Gıda Muhafazası Tarihi

Transkript

1 Isıl İşlemler

2 Gıda Muhafazası Tarihi İlk insanlar gıdaları buldukları zaman tüketiyorlardı, zamanla istedikleri gıdaları istedikleri zaman tüketmek ve ihtiyaçlarından daha fazla olan ürünleri değerlendirmek amacıyla gıdaları muhafaza etmeyi öğrendiler. İlk saklama yöntemleri genellikle tesadüfen ortaya çıkmış ve tecrübe ile bunlar geliştirilmiştir. Örneğin et ve balığın kışın daha uzun süre bozulmadan kalması insanlara bu ürünlerin soğuk nedeniyle dayandığını öğretmiştir. Yine kurutulan gıdaların uzun süre bozulmaması ve yabancı maddelerden temizlenen gıdaların daha uzun süre saklanması uzun yıllardır bilinmektedir.

3 Gıda Muhafazası Tarihi Bilimin ilerlemesi ile insanlar gıdalarda bozulma sebeplerini araştırmaya yönelmişler ve bu faktörleri ortadan kaldırmak üzerine çalışmalar yapılmıştır. 19. yy da Nicolas Appert adlı bir araştırmacı gıdaların yeteri kadar ısıtılıp ağızları sıkıca kapatılırsa, ağızları açılmadığı sürece bozulmadan kalabileceğini belirtmiştir. Appert in koyduğu prensipler bugün modern konserveciliğin temelini oluşturmuştur. Appertin konservecilik için önerdiği işlemler Gıdanın temiz olması Kutu ağızlarının iyi kapanması Yeterli sıcaklıkta işlem yapma

4 Konserveleme

5 Gıda Muhafazası Tarihi Appert den 50 yıl sonra Pastör gıdaları asıl bozanın mikroorganizmalar olduğunu ve ısı ile mikroorganizmaların öldürülmesi ile gıdaların uzun süre bozulmadan saklanabileceğini söylemiştir. Bu yüzde ısı ile mikroorganizmaların inhibe edilmesi işlemine Pastöre atfen pastörizasyon adı verilmiştir. O devirlerde henüz otoklav keşfedilmediği için ürünler açık hava basıncı altında yüksek sıcaklık uygulanıyordu de otoklavın keşfi ile basınç altında sıcaklık uygulaması başlamıştır.

6 Isıl işlemler Isı nedir? Isı da iş gibi bir enerji transfer biçimidir. Isı ve iş hiçbir cisimde depo edilemez, ancak Isı ve iş hiçbir cisimde depo edilemez, ancak sistem sınırlarında ve geçiş halinde iken belirlenebilir.

7 ISI: Belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle geçen enerjidir. Isının, SI birim sistemindeki birimi joule'dür. Bununla birlikte çeşitli mühendislik alanlarında BTU ve kalori de sık sık kullanılmaktadır.

8 Isıl işlemler Isıl işlem: Gıdaların bozulmasına neden olabilecek mikroorganizmaların ısı etkisiyle inaktive etmek suretiyle gıdalara dayanıklılık kazandırma işlemidir. Bu amaç doğrultusunda uygulanan işleme ısıl işlem denir

9 Isıl işlemler Isıl işlemler gıdaların muhafazasında en çok kullanılan metotlardandır. Isıl işlemler gıdanın raf ömrünü uzatmakla kalmaz, gıdaya pozitif etkileri de olabilir: Ör. Aroma oluşumu, renk Isıl işlemler sadece mikroplara değil enzimlere, haşerelere ve parazitlere karşı da etkilidir.

