Gıdaların Ozmotik Kurutulmasında Uygulanan Yeni Tekniklerin Enerji Verimliliği Bakımından Değerlendirilmesi

Transkript

1 Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 6, No: 2, 2011 (41-48) Electronic Journal of Food Technologies Vol:6, No: 2, 2011 (41-48) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Derleme (Review) Gıdaların Ozmotik Kurutulmasında Uygulanan Yeni Tekniklerin Enerji Verimliliği Bakımından Değerlendirilmesi Ebru EROĞLU 1 ve Hasan YILDIZ 2 1 Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Muradiye, Manisa e.eroglu45@gmail.com 2 Celal Bayar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü, Muradiye, Manisa hasan.yildiz@bayar.edu.tr Özet Gıda sanayinde uygulanan hemen tüm işlemlerde enerji kullanımı ya da dönüşümü söz konusudur. Gıdaların kurutulması yoğun enerji kullanımının gerçekleştiği gıda işleme yöntemlerinden biridir. Ozmotik kurutma hipertonik bir sıvı (şurup vb.) içerisine daldırılan gıda maddesinin içerdiği nemin kısmen uzaklaştırılması ilkesine dayanan bir kurutma yöntemidir. Ozmotik kurutmada işlem süresi uzundur. İşlem süresini kısaltmak amacıyla yeni bazı tekniklerin kurutma işlemi sırasında ya da öncesinde uygulanabilirliği konusunda çalışmaların arttığı görülmektedir. Ozmotik kurutma ile kombine uygulanan bu tekniklerin başlıcaları ultrason, vurgulu elektrik alan, ohmik ısıtma ve vakum uygulamasıdır. Ozmotik kurutma ürün kalitesini iyileştirmenin yanı sıra gıdaların kurutulmasında enerji sarfiyatını da azaltmaktadır. Ozmotik kurutma öncesi ya da ozmotik kurutma ile kombine halde uygulanan bu teknikler hücre zarında gözenek oluşumunu artırmaktadır. Dolayısıyla katı kazancı ve su kaybı daha hızlı gerçekleşmektedir. Tüm bunlara bağlı olarak kurutma süresinin daha kısa ve işlem süresince harcanan enerjinin daha az olduğu ortaya konmuştur. Bu çalışmada gıdalara uygulanan ozmotik kurutmanın yeni tekniklerle kombine halde uygulanmasının enerji tüketimi ve verimliliği üzerine etkilerini konu alan çalışmalar derlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Ozmotik kurutma, enerji, yeni teknikler Evaluation of New Technologies Applied in Osmotic Dehydration of Foods in Terms of Energy Efficiency Abstract In almost all process applied in food industry utilization or conversion of energy is found. Drying of food is one of the food processing techniques in which intensive energy usage exists. Osmotic dehydration is a drying method that depends on the principle of partially removing of moisture found in food product, which submerged into hypertonic liquid. In osmotic dehydration the processing time is long. With the purpose of reduction in processing time the researches about applicability of some new techniques during or before process have been increased. The main techniques, which are applied combined with osmotic dehydration, are ultrasound, pulsed electrical field, ohmic heating and vacuum application. Besides the high quality product, osmotic dehydration decreases energy consumption in food drying. In new techniques that are applied before or with the combination of osmotic dehydration increase pore formation in cell membrane structure, thus it contributes to occurrence of water loss and solid gain. Depending on all of these circumstances, it was proved that dehydration time and energy consumption is less than osmotic dehydration without new techniques. This review deals with energy consumption and efficiency issues of application combined new technologies with osmotic dehydration. Keywords: osmotic dehydration, energy, new technologies Bu makaleye atıf yapmak için Eroğlu, E., Yıldız, H. Gıdaların Ozmotik Kurutulmasında Uygulanan Yeni Tekniklerin Enerji Verimliliği Bakımından Değerlendirilmesi Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi 2011,6(2) How to cite this article Eroğlu, E., Yıldız, H. Evoluation of New Technologies Applied in Osmotic Dehydration of Foods in Terms of Energy Efficiency Electronic Journal of Food Technologies, 2011, 6(2) 41-48

