GIDA MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders-8
Gıdaların Mühendislik Özellikleri
Gıdaların Mühendislik Özellikleri Gıda prosesini ve işlemesini etkileyen faktörler gıdaların mühendislik özelliği olarak tanımlanmaktadır.
Gıdaların Mühendislik Özellikleri Gıdaların mühendislik özellikleri Termal Optik Elektrik sel Yapısal Mekanik Diğerleri
Gıdaların Mühendislik Özellikleri Termal özellikler: spesifik ısı,kondüktivite, diffüzivite, kaynama ve donma noktası Optik özellikler: renk, parlaklık, saydamlık Elektriksel özellikler: kondüktivite ve geçirgenlik Yapısal ve geometrik özellikler: yoğunluk, partikül boyutu, şekil, gözeneklilik Mekanik özellikler: Tekstürel (sertlik, yapışkanlık, uzayabilirlik) ve reolojik özellikler (viskozite) Diğer özellikler: Kütle transferi ile ilgili özellikler (dağılma yeteneği, geçirgenlik), yüzey gerilimi, jelleşme özelliği, radyasyon emilimi
Gıdaların Mühendislik Özellikleri Gıdaların mühendislik özellikleri; Gıdaların kimyasal ve yapısal özelliklerine bağlı olarak değişmektedir. Gıdaların kompozisyonundaki ve şeklindeki herhangi bir değişiklik bu özelliklerde önemli değişikliklere neden olabilir. Gıda maddelerinin düzgün bir şekilde işlenerek istenen kalitede ürün elde edilebilmesi için mühendislik özelliklerinin iyi bilinmesi gerekmektedir.
Termal Özellikler Spesifik ısı: Belirli bir sıcaklıkta bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını 1 derece artırmak için gerekli ısı miktarıdır. Sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Isıl iletkenlik: İki yüzeyi arasında sıcaklık farkı olan birim kalınlığa ve alana sahip gıda maddesinden birim zamanda geçen ısı miktarı. Termal difüzivite: Kondüksiyon yoluyla ısının yayılma hızıdır.
Termal Özellikler Isı transferi 3 farklı şekilde gerçekleşir: 1. Radyasyon (Işınım): Isının elektromanyetik dalgalarla transferi (mikrodalga fırınları) 2. Kondüksiyon (İletim): Isının moleküler titreşimler vasıtasıyla bir molekülden diğerine transfer edilmesi (bir kabın içerisinde ateş üzerinde ısıtma) 3. Konveksiyon (Taşınım): Katı bir yüzey ve ona komşu olan hareket halindeki sıvı veya gaz molekülleri arasında gerçekleşir (fırında ısıtılan hava, su banyosu kullanarak ısıtma).
Termal Özellikler Bu üç transfer çeşidi genellikle aynı anda meydana gelmesine rağmen bir tanesi diğerlerine göre baskındır. Hangi transfer mekanizmasının baskın olduğu, Gıdanın durumuna ve ısıtma sistemine bağlı olarak değişmektedir.
Gıda Endüstrisindeki Isıl İşlemler Isıl işlem Amaç Isı transfer ortamı Örnekler Pastörizasyon Sterilizasyon Buharlaştırma Dehidrasyon Patojen mikroorganizmaların yok edilmesi raf ömrünü uzatmak Patojen mikroorganizma ve sporlarının yok edilmesi Suyun uzaklaştırılarak konsantre ürün eldesi Suyun uzaklaştırılarak düşük su aktivitesine sahip kuru madde üretimi Pişirme ve fırınlama Sindirimi kolaylaştırmak ve arzu edilen aroma oluşumu Sıcak su Buhar Sıcak su, buhar Buhar Sıcak hava, buhar, sıcak su Buhar, sıcak hava, mikrodalga Süt, meyve suları, Et, balık, çorba, süt, sebzeler, tatlılar Süt, meyve suları, kahve Et, balık, süt, sebzeler, meyveler, patates Ekmek, et, kek, hazır yemek üretimi Kızartma Kızgın yağ Cips, patates kızartması Dondurma Kimyasal reaksiyonların ve mikroorganizma gelişiminin engellenmesi Sıvı azot Dondurma, et, meyve, sebze
Optik Özellikler Gıdaların üzerinde etkili olan ışığın, kromatik veya geometrik değişimine bağlık olarak oluşan özellikler optik özellikleri oluşturur. Bu özellikler; Gıdanın yüzeyi üzerindeki renk, parlaklık, yarı geçirgenlik, homojenlik gibi karakteristikleri içermektedir.
Optik Özellikler Rengin parlaklık, saydamlık, pusluluk, bulanıklık gibi birçok bileşeni vardır. Kroma (Yoğunluk): Belirli bir dalga boyundaki ışığın yansıma miktarını ifade eder. Matlık: cismin üzerindeki ışık bütün açılarda eşit yansımasıyla oluşan görüntüdür. Parlaklık: eğer ışık belli bir açıda diğer açılara kıyasla daha kuvvetli olarak yansıyorsa cisim parlak görünür.
