Vişne ve kirazın rehidrasyon yeteneğine kurutma sıcaklığı ve ön işlemin etkisi

Transkript

1 Vişne ve kirazın rehidrasyon yeteneğine kurutma sıcaklığı ve ön işlemin etkisi İbrahim ARISOY, İnci TÜRK TOĞRUL* *Afyon Kocatepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü,Afyon, 3, Özet- Bu çalışmada Afyonkarahisar ın Çay ve Sultandağı ilçelerinden toplanan vişne ve kirazlar laboratuar tipi kurutucuda, 4 farklı sıcaklıkta ön işlemsiz ve 3 ayrı ön işlem uygulanarak kurutulduktan sonra oda sıcaklığında distile su ile rehidre edilerek, rehidrasyon yeteneğine farklı sıcaklıkta ve farklı ön işlem uygulayarak kurutmanın etkisi incelendi. Yüksek sıcaklıkta kurutulan vişne ve kirazların daha hızlı su aldığı ancak dengeye ulaşım süresinde bir etkisi olmadığı gözlendi. Zamanla rehidrasyon hızının değişiminden, suyun meyveye transferinde katı içi difüzyon mekanizmasının etkin olduğu gözlemlendi ve her bir durum için çap değişimini dikkate alarak ve almayarak difüzyon katsayıları hesaplandı. Anahtar Kelimeler: Vişne, Kiraz, Rehidrasyon, Kurutma, Ön işlem uygulaması Giriş Kurutma işlemi genel olarak kontrollü şartlar altında sıcaklık uygulaması ile gıdadaki suyun doğrudan buharlaşması ya da dondurulmuş halde kurutma tekniğinde olduğu gibi gıda içinde katı hale geçirilmiş suyun süblimleşmesi sonucu uzaklaştırılması işlemidir. Bu yöntem doğada çoğu zaman kendi kendine gerçekleşmekte ve örneğin çeşitli tahıllar ve baklagiller tarlada kendi halinde kuruyarak dayanıklı hale gelebilmektedir. Kurutmadaki amaç yaş ürünlerdeki serbest suyu uzaklaştırarak, ürünlerde meydana gelebilecek biyokimyasal reaksiyonları ve mikroorganizmaların gelişmesini durdurmak/sınırlandırmak ve mikroorganizmaların üreyemeyeceği bir orana indirerek gıda maddelerinin bozulmadan uzun süre dayanmalarını sağlamaktır [1]. Ancak kurutma, ürün kalitesini olumsuz yönde etkileyecek bazı reaksiyonları hızlandırıcı etki gösterdiği için, kurutma koşulları kurutulmuş ürünün kalite özelliklerini önemli düzeyde etkilemektedir. Sıcaklık, hava hızı, havanın bağıl nemi gibi kurutma koşulları, kurutulmuş ürünün yoğunluk, gözeneklilik gibi yapısal özelliklerini; renk görünüm gibi optik özelliklerini; aroma, tat, koku gibi duyusal özelliklerini ve su tutma kapasitesi, rehidrasyon hızı gibi rehidrasyon özelliklerini etkiler. Kurumuş ürünün rehidrasyon yeteneği, kurutulmuş bir üründe aranan en önemli niteliktir ve bunun kullanılması sırasında verilen su ile eski haline dönüşebilme düzeyidir. Yani kurutulmuş bir ürün suda tutulunca, taze halinde içerdiği kadar su alarak eski haline ve şekline dönüşürse, mükemmel niteliklerde olduğu kabul edilir. Bu özellik dondurularak kurutulmuş ürünlerde önemli ölçüde sağlanabilse de, geleneksel kurutma yöntemiyle kurutulanlarda önemli ölçüde kaybedilmiş olur. Rehidrasyon yeteneği sadece parça halinde kurutulan ürünlerde değil, aynı zamanda sıvı halde kurutulup toz haline getirilen, meyve tozu, domates tozu ve süt tozu gibi ürünler için de geçerlidir. Özellikle toz halindeki bu ürünlerin suda tümden ve hızla eriyip dağılması istenir. Bu niteliğe instant özellik denir. Ürünlerin rehidrasyon yeteneği veya instant özelliği kuruma koşulları ile yakından ilgilidir[-3]. Kurutulmuş ürünlerin rehidrasyon yeteneği fiziksel bir olaysa da, bunun kurutma sırasında azalması, materyaldeki kimyasal, fiziko-kimyasal ve fiziksel değişmelerle ilgilidir. Kurutma koşullarına bağlı olarak buruşma ve parçalanma sonucu, hücreler ve dokunun kapilar yapısının bozulması, rehidrasyonu olumsuz yönde etkileyen fiziksel faktörlerdir. Buna karşın rehidrasyon

