ÖZEL GIDALAR TEKNOLOJİSİ (Şeker, Kakao ve Çikolata, Şekerleme, Çay, Kahve)

Transkript

1 ÖZEL GIDALAR TEKNOLOJİSİ (Şeker, Kakao ve Çikolata, Şekerleme, Çay, Kahve) Doç.Dr. Osman KOLA Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü Günümüzde şeker pancarı ve şeker kamışından yaygın bir biçimde üretilen şeker, tarihin çok eski çağlarından beri insanlar tarafından kullanılan gıda maddelerinden biridir XVIII. yüzyıla değin şeker üretimi için yararlanılan tek bitki şeker kamışı Şeker kamışının anavatanı Hindistan ve Bangladeş M.Ö. IV. yüzyılda, İskenderin İran seferinden sonra şeker kamışının varlığı eski Yunanlılar ve Romalılar tarafından da öğrenilmiş Şeker kamışındaki şekerli maddelerin çıkarılarak koyu bir şurup haline getirilmesi olayı da ilk kez Hindistan da gerçekleştirilmiş Şekerin diğer maddelerden arıtılması yöntemi M.S. VIII. yüzyıl sonlarında Mısır da geliştirilmiş Günümüzde şeker pancarı ve şeker kamışından yaygın bir biçimde üretilen şeker, tarihin çok eski çağlarından beri insanlar tarafından kullanılan gıda maddelerinden biridir M.S. XII. ve XIII. yüzyıllarda Sicilya ve İspanya da da şeker kamışı üretimine başlanmış Beyaz pancarın ısıtılması ile tatlı bir şurup elde edildiği ilk kez XVI. yüzyılda Fransa da belirlenmiş Pancardan şeker çıkarılması yönünde çalışmalar ilk kez XVIII. yüzyıl ortalarında Almanya da başlatılmış XIX. yüzyıl başında şeker pancarından şeker çıkaran ilk fabrikalar Almanya, Fransa ve Rusya da kurulmaya başlanmış Pancardan şeker üretme sanayi XIX. yüzyıl sonlarında hızla gelişmeye ve yayılmaya başlamış Türkiye de Şeker Sanayinin Kurulması ve Gelişmesi XIX. yüzyıl ortalarında, Osmanlı İmparatorluğunda da şeker pancarı tarımına girişmek ve şeker sanayi kurmak yönünde girişimlerde bulunulmuş Türkiye de şeker fabrikalarının kurulması ve üretime geçmesi Cumhuriyetin ilk yıllarında gerçekleştirilmiş ve 1926 yılında biri Alpullu diğeri Uşak ta iki şeker fabrikası birden üretime geçmiştir Daha sonra, 1933 yılında Eskişehir ve 1934 yılında da Turhal şeker fabrikaları kurularak fabrika sayısı 4 e yükselmiştir 1935 yılında Ziraat Bankası, Sümerbank ve İş Bankasının katılımı ile kurulan Türkiye Şeker Fabrikaları Anonim Şirketi bu dört fabrikayı tek bir kuruluş halinde birleştirmiştir 1953 yılında Adapazarı, 1954 yılında Konya, Kütahya, Amasya, 1955 yılında Kayseri, 1956 yılında Erzurum, Erzincan, Elazığ, Malatya, Susurluk, Burdur, 1962 yılında Ankara ve 1963 yılında Kastamonu şeker fabrikaları kurularak üretime geçmiştir 1

2 Dünya şeker üretiminin hemen tamamı şeker kamışı (Saccharim oficinarum) şeker pancarından (Beta Vulgaris Saccharifera) yapılmaktadır 2

