Bu derste, Kesikli ve sürekli ısı aktarım düzenleri

... konulu sunumlar: "Bu derste, Kesikli ve sürekli ısı aktarım düzenleri"— Sunum transkripti:

1 Bu derste, Kesikli ve sürekli ısı aktarım düzenleri
Borulu ısı değiştiriciler Plakalı ısı değiştiriciler Anlatılacaktır.

2 ISIL İŞLEM MAKİNELERİ Hammadde ve yarı işlenmiş ürünlere işlemin çeşitli aşamalarında uygulanan haşlama, pişirme, kavurma, ısıtma ve soğutma, pastörizasyon, buharlaştırma, yoğuşturma, kurutma, ve benzeri işlemlerin tümüne ısıl işlemler denir. Bu amaçla kullanılan ve ısı aktarımı görevi yapan düzenlere de genel olarak ısıl işlem makine ve ekipmanları denir.

3 Gıdaların ısıl işleminde kullanılan enerji kaynakları
Elektrik Doğal gaz Sıvılaştırılmış petrol gazları Katı yakıtlar (kömür)

4 Isıl işlemlerin gıdaların beslenme ve duyusal özellikleri üzerine etkileri
Vitaminler, tat koku bileşikleri ve pigmentler genellikle ısıl işlemden olumsuz yönde etkilenirler. Ancak ısıl işlem sırasında yüksek sıcaklık ve kısa süre uygulanması bu olumsuz etkiyi minimum düzeye indirir. Besin öğelerini korumak ve istenilen duyusal kaliteyi muhafaza etmek amacıyla geliştirilen tekniklere örnek olarak yüksek-sıcaklık-kısa süre (HTST) pastörizasyon, çok yüksek sıcaklık sterilizasyonu (UHTST) verilebilir.

5 Isıl işlemlerin mikroorganizmalar üzerindeki etkileri
Isıl işlemlerin gıdayı koruyucu etkisi, mikroorganizmadaki enzim aktiviteleri ve enzim ile kontrol edilen metabolizmayı bozan proteinlerin denatürasyonu yoluyla olmaktadır. Bozulma hızı birinci dereceden bir reaksiyondur. Yani gıda kontaminasyon yolu ile yapısında yer alan mikroorganizmaları yok edecek yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtıldığında aynı oranda bir mikroorganizma yıkımı gerçekleşir. Bu logaritmik ölüm derecesi veya ölüm hızı eğrisi kullanılarak bulunur.

6 Isıl işlemlerin mikroorganizmalar üzerindeki etkileri
Mikroorganizmaların %90’ını öldürmek için gerekli zaman, desimal azalma zamanı veya D-değeri olarak tanımlanır. D-değeri mikroorganizma türleri için değişir. D-değerinin yüksek olması mikroorganizmanın sıcaklığa karşı dirençli olduğunu gösterir. Mikroorganizmaları ölümü sıcaklığa bağlıdır. Hücreler yüksek sıcaklıkta daha hızlı ölürler.

7 Isıl işlemlerin enzimler üzerindeki etkileri
Enzimlerin çoğu mikroorganizmalara benzer aralıkta (D) değerlerine sahiptirler ve normal bir ısıl işlem sırasında inaktive edilebilirler. Ancak bazı enzimler ısıl işlemlere karşı çok dirençlidirler.

8 Isıl işlem koşullarının belirlenmesi
Uygulamada, belirtilen gıdada bulunan ısıya en dirençli mikroorganizma veya enzim, işlem koşullarının belirlenmesi için temel oluşturur ve ısıya daha az dirençli olan türlerin doğal olarak işlem sırasında yıkıma uğrayacakları kabul edilir.

9 Isıl işlem sırasında alınması gereken önlemler
Isıtma etkinliği, Rekontaminasyon Bakteriyel üreme

10 Isıtma etkinliği Buhar sağlamadaki bazı sorunlardan dolayı yetersiz ısıl işlem uygulanmış olabilir. Bu nedenle sıcaklık kontrolü sürekli yapılmalıdır. Sisteme entegre edilen otomatik bir kontrol ünitesi ile ısıl işlem süresince sıcaklık ölçülür. Örneğin pastörizasyon sıcaklığı önceden belirlenmiş olan sıcaklığın altına düştüğünde, ürün otomatik olarak balans tankına geri gönderilir.

