Berrak Meyve Suyu Üretimi
Hammadde Elma Yıkama-Ayıklama Parçalama Mayşe Uzun süre depolanmış elmalar için enzim uygulaması Pres Santrifüj Aroma Ayırma Durultma Enzim 2-6 saat Aroma konsantresi Berraklaştırma (Jelatin-Bentonit) KG Filtresi UF Konsantrasyon Soğutma Steril Tanklar Yarı Konsantrat 36-48 Bx Tanklar Tam Konsantrat 60-74 Bx Geri Sulandırma Berraklaştırma, Filtrasyon Aroma İlavesi Dolum ve Pastörizasyon Berrak Meyve Suyu
Meyve Suyunun çıkarılması Meyve suyu endüstrisinde meyve suyu çıkarılması amacıyla değişik yöntemlerden yararlanılmaktadır. Ancak tüm yöntemlerden beklenen, kalitenin korunabilmesi için işlemin hızlı ve mümkün olduğunca havasız bir ortamda gerçekleştirilmesidir. İşletme yönetimi açısından ise bu amaçla kullanılacak düzen, uygun kapasitede olmalı, mümkünse sürekli (kontinü) çalışmalı ve az sayıda personele gereksinim duymalıdır. Ayrıca bu düzenler ekonomik, az sorunlu ve yüksek verimli olmalıdır. Ancak hammaddenin çok farklı niteliklerde olması nedeniyle, bu amaçla kullanılan düzenlerden hiçbiri ideal bir çözüm getirememektedir.
Preslemeyi etkileyen Faktörler Pres basıncı ve süre Meyvenin parçalanma derecesi ve süngerimsi yapı Ön meyve suyu akışı Tabaka kalınlığı Vizkozite
1. Presleme ve presler Presleme bir ayırma işlemi olup, mayşenin katı (meyve eti) ve sıvı fazlarının (meyve suyu) birbirinden basınç uygulayarak ayrılmasını sağlar. Preslemede basınç önemli bir faktör olmakla birlikte tek faktör değildir. Preslemede basıncın 10-15 bar dan daha fazla artırılması pratik olarak meyve suyu verimi üzerinde etkili değildir. Ayrıca pres basıncının uzun süre etkili olmasının da bu konuda olumlu bir etkisi yoktur. Örneğin 2 dakikalık bir presleme süresi ile 5 dakikalık bir presleme süresi pres verimi açısından aynı sonucu vermektedir.
Preslemede mayşe ile ilgili faktörler de önem taşımaktadır: Preslenecek mayşenin parçalanma derecesi ve mayşenin süngere benzer yapıda olması yanında, preslemede bu yapının kısa sürede bozulmaması da meyve suyu verimini etkiler. Preslenecek mayşeye sünger benzeri yapı belli irilikteki parçalama ile verilebilir. Örneğin iri parçalara bölünmüş veya çok ince kıyılarak lapa haline getirilmiş meyve mayşesi süngerimsi bir yapı kazanamamaktadır. Mayşeden ayrılacak meyve suyu miktarı, parçalanan hücre oranı yanında, mayşenin sünger benzeri yapısında kanallardan dışarı akmasına da bağlıdır. Eğer çok ince parçalama ile bu iskelet bozulursa, bu akış iç kısımlarda engelleneceğinden, preslenecek materyalin ancak dış kısımlarındaki meyve suyunun dışarı çıkışı söz konusu olur.
Mayşenin parçalanmasından sonra, hammaddeye göre farklı olmakla birlikte bir kısım meyve suyu mayşeden akarak uzaklaşabilir. Ön meyve suyu akışı özellikle üzüm ve üzümsü meyveler açısından önem taşımaktadır. Bu meyvelerden meyve suyunun %60 ı ön meyve suyu akışı yolu ile ayrılabilir. Elmada ise bu miktar ancak %10-40 arasındadır. Ön meyve suyu ayrıldıktan sonra, mayşede daha iyi bir sünger yapısı oluştuğundan, yeterli bir drenaj sağlanabilir ve meyve suyu verimi artar.
Preslemeyi etkileyen diğer önemli bir faktör de preslenecek materyalin tabaka kalınlığıdır. Tabaka kalınlığının fazla olması halinde meyve suyunun presten çıkması için gerekli yol uzun olur ve presleme süresi uzar. Ayrıca daha fazla basınç uygulandığından kapilerler daralır ve birim zamanda elde olunan meyve suyu miktarı azalır. Elma gibi pektince zengin meyve suyunun viskozitesi de fazla olacağından, meyve suyu çıkışı daha da zorlaşır.
