Meyve ve Sebze suyu ve pulpunun konsantrasyonu
Meyve suları genel olarak %80-95 düzeyinde su içerirler. Çok iyi koşullarda depolansalar bile, bu süre içinde gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar ürünün kalitesini olumsuz etkilemektedir. Konsantrasyon prosesi ile meyve suyunun kuru madde miktarı %5-20 den %60-75 e çıkarılır. Böylece elde olunan meyve suyu konsantresi mikrobiyolojik ve kimyasal açıdan stabil hal alır. Aynı zamanda ürününü depolanma ve taşıma hacmi de konsantrat üretimi ile 6-7 defa azalır. Doğal olarak böylece depolama ve taşıma giderleri de düşmektedir.
Konsantrasyon işlemi sonucunda elde edilen ürün, yani meyve suyu konsantratı (veya konsantresi) bir ara üründür. Gereksinim duyulduğu zaman konsantreye kendisinden uzaklaştırılan miktarda su ilave edilerek meyve suyu doğal haline getirilir. Ayrıca belli miktarda aroma konsantresinin ilavesi de gereklidir. Bu şekilde üretilen meyve suyu ambalajlanarak tüketime sunulur.
Meyve sularının su içeriği evaporasyon (buharlaştırmatermik konsantrasyon), ters ozmoz veya dondurarak veya dekanter uygulaması ile azaltılabilir. Bu yöntemler içerisinde en yaygını evaporasyon yöntemidir. Bu yöntemle evaporatörlerden yararlanılır. Meyve suyu evaporatörlerde, buharla ısıtılan sıcak yüzeylerde ısıtılıp buharlaştırılır. Oluşan buhar, bir buhar ayırıcıda (seperatör) ayrılarak bir kondensatörde yoğuşturulup atılır ve geride konsantrat kalır. Böylece bir evaporatörün ısıtma, seperatör ve kondensatör bölümleri olmak üzere üç ana kısımdan oluştuğu anlaşılmaktadır
Termik konsantrasyon Meyve sularının termik yöntemle konsantre edilmesinde bazı ön koşullar vardır. Her şeyden önce, konsantre edilecek meyve suyuna depektinizasyon uygulanmış olmalıdır. Aksi halde pektin içeren meyve sularının viskozitesi, evaporasyon ilerledikçe gittikçe artar ve ısıtıcı yüzeylere yapışarak yanar. Yine aynı nedenle ısı iletimi çok güçleşerek evaporasyon zorlaşır. Nihayet en önemlisi kuru madde %60-65 e eriştikten sonra ortamda bulunan pektin ve asitle birlikte jel oluşur.
Meyve sularının evaporasyon yoluyla konsantre edilmesinde uzaklaştırılan su ile birlikte, meyvenin kendine özgü koku ve lezzetini veren uçucu nitelikteki maddeler de uzaklaşır ve atılır. Böylece elde edilen konsantre çoğunlukla aromasız bir şuruptan başka birşey değildir. İşte bu yüzden, konsantrasyondan önce meyve suyunun aroması, bir aroma tutucu ünitede ayrılır ve daha sonra konsantreye ilave etmek üzere aroma konsantresi olarak saklanır.
Evaporatörde, suyun buharlaşması için gerekli ısı, buhar üreticisinden sağlanan yüksek basınçlı buhardan alınır. Buna göre meyve suyu, ısıtma bölümünün yüzeyinde hareket ederken, bu yüzeyin dış tarafındaki buharın ısısı, aradaki tabakayı aşarak meyve suyuna iletilir. Evaporatörler Meyve sularının birçoğu ısıya duyarlı olduğundan, evaporasyon genel olarak düşük basınç altında (vakum) yürütülür ve böylece ürünün kaynama noktası ve evaporasyon düşük sıcaklıklarda gerçekleşir.
Meyve sularının konsantrasyonunda yapılan masrafın en önemli bölümünü harcanan buhar oluşturur. Bu nedenle buhar kullanımını azaltıcı evaporatör sistemleri geliştirilmiştir. Buhar ekonomisi açısından evaporatörler tek aşamalı ve çok aşamalı olarak iki gruba ayrılı. Çok aşamalı evaporatörlerde iki, üç veya dört evaporatör birbirine bağlı bir sistem olarak çalıştırılmaktadır. İlk evaporatörde ısıtma yüksek basınçlı buharla yapıldığı halde, diğer evaporatörlerde, bir önceki evaporatörden alınan brüde ısıtıcı buhar olarak kullanılır. Böylece tek aşamalı evaporatörlerde yoğunlaştırılarak atılan ve önemli ölçüde ısı enerjisi taşıyan brüdeden faydalanılarak buhar sarfiyatı azaltılabilmektedir.
