İÇME SÜTÜ TEKNOLOJİSİ-1 Prof. Dr. Asuman Gürsel
Sütünüzü içtiniz mi?
İçme sütü teknolojisi ürünleri sütü sıvı halde direkt olarak tüketicilerin kullanımına sunmak amacıyla kontrollü koşullarda ısı uygulamasıyla üretilen ürünlerdir. Bu kapsamda ticari olarak, içme sütleri Pastörize süt UHT sterilize süt adı altında iki grupta toplanabilir.
Sütte değişik tür ve sayıda mikroorganizmalar bulunabilir. Bu mikroorganizmalar uygun koşullar altında kısa sürede çoğalarak sütün niteliklerinin bozulmasına ve sonuçta tüketilemez hale gelmesine yol açabilirler.
Çiğ sütte, ayrıca, patojen diğer bir ifadeyle insanlarda hastalık yapan mikroorganizmalar da bulunabilir.
Dolayısıyla sütün direkt olarak, sıvı halde tüketime sunulabilmesi için kontrollü koşullarda ısıl işleme tabi tutulması ve böylece halk sağlığı açısından güvenilir hale getirilmesi gerekir.
Kontrollü ısı uygulaması ile patojen mikroorganizmalar tamamen sütü bozan diğer mikroorganizmalar büyük oranda yok edilmektedir. Böylece süt, mikrobiyolojik olarak güvenilir bir hale getirilmekte aynı zamanda besin değerinin zarar görmemesi, doğal niteliklerinin değişmemesi sağlanmaya çalışılmaktadır.
Pastörizasyon Uzun süreli (kesikli) Kısa süreli Yüksek sıcaklıkta ısıtma (LTLT) ısıtma (HTST) ısıtma (HP) 62-65 C/30-32 dakika 72-75 C/15-30 saniye 85-127 C/2-4 saniye Sterilizasyon Klasik (şişede veya kutuda) Ultra-yüksek sıcaklıkta (UHT) 110-120 C/20-40 dakika 135-150 C/2-20 saniye İndirekt yolla Direkt yolla sütün içine buhar enjeksiyonu yoluyla buhar içine sütün infüzyonu yoluyla
Pastörizasyon sütteki patojen mikroorganizmaları tamamen yok etmek dayanım süresini kısaltan diğer mikroorg.ları yüksek oranda ortadan kaldırmak böylece tüketici için güvenli ve belirli dayanım süresine sahip bir ürün elde etmek amacıyla uygulanan ısıl işlemdir.
Ticari pastörize süt üretiminde genellikle HTST* ısıtma yöntemi uygulanmaktadır. *HTST=High-Temperature Short-Time
HTST pastörizasyon sütün besleyici niteliğinde tadı ve görünüşünde önemli bir değişim yaratmaz.
Pastörize sütün dayanım süresi buzdolabı sıcaklığında birkaç gündür.
Çünkü, pastörizasyon işlemiyle patojen olmayan mikroorganizmaların sayısında belirli düzeyde azalma sağlanabilmekte enzimlerin de yalnızca bir kısmı inaktif hale getirilebilmektedir.
Süt, ancak sterilize edilirse birkaç günden daha uzun süreyle saklanabilir.
Sterilizasyon işlemi ile vejetatif hücrelerin %100 ü sporların büyük bir kısmı yok edilir enzimler daha yüksek oranda inaktif hale getirilir sonuçta sütün dayanım süresi uzar.
Klasik yöntemle sterilizasyon için: Süt Ön ısıtma ve homojenizasyon işlemlerine tabi tutulur Şişelere (veya kutulara) doldurulur Şişelerin ağızları kapatılır Otoklavda 110-120 C de 20-40 dakika süreyle buharla sterilizasyon yapılır.
Klasik sterilizasyon sütte: keskin pişmiş tat ve esmer bir renk oluşumuna proteinlerin besleyici niteliğinde bir miktar azalmaya belirli vitaminlerin kayba uğramasına yol açar.
