ÜZÜM PEKMEZİNİN SANTRİFÜJ DESTEKLİ DONDURARAK KONSANTRASYONU Burcu BEKTAŞ*, Gülşah ÇALIŞKAN, Safiye Nur DİRİM Ege Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, İzmir
GİRİŞ AMAÇ MATERYAL ve YÖNTEM BULGULAR ve TARTIŞMA SONUÇLAR KAYNAKÇA TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 2/24
GİRİŞ Çeşitli gıda ürünlerinin üretiminde ya sıvı haldeki hammaddelerin konsantrasyonuna ya da katı haldeki gıdanın ekstraksiyonundan sonra ekstraktının konsantre edilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu işlem sayesinde sıvı haldeki gıdalarda çözünür madde konsantrasyonu dolayısıyla ozmotik basınç artmakta ve bu gıdalar bozulmadan uzun süre muhafaza edilebilmekte ve kurutma gibi daha sonraki işlem basamaklarına hazır hale gelmektedir (Dinçer ve Topuz, 2009). Konsantre etme işlemiyle ayrıca ambalajlama, depolama ve taşıma giderleri de önemli ölçüde azaltılmaktadır (Cemeroğlu ve Karadeniz, 2001). TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 3/24
Sıvı haldeki gıdaların ve ekstraktlarının konsantre edilmesinde genel olarak ısı yüklemesiyle gerçekleştirilen evaporasyon tekniği kullanılmaktadır. Ancak evaporasyon tekniği özellikle ısıya duyarlı gıdaların konsantrasyonunda önemli sorunlara neden olmaktadır. Dondurarak konsantrasyon tekniği ise düşük sıcaklıklarda gerçekleştiği için ürün kalitesinde daha az değişime neden olmakta dolayısıyla aroması zengin, ısıya ve oksidatif bozulmalara duyarlı gıdaların konsantre edilmesinde avantajlı bir yöntem olarak görülmektedir (Deshpande ve ark., 1984). Dondurarak konsantrasyon, dondurulmuş çözeltiden buzun ayrılması ile daha konsantre bir ürün elde edilmesi işlemidir (Petzold ve ark., 2012). TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 4/24
Dondurarak Konsantrasyon Süspansiyon Dondurarak Konsantrasyon Film Dondurarak Konsantrasyon Sistem genel olarak buz kristallerinin oluşturulduğu bir kristalizasyon, kristallerin geliştirildiği olgunlaşma (rekristalizatör) ve buz kristallerinin konsantreden ayrılması aşamalarından oluşmaktadır (Dinçer ve Topuz, 2009). Soğuk bir yüzeye tabaka tabaka yapışarak oluşan buz kristalleri çözeltiden ayrılarak konsantre ürün elde edilmektedir (Flesland, 1995; Sanchez ve ark., 2009). Blok Dondurarak Konsantrasyon Şekil 1. Dondurarak konsantrasyon teknikleri (Aider ve de Halluex, 2009; Sanchez ve ark., 2011). Diğer bir adıyla donma-erime konsantrasyon, donma, kısmen erime ve eriyen kısmın ayrılması olmak üzere üç aşamadan oluşmaktadır (Moreno ve ark., 2014). TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 5/24
Blok dondurarak konsantrasyon işleminin verimliliği arttırmak için ultrases, buz oluşturucu ajanlar, vakum ve santrifüj gibi destekleyici teknikler kullanılmaktadır. Santrifüj, dondurarak konsantrasyon tekniğinde buz kısmın yerçekimi kuvveti uygulanarak konsantre kısımdan ayrılmasında bir alternatif oluşturmaktadır (Petzold ve Aguilera, 2013). TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 6/24
Santrifüj dondurarak konsantrasyon ile yapılmış çalışmalar: Materyal: Sükroz Çözeltisi (%5, 10, 15, 20 (ağırlıkça)) Genel Deney Prosedürü: Sükroz çözeltisi radyal ve tek yönlü ısı transferi sağlayacak şekilde dondurulduktan sonra konsantrasyon işleminin uygulanmasıdır. TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 7/24
