Meyve ve Sebzelerin Kurutulması GIM 307 – Meyve Sebze Teknolojisi İbrahim Gülseren, Ph.D.

Geçen Hafta Oksidatif değişiklikler Maillard reaksiyonu Renk değişiklikleri (antosiyaninler, klorofiller, karotenoidler) Karamelizasyon Vitamin ve aroma kayıpları

SO2 – Gıdalarda Kullanımı Mikroorganizmaların öldürülmesi (antimikrobiyal etki) Görsel çekiciliğin sağlanması (genellikle rengin korunması) Antioksidan koruma sağlanması (ransiditenin önlemesi) Enzim inhibisyonu/inaktivasyonu (renk kayıplarının önlenmesi, olgunlaşmanın ve çürümenin geciktirilmesi) Enzimatik olmayan renk kararmalarının önlenmesi Meyvelerin olgunlaşmasında kullanılan maddeler: Etilen ile bazı ülkelerde sakıncaları da olmakla ve yasal olmayabilmekle birlikte kalsiyum karbür (karpit) – asetilen çıkışı

Kurutma - Amaçlar Mikrobiyal bozulmaların önlenmesi Reaksiyonların sınırlanması Tat, koku, besin değeri korunması Hacim azaltma, taşıma, depolama verimi

Gıdalardaki Suyun Dağılımı Serbest su: Çözücü; muhafazada uzaklaştırılan su; bozulmanın ortamı. Adsorbe su: Gıda bileşenlerinin ya da yapısal moleküllerin yüzeyi (%10-15) Bağlı su: Yapılara girmiş ya da H bağları ile bağlanmış su (%3-5) - Sedimentasyon, difüzyon ve viskozite deneylerinde bağlı olduğu molekülle ortak hareket eder. - Çözücü olarak kullanılamaz. - Diğer su moleküllerinden farklı özellikler gösterir. Fennema (1996)

Su Aktivitesi (Water activity, aw) Termodinamik anlamda gıdadaki suyun denge buhar basıncının (P) aynı sıcaklıktaki saf suyun denge buhar basıncına (Po) oranına «su aktivitesi» denir. Sistemde var olan suyun, buharlaşabilme kapasitesi ile ilgilidir. Hiç su içermeyen gıdalar için 0, saf su için 1. 0,9-1: Yüksek aw – En riskli gıda ürünleri (et, taze meyve, sebzeler, süt. 0,6-0,9: Orta aw – Riski azaltılmış gıda ürünleri (kuru meyveler, tuzlanmış balık) ≤ 0,6: Düşük aw – Az riskli gıda ürünleri (kakao, kraker, kuru gıdalar)

Mikroorganizmaların Gelişme Sınırları Su aktivitesi Mikroorganizma Cinsi 0,91-0,95 Bakteriler 0,88 Mayalar 0,8 Küfler 0,75 Halofilik bakteriler (tuzu seven) 0,7 Ozmofilik bakteriler (yüksek şekerli ortamda gelişim) 0,65 Kserofilik mikroorganizmalar (kuraklığı seven) Demir (2012)

Gaz-buhar karışımlarının termodinamik özelliklerinin anlaşılması Psikrometri Gaz-buhar karışımlarının termodinamik özelliklerinin anlaşılması

Kurutmaya Bağlı Değişiklikler Çözünür madde göçü Kabuk oluşumu Çekme Boyut ve şekil değişiklikleri Rehidrasyon kapasitesi Kimyasal değişiklikler

Çözünür Madde Göçü Suyun hareket yönü, suda çözünür maddelerin dağılımını etkiler. Genellikle küçük moleküller daha rahat hareket eder. Haşlanma ve kurutma: Hücre parçalanması – Daha büyük moleküller de geçirgen hale gelir. Nem hareketi, genellikle merkezden yüzeye doğrudur. Kompozisyon ve fiziksel özelliklerin dağılımı da etkilenir. Yüzeyde birikmeler görülebilir. Gözenek, kılcal ve çatlaklar – Yüzeyde yapışmalar

Kabuk Oluşumu Hızlı kurumaya bağlı oluşur. Çözünür kuru madde miktarından da etkilenir. Kalite kayıpları, kuruma hızının azalması Su, kabuk tabakasının aşamaz. İki aşamalı kuruma Su dağılımı ve aw etkilenir.

Hal Değişiklikleri (State Changes) Cama (camsı) geçiş (Glass transition) – İkinci dereceden değişiklikler (state changes) Doymamış çözelti Aşırı doymuş çözelti Sıcaklık (C) Cam http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1466856406000142 Şeker konsantrasyonu (%)

Çekme Cama geçiş sonuç yerel çekmeler görülebilir. Bu durum da, meyve ve sebzelerin yığın yoğunluğunu etkiler. Aksi halde, hacimsel değişiklikler, sadece uzaklaştırılan su miktarına bağlıdır. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1466856406000142

Boyut ve Şekil Değişiklikleri Kurutma başlarken turgor hali geçerlidir. Kuruma ile su fazındaki çözünmüş madde yoğunlukları artar. Hücrelerden su kaybı olur. Hacim kaybı ve şekil kaybı