2 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2011 (6) Gıdaların Ozmotik Kurutulmasında Uygulanan Yeni Tekniklerin Enerji Verimliliği 1. GİRİŞ Sıcak hava ile kurutma işlemleri endüstride en fazla enerji tüketen işlemlerden biri olarak bilinmektedir. Kurutma için harcanan enerjinin toplam endüstriyel enerji tüketimindeki payı genellikle %10-25 arasında değişmektedir. Bu oran kağıt endüstrisinde %35 e, tekstil endüstrisinde %50 ye kadar çıkabilmektedir. Gıda endüstrisinde ise ürün çeşitliliği, gıda üreticilerinin çok fazla olması ve gıda yan ürünlerinin yakıt kaynağı olarak kullanılması gibi nedenlerle kurutma için harcanan enerji oranının tahmin edilmesi oldukça güçtür [1]. Gıda işlemede kullanılmakta olan teknolojilere alternatif olarak yeni gıda işleme teknolojileri geliştirilirken, ürün kalitesinin iyileştirilmesi, katkı maddesi kullanımının azaltılması, mikrobiyal açıdan daha güvenli gıda üretimini hedeflemenin yanı sıra zaman ve enerji tasarrufunun da sağlanması amaçlanmaktadır [2; 3]. Tüm bu amaçlara hizmet eden modifiye veya yeni teknikler gıdaların işlenmesinde geleneksel yöntemlerin yerini almaya başlamıştır [4]. Yüksek oranda su (%75-95) içeren gıdalarda (meyve, sebze gibi) mikrobiyal ve kimyasal bozulmaların önlenebilmesi ve raf ömrünün artırılabilmesi için uygulanan en yaygın ve en eski yöntemlerden biri üründeki suyun önemli bir kısmının uzaklaştırılması yani gıdaların kurutulmasıdır. Kurutma ile gıdaların dayanıklılığının artırılması yanında belirli bölgelerde yetiştirilebilen ve dayanma süresi kısa olan meyve ve sebze gibi gıdaların üretiminin yapılmadığı diğer bölgelerde tüketiciye sunulabilmesi mümkün olmaktadır. Kurutma ile üründe meydana gelen ağırlık ve hacim azalmasından kaynaklanan taşıma, depolama ve paketleme maliyetlerindeki azalmalar, kurutma uygulamasının avantajları arasında yer almaktadır. Ancak endüstride özellikle sıcak hava ile geleneksel teknikler kullanılarak kurutulmuş ürünlerin kalite özelliklerinde (renk, doku, lezzet vb.) meydana gelen kayıplar kurutma yöntemleri üzerine çok sayıda araştırma yapılmasına neden olmuştur [5]. Kalite özelliklerindeki kayıpların azaltılması ve maliyetin düşürülmesi amacıyla geleneksel olarak güneşte ve sıcak hava akımında kurutma tekniklerine alternatif olabilecek yeni farklı yöntemler üzerine pek çok çalışma yapılmıştır [2; 4; 5]. Bu yöntemler arasında üzerinde en çok çalışma yapılanlar; mikrodalga ve kızılötesi dalga kullanımı ve ozmotik kurutmadır. Ozmotik kurutma, hipertonik bir sıvı içerisine daldırılan gıda maddesinin içerdiği suyun kısmen uzaklaştırılması işlemi olarak tanımlanmaktadır [4; 6; 7]. İşlem sıcaklığının düşük olması sayesinde duyusal özellikleri daha üstün ve besin değeri daha yüksek kurutulmuş gıda üretimi mümkün olabilmektedir. Ayrıca ozmotik kurutma, konvektif kurutma ve dondurarak kurutmaya göre daha düşük enerji gereksinimi olan bir işlem olarak kabul edilmektedir [4; 5]. Ancak ozmotik kurutmada işlem süresi uzundur. İşlem süresinin kısaltılması amacıyla ozmotik kurutma öncesinde ya da ozmotik kurutmayla kombine halde uygulanabilecek yeni tekniklerin geliştirilmesi üzerine yapılan çalışmaların