11 Rekontaminasyon Isıl işlem görmüş bir akışkanın tekrar kontamine olması çok önemli bir işlem hatasıdır. Kesinlikle önlenmesi gerekir. Pastörize veya sterilize edilmiş sütlerde olabilecek rekontaminasyonlar önemli etkilere ve risklere yol açacaktır.

12 Bakteriyel üreme Özellikle balans tank gibi sütün içinden sürekli geçiş yaptığı veya belirli bir süre yüksek sıcaklığın korunduğu ekipmanlarda bazı mikroorganizmalar üreyebilir. Bu ekipmanlarda ve ortamda hijyen ve sanitasyon koşulları oluşturulmadığı sürece mikrobiyal üreme gerçekleşerek ürün kalitesi düşecektir.

13 Isı aktarım mekanizmaları
Isıl iletim (kondüksiyon) Isıl taşınım (konveksiyon) Isıl ışıma (radyasyon)

14 Isıl iletim (kondüksiyon)
Katı, sıvı ve gaz halindeki sabit ortamların, fiziksel akış veya ısı aktarımının yönlendirdiği bir karışma olmaksızın, birbirlerine temas yoluyla ısı aktarımına, ısıl iletim veya kondüksiyon denir. Bardakta duran sıcak çayın ısısının bardak içinde duran kaşığa ve bardağın camına akışı örnek olarak verilebilir.

15 Isıl taşınım (konveksiyon)
Hareketli sıvı veya gaz halindeki ortamın katı ve sabit bir ortama teması ile ısı alışverişine ısıl taşınım ya da konveksiyon denir. Sıcak çay kaşığının soğuk su akan musluğa tutulması örnek olarak verilebilir.

16 Isıl ışıma (radyasyon)
Elektron bombardımanı, elektrik boşalımı belirli dalga boyu radyasyonu gibi benzeri çeşitli olaylar sonucu oluşan ışıma enerjisi türleri arasında, sonuçta ısı oluşturan radyasyon türüne ısıl ışıma ya da ısıl radyasyon denir.

17 Radyasyon Radyasyon (ışıma) enerjinin ışık hızında boş bir ortam içinde akmasıdır. Radyant enerji, farklı kaynaklardan farklı şekillerde oluşur. Radyant enerji türleri, biyolojik sistemler üzerinde dalga boyları, frekansları, maddeye sızma güçleri ve diğer çeşitli etkileri yönünden farklılık gösterir.

18

19 Kesikli Isı Aktarım Düzenleri
Ortamlar arasındaki sıcaklık farkının değiştiği, bir başka deyişle sabit kalmadığı ısı aktarım düzenlerine kesikli ısı aktarım düzenleri denir. Kesikli sistemler ve mikrodalga ısıtıcılar örnek olarak verilebilir.

20 Kesikli sistemler Bu tür sistemler küçük kapasiteli işletmelerde pastörizasyon, haşlama, kızartma, eritme, pişirme, kavurma, miks hazırlama ve benzeri işlemler için kullanılırlar. Bu ekipmanlar genellikle lt hacminde, çeşitli biçimlerde, açık veya kapalı tiplerde, atmosferik basınç ya da vakum altında çalışabilen ceketsiz veya ceketli, ürünün temas ettiği malzeme genellikle paslanmaz çelik olan, gerektiğinde üzerinde karıştırıcılı düzeni bulunan, sabit veya ürünün kolaylıkla alınabilmesi için hareketli olan ekipmanlardır.

21 Şekil 5.13-14. Isıtma/soğutma ceketli yalıtımlı tanklar

22 Şekil 5.18. Buhar ceketli, vakum krem peynir eritme kazanı ve kazanın boşaltma pozisyonu

23 Şekil. 5. 19. Telemeyi kesen ve karıştıran düzeni ile buhar ceketli peynir mayalama tankı

24 Kesikli ısı aktarım düzenlerine takılan yardımcı aparatlar
Amacına göre sıcaklık ve basınç göstergeleri, emniyet valfi, vakum saati, gözetleme penceresi, buhar, su, ürün vanaları ve pompa gibi yardımcı aparatlar takılabilir.

25

26 Mikrodalga enerjisi Mikrodalga enerjisi, ısıtmak ya da ısı oluşturmak amacıyla diğer ısı aktarım düzenlerine ek olarak kullanılan bir enerji türüdür. Mikrodalgalar düzgün hatlar şeklinde yayılırlar. Bazı cam, kağıt ve plastik türleri ve birçok maddeden ve hava içinden geçerler. Metallerden yansır, su dahil birçok gıda tarafından soğurulurlar. Soğuruldukları yüzeyde ısıya dönüşürler.

