GIDA MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

Transkript

1 GIDA MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ YRD. DOÇ. DR. SEÇİL TÜRKSOY HİTİT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GIDA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

2 DERSİN AMAÇLARI Gıda mühendisliği konularını genel olarak tanıtmak Mühendislik etik sorumluluk bilinci yaratmak Hazırlanacak ödevler ile yazılı ve sözlü olarak etkili iletişim becerileri kazanılmasına yardımcı olmak 2

3 DERS İÇERİĞİ Gıda mühendisliği kavramı Gıda kimyası Gıda mikrobiyolojisi Gıda mühendisliğinde temel işlemler Süt teknolojisi Et teknolojisi Yağ teknolojisi Hububat teknolojisi Meyve ve sebze teknolojisi Öğrencilerin çeşitli konulardaki sunumları 3

4 KAYNAK KİTAPLAR Singh, R.P., Heldman, D.R., Introduction to Food Engineering. Academic Press, USA. Toledo, R.T., Fundamentals of Food Process Engineering. Aspen Publisher, USA Potter, N., Hotchkiss, H., Food Science, Chapman and Hall, USA Ertugay, Z., Elgün, A., Kurt, A., Gökalp, H.Y., Gıda Bilimi ve Teknolojisi. Atatürk Ünv. Yayın No.671, Erzurum. 4

5 MÜHENDİSLİK NEDİR? Mühendis: Hendese = geometri kelimesinden türemiştir. Engineer: ingeniuty = yaratıcılık, akıllı olmak kelimelerinden türemiştir. Mühendislik, bilimsel bilgiye dayanan bir meslek olup, insanlığın isteği doğrultusunda ekonomik ve sosyal güçleri yönlendirerek medeniyetin gelişmesine katkıda bulunur. Mühendis, endüstri ve teknoloji için yeni düşünceler bulabilir ve düşünceleri yönlendirebilir, verdiği kararlarla insanlığın yaşam koşullarını değiştirebilir. 5

6 Mühendislik, değişkenlerinin tümü bilinmeyen veya ölçülemeyen, çok seçenekli durumda optimal çözüme ulaşma, insanların yararına, insanları örgütleme, yönetme, doğadaki malzeme ve gücü kontrol etme sanatıdır. Mühendislik, bilimi uygulama sanatıdır. Bu sanatın temel amacı, bilimsel gerçeklerin ortaya koyduğu ilkelerden yararlanarak, bu ilkeleri uygulayarak, insanların ihtiyaçlarına cevap vermek, farklı sorunlara güvenli, ekonomik ve pratik çözümler getirmektir. Mühendislik bir düşünce sistematiğidir. Matematiksel düşünme becerisidir. 6

7 Mühendislik, bilimi, ekonomiyi, zamanı ve fiziksel kaynakları en iyi şekilde değerlendirip, optimum çözüm arayışı içerisinde olmaktır. ABET (The Acreditation Board for Engineering and Technology = Mühendislik ve Teknoloji Onay Kurulu) Matematik ve fen bilimlerinden ders çalışma, deneyim ve uygulama yolları ile kazanılmış bilgileri akıllıca kullanarak, doğanın madde ve kuvvetlerini insanlığın yararına sunmak üzere ekonomik yöntemler geliştiren bir meslektir. Mühendisliğin temelinde matematik ve fen bilimleri bilgisi vardır. 7

8 ABET tarafından hazırlanan Mühendislik kriterleri 2000, mühendislik eğitimi veren programların geliştirmesi gereken özellikleri aşağıdaki gibi tanımlamaktadır: Matematik, temel bilimler ve mühendislik bilgilerini uygulama yeteneği, Deney tasarımı, deney yapma, veri analizi ve veri yorumlama yeteneği, İstenen özelliklere sahip bir sistemi, bileşenlerini veya çözüm yöntemlerini tasarlama yeteneği, Disiplinler arası bir grup içerisinde çalışabilme yeteneği, Mühendislik problemlerini tanımlama, modelleme, çözme yeteneği, Profesyonel ve etik sorumlulukların farkında olma yeteneği, Etkin biçimde iletişim kurabilme yeteneği Mühendislik çözümlerinin evrensel ve toplumsal bağlamda etkisini kavrayabilecek geniş bakış açısı oluşturabilme, 8