giderek arttığı görülmektedir. Ultrason, vurgulu elektrik alan, ohmik ısıtma ve vakum uygulamasının ozmotik kurutma ile kombine edilmesi, üzerinde en çok çalışılan yeni teknikler olarak dikkati çekmektedir [3]. Birçok kaynakta bir cisim ya da sistemin iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanan enerji toplumsal gelişme ve ekonomik kalkınma için özellikle gelişmekte olan ülkeler açısından oldukça önemlidir. Enerji verimliği ise insanların yaşam düzeyinde, refah seviyelerinde, hizmet kalitelerinde, üretim miktarında ve kalitesinde azalma yaratmaksızın enerji tüketiminin düşürülmesi olarak tanımlanmaktadır [8; 9]. Enerji yoğunluğundaki değişime göre kirli ve temiz sektörlerden söz edilmektedir. Kirli endüstriler temiz endüstrilere göre daha yoğun sermaye ve enerji kullanmaktadır. Temiz endüstriler ise daha emek yoğun olanlardır. Türkiye imalat sanayindeki kirli ve temiz sektörlere bakıldığında şekerleme, kakao, çikolata vb. maddeler endüstrisi en temiz sektörler arasında yer almaktadır [10]. Birçok alanda olduğu gibi gıda sanayinde de üretim, taşıma, depolama aşamalarında enerji tüketilmektedir. Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) verilerine göre yılları arasında gıda 42

3 Eroğlu, E., Yıldız, H., Teknolojik Araştırmalar: GTED 2011 (6) sanayinde tüketilen enerjinin toplam sanayi tüketimine oranı %7,5-8,7 arasında değişmiştir. Enerji harcamalarının (TL olarak) toplam enerji harcamalarına oranının ise aynı dönemde %7,7-9,4 arasında değiştiği görülmektedir (Tablo 1) [8, 10]. Tablo 1. Gıda sanayinin yıllar itibariyle enerji tüketim ve enerji harcama oranları [10] Enerji Tüketim Oranı (%) 7,5 8,0 8,7 8,6 8,1 7,8 Enerji Harcamaları (%) 7,7 8,9 8,8 9,4 8,8 8,3 Gıda sanayi içerisinde yer alan kurutma sektöründe yoğun bir enerji tüketimi söz konusudur. Bununla birlikte enerji tüketiminde azalma sağlayacak yeni tekniklerin kullanımı üzerine yapılan çalışmalar [2; 4; 5] arasında ozmotik kurutma da yer almakta ve ozmotik kurutmanın enerji tasarrufu sağladığı belirtilmektedir. Ozmotik kurutmanın sağladığı %1 lik bir enerji tasarrufunun ürün maliyetinde yaklaşık %10 azalma sağladığını bildirmektedir. Bunun da kurutma süresi ve ısı kayıplarının azaltılması ile mümkün olabildiği ifade edilmektedir [11]. Bu çalışmada ozmotik kurutma öncesinde ya da ozmotik kurutma ile birlikte uygulanan yeni tekniklerin (ultrason, vurgulu elektrik alan, ohmik ısıtma, vakum uygulaması) kurutma işleminin enerji verimliliği üzerine etkilerini inceleyen çalışmalar derlenmiştir. 2. OZMOTİK KURUTMA Ozmotik kurutmada aynı anda üç farklı kütle aktarımı gerçekleşerek ürün kurutulmaktadır: (i) üründen çözeltiye su geçişi, (ii) çözeltiden ürüne olan çözünen aktarımı, (iii) ürüne ait çözünenlerin (şekerler, organik asitler, vitaminler, mineraller vb.) çözeltiye özütlenmesi. Ozmotik kurutmada enerjinin gerekli olduğu aşamalar şunlardır: (i) ürünün ve şurubun ısıtılması, (ii) kurutma boyunca üründen uzaklaştırılan ve şuruba geçen suyun evaporasyonla uzaklaştırılması [1]. Ozmotik kurutmanın ürünün kalite özellikleri açısından (renk, tat, tekstür vb.) ve enerji verimliliği açısından önemli etkileri vardır [11] Kalite Üzerine Etkileri Ozmotik kurutma taze ürün kalitesinde minimum kayıpla suyun uzaklaştırılmasını sağlayan etkili metotlardan biridir. Ürün kalitesi üzerindeki bu olumlu etkinin sebebi olarak işlem sıcaklığının C gibi düşük sıcaklıkta olması gösterilmektedir. Çünkü düşük sıcaklık, ozmoz yoluyla yarı geçirgen hücrelerden ürüne katı madde geçişini, aynı şekilde üründen çözeltiye su çıkışını sağlayan hücre