09.05.2016

1

MİKRODALGA

1886 da Heinrich Hertz tarafından mikrodalga spektrum

ifade edilmiştir.

Mikrodalga spektrum ilk olarak 1900’ların başında

kıtalararası kablosuz iletişim amacıyla kullanılmaya

çalışılmıştır.

2

Tarihsel süreç

Mikrodalga ile ısıtma

İlk ev tipi fırınlar 1947’de satışa sunuldu.

1967’de daha yaygın kullanım alanı olan küçük boy ev tipi

fırınlar piyasaya sürüldü.

Kurutma, donmuş gıdaları çözme, ısıtma amaçlı endüstriyel

sistemler de mevcuttur.

Donmuş tavuk çözmek üzere üretilmiş bir

sürekli sistem mikrodalga fırın

Enerji Elektromanyetik enerji dalgalar halinde yayılır.

f = c / l Enerji= h . f l = dalga boyu (m)

f = frekans (Hertz = 1/s)

c = ışık hızı

=3x108 m/s

h = Planck sabiti

= 6.626 x 10-34 erg.s

Elektromanyetik ışınımlar frekans ve dalga boyu ile tanımlanırlar.

Frekans arttıkça ve dalga boyu düştükçe, ışınımın enerjisi artar.

Mikrodalga Elektromanyetik spektrumun 300MHz – 300 GHz arası

kısmı mikrodalgalar olarak adlandırılır.

Değişik enerji seviyesine sahip elektromanyetik dalgaların gıdalar üzerine farklı etkileri vardır.

09.05.2016

2

1946 yılında Percy L. Spencer radar çalışmaları

yaparken çikolatasının ısındığını ve eridiğini fark etmiştir ve gıdaların ısıtılmasında mikrodalga fırın

olarak kullanılabileceğini düşünülmüştür. 1947de

patentlenmiştir.

1947 yılında Raytheon ismindeki mutfak

malzemeleri üreten bir firma tarafından

ticarileştirilmeye çalışılmış fakat ilk denemelerde

pahalı ve buzdolabı büyüklüğünde (h:1.8m

w:340kg) olması sebebiyle talep olmamıştır.

7

Tarihsel süreç

Evlerde kullanılan ilk mikrodalga fırınlar, 25 Ekim

1955'te Tappan şirketi tarafından satışa çıkarılmıştır.

1960’larda ciddi bir şekilde ticarileşmeye başlamıştır.

Daha sonraları mikrodalga kaynaklarının sanayide kullanımı

üzerine çalışmalar artmıştır.

1998’de Japonya ve Belçika’da ticari pastörizasyon ve

sterilizasyon amaçlı kullanılmıştır. 13 milyon hazır yemek

işlenmiştir.

Günümüzde sadece ABD’deki satışların 10 milyon/yıl olduğu

tahmin edilmektedir.

8

Tarihsel süreç

Mikrodalga işleminde enerji

materyale direkt olarak bir

elektromanyetik alan yoluyla

iletilir. Moleküller arası titreşimlerin bir sonucu olarak ısınma ayrıca proses

zamanını azaltmakta ve daha az

enerji kullanmaktadır.

9

Mikrodalga

1990’lardan sonra mikrodalga fırınlar çoğu mutfakta gerekli bir

alet olarak görülmüştür.

Geleneksel pişirme metotlarına kıyasla daha hızlı pişirme

zamanları ve enerji tasarrufları başlıca faydalarındandır.

Gıdaları pişirmek için mikrodalgaların kullanımı yaygın olmasına

rağmen, bu teknolojinin maddelerin işlenmesine uygulaması yeni

bir gelişim olarak görülmektedir.

Gıdaların işlenmesi için mikrodalga enerjinin kullanılması proses

zamanlarının azalması ve enerji tasarrufunda benzer avantajlar

sunar.

10

Mikrodalga

Geleneksel termal proseste, enerji maddenin yüzeyinden

ısının konveksiyon, kondüksiyon ve radyosyon yoluyla

maddeye transfer edilir.

Mikrodalga enerji de ise elektromanyetik alanla birlikte

moleküler etkileşim sayesinde maddeye direkt olarak

dağıtılır.