10 Isı olan her işlem ısıl işlem midir? Haşlama Pişirme Kızartma Izgara Vb işlemlerde ısı vardır ancak amaç farklıdır?

11 AMAÇ: Tüm patojenlerin öldürülmesi Patojen olmayıp bozulma yapan m.o ların öldürülmesi Enzim inaktivasyonu Besin değerinde minimum hasar Sıcaklık ve süre çok önemli: seçilen süre ve sıcaklıkta amaca ulaşılmalı

12 Isıl işlemlerin avantajları Proses koşullarının kontrolünün kolay olması Soğutma gerektirmeyen raf ömrü uzun gıdaların üretilebilmesi Gıdalarda bulunabilecek bazı anti-besin öğelerinin yok edilmesi Ör. Bazı baklagillerde bulunan tripsin inhibitörünün yok edilmesi Gıdalarda bulunan bazı besinlerin sindirim ve emiliminin kolaylaştırılması Ör. Proteinlerin sindiriminin kolaylaştırılması, nişastanın jelleşmesi, bağlı niasinin (vitamın B3 (110 C da 6 M HCl 3 saat) serbest hale gelmesi

13 Isıl işlemler Faydalarıyla beraber ısıl işlemlerin dezavantajları da vardır. Isıl işlem sonucu gıdanın karakteristik rengi, kokusu, tadı, aroması, tekstürü (yapısı) değişebilir. Bu durum gıdanın daha düşük kaliteli olarak algılanmasına sebep olabilir.

14 ISIL İŞLEMİN BİLEŞENLERE ETKİLERİ 1. Süt yağı: Karbonil bileşiklerin oluşumu-olumsuz tad 2. Süt proteini: Protein denatürasyonu (olumlu),primer yapı değişmez. Kazeine etkisi: ısıl stabilitesi yüksek bir protein 125 ºC de 60 dk ısıl işlem Serum proteinlerine etkisi: Serum proteinlerinde denatürasyon hızlı Amino asit kaybı: Isıl işlem a.a kaybına yol açmaktadır.

15 Lisin kayıpları Kaynatma %5 UHT %3-4 Pastörizasyon %1-2

16 ISIL İŞLEMİN BİLEŞENLERE ETKİLERİ 3. Maillard reaksiyonu: amino-aldehit interaksiyonu Isı ile artışı var. HMF oluşumu

17 Isıl işlemle üretilen gıdaların kalitesi Gıdaların kalitesi yüksek sıcaklık ve kısa süreli uygulamalar kullanılarak maksimize edilebilir. Yüksek sıcaklık ve kısa süreli uygulamalar sayesinde düşük sıcaklık ve uzun süreli uygulamalarda olduğu kadar mikroorganizma öldürülürken, gıdanın duyusal ve besin özellikleri daha iyi korunabilir.

18 Isıl işlem tipi Isıl işlem tipini belirleyen unsur gıda ph sıdır. ph>4.5 Düşük asitli gıda ph<4.5 Asitli gıda

19 Hedef M.O: Clostridium botulinum Isıya en dayanıklı patojen olarak biliniyor (düşük asitli gıdalarda) Isıya çok dirençli sporları var. Çubuk şeklinde, farklı tipleri var (A,B,C,D,E,F) Mezofilik anaerob bir bakteri. Öldürücü toksin salgılar. Botulinum toksinleri bilinen en kuvvetli biyolojik toksinlerdir.

20 Botulinum toksini İnsan için bilinen en zehirli madde olan botulinum toksinin, kilogram başına 0,001 mikrogram uygulanması öldürücü olabilmektedir. Botulinum toksini en çok bilinen zehirlerden olan VX maddesinden kez, sarin gazından kez daha güçlü bir zehirdir. Bir gramı bile uygun şekilde etrafa yayılmış ise bir milyondan fazla insanın ölümüne neden olabilir.