Preslemede elde olunan meyve suyunun viskozitesi düştükçe presleme kolaylaşır ve randıman artar. Nitekim bazı meyve mayşelerine enzim ilavesi ile meyve suyu viskozitesi düşürülerek, örneğin çilek gibi meyvelerin preslenmeleri kolaylaştırılmaktadır. Sıcaklığın yükselmesi de viskoziteyi düşürerek meyve suyu çıkışını kolaylaştırır. Ancak belli sıcaklıklardan sonra mayşenin yapısı bozulacağından meyve suyuna geçen pektin miktarı artar ve yine viskozitesi yükselir. Gerçekten elma mayşesi 40 C den daha yüksek sıcaklıklarda preslenme niteliğini kaybeder.
1.1. Presleme yardımcı maddeleri Mayşenin preslenmesini kolaylaştırma amacıyla pektolitik enzim uygulaması yaygın olarak kullanılmakla birlikte, bu amaçla presleme yardımcı maddeleri de kullanılabilir. Presleme sırasında, preslenecek maddenin yapısını, iç yüzeyini ve buna bağlı olarak meyve suyu çıkışını düzeltmek amacıyla kullanılan maddelere presleme yardımcı maddeleri denir. Bazı ülkelerde elma gibi fazla pektin içeren ve bu nedenle preslenmesi problemli olan mayşeye selüloz lifleri, yıkanmış pirinç kapçıkları ve perlit presleme sırasında ilave edilmektedir. Presleme yardımcı maddelerinin dozajı mayşeye sürekli olarak yapılmaktadır. Meyve türü, meyvenin olgunluk durumu mayşeye ilave edilecek presleme yardımcı madde miktarını etkiler. Ancak genellikle kullanılacak yardımcı madde miktarı toplam mayşe ağırlığının % 0.5-1.0 i kadardır. Bazı durumlarda daha yüksek bir dozaj (%6-20) meyve suyu randımanını artırabilir. Presleme yardımcı maddelerinin preslemeye olumlu etkileri bilimsel olarak saptandığı halde, ülkemizde ve birçok Avrupa ülkesinde henüz kullanılmamaktadır.
Meyve suyu endüstrisinde kullanılan presler Meyvelerin preslenmesi amacıyla çok çeşitli tipte presler kullanılmaktadır. Bunlar çalışma ilkelerine ve yapılarına göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılmaktadır. 1. Diskontinü (kesikli) çalışan presler Bu preslerde preslenecek mayşe partiler halinde prese verilir, belli süre preslenir, posa boşaltılıp atılır ve yeni parti mayşe prese alınır. 1.1. Dikey sepetli presler Bu tip presler bugün artık modern meyve suyu endüstrisinde kullanılmamaktadır. Ancak küçük kapasiteli şarap işletmelerinde kullanılmaktadır. Diğer taraftan birçok meyve suyu işletmesinde ön denemeler için gerekli küçük kapasiteli presler bulunmaktadır.
1.2. Paketli presler Paketli presler bugün meyve suyu endüstrisinde yaygın olarak kullanılmamaktadır. Meyve suyu verimi yaklaşık %80 düzeyindedir. Örneğin depolanmış elma gibi diğer preslerde güç işlenebilen meyveler için de bu presler başarı ie kullanılabilmektedir. Paketli preslerde temel ilke; mayşenin sentetik liften yapılmış bezler içerisinde bohçalar halinde ve her bohça arasına tahta veya plastikten yapılmış kafesler konularak üst üste bir blok haline getirilmesi ve hidrolik tabla yardımıyla preslenmesidir. Diğer taraftan paketli preslerde elde olunan meyve suyu çok kuvvetli şekilde okside olmaktadır. Presten alınan meyve suyunda bulanıklık maddeleri fazladır.
Meyve suyu endüstrisinde kullanılan presler 1.3. Yatay sepetli presler Meyve suyu endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bu presler, dikey sepetli preslere göre daha uzun olarak imal edilebilmektedirler. Böylece, meyve suyu çıkış özgül alanı artmaktadır. Yatay sepetli presler hidrolik presler ve pnömatik presler ve mekanik presler olmak üzere üç tipte bulunurlar. Yatay sepetli hidrolik presler öncelikle yumuşak çekirdekli meyve mayşelerinin preslenmesinde kullanıldığı gibi üzümsü meyve mayşelerinin preslenmesinde de sıklıkla kullanılmaktadır. Bu preslerin sepet kapasiteleri 1600, 3000, 5000 ve 10000 litre olabilmektedir.
a b c d
1.3.1.Yatay sepetli hidrolik presler: Biri gövdeye sabit olarak bağlı tabla ile diğeri hidrostatik düzene bağlı olmak üzere iki tabla bulunur. İki tabla arasında gerilimi elastik sentetik materyalden yapılmış ve yine sentetik bir elyaftan yapılan kılıf ile kaplanmış coplar (ipler) bulunur. Bu copların sayısı bir preste yaklaşık 200 adet olup, herbirinin çevresi uzunlamasına yivler ile donatılmıştır. Copların yüzeyindeki kılıf preslemede ortaya çıkan meyve suyu için filtre etkisi sağlar. Pres sepeti hava almayacak şekilde ve tamamen kapalı olarak yapıldığından, meyve suyunun oksidasyonu sınırlı düzeydedir. Pres tablasının özel bir programla ileri ve geri hareketi sağlanır. Tablanın birinci hareketinde presleme gerçekleştirilir. Tablanın geri hereketinde posa, dönen sepet içinde gevşetilir.