Isı transferinde, enerji termal farklılıktan dolayı transfer

edilir, fakat mikrodalga ısıtma elektromanyetik enerjinin termal

enerjiye transferidir ve ısı transferinin aksine enerji

dönüşümüdür.

11

Enerji transferi

Enerjinin transfer şeklindeki bu farklılık

maddelerin işlenmesi için mikrodalgaların

kullanılmasıyla alakalı olarak çoğunlukla

avantajlarla sonuçlanabilir.

Mikrodalgalar maddelerin içine sızabildiği ve

enerjiyi depolayabildiği için, ısı maddenin

her tarafından üretilebilir. Enerjinin

transferi yüzeylerden içeri doğru ısı

difüzyonuna bağlı değildir. 12

Enerji transferi

09.05.2016

3

Geleneksel işlemde işlem süresiyle ürün kalitesi arasında

sıkı bir ilişki vardır. Mikrodalgalar maddenin hacmi arasından

enerjiyi transfer edebildiği için, potansiyel toplam kaliteyi arttırmak ve proses zamanını azaltmak için önem arz ederler.

Bir maddenin mikrodalga alanı ve dielektrik cevabı mikrodalga

enerjisiyle birlikte ısınması için yeteneğini göstermektedir.

Elektromanyetik teorinin ve dielektrik cevabın kombinasyonuyla

mikrodalga ısıtma sağlanabilmesi için işlemlerin optimize edilmesi gereklidir.

13

Enerji transferi

Mikrodalgalar 1mm-1m dalgaboyu ve 300MHz-300GHz

frekans aralığında bulunan, elektromanyetik spektrumun belirli bir kısmını kapsayan iyonize edici olmayan

elektromanyetik dalgalardır. Spektrumda kızılötesi ışınlar ile

radyo dalgaları arasında yer almaktadır.

Dalga boyu : 1 mm – 1 m

Frekansı : 300 MHz – 300 GHz

Dalgaboyu (cm) = Işık hızı (cm/s) / frekans (döngü/s)

Işık hızı : 300.000 km/s = 3x1010cm/s

14

Elektromanyetik spektrum

Elektromanyetik spektrumun bu kısmı içerisinde, cep

telefonları, radar ve televizyon uydu iletişimleri için kullanılan frekanslar vardır.

Mikrodalga ısıtma için, endüstriyel, bilimsel ve medikal

amaçlar için ABD’deki Federal İletişim Komisyonu (Federal

Communication Commission) yoluyla hakkı saklı tutulan iki

frekans mikrodalga ısıtma için yaygın bir şekilde kullanılır.

2450MHz (12,5cm) ; 915 MHz (34cm)

15

Elektromanyetik spektrum

Radyo ve mikrodalga frekanslarındaki elektromanyetik dalganın

etkisi elektromanyetik dalganın elektrik alanı bileşeni

ile gıdaların kimyasal bileşenlerinin etkileşimi sonucu ortaya çıkmaktadır.

Bunlar dipol dönmesi ve iyonik polarizasyon olarak ifade

edilmektedir.

Mikrodalga uygulamalarında çoğunlukla dipol dönmesine bağlı

olarak bir ısınma gerçekleşmesine rağmen iyonik polarizasyon da oldukça önemlidir.

16

Isıtma mekanizması

Mikrodalga enerjisi

Mikrodalga ile ısıtmada, ısı gıdanın içinde oluşturulur.

Tuz Su

+ -

- +

09.05.2016

4

Isı oluşumu

Ev tipi mikrodalga fırınlar 2450MHz frekansta çalışır.

Bu, elektrik alan yönünün saniyede 2.450.000.000 defa

değişmesi anlamına gelir.

Moleküller saniyede 2.450.000.000 defa elektrik alana göre

yön değiştirirler.

Bu durum sürtünmeye ve ısınmaya sebep olur.

Bu sebeple mikrodalga fırınlarda ısı gıdanın içinde

oluşturulur, dışarıdan transfer edilmez.