27

28 Mikrodalgalı ısıtma Alternatif elektrik akımı yönünü saniyede 60 kez değiştirirken, mikrodalgaların yönü saniyede 915 ya da 2450 MHz değeri kadar değişmektedir. Gıdaların moleküllerinde molekülün zıt uçlarında pozitif ve negatif yük yüklenmiştir. Örneğin su molekülünde merkezde oksijen atomuna yakın negatif, hidrojen atomuna daha yakın ise pozitif yük bulunur.

29 Mikrodalgalı ısıtma Mikrodalgalar, molekülleri dipol özelliğindeki ürüne sızmaya başladıklarında, bir elektrik alan içinde kendilerini aynı doğru üzerinde tutma eğiliminde olan moleküller, elektriksel alan saniyede 915 ya da 2450 milyon kere değişerek bu yüksek frekansa uyum eğilimine girerler. Bunun sonucunda moleküller arası sürtünme nedeniyle ısı oluşur.

30 Mikrodalgalı ısıtma Mikrodalgalı ısıtmada ürün yüzeyinde buruşma veya esmerleşme görülmez. Çünkü mikrodalgalar, birkaç cm kalınlıktaki ürünün su ve diğer dipol moleküllerine aynı anda ulaşmakta, ısı kütlenin tamamında ve tekdüze oluşmaktadır.

31 Mikrodalga fırınlar Mikrodalgalı ısıl işlemlerde genellikle fırınlar kullanılırlar. Basit bir mikrodalga fırını, tavana yerleştirilmiş bir magnetron, gerekirse çalıştırılan ve çalıştırıldığında mikrodalgaları tüm kabine dağıtan metal malzemeden yapılmış bir fandan oluşan bir kabindir.

32 Şekil 5.21. Mikrodalga Fırın

33 Magnetron Mikrodalga jenaratörüne magnetron adı verilir.
Magnetron bir çeşit elektron tüpüdür. İçinde yüksek frekanslı radyant enerji üreten bir elektriksel alan oluşmaktadır.

34 Mikrodalga uygulanmasının sağladığı avantajlar
Mikrodalga ısıtmalarda işlem, konveksiyonel ısıtmalara göre daha kısa sürede gerçekleşir. Gıdaların içinde doğal olarak bulunan suya etki yaptığından homojen bir sıcaklık dağılımı söz konusudur. Dış yüzeylerin sertleşmesini önlediklerinden ürün kalitesi artmaktadır.

35 Mikrodalgalı ısıtma düzenleri
Ürün mikrodalgaların ürüne serbestçe sızabilmesini sağlayan ızgaralı sehpalara yerleştirilir. Mikrodalgalar göz ve dokulara zararlı olduklarından fırın, fırın kapıları açıldığında işlemi otomatik olarak durduran bir güvenlik düzeni ile donatılmışlardır. Sistemin yanlışsız tasarımı halinde mikrodalgalı radyasyonun bir tehlikesi yoktur.

36 Mikrodalgalı ısıl işlemin kullanıldığı alanlar
Gıda endüstrisinin ekmekçilik ürünlerinde, koyulaştırma, pişirme, kurutma, ön ısıtma, pastörizasyon, sterilizasyon ve sıvı dezenfenktanların uçurulması gibi işlemlerde kullanılmaktadır.

37 Sürekli Isı Aktarım Düzenleri
Ortamlar arasındaki sıcaklık farkının sabit kaldığı değişmediği ısı aktarım düzenlerine “sürekli ısı aktarım düzenleri” adı verilir. Sürekli ısı aktarımında, 1)Doğrudan ısı aktarımı 2) Dolaylı ısı aktarım ilkeleri kullanılır.

38 Doğrudan ısı aktarımı Doğrudan ısı aktarımında, sıcak ve soğuk ortamlar (gaz, akışkan) birbirine karıştırılarak ısı aktarımı sağlanır. Örneğin buharın suyun içine verilerek suyun ısıtılması Peynire işlenecek sütün buhar enjeksiyonu ile ısıtılması Bu durumda buhar ısı aktarımı sırasında yoğuşmakta ve ısıtılmak istenen sıvıya karışmaktadır. Isı kaynağından gelen ve yanan yakıtlardan çıkan yakma ürünlerinin doğrudan gıda ile temas etmesi ekmek fırınlarında gözlenmektedir.