Horizontal hidrolik pres
Horizontal hidrolik pres
Horizontal hidrolik presin iç kısmı
Horizontal hidrolik presin iç kısmı
1.3.2. Pnömatik yatay presler: Özellikle üzüm ve üzümsü meyvelerin preslenmelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çalışma prensibi, yatay döner bir silindir içinde, silindir ekseni boyunca uzanan ve 7 bar lık hava ile şişirilebilen lastik bir torba bulunur. Lastik torba şişirilince ürün silindir çeperlerine doğru preslenir. Böylece mayşeden meyve suyu sızması oldukça geniş bir yüzeyden gerçekleşir. Presleme sırasında silindir çeperlerine doğru iletilen posa tanecikleri de birbirleri üzerine karşılıklı baskı yaparak meyve suyunun daha iyi sızmasını sağlarlar. Posanın gevşetilmesi havanın lastik torbadan boşaltılması ve silindirin döndürülmesi ile sağlanır. Bu preslerin sepet kapasiteleri 6000, 8000, 12000, 20000 ve 22000 litre olabilmektedir.
1.3.3. Mekanik Yatay Presler: Mekanik yatay preslere milli pres adı da verilmektedir. Bunlar da çoğunlukla üzüm ve üzümsü meyvelerin preslenmesine tavsiye edilmektedir. Preslerde mil dışta veya içte bulunabilir. Dıştan milli konstrüksiyonların olumsuz yönü, preslemenin ancak uzun bir sürede gerçekleştirilebilmesidir. İçten milli preslerde ise milin mayşe ve dolayısıyla meyve suyu ile temas etmesidir. Bu da meyve suyunda az veya çok demir bulaşısına neden olmaktadır. Demir bulaşısı düzeyi çoğunlukla 2-4 mg/l arasında kalmakla birlikte, eski ve bakımsız preslerde bu miktar 15 mg/l ye çıkmaktadır. Ancak meyve suyunda bulunmasına izin verilen maksimum demir miktarı da 15 mg/l dir. Genel olarak milli preslerde maksimum meyve suyu veriminin alınabilmesi, uzun bir presleme süresine gereksinim gösterir.
2. Kontinü (kesiksiz) çalışan presler Aşağıda meyve suyu endüstrisinde yaygın olarak kullanılan kontinü pres tiplerine kısaca değinilmektedir. 2.1.Vidalı Presler Vidalı presler, genellikle yatık veya dikey bir pres silindiri içerisine yerleştirilmiş sonsuz bir vidadan ibarettir Vidalı presler basit ve dayanıklı yapılı konstrüksiyonlar olup, kapasiteleri 20 ton/saat kadardır. Bu preslerin en önemli kısmını vida oluşturur. Vidanın hatveleri, pres silindirinin mayşe giriş kısmından posa çıkış kısmına doğru daraldığı için, mayşe gittikçe artan bir basınca maruz kalır. Böylece efektif pres basıncı pres silindiri boyunca artar. Bu preslerde elde olunan meyve suyu yapısında fazla miktarda bulanıklık maddeleri içerir, ayrıca ortamda fenolik maddelerin fazla olması ve hava ile ilişkinin fazla olması nedeniyle oksidasyon da fazladır. Bu nedenlerle vidalı presler üzüm veya üzümsü meyvelerin preslenmesine, yumuşak çekirdekli meyvelerden daha uygundur.
2.2. Bantlı Presler Bantlı presler meyve mayşesinin preslenmesi amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Bantların dokusu boylamasına naylon ve enlemesine paslanmaz çelik atkılardan oluşmaktadır. İki seri vals arasında presleme gerçekleştirilir. Pres valsleri, bantlar arasındaki posa tabakasının kalınlığına otomatik olarak uyarlar.