Gıdalar başta su olmak üzere çeşitli polar moleküller

içermektedir. Bu moleküller gıda içerisinde gelişigüzel bir

şekilde bulunurlar. Elektrik alan uygulandığında gıda içerisindeki

elektriksel olarak asimetrik ve polar moleküller frekansa bağlı

olarak polaritesi hızla değişen elektrik alanı nedeniyle dönme

eğilimi (dipol dönmesi) göstermektedir.

20

Dipol dönmesi

Örneğin 2450 MHz de çalışan ev tipi mikrodalga fırınlarda

elektrik alanın yönü saniyede 2.45 milyar kez değişmektedir.

Hızla değişen elektrik alanının polaritesine uyum sağlamak için

dönen polar moleküllerin, birbirleri ile ve ortamdaki diğer

moleküllerle sürtünmelerinden dolayı ısı açığa çıkmaktadır

Pozitif yükler kısmi olarak hidrojen atomları ve negatif yükler de

kısmi olarak oksijen atomu üzerinde toplandığı için su molekülü

polar bir moleküldür. Su bu özelliği sayesinde elektriksel enerjiyi pek çok molekülden daha iyi absorbe edebilmektedir.

21

Dipol dönmesi

Su moleküllerinin mikrodalga enerjisine maruz kalması

durumunda, absorblanan enerji oryantasyonuna bağlı olarak

elektromanyetik enerji kinetik enerjiye dönüşerek moleküler

birbirleri ile ve ortamdaki diğer moleküllerle sürtünmesine

bağlı olarak ısı oluşur.

22

Dipol dönmesi

Hareket eder Sürtünme olur Isınma olur

Gıda içerisinde ki çözülmüş tuzların iyonik bileşenleri,

üzerlerindeki elektriksel yük nedeniyle uygulanan elektrik

alanının polaritesine zıt istikamette hızlanarak hareket etmeye

başlarlar.

İyonların birbirleriyle çarpışması hareket eden iyonların kinetik

enerjilerinin termal enerjiye dönüşmesine neden olmaktadır.

Dipol dönmesi ve materyaldeki iyonik hareket dielektrik kayıp

faktörü olarak tanımlanmakta ve ε’’ işareti ile gösterilmektedir.

23

İyonik polarizasyon

Elektromanyetik dalgaların frekansı arttıkça elektromanyetik

dalgaya maruz bırakılan gıda içerisindeki dipol dönmesi ve iyonik

hareketlerin hızı da artmaktadır.

Frekanstaki artış belli bir noktaya ulaşınca gıda içerisindeki polar

moleküller ve iyonlar değişen elektrik alanına cevap vermede

mikro saniye düzeyinde gecikmeye başlamaktadırlar.

Gecikmenin ilk görüldüğü frekansa Debye Rezonans frekansı ve

gecikme süresine de rahatlama zamanı denmektedir.

24

MD ısınma

09.05.2016

5

Endüstriyel, bilimsel ve tıbbi amaçlar

için ayrılmış frekanslar

Frekans(MHz)

13.56 Radyo frekansı

27.12

40.68

915 Mikrodalga

2450

5800

24125

Isı değiştiricilerde (eşanjör) ısı

transferi

Isı, ısı transfer ortamından (örneğin buhar ya da sıcak sudan)

gıdaya aktarılır.

Isı gıdaya ısı transfer yüzeyi aracılığıyla aktarılır. (e.g. fırın tepsisi)

Mikrodalga ısıtma sırasında ısı profili Enerji gıdanın içine nüfuz eder ve ısı gıdanın içinde oluşturulur.

Isı transferi çeperden merkeze doğru olmaz.

Avantaj: ‘homojen’ ve hızlı ısınma

Dezavantaj: esmerleşme reaksiyonları için gereken ısıya ulaşılamaz

ve unlu mamuller/etler gibi ürünlerde daha az aroma gelişimi

olur.

Mikrodalga ısıtma sırasında ısı profili

Mikrodalga fırınlarda ısı profilini tahmin edebilmek konvansiyonel ısıtmadaki kadar kolay değildir.

Oluşan ısı gıdanın şekline, fırının yapısına ve gıdanın özelliklerine bağlıdır.

Fırının değişik bölgelerinde ısıtma hızı belirgin şekilde farklı olabilir.

