur. Sabit tabla ile basınç tablası arasına, sentetik kılıflı ve üzerinde oluklar bulunan kauçuk çubuklar üzerindeki kılıftan süzülerek oluklara ulaşır ve kolayca çıkışa doğru akar. Basınç tablasının gidiş- geliş hareketi sırasında kauçuk çubuklar mayşeyi gevşetirler.

Kesikli çalışan kesik gövdeli bucher 5000 presi

Sürekli Çalışan Presler: Sürekli çalışan preslerde posanın alınması için işlemin durdurulmasına gerek yoktur. Bir taraftan mayşe. (kırılmış ya da yumuşatılmış meyve pulpu yağlı tohum) verilirken diğer taraftan posa, küspe, meyve suyu ya da ham yağ alınır. Sürekli çalışan presler arasında söz edilmeye değer olanlar arasında vidalı ve bantlı presler sayılabilir. Vidalı presler genelde yatık delikli bir silindir ile gövde içinde döner hareketli sonsuz bir vidadan oluşur. Hammadde delikli gövde ile bu arada sıkışarak preslenir.

Vidalı presin kesit görünümü 1)Pres gövdesi 2)Posa çıkış boğazı hidrolik kapağı 3)Ham ürün girişi 4)Presleme hız değiştirme kolu 5)Manometre 6)Basınç ayar kolu 7)Vida hidrolik ayar pistonu 8)Dişli kutusu 9)Elektrik motoru 10)Su-ham yağ ön çıkışı 11)Su-ham yağ çıkış boğazı

Vidalı preslerde vida adımı giderek daraldığından başlangıçtaki düşük basınç giderek yükselir. Preslenmiş olan posa ya da küspe, ayarlı basınç değerini aştığında, kapak açılır ve dışarı atılır. Bant preslerde ilke, mayşenin iki bant arasına sıkıştırılmasıdır. İki bant arasındaki aralık mayşenin girişinden itibaren azalmakta ve mayşe giderek artan bir basınçla karşı karşıya kalmaktadır. Bant preslerde, presleme olayı tam olarak gerçekleşmediğinden bu presler genellikle ön presleme işlemlerinde kullanılırlar.

Sıvı Gıdalarda Boyut Küçültme (Emülsifikasyon ve Homojenizasyon) Emülsifikasyan ,dispers fazı sürekli faz içinde çok küçük damlacıklar halinde bulunacak şekilde birbiri ile karıştırılamayan iki veya daha fazla fazın stabil (kararlı)bir emülsiyon oluşturmasıdır.Her iki operasyon da gıdaların işlevsel özelliklerini ve tüketim kalitesini iyileştirmek için kullanılır.Bu işlemlerin gıdanın beslenme değeri ve raf ömrü üzerine çok veya az hiçbir etkisi yoktur.

Homojenizasyon ve homojenizatörler: Sıvı faz içinde emülsiyon fazında dağılmış bulunan parçaçıkların çaplarını küçülterek ortamın emülsiyonunu stabil hale getirmek bir başka deyişle emülsiyon fazındaki parçacıkların sıvı faz içinde doğal sedimensitasyonunu durdurmak veya yavaşlatmak amacıyla yapılan mekanik pülverizasyona homojenizasyon denir.Üstte meyve serumu dediğimiz berrak bir akışkan ,altta ise tortu dediğimiz meyve eti parçaçıkları toplanır.Bu görünüm tüketici üzerinde olumsuz etki yapmaktadır.Sütü doğal olarak kendi haline bıraktığımızda ise yapısındaki süt yağı globüller negatif sedimentisyon etkisi ile bir krema tabakası oluşturacak şekilde yüzeyde birikirler.Pastörize içme sütlerinde şişenin boğazında toplanan kaymak bu yolla önlenebilir.

Meyvelerde bu yapı ,meyvenin kıyılma ya da parçalara bölünmesiyle ,yağlı tohumlarda ise tohumların kırılarak parçalanmasıyla elde edilir.Preslenecek meyveye süngerimsi bir yapı kazandırabilmek için bazen özellikle A.B.D ’de uygulanan filtre kağıdı parçaçıkları ,temizlenmiş odun talaşı ve pirinç kavuzu gibi maddeler karıştırılarak iyi bir pres keki oluşturulmaya çalışılır.Yağlı tohumlarda genelde tohum kabuğu sert olduğundan bu yapı kendiliğinden oluşur.Hidrolik preslerde başınç tablasına yani piston yüzeyine uygulanan başınç bir göstergeden izlenir.Preslemeyi etkileyen bir başka faktör hammdde kalınlığıdır.Su ya da yağın preslenen madde içinde alındığı yol ne kadar kısalırsa presleme süresi o kadar azalmaktadır.Bir başka deyişle ,pres sıvısı çıkış özgül alanı artıkça presleme kolaylaşmaktadır.