3 Tarımda münavebe (nöbetleşe ekim)olanağını arttırmıştır, Emek yoğun bir bitki olması nedeniyle tarımda iş sahası yaratmıştır, Tarımda makinalaşmayı, sulama tesisleri kurulmasını ve diğer teknik gelişmeleri özendirmiştir, Çiftçinin örgütlenmeyi ve işbirliği yapmayı öğrenmesine yardım etmiştir. Tahıl ve benzerine oranla birim alandan daha fazla ekonomik değer yaratılmasını sağlamıştır. Tarımda münavebe (nöbetleşe ekim)olanağını arttırmıştır, Emek yoğun bir bitki olması nedeniyle tarımda iş sahası yaratmıştır, Tarımda makinalaşmayı, sulama tesisleri kurulmasını ve diğer teknik gelişmeleri özendirmiştir, Çiftçinin örgütlenmeyi ve işbirliği yapmayı öğrenmesine yardım etmiştir. Tahıl ve benzerine oranla birim alandan daha fazla ekonomik değer yaratılmasını sağlamıştır. İşleme artığı olan posa ve melas vasıtası ile hayvancılığın gelişmesine katkıda bulunmuştur, Melas vasıtasıyla ülkede bir ispirto hammaddesi yaratmıştır, Makina sanayiinin gelişmesine katkıda bulunmuştur, Döviz tasarrufu sağlamıştır, Temel gıda maddelerinden biri, yani stratejik bir madde olan şeker bakımından ülkenin dışa bağımlı olmasını önlemiştir. ŞEKER PANCARI Şeker pancarı, Chenopodiaceae (kazayağıgiller) familyasından Beta Vulgaris Saccharifera İki yıllık bir bitkidir. 1.ci yıl kök kısmında besin maddeleri toplanır ve 2.ci yıl bu maddeler kullanılarak çicek ve tohumlar oluşturulur. Pancar çoğunlukla fazla soğuk ve sıcak olmayan, yıllık yağış miktarı 600 mm nin üzerinde olan bölgelerde yetiştirilir. Bitki şeker biriktirmek ve kurumadde oluşturmak için fazla miktarda su kullanır. (1 g şeker oluşturabilmek için yaklaşık g su) ŞEKER PANCARI (Anatomisi) Beyaz renkte, Konik şeklinde, İkinci derecedeki kökleri küçük, Ağırlığı g arasında, Pancar; 1. Epikotil (baş) 2. Hipokotil (boyun) 3. Gövde 4. Kuyruk olmak üzere 4 kısıma ayrılır ŞEKER PANCARI (Anatomisi) Epikotil (baş) kısmı: Yaprakların çıktığı kısımdır. Şeker içeriği çok düşüktür. İşleme sırasında yapraklarla birlikte ayrılır. Hipokotil (boyun) kısmı: Baş ile yan köklerin çıkmaya başladığı gövde kısmı arasındadır. İşleme sırasında kesilerek atılmaktadır. Gövde kısmı: Yüksek oranda şeker içerir ve pancarın en önemli kısmını oluşturur. Yan kökler de bu kısımdan çıkar. Kuyruk kısmı: Gövdenin alt tarafında, gövde çapının 2 cm den daha az olduğu yerden itibaren olan kısım kuyruk olarak adlandırılır. Bu kısmın şeker içeriği çok azdır. 3

4 Şeker pancarının kimyasal bileşimi; Çizelge 1. Şeker Pancarının Ortalama Kimyasal Bileşimi Bileşenin Adı Taze Pancarda Miktarı (%) Kurumaddedeki Miktarı (%) Su Toplam kurumadde Sakkaroz * Pektin Sellüloz Azotlu maddeler Madensel maddeler Lipidler Diğerleri * Ülkemiz pancarlarının şeker içeriği % arasında değişmektedir Sakkaroz bir mol glikoz ile 1 mol früktozun birleşmesiyle oluşan bir disakkarittir. Bu birleşme aldehit ve keton grupları arasında olduğundan sakkaroz indirgen değildir. Sakkaroz saf suda kolaylıkla kristal oluşturur. Saf olmayan suda, özellikle K ve Na iyonlarının varlığında ise belirli bir konsantrasyona kadar kristal oluşumu zorlaşır. Ortamdaki 1 g tuz, 5 g sakkarozun kristalizasyonunu önler. Sakkaroz suda kolay çözünür. Çözünme sırasında ortamdan ısı alır. Dolayısı ile çözeltinin sıcaklığı düşer. Çözünme sırasında toplam hacim azalır. Bunun nedeni su moleküllerinin bir kısmının sakkaroz molekülleri arasına girmesidir. Sakkarozun sudaki çözünürlüğü sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişir. Örneğin sakkarozun 0, 20, 50 ve 100 C deki çözünürlükleri, sırasıyla, % 64, %67, % 72 ve % 83 tür. Sakkarozun erime noktası C dir. Bu sıcaklıkta şeker sıvı hale geçer ve kristal yapısını yitirerek amorf şekle geçer. 200 C de parçalanıp esmerleşir ve karamelize olur. Sakkaroz uzun süre 100 C ye kadar ısıtılırsa önce sarı, daha sonra ise esmer bir renk alarak karamelize olur. Sakkaroz asidik ortamda glikoz ve früktoza hidrolize olur. Bu olaya inversiyon adı verilir. İnversiyon hızı ve derecesi sıcaklıkla doğru, ph ile ters orantılı olarak değişir. Sakkaroz metal hidroksitlerle birleşerek sakkaritleri oluşturur. Örneğin sakkaroz kireçle mono, di ve tri kalsiyum sakkarit olmak üzere üç ayrı bileşik meydana getirir. Bunlardan mono ve di kalsiyum sakkaridin suda çözünmesine karşın trikalsiyum sakkarit suda çözünmez. ph= 6-9 da sakkaroz stabildir. Saf kristal haldeki sakkarozun oda sıcaklığındaki yoğunluğu dir. 1 g şekerin hacmi 0.63 cm 3 tür. Sakkaroz molekül yapısına 4 mol H 2 O bağlayarak hidrat formu oluşturur (C 12 H 22 O 5 x 4H 2 O). Sakkarozun higroskopik özelliği nisbeten zayıftır. İnvert Şeker Normal koşullarda pancarda sakkarozun yanısıra % 0.1 kadar invert şeker vardır. İnvert şeker pancarın toprak üstü kısımlarında daha yoğundur. Donmuş ve çürümüş pancarlarda invert şeker oranı daha da yükselir. Ayrıca, işleme sırasında sakkarozun parçalanmasıyla da bir miktar invert şeker oluşur. İnvert şeker suda çözünür. Saf haldeyken renksizdir. Uzun süre ışıkta bekletildiğinde glikoz kristalleşerek çökelir. İnvert şeker amino asitlerle birleşerek renk kararmasına, browning olarak adlandırılan esmerleşmeye neden olur. Sakkarozun kristalizasyonunu güçleştirir. İndirgendir. CuSO 4 ü indirger, fehling ile tepkimeye girer. Rafinoz (= Melibiyoz) Rafinoz, sakkaroza bir molekül galaktoz bağlanması ile oluşan, glikoz-früktoz-galaktoz bileşiminde bir trisakkarittir. Bir diğer adı da Melibiyoz dur. Normal koşullarda şeker pancarında % oranında bulunur. Pancarın işlenmeden önce uzun süre bekletilmesi, özellikle don olayına maruz kalması durumunda miktarı artar. Kolay parçalanmayan stabil bir yapıya sahip olup işleme sırasında melasta kalır. Azotlu Maddeler Pancarın bileşiminde bulunan azotlu maddeler başlıca protein, serbest amino asitler, nitratlar ve amonyaktan oluşur. Pancardaki azot ve şeker miktarları arasında genellikle sabit bir oran vardır. Ortalama olarak bu oran 1.35/100 şeklindedir. Azotlu maddeler şeker fabrikasyonunu güçleştiren maddelerdir. 4