Isı gıdanın tüm bölgelerinde değişik hızlarda üretilmeye devam ettiği için soğuk noktalarla sıcak noktalar arasındaki sıcaklık farkı gitgide artar.

Konvansiyonel ısıtmada ise sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki fark gitgide azalır.

Sıcak nokta

Soğuk nokta

Sıcak nokta

Elektromanyetik dalgaları fırın boşluğunda daha iyi dağıtmak için

bir karıştırıcı kullanılabilir.

Karıştırıcı

09.05.2016

6

Susceptor Susceptor filmler mikrodalga fırınlarda yüksek ısı üretmekte

kullanılırlar.

Mikrodalga enerjisini etkin bir şekilde emerek 220°C’e kadar ulaşabilirler.

Esmer bir yüzey ve kıtır bir yapı üretmekte kullanılırlar.

Susceptor filmler, polietilen tereftalat ve alüminyum filmlerden oluşur.

Succeptor filmler sayesinde

mikrodalgada kek

pişirilebilir.

Succeptor film

kullanılmazsa kek aşırı

nemli ve açık renkli olur.

Susceptor filmler pizza,

patates kızarması, patlamış

mısır gibi ürünlerde de

kullanılmaktadır.

Susceptor film kullanarak ve

kullanmadan pişirilmiş pizza tabanı

Susceptor film iki kat kağıt arasına

yerleştirilmiş.

Susceptor

film

Mikrodalgada ısınma hızı Gıdaların kompozisyonu

Tuzlu ve nemli gıdalar daha hızlı ısınır.

Gıdanın dielektrik özellikleri

Dielektrik sabiti (’) ve dielektrik kayıp faktörü (’’)

Gıdanın büyüklük, şekil ve kütlesi

Fırının güç seviyesi ve frekansı

Gıdanın ısı transfer özellikleri (ör. özgül ısı (Cp), ısı transfer sabiti)

09.05.2016

7

Endüstride mikrodalga

Donmuş et ve balıkların

çözülmesi

Makarnanın son kurutması

Sürekli sterilizasyon ve

pastörizasyon

(Avrupa ve Japonya)

Restoranlar/Kafeteryalar

Ev kullanımı temel kullanımı

Endüstride yaygın olmamasının

sebepleri

Konvansiyonel (geleneksel) ısıtma gibi kolay

modellenememesi

Köşelerde ve kenarlarda yanmaya sebep olması

Konvansiyonel sistemlerin yaygın ve ucuz olması

Mikrodalga sistemlerin pahalı olması

Çok fazlı gıdaların bileşenlerinin farklı hızlarda ısınması

Ultraviyole (Morötesi) Işınları

Düşük enerjili görünür ışık ile yüksek enerjili x ışınları

arasındaki dalgalar (40-400 nm)

UV ışınlarının gıda endüstrisinde

kullanımı

Mikroorganizmalara karşı; Hava dezenfeksiyonu

Sıvı sterilizasyonu

Yüzeydeki mikroorganizmaların öldürülmesi

Gıda endüstrisinde UV–C ışınlama esas olarak;

Gıda işletmelerinde hava dezenfeksiyonunda

Proseslerin bazı aşamalarında kullanılan suyun dezenfeksiyonunda

Taze ürünlerin yüzeyindeki ve sıvı gıdalardaki mikroorganizmaların öldürülmesinde

Paket malzemelerinin sterilizasyonu

UV ışınlarının etkinliği

DNA üzerine etki

En etkili dalga boyları 200-280 nm (UV-C)

UV’nin mikroorganizmalar üzerindeki etkisi çeşitli faktörlere

bağlıdır;

Tür

Ortam (organizmanın bulunduğu gıda)

Gıdanın şeffaflığı ve rengi

Büyüme fazı

Gıdanın bileşimi ve türü

09.05.2016

8

Yumurta yüzeyi sterilizasyon sistemi

Hava sterilizasyon sistemi

Dolum öncesi paket sterilizasyonu

İnsan sağlığı üzerine etkileri

UV-C ışınımı atmosferde emildiği için dünyada doğal olarak

bulunmaz. Kornea yanmasına sebep olabilir.

UV-B D vitamini sentezi için gereklidir. Fazlası güneş yanığı, katarakt ve cilt kanserine sebep olabilmektedir.