Bantlı Pres
Mayşeden meyve suyunun ayrılması için çeşitli preslerden yararlanıldığı gibi başka yöntemlerde kullanılmaktadır. Bunlar; 1. Döner vakum filtreler 2. Mayşenin enzimatik sıvılaştırılması (total sıvılaştırma) 3. Dekanterler
Meyve suyu çıkarılmasında diğer teknikler 1. Döner vakum filtreler Vakum filtrasyon tekniği yardımıyla da meyve suyunun çıkarılması mümkündür. Vakum filtrasyon uygulaması, meyve suyu endüstrisinde aynı zamanda enzimatik durultma işleminden sonra berraklaştırma amacıyla da gerçekleştirilmektedir. Vakum filtrasyon tekniği genellikle meyvenin kolloid değirmenlerde gereğinden fazla parçalanması ve dolayısıyla diğer yöntemlerle preslemenin güç olduğu hallerde uygulanır. Bu şekildeki az veya çok kıvamlı mayşe, bir miktar su ilave edildikten sonra pektolitik enzim yardımıyla sıvılaştırılır ve daha sonra döner vakum filtresinden geçirilerek berrak meyve suyu elde olunur. Diğer meyve suyu çıkarma amacıyla kullanılan sistemlerde bulanık haldeki meyve ham suyu elde olunduğu halde döner vakum filtrasyonu uygulaması ile elde olunan meyve suyu berraktır
Döner vakum filtresi Filtre bezi Kieselgur veya Perlit tabakası Filtre keki Filtrat tankı Kazıyıcı Filtrat çıkışı Filtrat olmayan maddelerin girişi Palet Filtre teknesi Vakum pompası Filtrat pompası
2. Mayşenin enzimatik sıvılaştırılması (total sıvılaştırma) Mayşenin enzimatik sıvılaştırılması meyve suyu çıkarılmasında en yeni uygulama olup, bugün meyve suyu endüstrisinde üzerinde en çok araştırma yapılan bir konudur. Ancak diğer meyve suyu çıkarma yöntemleri arasında henüz gelişmiş bir teknoloji halini alamamıştır. Bu yöntemin prensibi, enzimatik yolla hücre duvarının parçalanması ve sonra da hücre dokusunun tamamen (total) sıvılaştırılmasıdır. Total sıvılaştırmada pektin ve selüloz parçalayan enzimlerin karışımları kısmen geleneksel olmayan dozlarda kullanılmaktadır. Bu enzimlerin yardımıyla mayşe dokusu gevşetilir, hücre duvarları parçalanır ve sonuçta selüloz şekerlere kadar parçalanır.
3. Dekanterler Meyve suyu endüstrisinde dekanterlerin kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Dekanterler katı ve yarı-katı fazların ayrıldığı yatay konumlandırılmış santrifüjlerdir. Santrifüj separatörlerde olduğu gibi, dekanterlerde de farklı yoğunluktaki komponentler santrifüj kuvveti etkisiyle ayrılırlar. Klarifikasyon veya bir başka deyişle separasyon dönen silindirik gövde içinde gerçekleşir. Ürün dekantere bir besleme borusundan girer. Silindirik gövde döndükçe besleme içindeki katı partiküller santrifüj kuvveti etkisiyle gövdenin duvarlarına doğru hareket eder. Vida tipi konveyör, silindirik gövdeden biraz daha hızlı döner ve katı partikülleri konik bölmeden boşaltma kanallarına taşır. Bu sırada sıvı faz dekanterin silindirik bölmesinden tam aksi yönde sıvı boşaltma kanallarına taşınır.
Aroma ayırma ve aroma konsantratı üretimi Aroma maddeleri hammadde kalitesindeki değişimler ve işleme teknolojisindeki ufak hatalarla kolay değişim gösterirler. Bu nedenle aroma, bir içeceğin kalitesinin belirlenmesinde en önemli faktördür. İnsan için aromanın fizyolojik değeri bulunmakta ve iştah açıcı ve sindirimi kolaylaştırıcı etki yapmaktadır. Tüketici açısından aroma çok önemli bir faktör olduğundan, son üründe doğal aromayı korumak, en az şeker miktarı, organik asit ve diğer tat maddeleri kadar önem taşımaktadır. Meyve ve sebze sularında aroma maddeleri çok az miktarlarda (ppm veya ppb) düzeyinde bulunurlar.
Taze meyve suyu Kısmi buharlaştırma Aroması ayrılmış meyve suyu Su buharı ve Aroma maddeleri Rektifikasyon Aroma destilatı Lutter suyu Kondensasyon Aroma konsantratı 1:100 1:200
Aroma maddeleri çoğunlukla çeşitli alkoller, aldehitler, ketonlar ve esterler gibi kolay uçucu maddelerdir. Böylece, meyve sularının konsantrata işlenmesinde, aroma komponentleri tamamen veya önemli ölçüde uzaklaştırılır. Üretilen konsantrat çoğu zaman elde edildiği meyveyi anımsatamayacak nitelikte tatlı bir şuruptan ibarettir.
Buna göre, evaporasyon sırasında brüdenin (evaporasyonda meyve suyundan ayrılan buhar) beraberinde sürüklediği aroma maddelerinin ayrılması zorunludur. Bu amaçla kullanılan cihazlara "aroma tutucular" veya aroma ayırıcılar" denir. Aroma maddeleri, meyve suyundan uçurulacak daha ilk %15-40 brüde ile önemli ölçüde uzaklaşabilmektedir. İşte bu yüzden aromanın, konsantrat üretiminde kullanılan evaporatörlerde oluşan brüde ile ayrılmasını önlemek için, aroma maddeleri konsantrasyon işleminden önce aroma tutucunun evaporatöründe daha sınırlı miktardaki brüde ile ayrılır.