39 Doğrudan ısı aktarımı Doğrudan ısı aktarımı, ısıtmanın çabuk olması yönünden çok etkilidir. Ancak, ısıtıcı ortamla karışan ürünün ayrılması daha sonra bir takım işlemleri gerektirir. Isıtıcı ortamdan ürüne yabancı öğelerin geçmesi ve ürünün kontamine olması olasılığı yüksektir. Bu nedenlerle kullanımları bir çok ülkede yasaklanmıştır.

40 Dolaylı ısı aktarımı Dolaylı ıs aktarımında sıcak ve soğuk ortamlar birbirleri ile karışmaksızın ortak yüzeyden yararlanılarak ısı aktarımı sağlanır. Bu yöntemde ısıl iletim ve ısıl taşınım birlikte oluşur. Dolaylı ısı aktarımında kullanılan makinaya “ısı değiştirici” veya “eşanjör” adı verilir.

41 Isı değiştiricilerdeki ısı aktarım miktarını etkileyen faktörler
Ortamların sıcaklık dereceleri arasındaki fark Isı aktarım yüzeyi Ürün ve ısıtıcı/soğutucu ortamların fiziksel özellikleri

42 Ortamların sıcaklık dereceleri arasındaki fark
Isı değiştirici yardımıyla yapılan ısı aktarım işleminde amaç, belirli sıcaklık derecesindeki belirli miktardaki ürünün sıcaklığını belirli dereceye yükseltmek veya düşürmektir.

43 Isı aktarım yüzeyi Yüzey alanı sabit kaldıkça birim alandan aktarılan ısı miktarı da sabit kalır. Yüzey alanı arttıkça aktarılan ısı miktarı da artar.

44 Ürün ve ısıtıcı/soğutucu ortamların fiziksel özellikleri
Isı aktarım katsayısı arttıkça aktarılan ısı miktarı da artmaktadır. Isı aktarım katsayısı da akışkanın hızı, ürünün viskozitesi, özgül ısısı gibi fiziksel faktörlere bağlı olarak değişmektedir.

45 Isı aktarım katsayısının düşmesi
Özellikle süt endüstrisinde önemlidir. Süt ısıtmaya karşı hassas olup, yüksek sıcaklıkta ürünün yapısında değişiklikler olur. Isı aktarım yüzeyi çok sıcak olursa sütteki proteinler koagüle olarak iç çepere yapışır ve bir tabaka oluşturur. Bu nedenle ürün ile ısıtıcı akışkan arasındaki sıcaklık farkı yüksek olmamalıdır. Isı kirlilik tabakasını geçmek zorunda olduğundan ısı aktarım katsayısının değeri düşer. Ürün ile ısıtıcı akışkan sıcaklıkları arasındaki fark tabaka oluşmadan önceki ısı miktarını aktarmaya yeterli olmaz, ürün sıcaklığı düşmeye başlar. Isıtıcı akışkanın akış hızı artırılarak bu durum önlenir.

46 Enerji tüketiminde ekonomi sağlamak için
Isı aktarım yüzeyi küçük Isı aktarım katsayısının yüksek olması gereklidir.

47 Gıda endüstrisi tesislerinde kullanılan ısı değiştiricilerin tasarımında dikkat edilmesi gereken faktörler Akış hızı işletme kapasitesine göre, Özgül ısı ve yoğunluk işlenecek ham veya yarı işlenmiş ürünün cinsine göre, Giriş/çıkış sıcaklıkları ön işlemlere ve birim işlem basamaklarına göre, Isı aktarım katsayıları, akış hızları ve ısı değiştiricilerin tip ve biçimine göre Isıtıcı ortam ile ürün arasındaki toplam logaritmik sıcaklık farkı, ürünün ısıya dayanıklılığına göre Isı aktarım yüzeyi aktarılmak istenen ısı miktarına göre saptanır.

48 Borulu ısı değiştiriciler
Borulu ısı değiştiricilerde ısı aktarım yüzeyi, ısıtılmak istenen akışkanın ya da ürünün aktığı çok sayıda ve belirli aralıklarla yerleştirilmiş düz, spiral, veya petek borulardan oluşur. Isıtıcı akışkan boruların dışında, boruların yerleştiği gövdenin (kovanın) içinde devreder. Gıda endüstrisinde kullanılan kovan-boru tipi ısı değiştiriciler paslanmaz çelik veya alaşım malzemeden yapılırlar.