zarını olumsuz yönde etkilememektedir. Ayrıca işlem süresince ürün ozmotik çözelti içinde bekletildiği için oksijene maruz kalmamakta, antioksidan kullanımına gerek kalmamaktadır. Sıcak havada kurutma işlemi öncesi ozmotik kurutmanın bir ön işlem olarak uygulanması son ürün kalitesini geliştirmektedir. Çünkü ozmotik kurutma işlemiyle ürün oksidatif bozulmadan korunmakta, uçucu bileşen kaybı azaltılmaktadır [11]. Ozmotik kurutmanın en önemli dezavantajları ise üründeki bazı suda çözünür bileşenlerin ozmotik çözeltiye geçmesi ve ürün nem içeriğinin yeterli mikrobiyal güvenliğin sağlanamadığı belirli bir değere kadar düşürülebilmesidir. Bu sebeple ozmotik kurutma çoğunlukla dondurma, pastörizasyon, kurutma ve konserveleme gibi işlemlerden önce bir ön işlem olarak kullanılmaktadır [7]. Enerji Verimliliği Üzerine Etkileri Kurutma, gıda sanayinde enerjinin çok yoğun bir şekilde kullanıldığı işlemlerden biridir. Sıcak hava ile kurutmada üründen nemin uzaklaştırılması işlemi, bir faz değişikliği (suyun buharlaştırılması) yoluyla 43

4 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2011 (6) Gıdaların Ozmotik Kurutulmasında Uygulanan Yeni Tekniklerin Enerji Verimliliği gerçekleştiği için yüksek miktarda enerji tüketimi gerekmektedir. Buna karşılık ozmotik kurutmada herhangi bir faz değişikliği söz konusu değildir. Dolayısıyla tüketilen enerji sıcak hava ile kurutma yöntemine göre daha düşük düzeydedir [7]. Ozmotik kurutma işleminde ürün içerisindeki suyun buharlaştırma işlemi yapılmaksızın hipertonik çözeltiye geçişi sağlanmaktadır. Bu işlem için herhangi bir enerji gereksinimi duyulmadığı gibi ozmotik kurutmayla ürün nem içeriğinin başlangıçtaki nem içeriğine göre %30-50 düşürülmesi mümkün olmaktadır [11]. Ozmotik kurutmada kullanılan hipetonik çözeltinin ozmotik ajan konsantrasyonu giderek düşmektedir. Hipertonik çözeltinin tekrar konsantre edilmesi genellikle evaporasyon yoluyla gerçekleştirilmektedir. Ozmotik kurutmada en yoğun enerji kullanımı bu aşamada gerçekleşmektedir. Yapılan bir çalışmada elmaların ozmotik kurutulmasında seyreltik çözeltinin evaporasyon yoluyla konsantre edilmesinde çok etkili evaporatör kullanılmadığı sürece enerji tüketimi kg başına 2500 kj olarak belirtilmiştir. Buna karşılık aynı işlemde elmaların C sıcaklıkta 7,6 kg/kg kuru baz dan 4,0 kg/kg kuru baz a kadar ozmotik kurutulması sırasında kurutma işlemi boyunca harcanan enerjinin ise sadece kj arasında değişim gösterdiği belirtilmiştir [1]. Konvektif kurutma öncesinde ozmotik kurutma uygulanması, kurutmada harcanan toplam enerji miktarını azaltmaktadır. Bu konuda yapılan bir çalışmada ozmotik yöntemle ön kurutma yapılmış elmaların konvektif yöntemle belli bir kuru madde içeriğine kadar kurutulmasında kurutma süresinin, ozmotik ön işlem görmeden kurutulan elmalara göre %10-15 oranında daha kısa olduğu gözlenmiştir [1] de yapılan bir araştırmada taze kızılcığın kurutulmasında 300 dakikalık ozmotik kurutma ardından yaklaşık dak. konvektif kurutma işlemi uygulanmıştır. Aynı hammaddenin yalnızca titreşimli akışkan yatak kurutucuda konvektif yöntemle kurutulması için harcanan zaman ise 180 dak. olarak belirlenmiştir. Taze kızılcıkların %87,4 olan başlangıç nem içeriği, ozmotik ön kurutma sonrasında %50 ye düşürülmüştür. Dolayısıyla ürünün başlangıç neminin yaklaşık %75 i ozmotik kurutma ile uzaklaştırılmıştır. Toplam kurutma süresi ozmotik ön kurutma yapılmış örneklerde daha uzun olmasına karşılık, ozmotik ön kurutmada, konvektif kurutmadaki gibi ısıtma yapılmadığı için, titreşimli akışkan yatak kurutucuya göre toplamda 2150 