UV-A da D vitamini sentezinde kullanılır. Sağlık üzerine etkileri UV-B’ye benzer.

MD güç kaynağı: İçinde vakum olan izole bir bakır tüp içeren

silindirik tüpe yüksek voltaj uygulanır (4000V - DC). Vakum

tüpleri de denir. Yüksek güç ve frekanslardaki mikrodalgaların

elde edildiği kaynaklardır.

45

Mikrodalga Sistem Parçaları

Mikrodalga ile ısıtma için kullanılan vakum tüpleri;

Magnetron

Magnetron tüpü endüstride ve evde en yaygın kullanılan

mikrodalga kaynağıdır.

Magnetronun merkezinde anot tarafından çevrilmiş, elektron yayan bir katot bulunmaktadır.

46

Mikrodalga Sistem Parçaları

İç hazne,

Kapak,

Dalga yönlendirici

Mod karıştırıcı, dalga yayıcı (Mod karıştırıcılar, döner tepsi

homojenliği artırır.)

Güç kaynağı (AC ---DC dönüştürür)

Soğuk noktanın önceden belirlenmesi zordur.

47

Mikrodalga Sistem Parçaları

Dielektrik ısıtmaya etki eden faktörler

48

09.05.2016

9

1. Frekans

2. Güç ve ısıtma hızı

3. Su Miktarı

4. Yoğunluk

5. Sıcaklık

6. Fiziksel Geometri

7. Elektriksel İletkenlik

8. Dielektrik özellik

49

Temel faktörler

Elektromanyetik dalganın dalga boyu arttıkça yani

frekansı azaldıkça elektromanyetik dalganın gıdaya

penetrasyon miktarı artmaktadır.

Örneğin 2450 MHz deki mikrodalgalar saf suya 2,3cm girerken 915 MHz deki mikrodalgalar saf suya 20cm ye kadar

girmektedir.

Gıdanın dengeli bir şekilde ısıtılabilmesi için, büyüklüğüne

göre frekans secimi oldukça önemlidir.

50

Frekans

Endüstride kullanılan birçok mikrodalga sistemi 5-100 kW

arasında değişen mikrodalga gücünde çalışmaktadır.

Sistemin gücü arttıkça, aynı miktardaki kütleyi

ısıtma hızı da artmaktadır. Bu duruma bağlı olarak gıdanın ısıtılma süresi azaltmaktadır

51

MD gücü ve ısıtma hızı

Su dielektrik ısıtma sistemlerinde ısıtma performansını

etkileyen en onemli bilesiktir. Gıdadaki su oranı ne

kadar yuksek ise o gıdanın dielektrik kayıp faktoru

de o oranda yuksektir. Dolayısı ile o derece iyi

ısınacaktır.

Su içeriği yüksek gıdalarda pen. 1-2 cm (2450MHz)

Pen. Derinliğinin 2 katı kalınlık --- aşırı ısınma

(Bu sebeple endüstriyel uygulamalar sınırıdır)

52

Su miktarı

Gıdanın yoğunluğu gıdanın dielektrik sabitini etkilemektedir.

Havanın dielektrik sabiti bir olup endüstride kullanılan

frekans aralıklarında tamamen geçirgendir. Bu yüzden

gıdadaki hava miktarı arttıkça dielektrik sabiti düşecektir.

Yığın yoğunluğu arttıkça heterojen sıcaklık da artacaktır.

53

Yoğunluk

Sıcaklık arttıkça materyale bağlı olarak dielektrik kayıp

artabilir veya azalabilir.

Su ve buzun dielektrik özellikleri çok farklıdır. Su söz konusu

frekanslardaki elektromanyetik enerjiyi büyük ölçüde absorbe

etmesine karşın özellikle mikrodalgalara karsı buz oldukça

saydam olup enerjinin çoğunu absorbe etmeden

geçirmektedir. Bu yüzden dondurulmuş gıdaları elektromanyetik enerji ile ısıtmak daha zordur.

Sıcaklık arttıkça absorbsiyon artmaktadır

54

Sıcaklık

09.05.2016

10

Gıdanın şekli ne kadar düzgün olursa o derece düzgün

ısınacaktır.