Sükroz çözeltisi: 12 ml Santrifüj tüpünün yarıçapı: 15 mm İzolasyon materyali: Polistiren köpük (8 mm) Donma koşulları: Statik dondurucu (-20 o C/12 saat) Santrifüj koşulları: 20 o C/ 2673 rpm, 3780 rpm, 4629 rpm/15 dakika TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 8/24
Materyal: Yaban mersini suyu ve ananas suyu Genel Deney Prosedürü: Yaban mersini ve ananas suları tek yönlü ısı transferi sağlayacak şekilde dondurulduktan sonra konsantrasyon işleminin uygulanmasıdır. TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 9/24
Yaban mersini suyu ve ananas suyu: 12 ml Santrifüj tüpünün yarıçapı: 15 mm İzolasyon materyali: Polistiren köpük (8 mm) Donma koşulları: Statik dondurucu (-20 o C/12 saat) Santrifüj koşulları: 20 o C/ 4600 rpm /10 dakika Döngü sayısı: 3 TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 10/24
Üzüm pekmezi, fermente olmamış taze veya kuru üzüm ekstraktının uygun yöntemlerle asitliğinin azaltıp,durultulmasından sonra tekniğine uygun olarak vakum altında veya açıkta koyulaştırılması ile elde edilen 68-80 toplam suda çözünür kuru madde ( o Briks) miktarına sahip kıvamlı geleneksel bir üründür (TGKY, 2007). TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 11
AMAÇ Bu çalışmada, santrifüj destekli dondurarak konsantrasyon yönteminin üzüm pekmezinin konsantre edilmesinde kullanılabilirliğinin amaçlanmıştır. incelenmesi TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 12/24
MATERYAL VE YÖNTEM Üzüm Pekmezi (SEREL, Türkiye) (72 o Briks) 1. Üzüm pekmezinin farklı başlangıç toplam suda çözünür kuru madde içeriklerine ( o Briks) sulandırılması (20-25-30-35-40-45 o Briks) Santrifüj işleminden sonra buz 2. Santrifüj (3cm yarıçaplı) tüplerine doldurulması (25g) ve cam yünü ile kaplama (8mm) 3. Statik dondurucuda (Vestel SVC-145, Türkiye) dondurma (- 20 o C/12 saat) 4. Santrifüj (Nüve NF800, Türkiye) işleminin uygulanması (20 o C/4100 rpm/15 dakika) kısımdan ayrılan konsantre edilmiş ürün tekrardan santrifüj tüplerine doldurularak aynı işlemler 3 defa tekrar edilmiştir (döngü). 5. Buz kısmın ayrılması 6. Konsantre üzüm pekmezinin elde edilmesi Şekil 2. Üzüm pekmezinin konsantre edilmesinin akım şeması TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 13/24
METOD 1.Ölçümler Konsantre edilen kısmın toplam suda çözünür kuru madde miktarı (HANNA HI 96801 Dijital Refraktometre) Ayrılan buz kısmının toplam suda çözünür kuru madde miktarı (HANNA HI 96801 Dijital Refraktometre) TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 14/24
TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 15/24
Toplam Suda Çözünür Kuru Madde Miktarı ( 0 Briks) BULGULAR VE TARTIŞMA Konsantre Edilen Kısmın Toplam Suda Çözünür Kuru Madde Miktarı 70 60 50 40 30 20 10 0 1. Döngü 2. Döngü 3. Döngü Döngü Sayısı 20 Briks 25 Briks 30 Briks 35 Briks 40 Briks 45 Briks Konsantre edilmiş üzüm pekmezinin her döngü sonundaki toplam suda çözünür kuru madde miktarları ölçülerek ( 0 Briks) Şekil 3 te verilmiştir. Döngü sayısının artması ile konsantre edilmiş üzüm pekmezinin toplam suda çözünür kuru madde miktarları ( 0 Briks) da artmıştır. En fazla artış başlangıç toplam suda çözünür kuru madde miktarı 20 0 Briks de olduğu görülmüştür ve 3. döngü sonunda 41.2 0 Briks e ulaşmıştır. Şekil 3. Konsantre edilmiş üzüm pekmezinin toplam suda çözünür kuru madde miktarı ( 0 Briks) TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 16/24