49 Borulu ısı değiştiriciler
Isı aktarım işlemi tamamen havasız bir ortamda gerçekleştirilir. Sökülmeksizin basınçlı temizlik malzemeleri ile temizlenebilirler. Borulu ısı değiştiricilerde kullanılan boruların belirli et kalınlıkları ve belirli dış çapları vardır. Boru boyları standarttır. Borular kovan içinde kare veya üçgen kesit biçiminde düzenlenir.

50 Borulu ısı değiştiriciler
Borulu ısı değiştiricilerde etkili bir ısı aktarımının sağlanması için, gerek kovanın gerekse boru malzemesinin ısı aktarım katsayısının yüksek olması gerekir. Akışın kargaşalı (türbilent) olması için borular birbirine yaklaştırılabilir. Kovan tarafındaki akışkanın geçiş alanını küçültmek ve ısıtıcı akışkanı borulara paralel akıtmak yerine dik akmasını sağlamak üzere engeller konulabilir. Böylece kovan tarafındaki akışın kargaşası ve dolayısıyla ısı aktarım katsayısı artar.

51 Tek geçişli ters akışlı borulu ısı değiştiriciler
Isıtan ve ısıtılan akışkanların akışları paralel akışlara bölünerek etkili bir ısı aktarım sağlanmaktadır. Bu amaçla tasarlanan bir borulu ısı değiştirici şekil 5.23’de görülmektedir.

52 Şekil 5.23. Tek geçişli ters akışlı borulu ısı değiştirici

53 Ters akışlı ısı değiştiricide sıcaklıkta gerçekleşen değişim

54 Çok geçişli borulu ısı değiştiriciler
Çok geçişli sistemlerde eşit miktarda boru geçişleri kullanılır. Kovan tarafı tek ya da çok geçişli olabilir. Şekil 5.24’de paralel akışlı çok geçişli borulu ısı değiştiricinin şematik kesiti görülmektedir. Paralel akış kullanıldığında bu ısı değiştiricilerde ısı aktarımı yeterli değildir.

55 Şekil 5.24. Paralel akışlı borulu ısı değiştirici (2 geçiş gövde tarafında)

56 Şekil 5.25. Ters akışlı borulu ısı değiştirici (2 geçiş boru, 2 geçiş gövde tarafında)

57 Spiral borulu ısı değiştiriciler
Spiral borulu ısı değiştiricilerde ısıtılmak istenen akışkan çevresel bir boğazdan giriş yapar ve spiral borulardan geçerek ısı değiştiricinin merkezine doğru ilerler ve aksiyal olarak çıkış yapar. İki akışkan paralel veya ters akışlı olarak düzenlenebilir. Genellikle soğutma amaçlı kullanılırlar.

58 Şekil 5.26. Çeşitli tip spiral borulu ısı değiştiriciler

59 Petekli ısı değiştirici
Bu ısı değiştiricilerde borular yerine petek biçiminde borular yerleştirilmiştir. Petekler çelik saçların birbirine kaynakla birleştirilmesiyle yapılırlar. İki petek arasında oluşan kanaldan ısıtıcı akışkan akar. Petek demeti silindirik bir gövde içine yerleştirilmiştir. Isıtılacak akışkan, kovanın bir ucundan giriş yapar, petekler içinden geçer ve diğer uçtan kovanı terk eder. Isıtıcı akışkan ise paralel-ters ya da tek yönlü akışla kovan içine girerek petekler arasından akar.

60 Şekil 5.27. Petekli ısı değiştirici

61 Plakalı ısı değiştiriciler
Plakalı ısı değiştiriciler günümüz gıda endüstrisi işletmelerinde sıklıkla kullanılmaktadır. Plakalar paslanmaz çelikten yapılırlar. Bir plakalı ısı değiştirici, çok sayıdaki plaka grupları, bu grupları birbirinden ayıran bağlantı plakaları ile başlık plakası ve baskı plakasının birbirlerine sıkıca bağlanması ile oluşturulmuşlardır.