21 Clostridium botulinum KH dan gaz ve asit üretirler %50 şekerli ortamda gelişim yok, toksin yok Opt. gelişme sıcaklığı ºC Belirsiz bombaj %10 tuzlu suda gelişim yok, toksin yok Toksin için ºC

22 Isıl dayanıklılık Bazı bakterilerin ısıl dayanımı C.botulinumdan daha yüksek olabilir (ph >4.5) C. sporogenes C. thermosaccharolyticum Bacillus stearothermophilus

23 Isıl işlem koşulları Süre Sıcaklık

24 Mikropların ısıl inaktivasyonu D değeri: Belli bir sıcaklıkta belli sayıda mikroorganizmanın %90 ını öldürmek için gereken süre. Log N D değeri mikropların sayısının 1 log miktarı düşmesi için gereken süredir. t: zaman

25 D değeri 1 D = Eğim 1 t D = = t log No log N log No log N D:sbt sıcaklıkta desimal azalmayı sağlayan süre T: m.o sayısını No dan N e düşürmek için gereken süre No: herhangi bir andaki canlı sayısı N:t süre sonundaki canlı sayısı

26 Örnek: Sıvı bir ortama adet mikroorganizma inoküle edilmiş ve 10 dk lık bir ısıl işlem sonunda ortamda 90 adet m.o kaldığı belirlenmiştir. Buna göre bu m.o nın D değeri nedir.

27 Çözüm D D 1 = Eğim 1 t = = t log No log N log No log N D = = = 10 log10000 log = log10000 log dak D değeri büyüdükçe m.o ısıl direnci artar

28 Spor oluşturan bakterilerin D değerleri

29 Mikropların ısıl inaktivasyonu z değeri: D değerinin 10 katı değişmesi için gereken sıcaklıktır. Log (D değeri) z değeri, D değerinin 1 log oranında düşmesi için sıcaklığın ne kadar yükseltilmesi gerektiğini ifade eder. T: sıcaklık Ne kadar büyükse, m.o sıcaklık yükselmesinden o derece daha az etkilenir.

30 Mikropların ısıl inaktivasyonu z değeri: D değerinin 10 katı değişmesi için gereken sıcaklıktır. T:herhangi bir sıcaklık To: referans sıcaklık Do: ºC deki D değeri Dt: t sıcaklıkta D değeri z = log log log T D T log D To T Dt = + z Dt To T = Do z log Do

31 Soru: Bir m.o nın D değerleri; D 115 : 4.8 dak ve D 121 : 1.2 dak. z değeri nedir? z T 2 T = log D log D = log 4.8 log 1.2 = C

32 Gıdaların bazı besin, duyusal bileşenlerinin termal özelliklerinin ısıya dayanıklı mikroorganizmalar ve enzimlerin termal özelliklerine kıyaslanması

33 Vitaminler ve gıda pigmentleri Mikroorganizmalar ve enzimler

34 Isıl işlemler Mikropları %90 yok etmek genelde yeterli işlem olarak kabul edilmez. Pastörizasyon: 6D Konserve: 12D Konserve bebek gıdası: 25D

35 Isıl işlem tipleri Pastörizasyon Sterilizasyon Mutlak sterilizasyon Ticari sterilizasyon

36 Mekanizması Hücre duvarı Peptidoglikan (murein) Hücre duvarı çoğu bakterinin varlığını sürdürmesi için gereklidir. Bir antibiyotik olan penisilin tarafından peptidoglikan sentezinin engellemesi bakterilerin ölümüne neden olur.

37 Pastörizasyon Pastörizasyon hastalık yapan tüm mikroorganizmalar ile gıdada bozulmaya sebep olan sıcağa duyarlı mikroorganizmaların öldürülmesini sağlayan, enzimlerin inaktif edildiği bir ısıl işlem yöntemidir. Pastörizasyon ile gıdanın güvenliği sağlanırken, ürünün duyusal ve besinsel kalitesi gibi özellikleri üzerinde minimum seviyede değişiklikler meydana gelir. İşlem genellikle süt gibi düşük sıcaklıklarda (4 C) birkaç gün dayanabilecek ürünler ile oda sıcaklığında birkaç ay bozulmadan saklanabilecek konserve meyve gibi ürünlerin muhafaza edilmesinde kullanılır

38 Pastörizasyon Hafif bir uygulama, T<100 C Raf ömrü uzun (dayanıklı) bir gıda üretilmiş olmaz. Günlük ürün Pastörize ürünler gıdaları bozan mikroorganizmaları bulundurur ve soğukta saklanmalıdır.

39 Pastörizasyonun amacı Az asitli gıdalar (ph>4.5) Patojen mikroorganizmaları yok etmek Gıdaları bozan mikroorganizmaların sayısını azaltmak Bu sayede ort. 2 hafta civarında raf ömrü elde etmek Ör: süt Yüksek asitli gıdalar (ph<4.5) Gıdaları bozan mikroorganizmaların sayısını azaltmak Bu sayede birkaç ay civarında raf ömrü elde etmek Ör: portakal suyu Her iki tür gıda için de enzimlerin yok edilmesi ya da azaltılması hedeflenir.

40 Amaç Gıda Temel amaç Tali amaç Minimum işlem koşulları Meyve suyu (ph<4.5) Enzim (pektinesteraz, poligalaktoüranaz) inaktivasyonu Bozucu mikroorganizma inhibisyonu 65 C 30 dk 77 C 1 dk 88 C 15 s Bira Bozucu mikroorganizma C 20 dk (ph<4.5) (maya, Laktobasiller, C 1-4 dk inhibisyonu Süt (ph>4.5) Sıvı yumurta (ph>4.5) Patojenlerin öldürülmesi (Coxiella brunetti, Mikobakterium tuberculosis, Brucella abortis) Patojenlerin öldürülmesi (Salmonella seftenburg) Bozucu mikroorganizma inhibisyonu ve enzim inaktivasyonu Bozucu mikroorganizma inhibisyonu 63 C 30 dk 71.5 C 15 s 64.4 C 2.5 dk 60 C 3.5 dk Dondurma (ph>4.5) Bozucu mikroorganizma inhibisyonu Patojenlerin öldürülmesi 65 C 30 dk 71 C 10 dk 80 C 15 s

41 Çeşitli gıdalar için pastörizasyonun amaçları

42 Hedef mikroorganizma Sütte Coxiella burnetti nin 12D azaltılması Yumurtada Salmonella seftenburg un 9D azaltılması

43 Pastörizasyon Hafif bir ısıl işlem Kaliteye negatif etkisi minimum Duyusal özellikler ve besin değeri iyi korunur. Günlük (pastörize) Uzun ömürlü (UHT)

44 Isı ve Süre Süt pastörizasyonu 63 ºC - 30 dak. 72 ºC - 15 s 88 ºC - 1 s 94 ºC s Mikroplar üzerindeki etkisi açısından eşit uygulamalar

45 Pastörizasyon Süt Krema Dondurma karışımı Süt Krema Dondurma karışımı Batch Pastörizasyon (düşük sıcaklık ve uzun süreli ) 63 ºC, 30 dak. 66 ºC, 30 dak. 69 ºC, 30 dak. Sürekli Pastörizasyon (yüksek sıcaklık ve kısa süreli ) 72 ºC, 15 s 80 ºC, 25 s 80 ºC, 25 s

46 Pastörizasyon çeşitleri 1. Ambalaj içinde pastörizasyon: gıda ambalajlandıktan sonra işlem yapılır, ısıl işlem sırasında sıcaklığın kademeli olarak yükselmesi istenir ve çok yüksek sıcaklıklara çıkılmaz. 2. Ambalajlama öncesi pastörizasyon: yüksek sıcaklık değişimlerine karşı hassas olan gıdaların pastörizasyonunda kullanılan yöntemdir. 3. Kesikli pastörizasyon: düşük sıcaklık uzun süre (LTLT) proses olarak da bilinir. Sütün tankda ~63-65 C de 30 dakika ısıtılması 4. Sürekli pastörizasyon: yüksek sıcaklık kısa süre (HTST) proses olarak da isimlendirilmektedir. Süt gibi gıdaların ısı değiştiricilerde ~72-75 C de s ısıtılması

47 Pastörizasyon Kontrolü Enzim kullanımı Alkaline fosfotaz çiğ sütte doğal olarak bulunan bir enzimdir ve pastörizasyon kontrolü için uygun bir indikatördür. Yöntem ya florometrik olarak aletlerle ya da biyostripler kullanılarak gerçekleştirilir. Sığır, keçi ya da inek sütlerinde kullanılabildiği gibi kültür ile üretilmiş ürünlere ile peynirde de pastörizasyon kontrolünde kullanılır.