Buz Kısmın Toplam Suda Çözünür Kuru Madde Miktarı ( 0 Briks) Ayrılan Buz Kısmının Toplam Suda Çözünür Kuru Madde Miktarı 45 40 35 30 25 20 15 10 5 20 Briks 25 Briks 30 Briks 35 Briks 40 Briks 45 Briks Konsantre edilmiş üzüm pekmezinden her döngü sonunda ayrılan buz kısmın toplam suda çözünür kuru madde miktarları ( 0 Briks) ölçülerek Şekil 4 te verilmiştir. Döngü sayısının artması ile konsantre edilmiş üzüm pekmezinden ayrılan buz kısmın toplam suda çözünür kuru madde miktarları ( 0 Briks) da artmıştır. En fazla artış başlangıç toplam suda 0 1. Döngü 2. Döngü 3. Döngü Döngü Sayısı çözünür kuru madde miktarları 20 0 Briks de olduğu görülmüştür. Şekil 4. Konsantreden ayrılan buz kısmın toplam suda çözünür kuru madde miktarı ( 0 Briks) TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 17/24
Erime Fraksiyonu (f) Erime Fraksiyonu (f) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1. Döngü 2. Döngü 3. Döngü Döngü Sayısı 20 Briks 25 Briks 30 Briks 35 Briks 40 Briks 45 Briks (1) Üzüm pekmezinin dondurarak konsantrasyonunda her döngü sonundaki erime fraksiyonu hesaplanarak Şekil 5 te verilmiştir. Döngü sayısı arttıkça erime fraksiyonunda artış meydana gelmiştir. Şekil 5. Üzüm pekmezinin dondurarak konsantrasyonun erime fraksiyonu TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 18/24
Konsantrasyon Yüzdesi (%) Konsantrasyon Yüzdesi (KY) (%) (2) Üzüm pekmezinin dondurarak 90 konsantrasyonunda her döngü sonundaki 80 70 60 50 20 Briks 25 Briks konsantrasyon yüzdesi hesaplanarak Şekil 6 da verilmiştir. Döngü sayısının artması ile konsantrasyon yüzdesinde artış olduğu görülmüştür. 40 30 Briks Petzold ve ark. (2015) yaban mersini ve ananas 30 35 Briks suyunun dondurarak konsantrasyon 40 Briks 20 45 Briks denemelerinde, her döngü sonunda 10 konsantrasyon yüzdesinin arttığını 0 belirtmişlerdir ve konsantrasyon yüzdesi 1. Döngü 2. Döngü 3. Döngü Döngü Sayısı yaban mersini suyunda %60, ananas suyunda ise %61 olarak hesaplanmıştır. Şekil 6. Üzüm pekmezinin dondurarak konsantrasyon yüzdesi (%) TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 19/24
Konsantrasyon Verimi (ᵑ) Konsantrasyon Verimi (ɳ) (3) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1. Döngü 2. Döngü 3. Döngü Döngü Sayısı 20 Briks 25 Briks 30 Briks 35 Briks 40 Briks 45 Briks Üzüm pekmezinin dondurarak konsantrasyonunda her döngü sonundaki konsantrasyon verimi hesaplanarak Şekil 7 de verilmiştir. Konsantrasyon verimi, Petzold ve Aguilera (2013) sükroz çözeltisiyle yaptıkları çalışmayla benzer olarak döngü sayısının artması ile azaldığı görülmüştür. En yüksek konsantrasyon verimi ise 20 o Briks de görülmüştür. Şekil 7. Üzüm pekmezinin dondurarak konsantrasyon verimi (ɳ) TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 20/24