Aroma tutucular, bir evaporatör ile, brüdeden aroma maddelerini ayıran ters akım destilasyon kolonundan ibaret bir sistemdir. Aroma tutucularda üründen su uzaklaştığından meyve suyunun kuru madde düzeyi de 11-12 Brix ten 18-20 Brix e yükselir. Aroma ayırmanın diğer bazı yararları da vardır. Aroması ayrılmadan saklanan doğal meyve sularında, depolama sonunda aromanın önemli ölçüde kaybolduğu veya değiştiği saptanmıştır. Buna karşın aromanın ayrılıp, konsantreden ayrı olarak depolanmasında, aromada önemli bir değişme olmadığı ve bundan elde edilen meyve suyunun taze haline yakın bulunduğu saptanmıştır.
Aroma ayırma işlemi meyve suyuna genellikle durultma aşamasından önce uygulanır. Böylece meyve etine bağlı kalan aroma maddeleri de tutulabilmektedir. Bazı işletmelerde aroma ayırma işlemi meyve suyunun konsantrasyonundan önce de uygulanabilmektedir. Ancak durultma sonucu uzaklaştırılan parçacıklar yoğun olarak aroma komponentleri içerdiğinden, aroma ayırma genellikle durultmadan önce uygulanmakta ve bu suretle daha güçlü bir aroma konsantresi üretilebilmektedir.
Çok çeşitli aroma tesisleri vardır. Bazıları normal basınçta, bazıları vakum altında çalışır. Fakat hepsinin ilkesi aynıdır. Bu genel ilkeye göre, meyve suyunun bir kısmı aroma tutucunun evaporatör bölümünde buharlaştırılır ve elde edilen brüde bir zıt akım kolonuna (rektifikasyon kolonu) verilerek aroma konsantresi ile suyu ayrılır ve su kısmı atılır. Böylece aroması ayrılmış meyve suyu kısmen konsantre olur (11-12 Brix ten 18-20 Brix e ). Kısmen konsantre olmuş bu meyve suyu (dearomatize meyve suyu) işletmede uygulanan teknolojiye bağlı olarak diğer işlem aşamalarına gönderilir.
15 C 20 C Aroma tutucu Fraksiyon kolonu Meyve suyu ön ısıtma 35 C Soğutma suyu Kondensatör 80 C Plakalı ısı değiştirici Yıkama kolonu Aroması alınmamış meyve suyu tankı Aroması alınmış meyve suyu tankı 100 C Evaporatör Lutter suyu Aroma Konsantresi
Aroma tutucularda en önemli sorunlardan birisi, meyve suyundan buharlaştırılması gereken su oranıdır. Gerçekten bazı meyve sularında %1015 oranında evaporasyon yapılınca, tüm aromanın ayrılması mümkün olduğu halde, bazılarında bu oranın %50 ye kadar çıkarılması gerekir. Bazı meyvelerin aroma maddeleri su ile azeotropik bir karışım yapar. Böylece gerçekte kaynama noktası düşük olan aroma maddeleri, bu azeotropik karışımda daha yüksek sıcaklıklarda kaynarlar. Bu yüzden bu çeşit meyve sularında, evaporasyon oranı %30-50 civarında tutulmalıdır ki, istenen nitelikte aroma konsantresi elde edilebilsin.
Bazı meyve aromaları ise zayıf bir azeotropik karışım yaptıklarından, bunlarda %20-25 oranındaki evaporasyon yeterlidir. Önemli aroma bileşikleri azeotrop olmayan meyve sularında %10-15 oranında evaporasyon yeterli gelmektedir. Örneğin elma sularında %10-15 oranında yeterli iken çileklerde %20-25 oranında, bazı üzüm çeşitlerinde %30 oranında evaporasyon gerekmektedir.
Aroma konsantresi depolama Aroma konsantresi renksiz, berrak bir sıvıdır. Elde edildiği meyvenin aromasını yoğun bir şekilde taşır. Aroma konsantresinin konsantrasyon derecesi "kaç litre meyve suyundan ne kadar aroma konsantresi alındığı" şeklinde tanımlanır. Örneğin 200 litre meyve suyundan 1 litre aroma konsantresi elde edilmişse, konsantrasyon derecesi 1:200 olur. Konsantrasyon derecesi yükseldikçe elde edilen aroma konsantresinin depolama ve taşıma kolaylığı yükselirse de, bu tip aromalarda meyvenin bazı aromatik unsurları kaybolmaktadır. Kısaca konsantrasyon derecesi artırılırken bazı aromatik maddeler kaybedilmektedir.
Elde edilen aroma konsantresi cam damacanalarda, damacanın ağzına kadar doldurulması ve bunların hava almayacak şekilde kapatılmasıyla saklanır. Böylece hava oksijeninin, aroma maddelerinin zamanla bozulmasına etkisi önlenir. Aroma konsantresi serin ve karanlık depolarda (2-3 C) saklanmalıdır. Fazla miktarlarda üretilmesi halinde, aroma konsantresi tanklarda da depolanabilir. Depolanan aroma konsantresi, daha sonra meyve suyu konsantratının geri sulandırılması sırasında aynı oranda geri verilir.
4. Meyve suyunun durultulması ve berraklaştırılması Meyve suyunun durultulmasının amacı, beslenme fizyolojisi ve duyusal açıdan ürünün özelliklerini mümkün olan en düşük düzeyde değiştirerek, stabil ve berrak meyve suyu üretmektir. Berrak ve stabil meyve suyu üretimi için çoğunlukla durultma ve berraklaştırma işlemleri birlikte kullanılmaktadır. Mayşenin preslenmesinde meyvenin yapısında bulunan bir kısım bileşikler posada kalırken, bir kısmı da pres suyuna geçmektedir. Bu bileşiklerden bazıları meyve ham suyunda çözünmüş halde, daha büyük moleküllü olan bileşikler ise kolloidal çözünmüş veya dispers dalde dağılmış olarak bulunurlar. Bu bileşiklerin başlıcaları pektik maddeler, selüloz, nişasta, fenolik bileşikler, protein ve arabandır.
4.1. Meyve suyunda bulanıklık kaynakları Presten alınan meyve ham suyunda bulanıklığa neden olan bileşiklerin büyük bir kısmı hücre duvarında yer almaktadır. Pektik maddeler (Pektin) Pektik maddeler grubunda altı farklı bileşik bulunmaktadır Pektik madde miktarı meyveden meyveye farklılık gösterir ve poligalakturonik asit olarak meyvelerdeki miktarı %0.52-1.21 arasında değişmektedir. Bu miktarlar genel olarak olgunlaşma ilerledikçe azalmaktadır. Meyvedeki pektinin ne ölçüde pres suyuna geçeceği birçok faktöre bağımlıdır. Meyvenin olgunlaşma düzeyi, meyvenin depolanıp depolanmadığı ve depolama süresi, meyvenin parçalanma düzeyi, preslemeden önce mayşeye enzim uygulaması yapılıp yapılmaması bu faktörler arasında sayılabilir. Pres tipi de hammaddeden meyve ham suyuna geçen pektik madde miktarını etkileyen önemli bir faktördür.
Pektin meyve suyunda (-) elektrik yüklüdür. Presten alınan meyve suyunda pektinle birlikte bulunan diğer kolloidal maddeler de çoğunlukla (-) elektrik yüklü olduklarından ve çoğu etraflarında bir su mantosu taşıdıklarından birbirlerini itmelerinden dolayı çökemedikleri gibi, dispers haldeki ve (+) yüklü diğer parçacıkların da etrafını sararak onlara da (-) yük kazandırırlar ve onların da çökmelerini önlerler. Böylece pektin meyve suyunda koruyucu kolloid görevini yapmaktadır
Polifenoller Meyve ve sebzelerde buruk tat ve kırmızı mor renk genellikle polifenollerden kaynaklanmaktadır. Meyve suyunda (-) elektrik yük taşıyan kolloidlerin başında pektin ile birlikte polifenoller de bulunmaktadır. Meyve suyunda (-) yüklü olan bu bileşikler hem ürünün renginin korunması ve hem de bulanıklık açısından önem taşımaktadır. Bu bileşikler ortam faktörleri ve zamana bağlı olarak kondensasyon ve polimerizasyon eğilimi göstermektedir. Bu reaksiyonlar sonucunda suda çözünmeyen bazı bileşikler oluşmaktadır.
Polifenoller Fenolik bileşikler ortamda bulunan metal iyonları ile de reaksiyona girerek kompleksler oluşturmaktadırlar. Oluşan bu bileşikler suda çözünmediğinden meyve suyunun berraklığını olumsuz yönde etkiledikleri gibi, ürünün renginin bozulmasına da neden olurlar. Özellikle meyve suyu konsantrelerinin depolanmaları sırasında fenolik bileşiklerden kaynaklanan böyle tortulanmalara sıklıkla rastlanmaktadır. Fenolik bileşikler fizyolojik işlevleri yanında meyveye özgü renk ve tadın oluşumunda rol aldıklarından, meyve suyunun durultulmasında fenolik bileşiklerin meyve suyundan tümüyle uzaklaştırılması düşünülemez. Ancak berraklığın kalıcı olabilmesi için meyve suyundaki miktarının belirli bir düzeyin altına düşürülmesi gerekmektedir.