Rehidrasyon Kapasitesi Önemli rehidrasyon kayıpları (dondurarak kurutma dışında) söz konusudur. Sebepler: Hücre duvarının elastikliği (denatürasyon, osmotik özelliklerin kaybı) Nişastanın şişme (swelling) özelliği Hücre ve dokuların kapiler yapısı kaybolur. Patlatarak puf yapı kazandırma: Porozitenin arttırılması. Basit bir rehidrasyon testi

Kapilarite (Capillarity)

Kurutmaya Bağlı Esmerleşme Haşlanmadan kurutulma – Kurutma ve depolama sırasında oluşabilir. Enzimatik ve enzimatik olmayan esmerleşmeler SO2: Enzim inaktivasyonu; enzimatik olmayan esmerleşmelerin durdurulması Renk kayıplarına ek olarak, aroma bileşikleri de kaybolabilir (hava akışı). Aromaların geri kazanılması (örneğin, su buharı havayı karıştırıp aroma bileşiklerini yoğunlaştırma - https://www.google.com/patents/EP2509433A1?cl=en)

Meyve ve Sebzeler – Kurutma Teknikleri GIM 307 – Meyve Sebze Teknolojisi İbrahim Gülseren, Ph.D.

Osmotik Kurutma (Konsantrasyon) Numunelerin yüksek konsantrasyonlu çözeltilere konulması Numunelerden su kaybı; buna ek olarak, numunelerin çözünen maddeleri içine çekmesi (sonraki işlemlerde koruyabilir) – Enerji tasarrufu sağlayabilir. Proses koşulları: 30-50 C - %70 su kaybı (ilk 3 saat) Son olarak, üründeki çözünen maddeler de kaybolabilir (vitamin, mineral). Soru: Bu yöntemin dondurarak kurutma, hava ile kurutma gibi yöntemlerden temel farkları nedir? Diyaliz tüpü (osmotik seyreltme ya da konsantrasyonda kullanılabilir). Osmotik kurutma deneyi (512 defa hızlandırılmış) http://www.youtube.com/watch?v=tcA_tskaq6w

Osmotik Kurutma - 2 Meyveler: Çok zaman sakaroza konur. Sebzeler: Sodyum klorür veya sodyum klorür/sakaroz Küçük moleküller - Yüksek osmotik etki Yavaş su kaybı, çözünenler artar. Büyük moleküller – Daha düşük osmotik etki ama hızlı su kaybı Ön işlem sayılabilir. Neden?

Kurutma Sistemleri En etkin kurutma sistemlerinin, ürünün iç kısımları ile hava arasında en yüksek buhar basıncı ve sıcaklık farklarını yaratan sistemler olduğu, yapılan ısı ve kütle aktarımı analizlerine dayanarak söylenebilmektedir. http://www.youtube.com/watch?v=BritbSPRju8 Sebze kurutucu – Türkçe link

Kabin Kurutucular (Cabinet Dryer) Kesikli çalışan sistemlerdir. Etkili ısı transferi için, sıcak hava ürün yüzeyinden hızla geçirilmelidir. Tekdüze ürün elde edilmesi zordur. http://www.youtube.com/watch?v=ynKhYmPyr7I

Tünel Kurutucular (Tunnel Dryer) Sürekli (continuous) çalışabilen sistemlerdir. Hava akışı ile vagon hareketi aynı ya da farklı yönlerde olabilir. Ters akış etkin ama kaliteyi sınırlayabilir. Enerji tasarrufu için çıkan hava geri beslenebilir. Ön kurutma işlemli tünel kurutucu (vagonsuz) http://www.youtube.com/watch?v=RjbDQtzMXfQ

Akışkan Yataklı Kurutucu (Fluidised Bed Drier) Sürekli (continuous) çalışabilen sistemlerdir. Hava akışı ile kurutulan malzemeler havada asılı halde kalır (belirli süre-sıcaklık profili izlenerek) Küçük parçacıklar daha yavaş akış hızlarında akışkan hale getirilebilir. Etkili bir teknoloji olmakla birlikte, her ürün için uygun olmaktadır. http://www.youtube.com/watch?v=rNjLkYuWi0U http://www.youtube.com/watch?v=ALUXKn4IvuU Topak halindeki maddelerin kurutulması

Püskürtmeli Kurutucu (Spray Dryer) Sürekli (continuous) çalışabilen sistemlerdir. Sıvı gıdalar için uygundur. Sıcak hava akışı ile kurutulan malzemeler, genellikle %5 nemin altında toplanır. Evaporatif soğumaya bağlı olarak, numuneler yüksek kalite ve hızlı rehidrasyon kabiliyeti edinir. http://www.youtube.com/watch?v=4M6lOr4Zvkc

Dondurarak Kurutma (Liyofilizasyon) Genellikle kesikli çalışabilen sistemlerdir. Ürün kalitesi ve yapısal özellikleri düşük sıcaklık ve vakum sayesinde korunmaktadır. Süblimleşme esasına dayanır. Evaporatif soğumaya bağlı olarak, numuneler yüksek kalite ve hızlı rehidrasyon kabiliyeti edinir. http://www.youtube.com/watch?v=LwbQhVUJPqU Kurutulmuş ile dondurularak kurutulmuş gıdaların kıyaslanması http://www.youtube.com/watch?v=BnoRcouqoBE

Süblimleşme Katı Sıvı Gaz