Kural olarak Isıl işlem sıcaklığındaki her 10 C lik artışla birlikte: sütteki bakterilerin yok edilme hızı önemli düzeyde artar buna karşın kimyasal değişimler daha yavaş bir hızda meydana gelir.
Bu kurala göre: klasik sterilizasyon sıcaklıklarından daha yüksek sıcaklıklara (135-150 C) çıkıldığında: klasik sterilizasyonda sağlanan bakterisit (bakteri öldürücü) etkiye eşit bir etki sağlamak, fakat aynı zamanda sütün kimyasal niteliklerindeki değişimleri en az düzeyde tutmak için yalnızca birkaç saniyelik bir ısıl işlem uygulaması yeterli olmaktadır.
121 C de 8 dakika süreyle uygulanan Klasik sterilizasyon işleminin sağladığı bakterisit etkiyi elde etmek için 145 C de 1.2 saniye yeterli gelmektedir.
Bu prensipten hareketle geliştirilen ısıl işleme UHT* sterilizasyon adı verilmektedir. * UHT=Ultra High Temperature
UHT sterilizasyonda Sporlar dahil vejetatif hücrelerin %100 ü yok edilir Sütün rengi ve tadı klasik sterilizasyondakine göre daha az değişime uğrar Süt, aseptik koşullarda, ışık ve oksijen geçirmeyen ambalajlara doldurulduğunda soğukta 6 ay oda sıcaklığında 3 ay süreyle niteliklerini korur.
Çiğ Sütün İşletmeye Taşınması Sütler işletmeye iki şekilde taşınabilir: a) üreticiler tarafından güğümler içerisinde b) süt toplama merkezlerinden tankerlerle Her iki durumda da, sütlerden, önce örnek alınır, belirli kontroller yapılır ve sütün işletmeye kabul edilebilecek nitelikte olup olmadığı saptanır.
Süt işletmeye güğümlerle taşınıyorsa: Güğümler taşıyıcı bir bant üzerinde otomatik olarak teraziye iletilir kapakları açılır içerisindeki süt terazinin tankına boşaltılır.
Tankerle süt kabulü (süt hacmının sayaç ile ölçümü yoluyla)
Sütün işletmeye taşınmasında kullanılan ekipmanlar her taşıma işleminden sonra temizlenmeli dezenfekte edilmelidir.
Boşalan güğüm ve tankerlerin içerisinde bir miktar süt kalabilir. Bu süt kalıntıları, temizlenmediği takdirde, kısa süre içerisinde mikroorganizmaların hızla çoğalmasına neden olur ve bir sonraki taşıma sırasında önemli bulaşma kaynağı haline gelirler.
Pastörize ve UHT sterilize içme sütüne işlenecek çiğ süt hangi niteliklere sahip olmalıdır? Süt sağlıklı hayvanlardan sağılmış olmalı. Sütün sağımı hijyenik koşullarda yapılmış olmalı. Sağımdan sonra süt hızla soğutulup, işletmeye ulaşıncaya kadar soğukta muhafaza edilmiş olmalı. Kokusu, görünüşü, tadı değişmemiş olmalı. Kimyasal bileşimi standartlara uygun olmalı. İçerisine hile amacıyla hiçbir madde katılmamış olmalı. Bakteri içeriği düşük olmalı, özellikle pastörize süt üretiminde termodurik bakteri; UHT sterilize üretiminde psikrotrof bakteri sayısının az olmasına dikkat edilmeli. Lipolitik ve proteolitik enzim aktivitesi düşük düzeyde olmalı.