62 Plakalı ısı değiştiriciler
Plakalı ısı değiştiricilerde yerine göre “ön ısıtma”, “son soğutma” ve “soğutma” bölümleri ile ısı aktarımsız “bekleme” bölümü gibi bölümler yer alır. Isıtıcı akışkan buhar yada sıcak su, soğutucu akışkan ise soğuk su, buzlu su olabilir. Plakalı ısı değiştiricinin plakaları optimum ısı aktarımı sağlayabilen biçimlerde tasarımlanır. Plakalar arasında 3-6 mm mesafe vardır.

63 Şekil 5.30. Plakalı ısı değiştiriciler

64 Plakalı ısı değiştiriciler
Akışkan plakalara köşedeki deliklerden giriş-çıkış yapar. Çeşitli biçimlerde açık veya kapalı olarak görev yapan bu delikler, akışkanın bir kanaldan diğerine geçiş yollarını belirler. Deliklerin ve plakaların sızıntı yapmasını önlemek için aralarına, özel kauçuk malzemeden yapılmış contalar konulur.

65 Plakalı ısı değiştiriciler
Plakalı ısı değiştiricilerde etkili bir ısı aktarımı sağlamak için ürün akışının paralel akışlara bölünmesi uygulanmaktadır. Şekil 5.31a’da ürün akışının iki paralel akışa bölünmüş olduğu görülmektedir. Şekil 5.31b’de ise ürün akışının plaka grubu içinde yönünü dört kez değiştiren iki paralel akışa bölünmüş olduğu, ısıtıcı akışkanın ise yönünü iki kez değiştiren dört paralel akışa bölünmüş olduğu görülmektedir.

66 Şekil a) Tek geçişli, paralel akışlı) ve b) Çift geçişli, paralel akışlı, plakalı ısı değiştiricinin çalışma ilkesi

67 Plakalı ısı değiştiriciler
Plakalı ısı değiştiriciler, işlem hattının herhangi bir noktasında ürünün yalnızca soğutulması, yalnızca ısıtılması veya aynı anda ısıtılıp soğutulması gibi ısıl işlemlerde kullanılırlar. Ürünün yalnızca ısıtılması ya da soğutulması için tek bölmeli bir plakalı ısı değiştirici yeterlidir. Ancak aynı anda ısıtılıp soğutulması için plakalı ısı değiştiricinin birden fazla bölmeli olması gereklidir.

68 Şekil 5.32. Plakalı ısı değiştirici

69 Plakalı ısı değiştirici

70 Plakalı ısı değiştiriciler
Sütün pastörize edilmesinde kullanılan üç bölmeli plakalı pastörizatör şekil 5.33’de görülmektedir. Pastörizatörün (3) nolu ısıtma bölümünde pastörize derecesine kadar ısıtılan süt, belirli bir süre bu sıcaklıkta kalması için (2) nolu bekleme bölümüne, buradan da sıcaklığın +4 C’ye indirildiği (1) nolu soğutma bölümüne geçmektedir. Aynı andaki ısıtma-soğutma işlemi için plakalı ısı değiştiricinin bölme sayısı üçe yükselmiştir.

71 Şekil 5.33. Üç bölmeli plakalı pastörizatör

72 Plakalı ısı değiştiriciler
Isıtma ve soğutma işlemlerinin aynı plakalı ısı değiştiricide gerçekleşmesi sonucu enerji tüketiminden ekonomi sağlanmaktadır. Süt ısıtma bölümünde plakalar arasında dolaşırken ısıtıcı akışkandan aldığı ısı ile sıcaklığını artırırken ısıtıcı akışkanın sıcaklığı düşerek soğumaktadır. Daha sonra ısınmış olan süt soğutma bölümüne geçtiğinde sisteme yeni giren soğuk süt plakanın diğer yüzünden geçirilir. Bu şekilde pastörize edilen süt soğurken sisteme yeni giren süt ısıtılmış olur. Bu yolla enerjiden tasarruf sağlanır.

73 Şekil 5.34. Beş bölmeli plakalı ısı değiştirici

74 Plakalı ısı değiştiriciler
Şekilde 5.34.’de pastörizatöre giren soğuk sütün sıcaklığı (2) nolu bölmenin plakalarında daha önce sıcaklığı yükseltilmiş pastörize sütün yardımıyla 6oC’den 51oC’ye yükseltilirken pastörize sütün sıcaklığı 10 C dolaylarına düşürülmektedir. Sıcaklığı 71 oC’ye çıkarılan sütün sıcaklığı (5) nolu bölmede buhar yardımıyla yalnızca 4oC artırılarak oC’ye çıkarılırken, sıcaklığı 10 oC’ye düşmüş olan pastörize sütün sıcaklığı (1) nolu bölmede soğuk su ya da buzlu su yardımıyla 6 oC düşürülerek 4 oC’ye soğutulmaktadır. Böylece akışkanın kazanmış olduğu ısıyı tekrar tekrar aktarmakla enerjiden ekonomi sağlanmaktadır.