Optik Özellikler Işık kaynağına Algılanan renk Gıdanın fiziksel ve kimyasal özelliklerine Gözün spektral hassasiyetine
Optik Özellikler Bir gıdanın kabul edilebilirliği öncelikle onun renginin kabul görmesine bağlıdır. Örn tüketiciler soluk kırmızı, mat renkli bir ete, beyaz bir tereyağına olumsuz tepki verirler. Dolayısıyla gıdaların renkleri ile ilgili olarak tüketici tercihleri ortaya çıkmakta ve renk önemli bir kalite faktörü olmaktadır.
Elektriksel Özellikler Elektriksel özellikler Elektriksel iletkenlik Elektriksel geçirgenlik
Elektriksel Özellikler Elektiksel iletkenlik: Maddede atom başına düşen serbest elektrik yükü sayısıyla belirlenir. Elektriksel geçirgenlik: Gıda materyali ile elektrik alanı arasındaki ilişkiyi ifade eder. Materyal ile elektromanyetik dalgalar arasındaki etkileşimi ve elektriksel alan altındaki yük yoğunluğunu tanımlar.
Elektriksel Özellikler Elektriksel Geçirgenlik Maddenin elektriksel enerjiyi depolayabilme kabiliyeti Madde alternatif elektriksel alana maruz kaldığında kaybolan enerji
Sıcaklığa, Su ve Elektriksel Özellikler Gıdaların elektik iletkenliği; İyonik parçacık konsantrasyonuna bağlı olmaktadır.
Elektriksel Özellikler Donma sıcaklıklarında, sıcaklık arttıkça elektrik iletkenliği artmaktadır. Hücre yapısındaki değişiklikler elektrik iletkenliğini etkilemektedir. Yağ içeriği ile elektriksel iletkenlik arasında ters orantı mevcuttur. Gıdada bulunan boşluklar gıdada elektron iletiminin belirlenmesinde önemli rol oynarlar.
Elektriksel Özellikler Vurgulu elektriksel alan Ohmik ısıtma Elektriksel özellikler Mikrodalga Radyo frekansı İndüksiyon ısıtma
Mekanik Özellikler Mekanik Özellikler Yapısal ve geometrik özellikler Mukavemet Özellikleri Kütle, hacim ve alana bağlı özellikler Yoğunluk Gözeneklilik Küresellik Biçimsel özellikler Yüzey alanı Yuvarlaklılık Küresellik Katı ve yarı katı özellikler Deformasyon Tekstürel ve reolojik özellikler
Yapısal ve Geometrik Özellikler Yoğunluk: Birim hacimdeki kütle miktarıdır. Basınç arttıkça yoğunluk artar. Sıcaklık arttıkça yoğunluk azalır. Bağıl yoğunluk: Bağıl yoğunluk maddenin yoğunluğu suyun yoğunluğu Alkol fermentasyonunda yoğunluk yerine bağıl yoğunluk kullanılır.
Yapısal ve Geometrik Özellikler Porozite: Materyalin içindeki hava boşluğu yüzdesi Büzülme: Proses sırasında geometrik boyutlarda gerçekleşen azalma
Reoloji ve Tekstür Reoloji, maddelerin deformasyonu ve akışı ile ilgilenen bilim dalıdır. Reoloji, uygulanan kuvvet (stress) ve oluşan gerilim (strain) arasındaki ilişkiyi inceler. Reolojik olarak maddenin davranışı kuvvet, gerilim ve zaman ile ifade edilir.
Reoloji ve Tekstür Basınç (Stress): Materyal yüzeyinin birim alanına etki eden kuvvet
Reoloji ve Tekstür Gerilim (Strain): Uygulanan kuvvet neticesinde boyut veya şekilde meydana gelen değişme
Reoloji ve Tekstür Viskozite: Maddenin akışa karşı gösterdiği direnç
Reoloji ve Tekstür
Reoloji ve Tekstür Gıdaların akış davranışı reolojik analiz sonuçlarına göre elde edilir (kesme hızına karşılık viskozite değerleri). 1. Viskoplastik 2. Bingham 3. Pseudoplastik 4. Newtonian 5. Dilatant
Reoloji ve Tekstür
Reoloji ve Tekstür Tekstür, besinlerin yapısal, mekanik ve yüzey özelliklerinin görme, işitme ve dokunma ile belirlendiği kalite kriteridir. Besinlerdeki önem derecesine göre, Önemli (sucuk, ekmek, şekerleme) Kritik (et, patates cipsi) Önemsiz (meşrubat)
Reoloji ve Tekstür Tekstür aşağıdaki terimleri kapsamaktadır. Sertlik: Gıda maddesinin uygulanan herhangi bir etkiye karşı koyma gücüdür Bağlılık: Gıda maddesinin icyapısını şekillendiren iç bağların güçlülüğü ya da dayanıklılığıdır. Elastikiyet: Gıda maddesinde herhangi bir etkiden sonra oluşan şekil bozukluğunun etki kaldırıldığında kaybolmasıdır.
Reoloji ve Tekstür Yapışkanlık: Besin yüzeyi ile besinlerin ilişkide olduğu dil, diş, damak gibi yüzeylerin arasındaki çekim kuvvetlerine karşı koymak için gerekli olan güçtür. Gevreklik: Besinin parçalara ayrılabilmesi veya bütünlüğünün bozulabilmesi için gerekli olan kuvvettir. Çiğnenebilirlik: Besinin yutmaya hazır duruma gelmesine kadar harcanan enerji, çiğneme süresi ve çiğneme sayısı ile ilgili bir özelliktir.