Çiğ süt kalitesinin kontrolü Süt alım platformunda hangi analizler yapılır? Sıcaklık Yoğunluk ph değeri Temizlik derecesi (sediment testi yardımıyla) Protein stabilitesi, alkol testi yardımıyla pastörize süt için %68 lik UHT sterilize süt için %72 lik alkol kullanılarak Duyusal nitelikler (görünüş, koku)
Laboratuvarda hangi analizler yapılır? Titrasyon asitliği. Yağ ve kurumadde oranı (gerekirse protein oranı). Toplam bakteri sayısı. Boya indirgeme testi (Resazurin testi). Donma noktası (su katıldığından şüpheleniliyor ise). Peroksidaz testi (Sütün önceden ısıtıldığından şüpheleniliyor ise). Nötürleyici maddelerin (karbonat, soda, hidrojen peroksit vb) aranması. Antibiyotik, deterjan kalıntısı gibi inhibitör maddelerin aranması.
İşletmeye kabul edilen sütlerin önce miktarı belirlenir. Miktarın belirlenmesi hem süt bedelinin ödenmesi hem de işletmenin üretim planlaması yapması açısından gereklidir. Miktar ağırlık veya hacım olarak tayin edilebilir. Miktarın ağırlık olarak belirlenmesi için özel süt alım terazilerinden yararlanılır. Tartım aletinin bakımı gerektiği şekilde yapılmalı, hassasiyeti hergün kontrol edilmelidir.
Süt alım terazileri yardımıyla miktarın belirlenmesi a) Güğümlerle taşınan sütler terazinin tankına boşaltıldıktan sonra tartılır, miktarı kaydedilir. b) Tanklar veya özel süt tankerleri ile taşınan sütlerde tartım işlemi baskülde yapılır. Tanker dolu iken ve sütün boşaltılmasından sonra tartılır aradaki fark süt miktarı olarak kaydedilir.
Hacım olarak (sayaçlar yardımıyla) miktarın belirlenmesi Akış halindeki süt miktarının belirlenmesinde hacım ölçme cihazlarının (sayaçlar) kullanılması pratik açıdan yarar sağlar. Böylece, tank, tanker veya benzeri yerlerden kolaylıkla süt örneği alınabilir.
Süt miktarı belirlenirken, çoğunlukla yağ miktarı da belirlenir. Yağ miktarının belirlenmesi şu nedenlerle önem taşımaktadır: üreticiye ödenecek çiğ süt bedelinin hesaplanması son üründe bulunması gereken yağ oranına göre standardizasyon yapılması
Sütün Depolanması Süt işletmeye kabul edildikten sonra işleninceye kadar depolanması gerekir.
Sütün depolanmasının amaçları İşletmeye değişik yerlerden ve farklı miktarlarda gelen, dolayısıyla bileşim ve kalite yönünden farklılık gösteren sütleri harmanlanmak suretiyle belirli bileşim ve kaliteye sahip hammadde oluşturulmasını sağlamak Gelen sütün miktarı ve geliş zamanındaki farklılıklar nedeniyle olabilecek aksaklıkları önlemek ve işletmenin düzenli ve sürekli bir üretim faaliyetinde bulunmasını sağlamak
Çiğ süt depolama tankı
Sütün Ön İşlemlere Tabi Tutulması İşletmeye kabul edilen çiğ süt pastörizasyon veya UHT sterilizasyondan önce aşağıdaki işlemlerden geçirilir : Klarifikasyon (sütteki yabancı maddelerin temizlenmesi) De-aerasyon (süt içindeki havanın ve yabancı kokuların giderilmesi) Separasyon (süt yağının ayrılması) Süt yağının standardizasyonu Homojenizasyon
Sütün temizlenmesi (klarifikasyon) Sütteki gözle görülebilir kirlilik unsurları süt üretim alanında temizlenmiş olmakla birlikte işletmeye nakli sırasında süte organik ve inorganik kökenli yabancı maddeler karışabilir.
Ayrıca, ahır temizliğine ve sağım sırasındaki hijyenik koşullara gereken önem verilmediği takdirde sütte kirliliğe yol açan maddelerin düzeyi artış gösterir.