İler doğru beslemeli çok aşamalı evaporatör Brüde Brüde Brüde Kondensatör P 1 P 2 P 3 Meyve suyu T 1 T 2 T 3 Buhar Meyve suyu Meyve suyu Kondensat Kondensat Konsantrat Kondensat P 1 >P 2 >P 3 T 1 >T 2 >T 3
Geri doğru beslemeli çok aşamalı evaporatör Brüde Brüde Brüde Kondensatör P 1 P 2 P 3 T 1 T 2 T 3 Buhar Meyve suyu Konsantrat Meyve suyu Meyve suyu Kondensat Kondensat Kondensat
Dondurarak konsantrasyon Meyve ve sebze sularının dondurarak konsantrasyonunda sulu çözeltiler 0 C nin altında soğutulur, bu arada saf su buz olarak kristalleşir. Buz kristalleri uygun bir separatör yardımıyla ayrıldıktan sonra geriye konsantre çözelti kalır. Enerji yönünden dondurarak konsantrasyon çok ekonomiktir. Bu düzenlerde 1 kg suyun dondurulması için 334 kj gerekli olduğu halde 1 kg suyun evaporasyonu için 2257 kj gereklidir. Ürün mikrobiyolojik açıdan stabil değildir. Ancak donmuş halde muhafaza edilir.
Membran konsantrasyon Ters ozmoz ile meyve suyundan suyun uzaklaştırılması 025 C arasındaki sıcaklıklarda bile gerçekleşebildiğinden, faz değişimine dayalı olan evaporasyon işlemine göre enerji kullanımı açısından daha ekonomik bulunmaktadır. Ayrıca işlenen ürün ısıya minimum düzeyde maruz kaldığından, portakal suyu gibi ısıya duyarlı ürünlerin konsantrasyonu için uygun bir yöntemdir. Uçucu aroma komponentleri de ters ozmoz ile üründe çok iyi tutulabilmektedir. Bugün gıda endüstrisinde ters ozmoz uygulamasının belirgin örneklerinden birisi salça üretimidir.
OZMOZ OZMOTİK DENGE TERS OZMOZ Ozmotik basınç farkı SU KONSANTRE SU KONSANTRE SU KONSANTRE YARI-GEÇİRGEN MEMBRAN YARI-GEÇİRGEN MEMBRAN YARI-GEÇİRGEN MEMBRAN
Ters ozmoz ile konsantrasyon, ancak belli Briks değerlerine kadar pratik olarak uygulanabilmektedir. Kritik Briks değeri aşıldıktan sonra permeat debisi kabul edilemez seviyelere düşmektedir. Bu nedenle ters ozmoz sistemleri pratikte evaporasyon ile kombine olarak uygulanmaktadır. Örneğin domates salçası üretiminde domates suyunun Brix değeri ters ozmoz ile % 5'den %8.5'a kadar çıkarılarak salça üretimi için uzaklaştırılması gereken suyun yaklaşık % 50'si ısı uygulanmaksızın ayrılmaktadır. Daha sonra evaporatörde 28-30 Brixe kadar konsantre edilir.salça mikrobiyolojik açıdan stabil değildir. Pastörize edilerek muhafaza edilir.
Dekanter ile konsantrasyon Meyve ve sebze pulpları, pulp taneciklerinin irilikleri 10-100 µm ve miktar olarak %30-60 arasında değişen, meyve etinin meyve suyu (serum) içinde hakiki bir süspansiyonu olduklarından, bu ürünlerde faz ayırımı için dekanter en uygun seperatördür.
Dekanterde pulptan ayrılan serumdan bir evaporatörde suyun bir bölümü buharlaştırılır.. Serumun konsantrasyonu ürüne zarar vermeyecek şekilde ve aroma da ayrılarak gerçekleştirilir. Böylece oksidasyonlar, aroma kayıpları, renk ve tat değişimleri vb. önlenmiş olur. Serum iki aşamalı evaporatörde yüksek vakum altında ve oldukça düşük sıcaklıkta yaklaşık 65-70 Briks e kadar konsantre edilir. Daha sonra konsantre serum ve daha önce dekanterde ayrılan katı pulp birleştirilerek pulp konsantratı elde edilir. Pulp konsantratının kuru maddasi % 30-40 düzeyinde olduğundan maikrobiyolojik açıdan stabil değildir. Pastörize edilerek muhafaza edilir.