Geri Kazanılmış Sıvı Miktarı (Y) Geri Kazanılmış Sıvı Miktarı (Y) (4) 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 1. Döngü 2. Döngü 3. Döngü Döngü Sayısı 20 Briks 25 Briks 30 Briks 35 Briks 40 Briks 45 Briks Üzüm pekmezinin dondurarak konsantrasyonunda her döngü sonunda geri kazanılmış sıvı miktarı hesaplanarak Şekil 8 de verilmiştir. En yüksek geri kazanılmış sıvı miktarları 2.döngü sonunda ve 45 o Briks de görülmüştür. Genel olarak yaptığımız çalışmada geri kazanılmış sıvı miktarı 0.61-0.92 (kg çözelti/kg başlangıç çözeltisi) arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Petzold ve ark. (2015) yaptıkları çalışmada bu değerlerin yaban mersini suyunda 0.67-0.74, ananas suyunda ise 0.48-0.73 arasında değiştiği belirtmişlerdir. Şekil 8. Üzüm pekmezinin dondurarak konsantrasyonunda geri kazanılmış sıvı miktarı (Y) TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 21/24
SONUÇLAR Dondurarak konsantrasyon, donmuş haldeki gıda maddesinden buz ayrılması ile daha konsantre sıvının elde edilmesi işlemidir. Dondurarak konsantrasyon tekniği, düşük sıcaklıklarda gerçekleştiği için ürün kalitesinde daha az değişime neden olmakta dolayısıyla aroması zengin, ısıya ve oksidatif bozulmalara duyarlı gıdaların konsantre edilmesinde avantajlı bir yöntem olabileceği görülmektedir. Bu çalışma ile santrifüj destekli dondurarak konsantrasyon tekniğinin uygulanabilirliği saptanmıştır. Yapılan bu çalışmada döngü sayısı arttıkça konsantre ürünün toplam suda çözünür kuru madde miktarının ( o Briks) artarak 55 o Briks e, erime fraksiyonun 0.78 e, konsantrasyon yüzdesinin %77 e ve geri kazanılmış sıvı miktarının 0.76 ya kadar ulaştığı ancak konsantrasyon veriminin ise azaldığı görülmüştür. TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 22/24
KAYNAKÇA Aider, M., de Halleux, D., 2009. Cryoconcentration technology in the bio-food industry: principles and applications, Food Science Technology, 42(3):679 685. Cemeroğlu, B., Karadeniz, F., 2001. Meyve Suyu Üretim Teknolojisi, Ankara. Deshpande, S.S., Cheryan, M., Sathe, S.K., Salunke, D.K., 1984. Freeze concentration of fruit juices. CRC Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 20(3):173-247. Dinçer, Ç. ve Topuz, A., 2009. Dondurarak konsantrasyon işlemi ve gıda endüstrisindeki uygulamaları, Akademik Gıda, 7(6):47-51. Flesland O., 1995. Freeze concentration by layer crystallization. Drying Technology 13: 17131739. Moreno, F. L., Raventos, M., Hernandez, E., Ruiz, Y., 2014. Block freeze-concentration of coffee extract: Effect of freezing and thawing stages on solute recovery and bioactive compounds, Journal ıf Food Engineering, 120:158-166. Petzold, G., Niranjan, K., Aguilera, J.M., 2012. Vacuum-Assisted Freeze Concentration of Sucrose Solutions, Journal of Food Engineering 115:357-361. Petzold, G. And Aguilera, J.M., 2013. Centrifugal freeze concentration, Innovative Food Science and Emerging Technologies, 20:253-258. Sánchez, J., Ruiz, Y., Auleda,, J.M., Hernández E. and Raventós, M., 2009. Review. Freeze Concentration in the Fruit Juices Industry, Food Science and Technology Internationall, 15: 303. Sanchez, J., Hernandez, E., Auleda, J.M. and Raventos, M., 2011. Freeze concentration of whey in a falling-film based pilot plant: process and characterization, Journal of Food Engineering, 103:147-155. TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 23/24
Burcu BEKTAŞ bburcu.bektas@gmail.com TÜRKIYE 1 2. GıDA KONGRESI, 5-7 EKIM 2 0 1 6, EDIRNE 3 1.1 0.2 0 1 6 24/24