5 Melibiyoz Rafinoz Fruktoz Pektik Maddeler Şeker pancarının bileşiminde sakkarozdan sonra en fazla bulunan madde pektik maddelerdir. Hücrenin iskelet yapısında yer alırlar. Hücre duvarlarının ve hücreler arası bağın temel maddelerindendirler. Olgunlaşma ile miktarları azalır ve yapıları değişir. Esas itibarıyla, galakturonik asit ve galakturonat esterlerinin oluşturdukları dallanmış zincir yapısındaki dev moleküllerden oluşurlar. Kompleks karbonhidratlar grubundandırlar. Zincir yapılarının büyüklüklerine ve esterleşme düzeylerine bağlı olarak özellikleri değişir. Yapı ve özelliklerine bağlı olarak protopektin, pektin, pektinik asit, pektinaz, pektik asit pektat ve oligagalakturonat adları ile anılırlar. Diğer Bileşenler Asitler.- Pancarlarda bulunan en önemli asitler oksalik, tartarik, sitrik, laktik, süksinik ve malik asitlerdir. Kireçle oluşturdukları tuzların suda çözünme dereceleri şeker üretim işlemleri açısından önemlidir. Glikozitler.- Pancarda bulunan en önemli glikozid Saponin dir. Pancar bileşimindeki oranı yaklaşık %0.14 kadardır. Bunun hemen hemen 1/3 ü işleme sırasında şerbete geçer. Köpürmeye neden olmasından dolayı işleme sırasında zorluk çıkaran maddelerden biridir. Lipidler.- Pancardaki lipidler gerek miktar gerekse işlem açısından önemli değildir. Çoğunlukla oleik ve palmitik asit esterlerinden ibarettirler. Madensel maddeler (kül).- Pancarda bulunan madensel maddelerin başlıcaları klor, fosfor, sodyum, kalsiyum ve silisyum olup çoğunlukla oksit formundadırlar. Sakkarozun kristalleşmesini güçleştirdikleri için pancardaki miktarının az olması istenir. ŞEKER PANCARI (Saflık Katsayısı) Pancarda ve Şerbette Saflık Katsayısı Şeker miktarının çözünür kurumaddeye oranı saflık katsayısı olarak adlandırılır. Bir başka tanımla, saflık katsayısı, kurumaddede bulunan yüzde sakkaroz miktarıdır. Bu tanımlamaya göre; Şeker Saflık katsayısı = x 100 Kurumadde Bu katsayı, şeker sanayinde, pancar alımı sırasında bir kalite öğesi olarak kullanıldığı gibi, fabrikasyon aşamalarında şerbet ve şurubun saflık derecesini belirlemede de kullanılan bir ölçü birimidir. Ham şerbette 88 çevresinde olan saflık katsayısı rafinasyon sonucunda 99.9 a erişir. 5