2 yeteneği daha çok, kimyasal ve fizikokimyasal nedenlerle etkilenmektedir. Kurutmada uygulanan ısı etkisiyle ve kuruma sonucu hücredeki tuzların konsantre olmasına bağlı olarak proteinler denatüre olmaktadır. Denatüre olan proteinler artık suyu tekrar absorbe etme ve bağlama yeteneğini büyük ölçüde kaybetmektedir. Aynı nedenlerle nişasta ve gam maddeleri de daha az hidrofilik bir nitelik kazanmaktadır. Aynı zamanda hücre duvarı da eskisi gibi esnek değildir [4]. Ayrıca rehidrasyon suyuna hücre içinden tuz ve şeker geçmesi hücrenin turgor özelliğini kaybetmesine sebep olur [3]. Kurutulmuş ürünlerde rehidrasyonda absorbe edilen su düzeyi bu ürünlerde en önemli kalite kriterlerinden birisidir [5]. Kurutulmuş bir ürünün rehidrasyon yeteneği, onun suda belli koşullarda ıslatılması sonucu kazandığı su miktarıyla ölçülür. Buna göre kurutulmuş bir ürün eğer taze haldeyken içerdiği düzeyde suyu tekrar geri kazanabiliyorsa kaliteli ürün olarak kabul edilmektedir. Ancak rehidrasyon sırasındaki koşullar, kurutma koşulları, ürün cinsi, özellikle suyun sıcaklığı ve süre rehidrasyon yeteneği üzerine son derece etkilidir [6-8]. Bu yüzden bir ürünün rehidrasyon yeteneğine ilişkin sayısal bir değer verilirken, bunun nasıl saptandığına ait yöntemin ve koşullarının da ayrıntıyla tanımlanması gerekir [6]. Deneysel Çalışmalar Vişne ve kirazların rehidrasyon yeteneklerini incelemek amacıyla yapılan bu çalışmada, Afyonkarahisar ın Çay ve Sultandağı ilçelerinden toplanan vişne ve kirazlar laboratuar tipi kurutucuda, 4 farklı sıcaklıkta (- o C), ön işlemsiz ve 3 ayrı ön işlem uygulanarak kurutuldu. Ön işlemler 1) % Etil Oleat % K CO 3 %1 Sitrik asit, ) % Etil Oleat %5 K CO 3, 3) % Etil Oleat %5 NaOH çözeltilerinde 5 dakika bekletilmek suretiyle uygulandı. Meyveler bu şartlarda kurutulduktan sonra, distile su kullanılarak oda sıcaklığında rehidre edildi. Rehidrasyon sırasında kütle, çap ölçümleri yanı sıra çözeltinin brix değeri de periyodik olarak ölçüldü. Çap,.1 mm hassasiyetli dijital bir kumpas yardımıyla, kütle.1 gr hassasiyetli terazide tartılarak belirlendi. Rehidrasyon deneyleri ve çap ölçümleri 3 paralel halinde yürütüldü. Hesaplamalarda ölçümlerin ortalama değerleri kullanıldı. Rehidrasyonda kullanılan kuru meyvelerin başlangıç nem içerikleri 8 o C lik etüvde sabit ağırlığa gelinceye kadar (4 saat) bekletilmesi ile kirazda,17 ve vişnede,195 g su / g kuru madde olarak belirlendi. Sonuçlar ve Tartışma Ön işlemli ve ön işlemsiz olarak farklı sıcaklıklarda kurutulan vişne ve kirazlar saf su kullanılarak rehidre edilmiştir. Rehidrasyon süresince daldırma çözeltisinin (suyun) brix değerlerindeki değişim ön işlemsizler için Şekil 1 de, ön işlemliler için Şekil de verilmiştir. Şekillerden görüldüğü üzere rehidrasyon süresince meyveden rehidrasyon çözeltisine önemli bir katı geçişi meydana gelmemiştir. Kurutma sıcaklığının artması rehidrasyon süresinde meyveden suya katı madde geçişini arttırmış gibi görünse de bu değişim önemsizdir. Bu nedenle rehidrasyon süresince sadece rehidrasyon sıvısından meyveye olan kütle transferi göz önüne alınmıştır. Ayrıca şekillerden görüldüğü üzere farklı ön işlemlerle kurutma, meyveden çözeltiye katı geçişinde hiçbir etkiye neden olmamıştır.