75

76

77

78

79 Plakalı ısı değiştiriciler
Gıda işletmelerinde plakalı ısı değiştiricilerin ısıtma bölmelerinde ısıtıcı ortam olarak genellikle sıcak su, vakum buhar ya da atmosferik basınçta doygun buhar kullanılır.

80 Plakalı ısı değiştiriciler
Plakalı ısı değiştiricilerde ısıtma ve soğutma bölümlerindeki akışkanlar ile ısıtma-soğutma işlemlerini gerçekleştiren ürünün kendisinin, birbirine bulaşma riskini ortadan kaldırmak gereklidir. Pastörizatörde bir kaçak, sızıntı olması durumunda sızıntı yönü pastörize üründen pastörize olmamış ürüne doğrudur. Bunu sağlamak için pastörize ürünün basıncı, plakaların diğer yüzündeki basınçtan büyüktür. Bunu sağlamak için sisteme bir sıkıştırma pompası konmuştur.

81 Termalizasyon 60-69 oC’de 20 saniye gerçekleştirilir.
Amaç üründe bozulamaya neden olan lipazları, proteinazları üreten soğuğa dayanıklı bakterileri öldürmektir.

82 Düşük sıcaklık pastörizasyonu
Uygulamada işlem 63 oC’de 30 dk veya 72 oC’de 15 sn gerçekleştirilir. Sütteki alkalin fosfataz enzimi inaktive edilir. Sıcaklığa dayanıklı olan Mycobacterium tuberculosis gibi bakteriler öldürülmektedir. Sütte bulunabilecek mayalar, küfler, vejetatif bakterilerde öldürülmektedir. Bazı enzimler inative olmaktadır.

83 Yüksek sıcaklık pastörizasyonu
85 oC’de 20 sn süre ile uygulanmaktadır. Bazen kısa süreli 100 oC’ye kadar yüksek sıcaklıklar da kullanılmaktadır. Vegetatif bakterilerin tümü öldürülürken bakteri sporları ölmemektedir. Bazı enzimler inaktive olur. Süt proteinazı tam olarak inaktive olmaz. Serum proteinlerinin bir kısmı kuagüle olurken pişmiş tat koku gelişiminde rol alırlar. C vitamini kaybı dışında sütün besin değerinde önemli bir değişiklik olmamaktadır. Sütün yağ oksidasyonuna karşı stabilitesi de artırılmaktadır.

84 Sterilizasyon Gıda sanayinde uygulanan sterilizasyon ticari sterilizasyondur. 110 oC’de 30 dk, 130 oC’de 30 sn veya 145 oC’de 1 sn şeklinde uygulanabilmektedir. Uygulanan bu formların ürün üzerine etkileri farklıdır. Yapılan ısıl işlemin amacı bakteri sporları dahil bütün mikroorganizmaları öldürmektir.

85

86

87 Sterilizasyon süresini etkileyen faktörler
D değeri: Bir ortamdaki canlı sporların %90’ının inaktivasyonu için gerekli ısıl işlen süresidir. TÖ Eğrisi: Belirli bir ortam ve sıcaklıkta belirli sayıda mikroorganizmayı yok etmek için gereken ısıl işlem süresini gösteren eğriye denir. Z-değeri: mikroorganizmaların termal ölüm süresini bir logaritmik çevrim kısaltmak için gerekli olan sıcaklık artışıdır. F-değeri: Bir ortamdaki 1012 adet/ml C. Botulinum sporunu belirli bir sıcaklıkta 10 adet/ml düzeyine indirmek için gerekli olan süredir.

88 Ön ısıtma Krema seperasyonu, homojenizasyon, inkübasyon gibi işlemler için ürünün belirli bir sıcaklığa yükseltilmesi gerekebilir. Ürün sıcaklığı bir ön işlem için kısa bir sürede belirli bir sıcaklığa çıkarılır ve işlem süresince bu sıcaklıkta kalması sağlanır.

89 Gelecek derste, Evaporatorler, dearatörler, deodorizatörler
anlatılacaktır.