Keskin köşe ve kenarlar daha fazla ısınacağı için mümkün

olduğu kadar kaçınmak gerekir.

55

Fiziksel geometri

Elektriksel iletkenlik materyalde elektrik akımını iyon

ve elektron hareketleri ile taşıması olayıdır.

İyonik hareketler dielektrik ısıtmada önemli rol oynamaktadır. Dielektrik olarak ısıtılan ürüne tuz

ilavesi ısıtma hızını artıracaktır.

Termal iletkenlik elektromanyetik dalganın penetrasyon

derinliği urunun homojen olarak ısınmasını sağlayacak kadar

büyük olmadığı durumlarda önemlidir

56

Termal iletkenlik

Gıdaların dielektrik özellikleri mikrodalga ile

ısıtılmaları sırasında oldukça önemli bir etkendir.

Bu önemli özellikleri dielektrik sabiti (ε’) ve

dielektrik kayıp faktörü (ε’’) belirlemektedir.

Dielektrik sabiti, gıdanın enerjinin ne

kadarını depolayabileceğini, dielektrik

kayıp faktörü ise gıdanın enerjinin ne

kadarını ısıya dönüştürebileceğini

göstermektedir.

57

Dielektrik özellik

Yüzey alanının artması ısınmayı hızlandırmaktadır.

Gıdanın hareketsiz kalması: ısınma sıvının yüzeye yaklaşmasına

sebep olur.

Metal olması yansımalara sebep olarak istenmeyen

ısınmalar olur.

Gıda ısındıkça absorblama enerjisi artar ve zamanla

sıcak ve soğuk nokta arasındaki fark artmaktadır.

Fabrikalarda fırın yüzeyinden 5 cm uzaklıktaki sızıntı miktarının

1 mW/cm2; evde 10mW/cm2 aşmamalı

58

Mikrodalgada Gıda Özellikleri

ısıtma hızı yüksektir ve işlem süresi kısadır.

vitamin ve mineral kayıplarının daha az olduğu

belirtilmiştir.

ekipmanın az yer kaplaması, kolay temizlenmesi

enerjiden tasarruf sağlamasıdır (Enerjiden sağlanan

tasarruf mikrodalgaların ısıya dönüşüm verimi ile ilgilidir. Isı

verimi geleneksel fırınlarda %7-14 arasında değişirken, mikrodalgafırınlarda %40’a kadar çıkabilmektedir)

59

Mikrodalga avantajları

mikrodalgalar materyalleri içten ısıttığı için sıcaklık

dağılımları daha homojen olmakta;

yüzeyin aşırı ısınması önlenebilmekte ve ürün kalitesi üründe

oluşabilecek yüzey sertleşmesi gibi bazı olayların

engellenmesi ile gelişebilmektedir.

60

Mikrodalga avantajları

09.05.2016

11

Kullanım alanları

61

Temperleme ve buz çözme

Haşlama

Pastörizasyon/sterilizasyon

Kurutma

Pişirme

62

Mikrodalga Isıtma

Temperleme ve buz çözme işlemleri için kullanılan ticari kesikli

ve sürekli mikrodalga sistemleri 1970’lerden beri üretilmektedir.

Temperleme işlemi, donmuş gıdaların sıcaklığının suyun donma noktasının altında olan daha yüksek bir

sıcaklığa kadar ısıtılmasıdır. Gıdalar bu sıcaklıkta hala sıkı

yapıdadır ve kolaylıkla dilimlenebilir, küçük parçalar halinde

kesilebilir.

Geleneksel buz çözme ve temperleme işlemleri, 24 saat veya

daha kalın örneklerde daha uzun süren karmaşık ve zaman alıcı prosesleriykem, mikrodalga prosesi ile 5-15 dakika süren bir

işlemdir.

63

Temperleme ve buz çözme

Çözme işlemi ise, materyalin her yerinde sıcaklığın

0°C’ye kadar ulaştığı ve yapısında serbest buzun

bulunmadığı zaman tamamlanmaktadır.

Dondurulmuş et, balık, sebze, meyve, tereyağı ve meyve suyu konsantreleri birçok gıda üretim prosesi için yaygın olarak

kullanılan hammaddelerdir.