kj/kg lık bir enerji tasarrufu sağlanmıştır [12]. Son yıllarda ozmotik kurutmada kütle transferini hızlandıracak ısıl veya ısıl olmayan (ohmik ısıtma, ultrason, vurgulu elektrik alan ve vakum uygulaması gibi) yeni yöntemler üzerine çalışmaların yapıldığı görülmektedir [3]. Kütle transferinin hızlandırılması, bu tekniklerin uygulanmasına bağlı olarak hücre zarında gözenek oluşumunun ya da gözenek büyüklüğünün artırılmasıyla sağlanmaktadır [11; 12]. Bu teknikler ozmotik kurutma öncesinde ya da ozmotik kurutma ile kombine halde uygulanabilmektedir. 3. OZMOTİK KURUTMA İLE KOMBİNE EDİLEN YENİ TEKNİKLER 3.1. Ultrason Uygulaması Ultrason, insanların işitebildiği 20kHz frekansın üzerindeki ses dalgaları tarafından üretilen bir enerji biçimidir [13]. Ultrason tekniği gıda endüstrisinde uygulama alanı bulan yeni bir tekniktir. Ozmotik kurutma öncesi veya ozmotik kurutma ile kombine halde uygulanan ultrason işleminde ultrasonik dalgalar çok hızlı alternatif basınç ve genleşmeye neden olarak sünger etkisi olarak adlandırılan etkinin oluşmasını sağlayarak gıda içinde mikroskobik kanallar oluşumuyla nemin daha kolay uzaklaştırılmasına neden olmaktadır. Oluşturduğu kavitasyon etkisi ile bağlı suyun uzaklaştırılmasına da yardımcı olabilmektedir. Ürün üzerindeki gözenekler ultrasonik dalgalarla deformasyona uğrayarak kütle transferini artırmaktadır. Böylece işlem süresi kısalmakta, enerji tasarrufu sağlanmaktadır. Bu nedenle ultrason uygulaması ozmotik kurutmada işlem etkinliğini artırması, enerji ve zamandan tasarruf sağlaması nedeniyle tercih edilebilecek metotlardan birisidir [14; 15]. Yapılan bir çalışmada 1 kg muz için ultrasonik ön işlem ve sıcak havada kurutma kombinasyonu ile ozmotik kurutma ve sıcak havada kurutma yöntemleri arasında kıyaslama yapılmıştır. Ultrasonik ön işlem 44

5 Eroğlu, E., Yıldız, H., Teknolojik Araştırmalar: GTED 2011 (6) dakikada 30 kj enerji harcarken, ozmotik ön işlem dakikada 36 kj enerji harcamıştır. Ultrasonik ön işlem ve sıcak havada kurutma kombinasyonu kj enerji tüketirken yine ozmotik kurutma ile sıcak havada kurutma kombinasyonu kj enerji tüketmiştir. Çalışmanın yapıldığı dönemde ve yerde (2006, Aralık, Brezilya) elektrik için harcanan enerji birim maliyetinin 0,253 $/kwh olduğu dikkate alındığında enerji maliyetinin ultrasonik ön işlemle kurutulan örnekler için kg başına 3,10 $, ozmotik ön işlemle kurutulanlar için kg başına 3,19 $ olduğu hesaplanmıştır. Herhangi bir ön işlem uygulanmadan yapılan sıcak havada kurutma işlemi için ise kg başına 3,54 $ olarak hesaplanmıştır. Çalışmada görüldüğü gibi her iki ön işlem uygulaması da (ultrason uygulaması %12,4; ozmotik ön işlem %9,9) kurutma maliyetini azaltmaya yardımcı olmaktadır [15] Vurgulu Elektrik Alan Uygulaması Vurgulu elektrik alan (pulsed electric field, PEF) uygulaması, bir seri elektrot arasına yerleştirilen gıda maddesine µs-ms düzeyinde değişen sürelerde elektrik vurguları uygulanması prensibine dayanmaktadır [16]. Vurgulu elektrik alan uygulamalarında işlem parametreleri çok geniş bir aralığa sahiptir. 