Küçük işletmelerde Güğümler içerisinde gelen sütler alım terazisine boşaltılırken (terazinin üzerine yerleştirmiş) bir tülbent veya tel süzgeç yardımıyla süzülür. Böylece kaba kirler ayrılır. Süzme işleminde tülbent kullanılıyor ise, bezin bulaşma kaynağı haline gelmemesi için sık sık temizlenip dezenfekte edilmesi gerekir.
Büyük kapasiteli işletmelerde Çiğ sütteki kaba kirler tartım işleminden sonra boru hattına monte edilmiş olan bir filtre yardımıyla temizlenir. Filtreler paslanmaz çelikten yapılmış olmalı sık sık temizlenmeli sterilize edilmelidir.
Çiğ sütte kaba kirlerden başka, gözle görülemeyen (deri döküntüsü, bakteri hücresi gibi) kirler de vardır. Bunlar ancak, merkezkaç kuvvet etkisine dayalı olarak ayırma yapan ekipmanlar yardımıyla etkin bir şekilde temizlenebilir.
Merkezkaç kuvvet etkisiyle ayırma farklı yoğunluğa sahip bileşenlerden oluşan bir karışımın bir merkez etrafında hızla döndürülmesi halinde yoğunluğu fazla olan unsurların dışta yoğunluğu az olan unsurların da iç tarafta toplanması esasına dayanmaktadır.
Sütün, merkezkaç kuvvet etkisiyle temizlenmesi işlemine klarifikasyon bu amaçla kullanılan cihazlara da klarifikatör adı verilmektedir.
Klarifikatörlerle gerçekleştirilen temizleme işleminde çapı 4-5 mikron olan yabancı maddeler bakteriler sütten ayrılmaktadır. çapı daha küçük olan bakteriler sütte kalmaktadır.
Süt endüstrisinde merkezkaç kuvvet etkisiyle ayırma işlemi süt yağının ayrılması (separasyon) sütün yağ oranı yönünden standardizasyonu amacıyla da kullanılmaktadır. Bu uygulamalar için kullanılan cihazlara krema separatörü denilmektedir.
Bazı separatörler klarifikasyon separasyon standardizasyon işlemlerinin hepsini birden gerçekleştirebilir. Bu tip separatörler üniversal separatör olarak adlandırılır. Süt işletmesinde üniversal separatör varsa, ayrıca klarifikatör kullanımına gerek yoktur.
Bir separatördeki en önemli parça tamburdur. Tambur, esas olarak bir gövde içerisine yerleştirilmiş üst üste dizili ayırma çanaklarından ibarettir.
Ayırma çanakları konik biçimlidir paslanmaz çelikten yapılmıştır dış yüzeylerine pimler yerleştirilmiştir.
Pimler sayesinde, çanaklar üst üste dizildiklerinde, çanak yüzeyleri arasında 1-3 mm kadar bir boşluk oluşur. Kanal adı verilen bu boşluklarda süt ince bir film katmanı halinde dağılır, böylece santrifüj kuvvetin etkisi artırılmış olur.
Tamburun alt kısmında tamburun dönmesini sağlayan bir motor bulunur. Tambur döndüğünde, çanaklar da dönmeye başlar. Sütün separatöre girişi yukarıdan ya da aşağıdan olabilir.
Klarifikatörlerle krema separatörleri tasarım ve çalışma prensibi bakımından birbirlerine benzerdir. Fakat, çanaklarda ve krema ayırma kısmında bazı farklılıklar vardır.
Klarifikatörler çanakların delikleri yok çanak sayısı 10-20 çıkış borusu 1 adet Krema separatörleri çanakların üzerinde delikler var çanak sayısı 120 ye kadar çıkabilir delikler çanak üzerine merkezden belirli bir uzaklıkta olacak şekilde yerleştirilmiş çıkış borusu 2 adet (biri krema, diğeri yağsız süt için)
Bir klarifikatörün enine kesiti
Normal koşullarda sütten ayrılan kir (sediment veya separatör çamuru) miktarı 10 tonda 1 kg kadardır. Asitliği yükselmiş sütlerde kir miktarı fazladır. Separatör çamurunun içerisinde kıl, deri döküntüsü gibi yabancı maddeler alyuvar ve akyuvarlar az miktarda protein topakları bakteriler bulunur.