Nişasta Nişasta, bitkilerin tohum, kök, yumru gövde ve meyvelerinde bulunabilen bir polisakkarittir. Nişasta bitkilerde granül formunda bulunur. Nişasta suda çözünmez ve esas olarak α-d-glukoz birimlerinden oluşmaktadır. Kimyasal olarak yapısında iki tür polimer vardır. Bunlar, doğrusal veya çok az düzeyde dallanmış amiloz ve dallanmış bir polimer olan amilopektindir Amiloz oranı nişasta granülünün %20-28'ini oluşturur, iyot ile mavi renk verir ve sıcak suda çözünür. Amiloz, α- ve β-amilaz enzimleri tarafından tamamen hidrolize edilebilmektedir. Amiloz molekülleri arasındaki güçlü interaksiyonlar retrogradasyona neden olur. Bu durumda nişasta iyot ile mavi renk vermemekte ve amilaz enzimi ile de çok yavaş parçalanmaktadır.
Retrogradasyon eğilimindeki nişasta, meyve suyunda henüz çözünür formda olsa bile filtasyonla zor uzaklaştırılabilmektedir. Retrogradasyon geri dönüşlü değildir ve meyve suyunda bulanıklığa neden olur. Retrogradasyon özellikle elma suyu gibi nişastaca zengin meyve sularında sorun yaratmaktadır. Elma suyu konsantrelerinde retrogradasyon durmakta, ancak rekonstitüsyondan sonra yeniden görülebilmektedir
Araban Araban, bitkilerin hücre duvarlarında doğal olarak bulunan bir polisakkarittir. Aralarında α-1,5 bağları bulunan arabinoz birimlerinin oluşturduğu ana zincir, α-1,3 veya α-1,2 bağları ile ve yine arabinoz birimlerinden oluşan yan zincirlere bağlanmıştır.
Araban molekül yapısı O O a-1,5 O O O O O O O O O a-1,2 O O a-1,3 O O H HOH 2 C 5 4 OH H 3 O 2 H 1 OH OH H a-1-arabinofuranoz
Dallı yapıdaki araban, meyve suyu konsantrelerine ve soğukta çözünür halde olduğu halde, düz zincirli arabanın bu koşullarda çözünürlüğü daha azdır. Meyve suyu üretiminde mayşe enzimasyonu sırasında kullanılan enzim preparatlarının çoğunda arabinofuranozidaz aktivitesi bulunduğu için, dallı yapıdaki araban, düz zincirli arabana parçalanmaktadır. Böylece çözünürlüğü azalmakta ve konsantrelerde bulanıklığa yol açabilmektedir.
Araban bulanıklığı, elma suyu konsantresinin uzun süre depolanması sonucunda ortaya çıkmaktadır. Araban bulanıklığı mikroskop altında incelendiğinde ikili ve maya hücresine benzer bir yapı göstermektedir. Ancak konsantrenin 70 C'ye kadar ısıtılması halinde ise tamamen çözünmektedir. Diğer taraftan konsantrede araban bulanıklığı görülse bile, rekonstitüsyon ve böylece hazırlanan elma suyunun pastörizasyonu sırasında yeniden çözünmektedir. Daha sonra da elma suyunda bulanıklığa neden olmamaktadır. Bununla birlikte araban bulanıklığının diğer bulanıklıklardan özellikle mayaların neden oldukları bulanıklıktan ayırt edilmesi uygulama açısından önem taşımaktadır.
Araban bulanıklığı
Maya hücresi
Proteinler Meyve sularında proteinler, çözünürlük durumu, termolabil oluşu ve amfoter özellikleri açısından önem taşımaktadır. Proteinler moleküllerinin büyük olmasından dolayı tipik kolloid özellik göstermektedir. İyonik davranışları ise ortamın ph değerine göre değişmektedir. Asidik ortamda (+), bazik ortamda ise (-) yüklüdürler. Meyve sularının ph değerleri düşük olduğundan, bu ürünlerde proteinler (+) yüklüdür. Proteinler izoelektrik noktadaki ph değerlerinde ise dipolik davranış gösterirler ve bu ph aralığında çözünürlük minimum, çökelme ise maksimum düzeydedir.
Proteinlerin termolabil özellikleri ısıl etki ile kolloidal çözünürlüğün bozulması (denatürasyon) ve bunu koagülasyonun izlemesidir. Örneğin ısı etkisi ile üzüm suyundaki proteinlerin denatürasyonu 75-87 C'de gerçekleşmektedir. Diğer taraftan termolabil davranış soğukta bulanıklığa yol açarken, uygun ve ölçülü bir ısıtma ile yeniden çözünme özelliğini de kapsamaktadır.
Selüloz Bitki hücre duvarlarının ana komponenti olan selüloz doğada çok yaygın olarak bulunan bir polisakkarittir. Selüloz α-1,4 bağlarıyla bağlanmış αdglukopiranoz birimlerinden oluşur. Yapısını yansıtan ve molekül zincirinde tekrarlanan en küçük yapı taşına sellobiyoz denir. Dallanmış yapıdadır ve suda çözünmez. Sebzelerde selüloz, hemiselüloz, pektik bileşikler ve proteinlerle bir arada bulunur.
Selüloz büyük moleküllü olması nedeni ile suda çözünmemektedir ve su bağlama yeteneği de kısıtlıdır. Bu nedenle meyve suyu üretimi sırasında meyve suyuna dispers olarak dağılır ve mekanik etki ile uzaklaştırılmaktadır. Selülaz enzimi ile veya asit hidrolizi sonucu glukoza kadar parçalanır.
Meyve suyunun enzimatik durultulması Meyve suyunun enzimatik durultulmasının amacı; meyve sularına ekonomik, kolay ve hızlı bir filtrasyon niteliği kazandırmak, sonradan bulanmayı önlemek ve bu arada pektini parçalayarak konsantrasyon sırasında jel oluşumunu engellemektedir. Meyve sularının durultulmaları sırasında yalnızca istenilmeyen bileşenler değil, aynı zamanda az miktarlarda olmak üzere aroma maddeleri gibi meyve sularında bulunması istenilen bileşikler de ayrılabilir. Bu nedenle durultmadan önce meyve ham suyunun aroması, aroma tutucu düzenlerde ayrılmalıdır.
Meyve suyu konsantratının rekonstitüsyonundan sonra, eğer gerekli ise, durultma ve berraklaştırma tekrar uygulanabilir ve daha sonra gerekli düzeyde aroma konsantratı ilave edilir. Elma sularında aroma kayıpları durultma, filtrasyon ve pastörizasyondan sonra %7-15 kadardır.
Presten alınan bulanık meyve suyunda bulunan pektinin parçalanması, meyve suyuna pektolitik enzim ilavesi ve bir süre beklenmesiyle sağlanır. Durultmanın bu aşamasına "depektinizasyon" denir. Depektinizasyon tamamlandıktan sonra meyve suyundaki kolloidlerin uzaklaştırılmasında artık önemli bir sorun kalmaz.
Meyve suyunda bulunan kolloidlerin en önemlisi olan pektin molekülleri, etraflarında kuvvetle su tuttuklarından, bunların ortama (+) yüklü kolloid ilavesiyle çökmesi olanaksızdır. Yine bu nedenle pektin, ortama ilave edilen (+) yüklü kolloidlerce çökebilecek diğer kolloid maddelerin çökmesini de önlemektedir. Ayrıca pektin dispers haldeki diğer parçacıkların etrafını sararak onlara da (-) elektrik yükü kazandırmakta ve böylece çökmelerini engellemektedir. Bu nedenle durultma, öncelikle ortamdaki pektin moleküllerinin parçalanarak kolloidal niteliğinin ortadan kaldırılması ile mümkündür.
Pektin, Şekilde görüldüğü gibi pektolitik parçalanmadan sonra koruyucu kolloid olarak görev yapamaz. Kısmen parçalanmış pektin mantosu Parçalanmış pektin (-) yüklü pektin (+) yüklü dispers kolloid parçacık Protein
Pektolitik enzimler gerçekte 10-55 C arasında aktivite göstermektedir ve 3 C de etki minimuma inmektedir. Meyve sularının depektinizasyonunda kullanılan pektolitik enzimlerin optimum çalışma sıcaklığı 45-50 C dir. 50 C den sonra enzim inaktive olmaya başlar. Bu enzimler 20 C civarında da yavaş olarak faaliyet gösterirler. Ortam sıcaklığı 20 C nin altına düştükçe faaliyetleri hızla yavaşlar. Meyve suyu endüstrisinde bazı nedenlerle 45-50 C de veya 20 C de olmak üzere iki farklı depektinizasyon uygulaması vardır. Bunlardan 45-50 C de uygulanan işleme sıcak enzimatik fermentasyon, 20 C de uygulanana ise soğuk enzimatik fermentasyon denir.
İster sıcak, ister soğuk enzimatik fermentasyon (veya depektinizasyon) uygulanacak olsun, separatörden gelen meyve suyu önce bir ısı değiştiricide 80-85 C ye kadar ısıtılır. Isıtmayı takiben derhal, eğer sıcak fermentasyon uygulanacaksa 45-50 C ye kadar, soğuk fermentasyon uygulanacaksa 20 C ye kadar soğutularak depektinizasyon tanklarına sevkedilir.
Pektolitik enzim preparatları sadece pektin parçalayan enzim içermezler. Bunlarda aynı zamanda selülaz, amilaz, proteaz gibi enzimler de bulunur. Özel amaçlar için, önemli miktarda amilaz içeren preparatlar hazırlanmaktadır. Bu tip enzimler, nişasta içeren elma, armut sularının depektinizasyonunda kullanılırlar. Hatta gerekirse, meyve suyuna ayrıca amilaz enzimi ilave edilerek nişasta sorunu tam olarak çözülebilir.