2,5 43 kv arasında bir elektriksel gerilim verilerek, 0,6 100 kv/cm elektriksel alan oluşturulmaktadır. Elektrotlar arası mesafe 3-77 mm, puls (vurgu) genişliği (bir pulsun süresi) 1 μs 10 ms, puls sayısı 1 120, frekans 0,2 50 Hz, arasında değişebilmektedir [17]. İşlemin etkinliği, uygulama süresi, vurgu şiddeti ve sıklığı, uygulama sıcaklığı ve gıdanın yapısına bağlıdır [18]. PEF uygulaması renk, besin değeri ve lezzette çok az kayba neden olmakta ve taze ürünün kalite özelliklerine yakın, en az işlem görmüş ürün elde edilebilmesini sağlamaktadır. Ortam sıcaklığında veya kontrollü sıcaklıkta uygulanabildiği için ısıtmadan kaynaklanan enerji kayıpları minimize edilebilmektedir. Bir gıda maddesine PEF uygulandığında ürünün yalıtkanlığı bozulmakta, hücre zarında deformasyon, gözenek çapında artış meydana gelmekte ve yeni gözenekler oluşmaktadır. Bunlara bağlı olarak çözünen madde geçişi artmaktadır. PEF uygulaması mikrosaniyeler ile ifade edilebilecek düzeyde kısa süreler uygulanmasına rağmen oluşan gözenekler hücre zarından kütle transferini arttırdığı için enerji kaybını azaltmaktadır [19] yılında yapılan bir çalışmada, 25 C sıcaklıkta, %44,5 lik sakkaroz çözeltisinde vurgulu elektrik alan ile kombine halde gerçekleştirilen ozmotik kurutma işleminde optimum şartlar 0,90 kv/cm elektriksel alan, 750 puls sayısı ve 100 μs işlem süresi olarak belirlenmiş ve sistemin enerji verimliliği incelenmiştir. Elmanın dokusal özellikleri üzerine yapılan bu çalışmada, puls sayısı 100 den 750 ye çıkarıldığında üründeki su kaybının %40 civarında olduğu, 750 den 1000 e çıkartıldığında ise kayıp oranındaki artışın sadece %2 olduğu görülmektedir. 750 puls sayısı ve 100 μs süresince vurgulu elektrik alan uygulamasında 13,5 kj/kg enerji harcanırken, aynı durumda 1000 puls sayısı için harcanan enerji 21 kj/kg olarak gözlenmiştir puls uygulamasında, üründeki su kaybı oranının yanında işlemin enerji verimliliğinin de düştüğü vurgulanmıştır [20] Ohmik Isıtma Uygulaması Ohmik ısıtma uygulaması gıda maddesinin ısıtılması veya mikroorganizmaların öldürülmesi amacıyla iki elektrot arasına yerleştirilen gıda maddesi içerisinden kesikli veya sürekli sistemle doğru ya da alternatif akım geçirilmesi tekniğidir. [21, 22]. Ohmik ısıtmada gıdalar içindeki elektrokimyasal reaksiyonların oluşumunun en az olduğu bölge olan düşük frekanstaki (50 veya 60 Hz) alternatif akım aralığında [23] ve genellikle V/cm voltaj gradyanında çalışılmaktadır [24]. Bu yöntem hızlı ve kararlı ısıtma sağlayan alternatif bir ısıtma işlemidir [25]. Gıda maddesinin elektrik akımına karşı göstermiş olduğu direnç, gıda içerisinde ısı jenerasyonuna (üretilmesine) yol açmaktadır. Başka bir deyişle elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşmektedir. Oluşan homojen ısı jenerasyonu özellikle sıvı gıdalarda homojen bir sıcaklık dağılımı sağlamaktadır [26]. 45

6 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2011 (6) Gıdaların Ozmotik Kurutulmasında Uygulanan Yeni Tekniklerin Enerji Verimliliği Ohmik ısıtma, gıda maddelerinde elektroporasyon (elektroplazmoliz) etkisiyle ekstraksiyonda işlem etkinliğini arttırıp işlem süresini kısaltarak enerji tasarrufu sağlamaktadır. İşlem süresinin kısalması enerji verimliliği açısından oldukça önemlidir. Diğer yandan ekstraksiyon işlemlerinde gerçekleştirilen ohmik ısıtmada uygulanan elektrik alan, vurgulu elektrik alan uygulamasındakine oranla daha düşüktür. Buna bağlı olarak ohmik ısıtmada kullanılan ekipmanlar vurgulu elektrik alan uygulamasındakine göre daha basitleştirilmiştir. Bu durum dolaylı da olsa enerji verimliliği açısından önem taşımaktadır [27] Vakum Uygulaması Ozmotik kurutma genellikle atmosferik basınçta uygulanmaktadır. Bununla birlikte yapılan araştırmalar ozmotik kurutma işlemi başlangıcında kısa bir süre de olsa vakum uygulanması durumunda katı kazancı ve su kaybı gibi kütle transfer oranlarının atmosferik basınçta gerçekleştirilen ozmotik kurutma işlemindekine oranla arttığını göstermiştir [28; 29; 30]. Vakum uygulaması ozmotik kurutma öncesinde uygulandığı gibi ozmotik kurutma sırasında da uygulanabilmektedir. Ozmotik