Separatör çamurunun kimyasal bileşimi Su % 70-75 Yağ % 3-4 Proteinler % 15-20 Kül % 2-3 Diğer organik maddeler % 2-3
Deaerasyon Sütte çözünmüş ve dağılmış halde bulunan Sütteki havanın uzaklaştırılması ve yabancı ve kötü kokuların giderilmesi amacıyla uygulanan bir işlemdir.
Yeni sağılmış bir sütte yaklaşık %6 oranında hava bulunur. Hava miktarı sağımdan sonraki işlemler ve işletmeye taşıma sırasında %10 a kadar yükselebilir.
Süte uygulanan mekanik işlemlerin sayısı arttıkça süte daha fazla hava karışır. Sütün çiftliklerde soğukta bekletilmesi sütte daha fazla havanın çözünmesine yol açar, dolayısıyla soğuk sütte hava miktarı fazladır.
Süt içindeki hava teknolojik uygulamalar sırasında önemli sorunlar yaratabilir. Bu nedenle, sütün işlenmeden önce deaerasyon işlemine tabi tutulması gerekir.
Sütteki havadan kaynaklanan sorunlar Sütün ölçümü doğru bir şekilde yapılamaz. Separatörün krema ayırma etkinliği azalır. Plakalı pastörizatörlerin ısıtma yüzeylerinde ısı iletimi azalır.
Süt içerisinde hava 3 halde bulunur: Bağlı halde Çözünmüş halde Dağılmış (dispers) halde Sütün işlenmesi sırasında pratik açıdan sorun yaratan hava tipleri çözünmüş ve dağılmış halde bulunan havadır.
Deaerasyon a) süt toplama merkezlerinde b) işletmede süt alımı sırasında c) işleme hattında yapılabilir.
Süt toplama merkezinde sütün deaerasyonu
Süt alımında deaerasyon
Vakum altında çalışan deaeratör
Separasyon Süt teknolojisinde yağın separasyonu sütün yağsız fazının yağlı fazdan ayrılması işlemidir.
Separasyonun prensibi, sütün sulu fazında emülsiyon halinde bulunan yağ globüllerinin yoğunluğunun diğer süt bileşenlerinden farklı olması esasına dayanır.
Süt yağı, yoğunluğunun daha düşük olması nedeniyle kendi haline bırakılan sütlerde doğal yolla ayrılabilir. Fakat, yağın doğal yolla ayrılması için uzun bir süreye ihtiyaç duyulduğundan, süt işletmelerinde bu işlem krema separatörleri ile gerçekleştirilmektedir.
Krema separatörleri sütün separatöre veriliş şekline göre 3 grupta toplanır: Açık krema makinaları Yarı hermetik (yarı kapalı) separatörler Hermetik (kapalı) separatörler
Hermetik bir santrifüj separatörde süt yağının ayrılması
Separatörlerle istenen yağ oranında krema veya süt otomatik olarak elde edilebilir. Bunun için separatörün krema çıkışına bir ayar vidası (krema ayar ventili) yerleştirilmiştir. Bu vida yardımıyla krema akış miktarı ayarlanabilir. Normal olarak, ayrılan krema miktarı toplam sütün %10 u kadardır. Ayar vidası tamamen kapatıldığında, separatöre giren sütün tamamı yağsız süt çıkışından geçiş yapar.
Yağsız sütte kalan yağın yüzde miktarı o separatörün krema ayırma derecesi ya da krema ayırma yeteneği olarak ifade edilir. Normal koşullarda bu değer %0.01-0.04 arasındadır, geliştirilmiş tiplerinde %0.005 e kadar düşmektedir.