9 Gereksinimleri tanımlama, yaşam boyu öğrenmeye çalışma yeteneği, Yürürlükte olan yönetmelikler ile ilgili bilgi sahibi olma, Mühendislik uygulamaları için gerekli modern mühendislik araçlarını, becerilerini ve tekniğini kullanma yeteneği. 9

10 MÜHENDİSLİĞİN TARİHÇESİ Mühendisliğin tarihçesi insanoğlunun içindeki merak duygusu kadar eskidir. Atalarımız doğanın sunduğu imkanları, insanların yararına kullanmaya ve kontrol altına almaya çalışmışlardır. Bu da mühendislerin toplumun ihtiyaçlarını karşılamak gibi bir misyonu üstlenmelerine neden olmuştur. Tarih boyunca mühendisler, hükümdarlara yakın kişiler olup, önemli mevkilerde yer almışlardır. 10

11 ESKİ ÇAĞ Eski çağların en büyük mühendislik eserleri arasında yer alan piramitler Nil Vadisinde yapıldı. M.Ö. ve M.S. Beşer yüzyıllık dönemden oluşan 1000 yılda insanlar Helenistik döneme ait inanılmaz sayıda icat ve mühendislik eserleri yarattılar. Vida, su çarkı Roma çağında bunlara ek olarak bina güçlendirme teknikleri, yollar, su kemerleri, su dağıtım sistemleri ve büyük kamu binaları yapılmaya başlandı. Çin de su değirmenleri, döner fanlar, sallarda kullanılan sabit direkli yelkenler, kağıt ve barut üretimi 11

12 KARANLIK ÇAĞ MS Mekanik saat, baskı teknikleri, matbaa Demir ve alaşımların döküm teknikleri, tekstil teknolojisi (Anadolu) 16.yy. Rönesans - Leonardo Da Vinci Şatolar, ibadethaneler, su yapıları, yol ve köprüler 16. yy. Mimar Sinan 12

13 SANAYİ DEVRİMİ Gerçek mühendislerin gelişmeye başladığı en önemli zaman dilimidir. James Watt Buhar makinesi Whitworth döner bıçaklı kesme ve delme aletleri, torna makinesi Stephenson & Brunel lokomotif ve raylı sistemler Fransa da inşaat mühendisliği meslek olarak öğretilmeye başlandı. Bu gelişme ilk kez askeri olmayan mühendislerin eğitiminin yapılması anlamındadır ve o ndeneler civil engineering olarak adlandırılmıştır. 13

14 SANAYİ DEVRİMİ SONRASI AMERİKAN UYGULAMALARI 17. & 18.yy Özellikle 18. yy. dan sonra Avrupa daki askeri tekniklerin bu kıtada da kullanılmaya başlandığı görülür. 18. yy. ın ikinci yarısından 19. yy. başlarına kadar inşaat ve makine mühendislikleri önem kazanmıştır. İlk profesyonel mühendis odalarının kurulması. Havacılık, su, nükleer enerji, elektronik ve uzak mesafeli iletişim, madencilik, ziraat, gıda ve ormancılık alanlarında mühendislik gelişme göstermiştir. 14

15 MÜHENDİSLİK ETİĞİ Mühendislik hizmetleri toplumsal yaşamın her alanında belirleyici bir yer tutmaktadır. Toplum mühendislerden kaliteli ve akılcı üretim yapmasını, aynı zamanda mühendislerin etik kurallara uyarak mesleki ahlaklarını korumalarını istemektedir. Mühendislik, ürünleri genellikle aynı anda birçok kişiye verebildiği gibi bu ürünlerde veya hizmetlerde olabilecek herhangi bir mühendislik hatası topluma ve çevreye büyük zararlar verebilmektedir. 15