kurutma ve vakum uygulaması kombinasyonunda kurutulacak gıda çözelti içerisine koyulduktan sonra önce kısa bir süre vakum altında bekletilmekte daha sonra kurutma işlemi atmosferik basınçta devam ettirilmektedir. Bu sayede hidrodinamik mekanizma yoluyla ozmotik sıvının gözeneklerden ürüne geçişi hızlandırılmaktadır [31]. Ayrıca basıncın düşürülmesiyle bir genleşme meydana gelmekte ve gözeneklerden gaz çıkışı önlenmektedir. Böylece gözenekler sadece ozmotik çözelti etkisi altında kalmakta ve kütle transfer hızı artmaktadır. Kütle transfer hızının artmasıyla kurutma süresi kısalmakta dolayısıyla enerji tüketimi azalmaktadır. Bunların yanı sıra vakum işleminin kullanıldığı uygulamalarda atmosferik basınçta gerçekleştirilen kurutma işlemine kıyasla işlem sıcaklığı daha düşüktür. Bu da elde edilen ürünlerin renk, tekstür ve lezzet gibi kalite özelliklerinin geleneksel yöntemlerle atmosferik basınç altında kurutulmuş ürünlere kıyasla daha üstün olmasına katkı sağlamaktadır [11]. 4. SONUÇ Ozmotik kurutma üründen çözeltiye su geçişi ve çözeltiden ürüne çözünen madde geçişi ile gerçekleşen, genellikle sıcak hava ile kurutma ya da dondurarak kurutma işlemleri öncesinde uygulanan bir ön kurutma işlemidir. Meyve ve sebzeler gibi nem içeriği yüksek gıdaların kurutulmasında %30-50 arasında değişen niceliklerde nem içeriğinin azaltılmasını sağlamaktadır. Ürün nem içeriğini azaltmak için üründeki suyun buharlaştırılması gibi bir faz değişikliği gerektirmemesi ozmotik kurutmanın enerji verimliliği açısından en önemli avantajıdır. Bununla birlikte ozmotik kurutmada kütle transferini hızlandırarak enerji tasarrufu sağlayabilecek yeni tekniklerin kullanımına yönelik çalışmaların yapıldığı görülmektedir. Yapılan çalışmalarda ultrason, vurgulu elektrik alan, ohmik ısıtma ve vakum uygulamasının ozmotik kurutmada enerji tasarrufu sağladığı ortaya konmuştur. Ancak ozmotik kurutma öncesinde ya da ozmotik kurutma ile kombine olarak kullanılabilecek bu yeni tekniklerin enerji tüketimi ve verimlilikleri üzerine çalışmaların yeterli olmadığı görülmekte, bu konuda daha fazla çalışma yapılması gerektiği düşünülmektedir. 5. KAYNAKLAR 1. Kudra, T., Energy Aspects in Food Dehydration. In: Cristina Ratti Ed. Advances in Food Dehydration, CRC Press, NW, U.S.A. pp Özkoç, S.Ö., Kızılötesi ve kızılötesi kombinasyon ısıtma teknolojilerinin gıda işleme uygulamalarında kullanımı. Gıda 35 (3):

7 Eroğlu, E., Yıldız, H., Teknolojik Araştırmalar: GTED 2011 (6) Barbosa-Canovas, G.V., Bermudez-Aguirre, D., Center for nonthermal processing of food. Food Science and Technology International, 14(5): Çınar, İ., Ozmotik dehidrasyon mekanizması ve uygulamaları. Gıda, 34 (5): İspir, A., Kayısının Osmotik Dehidrasyonu ve Kurutmaya Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı, Elazığ, 122 s. 6. Amami, E., Fersi, A., Khezami, L., Vorobiev, E., Kechaou, N., Centrifugal osmotic dehydration and rehydration of carrot tissue pre-treated by pulsed electric field. LWT 40: Us, F., Ozmotik Kurutma. Türkiye 9. Gıda Kongresi,, Hacettepe Üniversitesi, Mayıs, Ankara. 8. Akbostancı, E., Tunç, G. İ., Türüt-Aşık, S., Türkiye İmalat Sanayiinde Enerji Kullanımı ve Kirlilik. 9. Hepbaşlı, A., Enerji Verimliliği ve Yönetim Sistemi Yaklaşımlar ve Uygulamalar. Esen Ofset Matbaacılık, İstanbul. 970 s. 10. Haydaroğlu, C., Türk Sanayinde Enerji Verimliliği ve Yoğunluğunun Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, İktisat Anabilim Dalı, Eskişehir. 120 s. 11. Bekele, Y., Ramaswamy, H., Going beyond conventional osmotic dehydration for quality advantage and energy savings. EJAST 1(1): 1-15 (2010). 