Separasyon üzerinde etkili faktörler Separasyonu etkileyen faktörler 2 grupta toplanabilir: Sütle ilgili faktörler Separatörle ilgili faktörler
Sütle ilgili faktörler Separatörle ilgili faktörler - Separasyondan önce süte uygulanan işlemler - Sütün sıcaklığı - Sütteki hava - Yağ globüllerinin büyüklüğü - Sütün bileşiminde mevsimlere ve coğrafik koşullara bağlı olarak meydana gelen değişimler - Tamburun dönüş hızı - Separatörün kapasitesi - Separatörün sıcaklığı - Separasyon süresi - Separatörün bakım durumu
Sütle ilgili faktörler: - Separasyondan önce uygulanan işlemler Sütün, özellikle tamamen doldurulmayan taşıma araçları ile nakli sırasında kuvvetlice çalkalanması. Sütün birkaç kez pompalanması. Sütün soğutma sırasında kuvvetlice karıştırılması. Sütün birkaç kez klarifiye edilmesi.
- Sütün sıcaklığı Süt yağının optimum düzeyde separasyonu için sütün sıcaklığı 45-55ºC arasında olmalı separasyon sırasında sıcaklık değişmemeli
Sütün sıcaklığını yükseltmenin sağladığı yararlar şunlardır: Sütün viskozitesi azalır, yani süt daha akışkan bir hal alır. Yağ ile süt serumu arasındaki yoğunluk farkı artar. Genleşme nedeni ile yağ globüllerinin boyutlarında bir miktar artış görülür.
- Sütteki hava Sütte havanın bulunması krema ayırma etkinliğini azaltır.
- Yağ globüllerinin büyüklüğü Krema ayırma derecesi üzerinde Çiğ sütün yağ oranı etkili değildir. Yağ globüllerinin çapı etkilidir. Küçük çaplı yağ globülleri yavaş yer değiştirdikleri için kremaya geçmez, yağsız süt içinde kalabilirler. Çapı 1 μm den daha az olan yağ globülleri ayrılamaz. Çapı 1-2 μm arasında olanlar da kısmen ayrılırlar. Sütün ılık halde iken karıştırılması küçük çaplı yağ globüllerinin oluşmasına ve separasyon sırasında kayıplara neden olur.
Sütün bileşiminde meydana gelen değişimler Sütün kimyasal ve fiziksel nitelikleri mevsimlere ve coğrafik koşullara bağlı olarak değişim gösterebilir. Bu değişimler de kremanın sütten ayrılmasını etkiler. Krema ayrılma derecesi genellikle yaz sütlerinde kış sütlerine kıyasla daha iyidir.
Separatörle ilgili faktörler Tamburun dönüş hızı Separatör üretici firma tarafından bildirilen optimum dönüş hızında çalıştırılmalıdır.
Separatörün kapasitesi Separatöre giren süt miktarı ile kremanın yağ oranı arasında zıt yönlü bir ilişki vardır. Sütün miktarı arttıkça kremanın yağ oranı düşer Miktar azaldıkça kremanın yağ oranı artar. Buna göre, sütün debisini değiştirmek suretiyle kremanın yağ oranı ayarlanabilir.
Separatörün sıcaklığı Separasyona başlamadan önce separasyon sıcaklığından 5-10ºC daha yüksek sıcaklıkta su sirküle ettirmek suretiyle separatör ısıtılmalıdır.
Separatörün çalışma süresi Ortalama olarak 90-100 dakikalık bir çalışma süresinden sonra separasyon işlemine ara verilmeli separatör çamuru ortamdan uzaklaştırmalıdır. Üniversal separatörlerde buna gerek duyulmaz.
Separatörün bakım ve temizlik durumu Tamburun titreşimli çalışması. Çanakların hasar görmüş olması. Çanakların yüzeylerinin kirli olması. Separatör çıkışlarının kirli olması.