3 ,6,5,4,4,3 Brix,3 Brix,,,1 5,1, Şekil uygulanmadan kurutulan kiraz ve vişnenin rehidrasyonu süresince brix değişimi Brix.,6,4,3, ön işlemsiz 1. ön işlem. ön işlem 3. ön işlem Kiraz Brix,35,3,5,,15,1 ön işlemsiz 1. ön işlem. ön işlem 3. ön işlem Vişne,1, Zaman,dk Şekil.Farklı ön işlem uygulanmış kiraz ve vişnenin rehidrasyonu süresince Brix değişimi Rehidrasyon süresince periyodik yapılan kütle ölçümlerinden g su/ g kuru madde olarak kuru temel nem içeriği değerlerine geçildikten sonra zamanla değişimi grafiğe geçirilmiştir. Şekil 3 ve Şekil 4 te sırasıyla kirazın ve vişnenin rehidrasyonu süresince zamanla nem içeriğindeki değişimler verilmiştir. Her bir ön işlem için verilen nem değerlerinin yanı sıra sabit sıcaklıkta kurutulan meyvelerde ön işlemin rehidrasyona etkisi de ilgili şekillerde yer almaktadır.

4 Nem içeriği, g su/g kurumadde Nem içeriği, g su/ g kuru madde 4 6.Ön işlem 4 6 Nem içeriği, g su/g kuru madde o C Nem içeriği, g su/g kuru madde Nem içeriği, g su/ g kuru madde ön işlem. ön işlem 3. ön işlem ön işlemsiz Şekil 3. Kirazın rehidrasyon sürecinde zamanla nem içeriğindeki değişim

5 Nem miktarı,g su/g kuru madde Nem miktarı, g su/g kuru madde. Ön işlem Nem miktarı,g su /g kuru madde Nem miktarı, g su/g kurumadde Zaman. dk Nem İçeriği, g su/g kuru madde o C. Ön işlem Şekil 4. Vişnenin rehidrasyon sürecinde zamanla nem içeriğindeki değişim

6 Şekillerden görüldüğü üzere meyveler kuruma sıcaklığındaki artışa paralel olarak daha hızlı nem kazanmıştır. Tüm ön işlemlerde geçerli olan bu sonuç kurutma sıcaklığının rehidrasyon üzerine olumlu etkisi olduğu şeklinde yorumlanabilir. Buna göre yüksek sıcaklıkta kuruyan meyvelerin daha hızlı nem kazanmış olduğu görülmektedir. Elde edilen bu sonuç literatürle uyumludur [9,1]. Kiraz da ön işlem uygulanmayan ürün daha hızlı sürede nem alırken 1. ön işlem ve. ön işlem uygulanan kirazlarda ise daha yavaş nem artışı gözlenmiştir.3. ön işlem uygulanarak kurutulan kirazların ise en yavaş rehidre olduğu Şekil 3 ten görülmektedir. Vişnede ise 3. ön işlem uygulanarak kurutulan ürün en hızlı bir şekilde nem aldığı, 1.ön işlem uygulanarak kurutulan ürünün ise en yavaş nem kazanma kabiliyetine sahip olduğu Şekil 4 den görülmektedir. Ön işlemsiz ve. ön işlem uygulanarak kurutulan vişnelerin rehidrasyon sürecince birbirine çok yakın değerler oranında nem kazandığı anlaşılmıştır. Rehidrasyon süresince elde edilen nem içeriği değerlerinin zamana göre nümerik diferansiyelinin alınmasıyla rehidrasyon hızları elde edilmiş ve kiraz için Şekil 5, vişne için Şekil 6 da verilmiştir. Şekillerden görüldüğü üzere yüksek sıcaklıkta kurutulan madde daha hızlı rehidre olmaktadır. Ayrıca tüm sıcaklıklar ve tüm ön işlemler de rehidrasyon hızı, zamanla azalan bir trend göstermektedir. Bu nedenle tüm rehidrasyon olayı sırasında meyveye nüfuz eden suyun hareketi katı içi difüzyon mekanizmasına göre gerçekleşmektedir. Yüzeydeki, kütle transfer direnci ihmal edilebilir. Azalan rehidrasyon hızı dönemine ait etkin difüzyon katsayısı Fick in II yasasının sabit yüzey konsantrasyonu sınır şartına göre çözümünden (denklem 1) belirlenebilir. M Me 9. 87β 39. 5β 88. 8β =. 68.e e +. 67e Mo Me (1) Denklem 1 in tek bir teriminin alınmasıyla basitleştirilmesi ve lineerleştirilmesi sonucunda difüzyon katsayısı aşağıdaki eşitlikten hesaplanabilir. Zamana karşı boyutsuz nemin ln i grafiğe geçirildiğinde elde edilen doğrunun eğimi difüzyon katsayısını verir. ln( MR) = ln(6 / π ) D ( π / r) t () eff Ön işlemli ve ön işlemiz olarak farklı sıcaklıklarda kurutulan kiraz ve vişnenin ortam sıcaklığında rehidrasyonu sırasında nem difüzyon katsayısını hesaplamak amacıyla t-lnmr grafikleri çizildi. Elde edilen doğru denklemlerinin eğimlerinden difüzyon katsayıları hesaplandı. Difüzyon katsayıları, çap değişimi ihmal edilerek ve rehidrasyon sırasında kiraz ve vişnedeki çap değişimleri kullanılarak hesaplandı. Sonuçlar şekil 7 de verildi.

7 Ön işlem o C 1.Ön işlem.ön işlem 3.Ön işlem Şekil 5. Kirazın rehidrasyon sürecinde zamanla rehidrasyon hızındaki değişim

8 Ön işlem o C 1.Ön işlem.ön işlem 3.Ön işlem Şekil 6. Vişnenin rehidrasyon sürecinde zamanla rehidrasyon hızındaki değişim Şekil 7 den görüldüğü gibi yüksek sıcaklıklarda kurutulan meyveler daha hızlı nem aldıklarından suyun difüzyon katsayısı daha yüksek çıkmıştır. Kurutma sıcaklığındaki düşüşle bağlantılı olarak nem alış hızı azaldığından difüzyon katsayıları da azalmaktadır. Rehidrasyon sırasında vişne ve kirazın boyutlarındaki değişim dikkate alınarak hesaplanan difüzyon katsayılarının, değişimin dikkate alınmadığı durumdakinden daha düşük bulunuşu da Şekil 7 den

9 görülen bir diğer sonuçtur. Kuruma sırasında deforme olan meyvelerin nem kazanırken büzülmenin de etkisiyle daha yavaş nem kazandıkları söylenebilir. Deff x1 11, m /s kiraz - çap değişimi dikkate alınmadan ön işlemsiz 1. ön işlem. ön işlem 3. ön işlem Deffx1 11, m /s kiraz-çap değişimi dikkate alınarak ön işlemsiz 1.ön işlem. ön işlem 3. ön işlem Deff x1 11, m /s vişne-çap değişimi dikkate alınmadan ön işlemsiz 1. ön işlem. ön işlem 3. ön işlem Deff x 1 11, m /s vişne-çap değişimi dikkate alınarak ön işlemsiz 1.ön işlem. ön işlem 3. ön işlem Şekil 7. Kiraz ve vişnenin rehidrasyonu sırasında suyun meyve içine transferi için hesaplanan difüzyon katsayıları Kaynaklar 1. Cemeroğlu, B., Karadeniz, F. ve Ozkan, M., 3, Meyve ve Sebze İsleme Teknolojisi, Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları, Yayın No:8, Ankara. Mujumdar, A. S., 1995, Handbook of Industrial Drying, Marcel Dekker Inc, 1., New York, 3. Mujumdar, A.S., Drying Technology in Agriculture and Food Sciences. Science Publishers, Inc. 4. Cemeroglu, B., Yemenicioğlu, A., Özkan, M., 1, Meyve ve Sebzelerin Bileşimi ve Soğukta Depolanmaları, Gıda Teknolojisi Derneği Yayinları No:4, Ankara, 38s. 5. Woodroof, J.G and Luh, B.S. 19, Commercial Fruit Processing. The AVI Publishing Co.Inc. Westport, Connecticut, 71 p. 6. Cemeroğlu, B., Acar. J., 1986, Sebze ve Meyve İşleme Teknolojisi, Gıda Teknolojisi Derneği, yayın no:6, Ankara. 7. Simpson, J.I., Chang, IC.L, Appel, E.C. and Bollman, M.C.1954a. Water Absorption During Reconstitution of Dehydrated fruits and vegetables. Food Tech. 9(1): Simpson, J.I., Chang, IC.L, Appel, E.C. and Bollman, M.C.1954b. Effect of Water Hardness in Reconstituting Dehydrated Fruits and Vegetables. Food Tech. 9(1): Dadali, G., Demirhan, E., Özbek, B. Effect of drying conditions on rehydration kinetics of microwave dried spinach. Food and Bioproducts Processing, 86, 35-41, Giri, S.K., Prasad, S. Drying kinetics and rehydration characteristics of microwave-vacuum and convective hot-air dried mushrooms. Journal of Food Engineering, 78, 51-51, 7.