16 MÜHENDİSLİK ETİĞİ Günümüzde mühendisler kendilerine şu soruları sormalıdırlar: Yapabilir miyiz? Yapmalı mıyız? Yaparsak olayların akışını elden kaçırır mıyız? Bu yapılanlardan sorumlu tutulmaya hazır mıyız? Mühendislik mesleğinde sık sık çelişkili durumlarla karşılaşırız. Bu durumlarda tüm değer yargılarımızı göz önüne alarak karar vermeliyiz. Böylece ileride kararlarımızı açıklamakta ve kendimizi savunmakta güçlük çekmeyiz. 16

17 Örneğin; Savaş savunulabilir bir olay mıdır? İnsan yaşamına değer biçilebilir mi? Yaşayan bir canlıyı ortadan silme hakkına sahip miyiz?... 17

18 AHLAK & ETİK AHLAK: Doğru, iyi ve adil değerlendirme yapmamızı sağlayan temel kural ve inanışlar ETİK: Ahlak anlayışımızı yansıtan karar ve davranışlar Mühendislik etiği, teknolojinin ahlaki boyutunu inceler. Etik yapısal ve içerik olarak 3 grupta incelenir: Genel etik Meslek etiği Görev etiği 18

19 MÜHENDİSLİK ETİĞİ İLKELERİ Dünya Mühendisler Birliği 5 Ekim 1977 tarihli toplantısında son şeklini kabul ettiği Mühendislik Etiği nin temel ilkeleri aşağıdaki şekilde duyurulmuştur: Mühendisler, mühendislik mesleğinin doğruluğunu, onurunu ve değerini İnsanlığın refahının artması için kendi bilgi ve becerilerini kullanarak, Dürüst ve tarafsız olarak halka, kendi işverenlerine ve müşterilerine sadakatle hizmet ederek, Mühendislik mesleğinin yeteneğini ve prestijini arttırmaya çabalayarak, Kendi disiplinlerinin mesleki ve teknik birliğini destekleyerek, yüceltir ve geliştirirler. 19

20 Kaza yaptığında karton gibi yanan veya akordeona dönen arabalar Çarpışmalarda önde oturanların başını koparan hava yastıkları Kargo kapısı arızalı olup iyi kapanmadığı için içindeki yüzlerce yolcusu ile düşen DC-10 uçakları Çöken köprüler TV ekranlarında herkesin gözü önünde patlayan uzay araçları Binlerce kişinin ölümüne yol açan gaz patlamaları Toplu kanserlere yol açan ilaç fabrikaları Nükleer teknoloji Doğayı petrole bulayan tankerler 20

21 Gıda Bilimi ve Gıda Teknolojisi kavramları Gıda Bilimi Gıdaların temel fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal yapısı, gıdaların bozulma nedenleri, gıda işleme prensipleri vb. konulardaki temel bilimler ve mühendislik uygulamalarını içeren bilim dalıdır. Gıda Teknolojisi Gıda biliminin uygulama alanı olarak tanımlanabilir. Gıda biliminin ürettiği bilgileri kullanarak gıdaların üretimi, muhafazası, ambalajlanması, dağıtımı ile besin değeri yüksek güvenli gıdaların tüketimi ile ilgilenir. Pratikte bu iki kavram birbiri yerine kullanılabilmektedir. 21

22 Gıda Mühendisliği 22

23 Gıda Mühendisliği Biyoloji Gıda Mühendisliği Mühendislik Kimya 23

24 Gıda Mühendisliği Mikrobiyoloji Gıda Mühendisliği Kimya mühendisliği Biyokimya 24

25 Dünyada gıdalarla ilgili problemler Pek çok hastalığın temelinde doğrudan veya dolaylı olarak beslenme yer almaktadır. Gelişmemiş ülkelerde çok fazla sayıda insan yeterli gıdaya ulaşamamakta (kıtlık) bunun yanında yeterince protein ve kalori alamamaktadır. Gelişmiş ülkelerde ise obezite, diabet ve kardiyovasküler hastalıklar sorun teşkil etmektedir. 25

26 Gıda Mühendisliğinin bazı ilgi alanları Besin değeri yüksek, düşük maliyetli gıdaların geliştirilmesi Mevcut ürünlerin daha iyileştirilmesi ve yeni gıdaların geliştirilmesi Gıdaların besin değerlerinin değiştirilmesi (örneğin kalori içeriğinin azaltılması, ürün içerisine vitamin ve mineral eklenmesi) Gıdaların mümkün olan en güvenli şekilde üretilip tüketime kadar gıda güvenliğinin sağlanması (gıda üretimi, depolama ve muhafazasında uygun yöntemler kullanarak gıda kökenli hastalıkların oluşmasının önlenmesi) 26

27 Gıda Mühendislerinin çalıştığı sektörler Özel sektör Bakanlıklar Üretim ve pazarlama firmaları Tarım Bakanlığı, Sağlık Bakanlığı, Sanayi ve Ticaret Bakanlığı Kamu İktisadi Teşekkülleri (KİT) Belediyeler Eğitim ve araştırma enstitüleri 27

28 Gıda Mühendislerinin çalıştığı birimler 1. Yönetim birimi 2. İkmal planlama birimi (hammadde sağlama vb.) 3. Üretim birimleri 4. Kalite kontrol ve kalite güvence birimleri 5. Pazarlama birimi 6. Araştırma-geliştirme (AR-GE) birimi 28

29 Yardımcı Endüstriler - Kimya endüstrisi (gıda katkı maddeleri, koruyucu maddeler, enzimler vb.) - Gıda bileşenleri (renk/flavor vb.) sağlayıcılar - Ambalaj endüstrisi (cam, plastik, teneke, çelik, alüminyum, kağıt vb.) - Gıda makina ve ekipman üreticileri 29

30 Ürünler bazında gıda endüstrisi - Hububat ürünleri - Süt ve süt ürünleri - Et, balık ve kanatlı ürünleri - Katı ve sıvı yağlar - Şekerleme ürünleri - Meyve ve sebze ürünleri - İçecekler - Catering 30

31 TÜRKİYE DE GIDA SANAYİ UN VE UNLU MAMULLER Tahıl ve baklagil unları, irmik, bulgur, makarna, ekmek, bisküvi vb ürünler MEYVE VE SEBZE İŞLEME Konserve, dondurulmuş ve kurutulmuş meyve-sebze, meyvesebze suyu ve konsantresi, salça, reçel, marmelat vb ürünler SÜT VE SÜT ÜRÜNLERİ İçme sütü, yoğurt, peynir, süt tozu, tereyağı vb ürünler MEZBAHA ÜRÜNLERİ Kırmız et, kümes hayvanları, et mamulleri (sucuk, sosis, pastırma vb) vb ürünler BİTKİSEL YAĞ VE ÜRÜNLERİ Zeytinyağı, rafine sıvı yağ, margarin vb ürünler 31

32 SU ÜRÜNLERİ Balık, balık unu, balık yağı vb ürünler ŞEKER VE ŞEKERLİ ÜRÜNLER Şeker, helva, lokum, şekerleme, çikolata, kakaolu ürünler, çikletler vb ürünler DİĞER GIDALAR Çay, glikoz, alkollü ve alkolsüz içecekler vb ürünler 32

33 GIDA SANAYİNİN ÇEŞİTLİ SORUNLARI HAMMADDE KURULU KAPASİTE KULLANIM ORANI Büyük ve orta ölçekli işletmelerde kapasite kullanım oranı %70 Küçük işletmelerde bu oran çok daha düşük Hammadde yetersizliği Teknik bilgi eksikliği Sermaye eksikliği Teknolojik sorunlar HAKSIZ REKABET: ticari rekabetin iyi niyet kurallarına aykırı olan aldatıcı davranış veya başka suretle her türlü kötü yönde kullanılmasıdır. 33

34 Haksız rekabetin nedenleri: Denetim eksikliği Cezai uygulamalardaki eksiklik Sigortasız eleman çalıştırılması Yasadışı hammadde, katkı maddesi ve koruyucu madde kullanımı Arıtma sistemlerinin yeterli kullanılmaması gibi birçok kurala uymayan gıda işletmelerinin varlığı 34

35 HANGİ DERS NEDEN? Akışkanlar mekaniği: Sıvı ve gaz halde bulunan bütün maddeler birer akışkandır. Akışkanlar mekaniği, akışkan olarak adlandırılan maddelerin fiziksel davranışlarını inceler. Isı transferi: Sıcaklıkları farklı iki veya daha fazla nesne arasında iletim, taşınım ya da taşınım yoluyla gerçekleşen enerji aktarımının incelenmesidir. Bu transferin matematiksel yolla modellenmesi dersin temel konusudur. Termodinamik ve akışkanlar mekaniği dersleri ile yakından ilişkilidir. Gıda kimyası: Karbonhidratlar, proteinler, amino asitler, vitaminler, enzimler, lipitlerin yapıları, özellikleri ve sınıflandırılmaları 35

36 HANGİ DERS NEDEN? Gıda biyokimyası: Biyokimya; canlı organizmaların kimyasal proseslerini inceleyen bilim dalıdır. Gıda biyokimyası, gıdalardaki biyokimyasal değişikliklerin nasıl oluştuğunu ve bu değişikliklerin gıdanın kalitesini nasıl etkilediğini araştırır. Gıda mikrobiyolojisi: Mikroorganizma; mikroskop ile görülebilen küçük canlı organizmalar. Mikrobiyoloji; mikroorganizmaların özelliklerini, diğer canlılar ile ve kendi aralarındaki ilişkilerini inceleyen bilim dalıdır. Gıda mikrobiyolojisi; mikroorganizmaların gıdalara bulaşma yollarını, gıdalarda çoğalmalarını etkileyen faktörleri, gıdaların koruma yöntemlerini, gıdaların mikroorganizmalardan arındırılmalarını ve mikrobiyal üremenin önlenmesini inceler. 36

37 HANGİ DERS NEDEN? Temel işlemler: Gıda endüstrisinde kullanılan evoporasyon, temizleme, ayırma, sınıflandırma, filtrasyon, soğutma dondurma vb. işlemlerin ayrıntılarını inceler. Gıda biyoteknolojisi: Biyoteknoloji; hücre, doku, organ kültürü, moleküler biyoloji, fizyoloji, biyokimya, mikrobiyoloji, moleküler genetik gibi doğa bilimleri ile temel mühendislik ve bilgisayar bilimlerinden yararlanarak, genetik ve moleküler DNA teknikleriyle bitki ve canlıların genetik haritalarını çıkarmak, çoğaltmak, ıslah etmek, değiştirmek, geliştirmek, yeni ve az bulunan ürünleri canlılara (hücre, doku, organizma) ürettirmek Canlı organizmalardan elde edilecek metabolitlerin yeni gıda ve katkı maddesi eldesinde kullanımı, gıdalarda genetik modifikasyon uygulamaları 37

38 HANGİ DERS NEDEN? Tahıl teknolojisi: Tahılların (buğday, arpa, çavdar, mısır, yulaf, çeltik ) tanımı, özellikleri, üretimi, işlenmesi, depolanması. Katkı maddeleri. Un üretimi ve un sanayi. Ekmek sanayi. Makarna sanayi. İrmik, bisküvi üretimi 38

39 HANGİ DERS NEDEN? Meyve-sebze teknolojisi Yapısı, bileşimi Meyve suyu üretim teknolojisi Salça üretimi Konserve üretimi Marmelat, reçel üretimi Süt teknolojisi Süt kimyası Süt üretim prosesi Süt ürünleri (peynir, yoğurt, tereyağı ) üretimi Fermente süt ürünleri Dondurma üretimi 39

40 GIDA MADDELERİNİN BİLEŞİMİ, ÖZELLİKLERİ, ÖNEMİ Gıda maddelerinin bileşimi ve özelliklerinin bilinmesi, gıda teknolojisinin bütün aşamaları için oldukça önemlidir. Gıdanın Bozulması Muhafazası İşleme yöntemi Üretimi Hazırlanması Besleyici özellikleri Gıdanın bileşimindeki komponentlerle yakından ilişkilidir. Gıda maddelerinin bileşimi ve bileşenlerinin nelerden oluştuğu bilinmelidir. 40