12. Grabowski, S., Marcotte, M., Poirier, M., Kudra, T., Drying characteristics of osmotically pretreated cranberries- energy and quality aspects. Drying Technology, 20(10), Señorans, F. J., Ibáñez, E., Cifuentes, A., New trends in food processing. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 43(5), Deng, Y., Zhao, Y., Effect of pulsed vacuum and ultrasound osmopretreatments on glass transition temperature, texture, microstructure and calcium penetration of dried apples (Fuji). LWT - Food Science and Technology 41: Fernandes, F.A.N., Gallão, M. I., Rodrigues, S., Effect of osmotic dehydration and ultrasound pre-treatment on cell structure: Melon dehydration. LWT 41: Fito, P., Chiralt, A., An approach to the modeling of solid food liquid operations: Application to osmotic dehydration. In: Food Engineering 2000, Edited by P. Fito, E. Ortega, & G. V. Barbosa- Canovas, Chapman & Hall, New Cork, pp Güleç, A.H., Modern Gıda Muhafazasında Vurgulu Elektrik Alan ve Ultrason Uygulamaları, 9. Gıda Kongresi, Mayıs, Bolu-Türkiye. 18. Mittal, G.S. ve Griffiths, M.W., Pulsed Electric Field Processing of Liquid Foods and Beverages, Emerging Technologies for Food Processing, ed: Sun, D.W., Vol: 1, Elsevier- Academic Press, Italy, pp:

8 Teknolojik Araştırmalar: GTED 2011 (6) Gıdaların Ozmotik Kurutulmasında Uygulanan Yeni Tekniklerin Enerji Verimliliği 19. Ngadi, M.O., Gachovska, T.K., Simpson, M.V., Raghavan, G.S.V., Pulsed electric field treatment of carrots before drying and rehydration Journal of the Science of Food and Agriculture 89: Amami, E., Vorobiev, E., Kechaou, N., Effect of pulsed electric field on the osmotic dehydration and mass transfer kinetics of apple tissue. Drying Technology, 23: Sastry, S., Ohmic heating and moderate electric field processing. Food Science and Technology International 14; Wesierska, E., Trziszka, T., Evaluation of the use of pulsed electrical field as a factor with antimicrobial activity. Journal of Food Engineering, 78: , 23. Tempest, P., Ohmic heating systems, in APV processed food sector process manual section-9. Electrical Heating, Issue 1, 54 p. 24. Vorobiev, E., Lebovka, N., Enhanced extraction from solid foods and biosuspensionsby pulsed electrical energy. Food Engineering Reviews 2: Tham, H.J., Chen, X.D., Young, B.R., Duffy, G.G., Ohmic heating of dairy fluids effects of local electric field on temperature distribution. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering 4: İçier, F., Gıdaların ohmik ısıtma yöntemiyle ısıtılmasının deneysel ve kuramsal olarak incelenmesi. Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, İzmir. 245 s. 27. Vorobiev, E., Lebovka, N., Enhanced Extraction from Solid Foods and Biosuspensions by Pulsed Electrical Energy. Food Eng Rev 2: Chafer, M., Gonzalez-Martinez, C., Fernandez, B., Perez, L., Chiralt, A., Effect of blanching and vacuum pulse application on osmotic dehydration of pear. Food Science and Technology International 9: Giraldo, G., Talens, P., Fito, P., Chiralt, A., Influence of sucrose solution concentration on kinetics and yield during osmotic dehydration of mango. Journal of Food Engineering 58: Corzo, O., Bracho, N., Rodrίguez, J., Gonzάlez, M., Predicting the moisture and salt contents of sardine sheets during vacuum pulse osmotic dehydration. Journal of Food Engineering 80: Gonzάlez-Martínez, C., Chiralt, A., Atarés, L., Effect of solute on osmotic dehydration and rehydration of vacuum impregnated apple cylinders (cv. Granny Smith). Journal of Food Engineering 89: