Statik Elektrikten Yararlanılarak Tarımsal Ürünlerin Depolanma Olanakları Yüksel AYDOĞAN 1, M. Bülent COŞKUN 2 1 Adnan Menderes Üniversitesi, Aydın Meslek Yüksekokulu, Aydın 2 Adnan Menderes Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü, Aydın yuksel@adu.edu.tr Özet: Meyve ve sebzeler hasattan sonra da canlılıklarını sürdürürler. Solunum yaparlar ve bu sırada açığa çıkan enerjiyi kullanarak yaşamsal faaliyetlerini devam ettirirler, bu sırada kendi kendilerini tüketmeleri söz konusudur. Bunu ortadan kaldırabilmek ve ürünün hasattan sonraki ömrünü (depolama ya da raf ömrü) uzatmak için solunumunu yavaşlatmak gerekir. Bu amaçla en çok uygulanan yöntem soğuk uygulamalardır. Ancak bu uygulamalar, iç yapısındaki su oranı yüksek olan bazı ürünlerde (çilek ve erik gibi) hücre duvarlarının patlamasına sebep olarak başarısızlığa sebep olmaktadır. Statik elektrik kullanılarak bu tip ürünlerin metabolizma faaliyetlerini durdurmak ve ömürlerini uzatmak olanaklı görülmektedir. Bu çalışmada, tarım ürünlerinin depolanmasında uygulanabilecek alternatif yöntemlerden birisi olan statik elektriğin ürün ömür kriterlerine etkileri üzerinde durulacak ve yöntem tanıtılacaktır. Anahtar kelimeler: Depolama, statik elektrik, tarımsal ürün, yüksek gerilimli statik alan Means of Storing Agricultural Products Tthrough Using Static Electric Abstract: Fruits and vegetables are still alive after the harvest. They continue respiration and meanwhile they use the energy that came out for their vital activities and they dry up themselves. In order to avoid that and to make longer freshness (storage and shelf life) of the yield it is required to slow down the respiration. The most common method that is used for this purpose is cold applications. However this application causes to inflate the inner cell walls of the yields which have higher water rate in their inner structure and results with unsuccessful applications. It is possible to stop metabolism activities and make their lives longer through using static electric method. In this study the effects of the static electric which is one of the alternative methods used for the storage of the agricultural yields will be studied and these methods will be introduced. Key words: Storage, statistic electrical, agricultural products, the high-voltage static electric field Giriş Tarım ürünlerinde görülen mevsimlik üretimin yıllık tüketime uydurulması çabaları depolamanın kaçınılmazlığını ortaya koymaktadır. Depolarda ürünlerin muhafaza edilmeleri, nitelik ve nicelik yönünden oluşacak kayıpları önlemek, içerdikleri besin değerlerinde sonradan meydana gelecek bozulmaları engellemek, uygun fiyata satabilmek, tüketiciye her mevsimde değişken olmayan fiyat ve nitelikte ürün sağlamak, ihracat imkânlarını artırmak gibi yararlar sağlamaktadır. Ürün kalitesi ve depolama ömrü üzerine etkili hasat sonrası faktörler metabolizma solunum hızı, sıcaklık, su kaybı, fiziksel zedelenmeler, fizyolojik bozulmalar, patolojik hastalıklar, etilen olarak ifade edilebilir. Meyve ve sebzeler hasattan sonra da canlılıklarını sürdürürler. Solunum yapar bu sırada açığa çıkan enerjiyi kullanarak yaşamsal olaylarını devam ettirirler. Solunumda bünyesinde depo ettiği besin maddelerini kullanırlar. Bu şekilde kendi kendilerini tüketmeleri söz 380
konusudur. Metabolizması yani solunumu ne kadar hızlı ise o kadar çabuk yaşlanarak ölür. Bu nedenle ürünün hasattan sonraki ömrünü (depolama ya da raf ömrü) uzatmak için en başta solunumunu yavaşlatmak gerekir. Hasat edilen ürünün kalitesinin korunmasında önemli faktörlerden biride sıcaklıktır. Ürünün ömrünü uzatmak için yüksek sıcaklıklardan koruması gerekir. Ortam sıcaklığı ne kadar yüksek olursa ürün o kadar hızla solunum yapar. Hasattan sonra ürünü en kısa zamanda soğutmak ve soğuk ortamda tutarak solunum yavaşlatılır. Meyve ve sebzeler hasattan sonra sürekli su kaybına uğrarlar ve diriliklerini yitirirler. Su kaybı, kabukta buruşma ve sapta kuruma şeklinde ortaya çıkar ve kaliteyi önemli derecede düşürür. Su kaybı ortam ile ürün arasındaki buhar basıncı farkına bağlıdır. Bu nedenle, ortam sıcaklığını düşürmek ve oransal nemi artırmak su kaybını önemli derecede azaltır. Meyve ve sebzelerin depolama süresi tür ve çeşide göre farklılık gösterir. Elma, armut gibi hasattan sonra olgunlaşmaya devam eden ürünleri hasat olumunda toplayıp yeme olumuna gelinceye kadar depolamak mümkündür. Buna karşın, incir çilek, erik gibi meyveler hasattan sonra olgunlaşamazlar. Bu nedenle bu ürünlerin yeme olumunda toplanmaları gerekir ve dolayısıyla kolay bozulabilir olan bu meyveler uzun süre depolanamaz. Kuru soğan ve patates 6 aydan daha uzun süre depolanabilirken; lahana, kereviz ve havuç gibi sebzeler 2 6 ay arasında depolanabilir. Buna karşın, bürüksel lahanası ve karna bahar 2 6 hafta süreyle depolanabilir. Daha kolay bozulabilir sebzelerden olan kuşkonmaz, fasulye, hıyar, marul, bezelye, ıspanak ve biber ise 2 haftadan daha kısa bir süre depolanabilir. Genel olarak depolama yöntemleri ile ilgili bir değerlendirme yapılacak olursa uygulanan yöntemler sebze ve meyvelerin çoğunda depolama sürelerini uzatabilmektedir. Ancak bazı tarımsal ürünler (çilek ve erik gibi ) depolama sürecinde yapısal özellikleri gereği çok uzun süre sahip oldukları özellikleri koruyamazlar. Bunun temel nedeni bu tip ürünlerin içyapısındaki su oranının yüksek olması ve soğuk hava uygulamalarında suyun donarak hücre duvarlarını patlatmasıdır. Patlayan bu hücreler ürünün tat ve lezzetinin yanı sıra doğal sertliğinin de bozulmasına neden olmaktadır. Bazı ürünlerde de üşüme olur. Donma sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda üşürler ve kabuklarında kahverengileşme gibi bazı bozulmalar oluşur. Meyve kalitesini düşüren bu durum, ayrıca ürün direncini azalttığı için hastalık etmeni mikroorganizmaların gelişmesine ve sonuçta çürümelere yol açar. Bu nedenle üşümeye duyarlı bu ürünlerin daha yüksek sıcaklıklarda depolaması ya da hemen tüketilmesi gerekir. Örneğin muz, altıntop meyvelerinde dış kabukta görülen kahverengi lekeler gibi. Statik elektrik kullanılarak bu tip ürünlerin metabolizma faaliyetlerini durdurarak depolanmaları son zamanlarda öne çıkmaktadır. Yüksek Gerilimli Elektrostatik Alan Oluşturma Sistemi (HVEF) Ürün depolama uygulamaları arasında son yıllarda yerini almaya başlayan nonthermal yöntemlerden birisi olan statik elektrik alanı uygulamaları bazı meyve ve sebzelerin soğuk hava depo koşullarında depolanamamasından kaynaklanan olumsuzlukları ortadan kaldırmak için alternatif uygulama olarak ortaya çıkmaktadır. Özellikle hasat sonrası olgunlaşma periyodunu devam ettiren ve soğuk hava depolarında depolanması sırasında hücre donması ve patlaması, üşüme gibi zararlar sonucunda yumuşama gösteren ürünlerde bu yöntemin uygulanması bu tip ürünlerin depolanma olasılığını artırabilmektedir. Uygulamanın temeli kapalı bir ortam içerisinde tutulan ürün üzerine yüksek voltajlı değişik elektrik yüklerinin statik olarak iki elektrot tarafından gönderilmesi ve ürünün enzim faaliyetlerinin ve dolayısıyla olgunlaşma periyodunun durdurulması oluşturmaktadır. Kapalı 381
ortamda etilen, karbondioksit, renk, sertlik ve besin elementi değerleri kontrol edilerek uygulamanın başarısı değerlendirilmektedir. Uygulamada kullanılan sistem elektrostatik yüksek voltaj üreteci, iki adet paslanmaz çelik elektrot, voltmetre, ampermetre, yönlendirici, yüksek voltaj kontrol ünitesi, sıcaklık kontrol ünitesi ve saklama odasından oluşmaktadır. Şekil 1 de uygulamalarda kullanılan sistemin temel yapısı şematik olarak gösterilmiştir. Şekil 1. Yüksek gerilimli elektrostatik alan oluşturma sisteminin şematik diyagramı Şekil 2. Yüksek gerilim elektrik alanı oluşturmak için kullanılan sistem (Palanimuthu ve ark.,2009) 1. Powerstat otomatik trafo, 2. Yüksek gerilim trafosu, 3. Osiloskop, 4. Bakır elektrot, 5. Kızılcıklar, 6. Ayarlanabilir üst bakır elektrot, 7. Korumalı uygulama odası, 8. Ekstensometre, 9. Sıcaklık probu, 10. Bağıl nem probu, 11. Fiber optik sıcaklık probu, 12. Sinyal düzenleyici, 13. Data Loger, 14. Bilgisayar Temel ilkesi tanımlanan sistem, farklı biçimde düzenlenen deneme üniteleri aracılığı ile değişik ürünler üzerinde denenmektedir. Yüksek gerilim elektrik alanın kızılcık meyvesinin raf ömrü üzerine etkilerinin araştırıldığı bir çalışmada kızılcıklar yüksek voltajlı alanda paralel plaka elektrotlar arasında 2,5 veya 8 kvcm -1 elektrik yüklerinde 30,60 ve 120 dakika süresince tutulmuş. Uygulamada kızılcık meyvelerinin solunum hızı, fizyolojik kütle kaybı, renk, toplam kuru madde değerlerini ölçmek için üç hafta boyunca 23 C sıcaklık ve %65 nem koşullarında muhafaza edilmiş. Ortaya çıkan solunum oranları depolamanın ilk haftasından sonra 11.69-14.56 ml CO 2 kg -1 h -1, üçüncü haftanın sonunda ise 13.95 ve 21.33 ml CO 2 kg -1 h -1 e yükselmiş. Solunum değerlerinin, ikinci ve üçüncü haftada kontrol grubuna göre anlamlı oranda düştüğü görülmüştür. Uygulamaların yapıldığı sistemin şematik görünüşü şekil 2 de verilmiştir ( Palanimuthu et al., 2009 ). 382
Şekil 3 deki sistem kullanılarak yapılan çalışmada yüksek gerilim elektrostatik alanın domatesin kalitesini önemli oranda korunduğu tespit edilmiştir (Jie et al., 2004). Şekil 3. Yüksek gerilimli elektrostatik alan oluşturma sistemi (Jie ve Ark., 2004) 1. Voltaj Konsolu, 2. Transformatör, 3. Voltaj Saati, 4. Kurşun Levha, 5. Kompresör, 6. Evaporator, 7. Topraklama, 8. Sıcaklık Kontrol, 9. Saklama Odası, 10. Meyveler Yüksek gerilim elektrostatik alan oluşturma (HVEF ) yönteminin çileğin solunum hızı ve katı madde içeriğini azalttığı, domatesin solunum değerlerinin düşürdüğü ve en az 4 gün ertelediği, pirinç tohumunun çimlenme oranını artırdığı, kabak çekirdeğinin çimlenme oranını ve çözülebilir protein içeriğini yükselttiği, uygulamanın zayıf tohumların canlılığını artırdığı ve metabolizma özelliklerini iyileştirdiği, elmanın solunum yoğunluğunu azalttığı ve sertliğinin korunmasını sağladığı, fasulyenin çimlenme oranı ve aktivasyon indeksini geliştirdiği saptanmıştır ( Jie et al., 2003; Quango et al., 2002; Quing-Yuan et al., 2004; Xuhong et al., 2004; Quing et al., 2004; Zhen-Bang, 2004 ). Sonuç Meyve ve sebzelerin hasat edildikten sonra ilk hasat zamanındaki özelliklerinin korunmasında geleneksel soğuk hava deposu uygulaması ile depolanması mümkün olmayan ürünlerin depolanması için alternatif yöntem arayışları sürmektedir. Alternatif yöntemlerden biri olan Yüksek Gerilimli Elektrostatik Alan Oluşturma Sistemi (HVEF) çeşitli ürünler üzerinde olumlu sonuçlar vermektedir. Sistemin geliştirilmesi ile birlikte, depolanmasında sorunlar olan ve olgunlaşma periyodu durdurulamayan ürünlerin hasattan uzun süreler sonrada tüketiciye sunulmasını mümkün olabilecektir. Yöntemin geliştirilerek mevcut depolama yöntemleri ile birlikte kullanılmasının faydalı olacağı düşünülmektedir. Literatür Listesi Jie, W., L. Lite, W. Li, 2004. Effect of High Voltage Electrostatic Field on Post-Harvest Quality of Tomato. Written for presentation at the 2004 CIGR International Conference Beijing Sponsored by CIGR, CSAM and CSAE Beijing, China. Jie, W. L. Lite, Y. Qing, D. Yang, 2003. The effect of high voltage static electric field on postharvest physiology of strawberry. 21st IIR International Congress of Refrigeration, Washington D.C., USA. Palanimuthu, V., P. Rajkumar, V. Orsat, Y. Gariépy, 2009. Improving cranberry shelf-life using high voltage electric field treatment. Raghavan, Journal of Food Engineering 90:365 371. Qing-yuan, W., L. Gui-zhong, Y. Ji-wen, Z. Yu-qing, 2004. High Voltage Static Electricty Field Processing Rice Seed Experimentation Research on. CNKI:ISSN:1003-188X.0.2004-03-071. 383
Qing, Y., L. Li-te, D. Yang, Z. Gang, 2004. Effect of High-Voltage Static Electric Field on Post-harvest Quality of Red Delicious Apple. CNKI:ISSN:1009-6221.0.2004-04-007. Quanguo, Z., J. Youzhou, Z. Zexing, H. Wei, Z. Yan, 2002. Experimental Study on Preservation Performance of Tomatoes Pretreated Using Electrostatic Field. CNKI:ISSN:1000-2421.0.2002-06-014. Xuhong, W., S. Weimin, Z. Hongyan, C. Shuanghui, H. Zhilong, W. Yang, 2004. Biotic Effects of Electric Field on Pumpkin Seeds During Sprouting Period and Growth of Seeding. CNKI:ISSN:1001-4705.0.2004-02-007. Zhen-bang, W., 2004. Influence of Electrostatic Field Dosage on Affecting of Bean Seed. CNKI:ISSN:1008-598X.0.2004-02-026. 384