İyi homojenize edilmemiş sterilize sütlerde krema ,kutu köşelerinde kümeleşir.Kuşkusuz homojenizasyonun ,süt ürünlerinin cinslerine göre rengin beyazlaştırılması ,vizkozitenin arttırılması yani kıvam veya koyuluğun sağlanması ,tadın iyileştirilmesi gibi önemli yararları bulunmakta olup süt yağının homojenize edilmesi sonucunda ulaşılan diğer teknolojik amaçları da vardır.Ancak sütün homojenize edilmesinde temel amaç yoğunluğuakışkan fazdan daha az olan ve doğal olarak yüzeyde toplama eğiliminde bulunan yağ olarak yüzeyde toplama eğiliminde bulunan yağ taneciklerinin çaplarını küçülterek hareketlerini durdurmak veya çok yavaşlatmaktır.

Şekil 12.18. Yağ Taneciklerinin Dalgalanarak Parçalanması

Tam ve Kısmı Homojenizasyon: Homojenizasyon ,tam veya kısmı homojenzasyon olarak ikiye ayrılır.Tam homojenizasyon sütün tamamı homojenizatörden geçilir.Sütün yağ oranı düşükse yağ taneciklerinde birleşme olmaz .Bu süte ”mikronize” süt denir.Kısmi homojenizasyonda daha önce tamamı sütten ayrılmış olan krema homojenize edilir.Bu nitelikteki kremanın içme sütü standardizasyonunda kullanılması halinde çok dikkatli olunmalıdır.Şişelerin boğazlarında kalın bir yağ tabakası oluşumunun kusurlu sayıldığı sütlere “viskolize” sütler de denilir.

Homojenizasyonu Etkileyen Faktörler: Homojenizasyonu etkileyen başlıca faktörler şöyle sıralanabilir. Sıcaklık: Homojenizasyon sıcaklığı birleşmeyi etkilediğinden büyük önem taşır.Sıcaklık arttıkça birleşme azalır.Bu nedenle homojenizasyon sıcaklığının 50 C aşağı olmasına izin verilmez.Örneğin süt için en uygun homojenize sıcaklığı 65C dir.

Basınç: Homojenizasyon basıncının da birleşmeye etkisi vardır.Basınç arttıkça yeni yağ globuller çapları küçültmeltedir.örneğin süt içinuygulana ortalama homojenizasyon basıncı 100-200 kgf/cm dir.Homojenizasyon sırasında uygulanan basıncın bir kısmı ısı enerjisine düönüştüğünden sütün sıcaklığını arttırmaktadır.Bu nedenle sıcaklık artış miktarı hesaplanarak uygulanacak basıncın saptanmasında kullanılır. Meme yapısı: Homojenitör meme yapısı da birşleşmeyi etkileyen bir diğer faktördür.Düşük basınçta büyük kavitasyon etkisi yaratan meme iyi bir homojenizasyon sağlanmaktadır.Bu üç faktör dikkatle değerlenelendirilerek uygulanmadıkça homojenizasyondan beklenen sonuç alınmaz.

Homojenizatörün Yapısı: Homojenizasyonu gerçekleştiren yüksek basınçı sağlayan pompa güçlü bir elektrik motoru ile tahrik edilmektedir.Dış çemberden içerisinde yüksek hıza ulaşan süt sıkışır ve yönünü değiştirmeye zorlanır.Sonuç olarak homojenizasyon olayı üç faktöre bağlı olarak oluşturmaktadır. Yağ globülleri homojenizasyon kafasında çok dar aralıktan yüksek hızla geçerken çok güçlü bir bölüme kuvvetinin etkisinde kalarak önce uzar sonra bölünür daha sonra da küresel tanecikler olusturur. Akışkannın bu dar aralıkta hızlanışı yağın buharlaşma basıncı değerinin de altındaki değerde bir basınc kaybı ile birleşir .Bu birleşme yağ taneciklerinin ç.ok güçlü çökme kuvveti i,le karşı karşıya kalması anlamında olan kavisyonu yaratmaktadır. Sonunda yağ tanecikleri dar aralık içerisinde çok yüksek hıza ulaştığında bölünme olayı gerçekleşmektedir.

Homojenizasyon işlemi amaca uygun bes tip ekipman ile yapılabilir. Yüksek hız karıştırıcıları Kolloid öğütücüler Ultrasonik homojenitörler Hidrolik kesme ve mikro akışkan yatak homojenitörler Basınclı homojenitörler