Meyve ve Sebzelerin Kurutulması

GIM 307 – Meyve Sebze Teknolojisi

İbrahim Gülseren, Ph.D.

Geçen HaftaOksidatif değişiklikler

Maillard reaksiyonu

Renk değişiklikleri (antosiyaninler, klorofiller, karotenoidler)

Karamelizasyon

Vitamin ve aroma kayıpları

SO2 – Gıdalarda KullanımıMikroorganizmaların 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 - AmaçlarMikrobiyal 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 SınırlarıSu aktivitesi Mikroorganizma Cinsi0,91-0,95 Bakteriler0,88 Mayalar0,8 Küfler0,75 Halofilik bakteriler (tuzu seven)0,7 Ozmofilik bakteriler (yüksek şekerli ortamda

gelişim)0,65 Kserofilik mikroorganizmalar (kuraklığı seven)

Demir (2012)

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 GöçüSuyun 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 OluşumuHızlı 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)

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1466856406000142Şeker konsantrasyonu (%)

Sıca

klık

(C)

Doymamış çözelti

Aşırı doymuş çözelti

Cam

Çekme

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1466856406000142

Cama geçiş sonuç yerel çekmeler görülebilir.

Bu durum da, meyve ve sebzelerin yığın yoğunluğunu etkiler.

Aksi halde, hacimsel değişiklikler, sadece uzaklaştırılan su miktarına bağlıdır.

Boyut ve Şekil DeğişiklikleriKurutma başlarken turgor hali geçerlidir.

Kuruma ile su fazındaki çözünmüş madde yoğunlukları artar. Hücrelerden su kaybı olur.

Hacim kaybı ve şekil kaybı

Rehidrasyon KapasitesiÖnemli rehidrasyon kayıpları (dondurarak kurutma dışında) söz konusudur.

Sebepler:Hücre duvarının elastikliği (denatürasyon, osmotik özelliklerin kaybı)Nişastanın şişme (swelling) özelliğiHücre ve dokuların kapiler yapısı kaybolur.

Patlatarak puf yapı kazandırma: Porozitenin arttırılması. Basit bir rehidrasyon testi

Kapilarite (Capillarity)

Kurutmaya Bağlı EsmerleşmeHaşlanmadan 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 gibiyöntemlerden temel farkları nedir?

Diyaliz tüpü(osmotik seyreltme ya da konsantrasyonda kullanılabilir).

http://www.youtube.com/watch?v=tcA_tskaq6w

Osmotik kurutma deneyi (512 defa hızlandırılmış)

Osmotik Kurutma - 2Meyveler: Çok zaman sakaroza konur.

Sebzeler: Sodyum klorür veya sodyum klorür/sakaroz

Küçük moleküller - Yüksek osmotik etkiYavaş 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

http://www.youtube.com/watch?v=BnoRcouqoBE

Kurutulmuş ile dondurularak kurutulmuş gıdaların kıyaslanması

Süblimleşme

KatıSıvı

Gaz