Donmuş materyallerin çözülmesi gıda proseslerinde

önemli bir işlemdir. Çözülme süresinin en aza

indirilmesi üründe mikrobiyal gelişmeyi, kimyasal

bozulmayı, damlama ve dehidrasyonun neden olduğu

aşırı su kaybını azaltabilmektedir.

64

Temperleme ve buz çözme

Mikrodalga ile çözme işlemi geleneksel yöntemlere göre daha

kısa sürede ve daha dar alana ihtiyaç duyularak

gerçekleşmektedir. Ayrıca bu işlem ürünün aşırı su kaybını azaltmakta, mikrobiyolojik ve kimyasal olarak bozulmasını

önlemektedir. Donmuş ürünlerin mikrodalga ile çözülme hızı

materyalin özelliklerine ve boyutlarına, elektromanyetik ışının

büyüklüğüne ve frekansına bağlı olarak değişmektedir. Gıdaların

sıcaklık ile değişen termal özellikleri, düzgün olmayan

şekilleri ve heterojen yapıları çözme işlemini

zorlaştırmaktadır.

65

Temperleme ve çözme

Haşlama işlemi meyve ve sebzelerin endüstriyel

prosesleri içinde yer alan önemli bir aşamadır. Bu işlem sebzelerin sıcak suya (88-99°C), asit ve/veya tuz içeren sıcak ve

kaynayan çözeltilere daldırılması ile veya buhar ve mikrodalga

uygulaması ile gerçekleştirilen termal bir prosestir.

Bu işlem ile çok az veya hiç suya gerek duymaksızın ısı transferi

etkili bir şekilde gerçekleşmektedir.

66

Haşlama

09.05.2016

12

• Haşlama işlemi süresinin önemli ölçüde kısalır.

• Haşlama sırasında üründeki çözünebilir bileşiklerin çözünmesini

oldukça azalır ve bu bileşiklerin gıdanın yapısında daha çok

tutulmasını sağlanır.

• Mikrodalga ile haşlanan ürünlerin tekstürel özellikleri kabul edilebilir sınırlar içindedir.

• Mikrodalga uygulamasının daha kısa sürede

gerçekleşmesine bağlı olarak ürünün tat-aromasının

üründe daha iyi tutulduğu belirtilmiştir.

67

Haşlamanın avantajları

Mikrodalga ile yapılan sterilizasyon işlemi, geleneksel yöntemler ile

yapılan sterilizasyon işlemine kıyasla ürünü 3 ile 5 kat daha hızlı ısıtabilmektedir.

Bu kısa süre içinde ürünün sıcaklığı aşırı derecede yükselmediği

için mikrodalga ile işlem gören ürünlerin geleneksel yöntemler ile

işlem gören ürünlere göre daha iyi tat, tekstür ve görünüme sahip

olduğu belirtilmiştir.

Pastörizasyon işleminde pastörizasyon sıcaklığına 30-45

dakikada ulaşılırken, mikrodalga ile sadece 3-5 dakikada

ulaşılmaktadır.

68

Pastörizasyon ve Sterilizasyon

Bu kısa süreli ısıtma uygulamasından sonra ürünün rengi ve tat-aroması neredeyse değişmemiş olarak kalmaktadır. Bu yüzden mikrodalga teknolojisinin yararları içerisinde;

ürün kalitesinin geliştirilmesi,

ürünün raf ömrünün koruyucu maddeler kullanılmadan uzatılması, ürünün doğal görünüşünün, tazeliğinin ve tat-aromasının muhafaza edilmesi,

ürünlerin uzun raf ömrüne sahip olmasından dolayı dağıtım maliyetlerinin düşük olması,

enerji tasarrufunun sağlanması,

magnetronların kullanım ömürlerinin uzun olmasından dolayı bakım masraflarının düşük olması, p

ersonel ihtiyacının fazla olmaması ve

bu teknolojinin çevre dostu olması yer almaktadır.

69

Pastörizasyon ve Sterilizasyon

Son yıllarda mikrodalga ile kurutma, alternatif

kurutma yöntemi olarak popülerliğini arttırmıştır. Günümüzde gıda endüstrisi özellikle makarnaların kurutma;

bisküvilerin ise son pişirme aşamasında mikrodalga enerjisinin

önemli bir kullanıcısıdır.

Mikrodalga ile kurutma işleminin makarna üretiminde

kullanılması günümüzde başarılı bir şekilde yapılmaktadır.

70

Kurutma

71

72

09.05.2016

13

73

Genel olarak mikrodalga uygulamaları buhar, sıcak hava ve kızılötesi

ısıtma ile birleştirilerek yapılmaktadır. Pişirme işleminde mikrodalganın kullanılması özellikle kümes hayvanları ve domuz

etinin ön pişirme veya pişirme aşamaları için uygundur.

Bu işlemin; tüketilen enerji miktarının düşük olması, ürün büzülmesinin kontrol altında tutulması ve ürünün renk, görünüm

ve tadında genel olarak bir iyileşmenin gözlenmesi bakımından avantajları bulunmaktadır.

74

Pişirme

Unlu mamullerin mikrodalga fırında pişirilmesi

işleminin temel sorunu, üründe kabuk oluşumunu ve

yüzey esmerleşmesini gerçekleştirmede yetersiz kalışıdır.

. Bu olumsuz özelliklere bağlı olarak; mikrodalga ile

pişirilen ürünler, tüketiciler tarafından genellikle sert

içyapılı, kabuk ve istenilen cazip renk oluşmamış ürünler

olarak değerlendirilmektedir.

Mikrodalga ile pişirilen ürünlerin tekstürü kötü, aroması

zayıf olduğundan ve rengi oluşmadığından bu ürünlerin

kabul edilebilirliğinde ciddi sorun vardır.

75

Pişirme

Mikrodalga ile yapılan pişirme işleminde ısıtma süresinin kısa olması nedeniyle nişastanın hem jelatinizasyonu; hem de enzimatik olarak parçalanması yeterli ölçüde gerçekleşmemektedir.

Ayrıca süreye bağlı olarak; gıdanın yüzeyinde karamelizasyon ve Maillard reaksiyonlarının meydana gelmesi için gereken sıcaklık artışı sağlanamamaktadır.

Bu reaksiyonların meydana gelmemesi sonucunda ürünlerde istenilen tat-aroma ve renk bileşikleri ve/veya pigmentleri oluşmamakta; oluşan bazı tat-aroma bileşikleri de mikrodalga fırında pişirme veya ısıtma süresince ürünlerden uçarak kaybolmaktadır.

Genel olarak geleneksel fırınlarda pişirilen keklerde oluşan aromalar, mikrodalga ile pişirilen keklerde oluşmamaktadır.

76

Pişirme

İnsanlara sağlığına ve

gıda kalitesine etkisi

77

Elektromanyetik dalgalar, iyonize edici olan ve iyonize edici olmayan radyasyon olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır.

İyonize radyasyon grubunda yer alan x-ışınları ve gama ışınları, uranyum ve radyum gibi radyoaktif bileşikleri meydana getirmektedir.

İyonize edici olmayan, düşük frekans ve enerjideki mikrodalgaların ise zararlı ve kümülatif etkileri yoktur. Mikrodalgalar ile güvenli bir şekilde ısı üretilebilmekte ve gıdalar radyoaktif hale gelmemektedir.

Ancak mikrodalgaya maruz kalan insanlarda bir takım sağlık sorununun oluştuğu belirtilmiştir.

78

İnsan sağlığına etkisi

09.05.2016

14

Mikrodalgaların insan sağlığı açısından zararlı olabilecek bu

etkilerinin önlenmesi amacıyla mikrodalga fırınların

kullanımı ile ilgili olarak yasal düzenlemeler yapılmıştır.

Bu düzenlemelere göre; fabrikalarda fırın yüzeyinden 5 cm

uzaklıktaki sızıntı miktarının 1 mW/cm2’yi, tüketici

mikrodalga fırını evde ilk defa kullanıyorsa 5 mW/cm2’yi ve

fırının kullanım süresi boyunca 10 mW/cm2’yi aşmaması gerekmektedir.

79

İnsan sağlığına etkisi