48 Pastörize ürünlerde kalite Pastörize ürünlerin besin değerleri ve duyusal özelliklerinde değişimler asgari düzeydedir. Diğer yandan raf ömürleri kısadır.

49 Pastörize gıdaların ambalajlanması En yaygın olarak cam şişeler ile karton paketler kullanılır. Cam şişelerin avantajları kolay temizlenebilme, ürünü göstermesi ve sertlik gibi avantajları dezavantajları ağırlık kırılganlık şeffaf camlarda Vit C ve riboflvin kaybı Karton paket kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır, düşük maliyet ve doldurma sırasında kontaminasyonu düşüklüğü avantaj olarak öne çıkarken ekipman kurulum maliyeti yüksektir.

50 Isıtma türleri Dolaylı ısıtma Ceketli tank

51 Dolaylı ısıtma: Tüplü ısı değiştiricileri

52 Tüplü ısı değiştiricileri Tubular Heat Exchanger -THE) Süt, meyve suyu, dondurma karışımı gibi ürünleri yüksek sıcaklıklarda işlemekte kullanılır (T<150C) Az ve orta kıvamlı gıdalarda kullanılabilir (ör. Salça, sütlaç)

53 Dolaylı ısıtma: Plakalı ısı değiştiricileri (Plate heat exchanger PHE) Viskozitesi düşük ürünler (ör: süt, yumurta akı, meyve suyu) Yüksek kapasiteli Az yer kaplar Enerji açısından verimli Yüksek vizkositeli ve parçacıklı gıdalar işlenemez. Parça büyüklüğü 3 mm yi geçmemelidir.

54

55 Süt Buhar (ısıtma ortamı)

56 conta

57 Plakalı ısı değiştiricilerinde ısının geri kazanımı (rejenerasyonu) Sıcak pastörize süt sistemi terk etmeden önce işlem görmemiş soğuk sütü ısıtmakta kullanılır. Pastörize edilmiş sütten gelen enerji geri kazanılmış olur. Bu sayede daha az buhara ihtiyaç duyulur.

58 GM

59 GM

60 GM

61

62 Doğrudan ısıtma: Doğrudan buhar enjeksiyonu

63

64 Sterilize gıdalar M.o inaktivasyonu amacıyla 100 ºC üzerindeki sıcaklıklarda uygulanan yoğun ısıl işlemdir. ph 4.5 üzerindeki gıdalara uygulanır

65 İki tipi vardır Mutlak sterilizasyon: Hiçbir şekilde canlı m.o kalmamasıdır. Ticari sterilizasyon: Tüm patojenler ile normal depolama koşullarında bozulma etmeni olabilecek m.o yok edilmesi amaçlanır. Bozulma yapmayan ısıl direnci yüksek bazı m.o canlı kalabilir. Amaç: gıdayı kalite açısından korumaktır.

66 Konserve gıdalar Gıdalar önce ambalajlanır, ardından sterilize edilir. >120C den sıcak buhar kullanılır. Proses süresi otoklav 120C ye ulaştığında başlamış kabul edilir. İşlem bitince kutular 40C e soğutulur. Ürün T<40C de depolanmalıdır. Yatay batch otoklav

67 Paket malzemeleri Metal kutular Cam kavanozlar Esnek polimer torbalar Plastik film kaplı tepsiler Özel plastik kaplar

68 Sürekli sistemler: Sürekli hidrostatik sterilizasyon sistemi

69 Sürekli sistemler: Sürekli karıştırma sistemli otoklav