Ana Sayfa | Site Ağacı | Site Hakkında | Site İçi Arama | Bize Ulaşın  
Analitik Kimya
Anorganik Kimya
Fizikokimya
Polimer Kimyası
Organik Kimya
Genel Kimya
Enstrümental Kimya
Su ve Çevre Kimyası
Gıda Kimyası
Ambalaj Kimyası
Deney Öncesi Hazırlık
Gıda Analizleri
Yem Analizleri
Su Analizleri
Temizlik Mad. Analizleri
Gıdalarda Isıl İşlem Uygulamasında Mikrodalga Kullanımı

Mersin Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü öğrencilerinden Gökhan ÇETİN’e katkılarından dolayı teşekkür ederiz

01. Giriş

02. Mikrodalga Işınlar

03. Mikrodalganın Gıda Maddesi ile Etkileşimi

04. Mikrodalga ile Isıl İşlem Uygulamasının İnsan Sağlığı Açısından Güvenilirliği

05. Mikrodalga ile Isıl İşlem Uygulanan Gıdanın Besin Değerindeki Değişim

06. Isıl İşlem Uyulamasında Mikrodalga Kullanım Alanları

06.01. Çözündürme

06.02. Kurutma

06.03. Pişirme

06.04. Haşlama

06.05. Pastörizasyon/Sterilizasyon

07. Mikrodalga Uygulamasının Avantajları

08. Mikrodalga Uygulamasının Dezavantajları

09. Sonuç

10. Kaynaklar




01. Giriş

 

Mikrodalga gıda bilimi ve teknolojisinde son 50 yılın en önemli buluşlarından biri olarak değerlendirilmektedir. İlk kez 1950’li yıllarda patates cipsinin kurutulması amacıyla kullanılmış, daha sonraki yıllarda ise, çeşitli ısıl işlem uygulamalarında yer almıştır. Günümüzde mikrodalganın kullanımı, evlerde, lokantalarda, hastanelerde, endüstride ve gıda servisi yapan diğer birimlerde yaygınlaşmakta ve böylece tüketiciye çok kısa sürede hazırlanabilen, daha ekonomik ve yüksek kalitede ürün sunulabilmektedir [1].

 

02. Mikrodalga Işınlar

 

 


Şekil 1. Elektromanyetik spektrum [2]

 

Mikrodalgalar, dalga boyu çok kısa olan, ışık hızında hareket eden elektromanyetik bir enerjidir. Elektromanyetik dalgaların 103MHz-106MHz arasındaki frekans grubu mikrodalga bandı olarak belirlenmiştir. Bu frekans grubu ise radyo dalgaları ile kızıl ötesi ışık arasında yer almaktadır. Ulusal Haberleşme Komisyonu mikrodalganın, radyo yayınlarında kullanılan dalgalarla etkileşimini önlemek için, gıdalarda ısıl işlem amacıyla kullanılacak mikrodalga frekanslarını belirlemiştir. 2450 MHz ev tipi mikrodalga fırınlarda, 915 MHz ise endüstriyel mikrodalga fırınlarda kullanılan frekanslardır. Frekans düzeyi mikrodalganın etki derinliğini değiştirmektedir. Mikrodalgalar 2450MHz’de 10 cm’ye kadar, 915MHz’de ise 30 cm’ye kadar etki derinliği oluşturabilmektedir.

 

Mikrodalga fırın temelde içinde dalgaların duvarlardan yansıdığı ve yankılı bir sistem oluşturduğu metal bir kutudur. Mikrodalganın materyal ile teması sonucu değişik şekilde etkileşimler oluşmaktadır. Metaller dalgayı yansıtırken, su ve gıda maddeleri tarafından absorbe edilmekte, cam, kağıt, plastik ve tahtadan hiçbir değişikliğe uğramadan geçebilmektedir [1].

 

Fırın içerisinde mikrodalgalar üretmek için magnetron denilen araçtan yararlanılır. Bu araç elektrik fişinden aldığı enerjiyle mikrodalgalar oluşturur. Oluşan mikrodalgalar bir anten yardımıyla dalga kılavuzu denilen boş bir tüpe yöneltilir. Bu tüp tarafından vantilatör gibi bir karıştırıcıya aktarılan dalgalar fırının içerisine dağıtılır ve fırın duvarlarından yansıyan ışınlar gıda içindeki su molekülleri tarafından emilirler [2].

 

 

 

Şekil 2. Mikrodalga Fırının Çalışma Prensibi [2]

03. Mikrodalganın Gıda Maddesi ile Etkileşimi

 

Mikrodalgayı absorbe eden gıda maddesinde ısınma, moleküler sürtünme sonucunda oluşmaktadır.

 

Su moleküllerinin bir ucunda hafif pozitif bir yük, diğer ucunda da hafif negatif bir yük vardır. Emilme sürecinden önce bu yükler gıda içerisinde rastgele dağılmışlardır. Fırın duvarlarından yansıyan mikrodalgaları emen moleküller, dalgaların elektrik alanına göre düzenli bir yapıya geçme eğilimi gösterirler. Elektrik alan saniyede milyarlarca (~ 2,45 milyar) kez salınır ve su moleküllerini etkileyerek konumlarını değiştirir. Bu sırada meydana gelen sürtünmenin etkisiyle ürünün her bölgesi eşit düzeyde ve aynı anda ısınır ve böylece gıda, pişirilir, kavrulur, kurutulur veya sterilize edilir [5].

 

Mikrodalga uygulanabilmek için bir ürünün dielektrik kaybına sahip olması gerekmektedir. Yani değişken bir elektromanyetik alan uygulandığında madde içinde dipolar elektrik yüklerinin oluşması gerekmektedir. Su molekülleri kolaylıkla dipolar elektrik yükleri oluşturabildiğinden, su içeren yapıda her ürün, mikrodalga ile ısıtmaya uygundur [4].

 

 

Şekil 3. Konveksiyon ve Mikrodalga Isıtmada Isının Gıda Maddesinde Yayınımı [3]

04. Mikrodalga ile Isıl İşlem Uygulamasının İnsan Sağlığı Açısından Güvenilirliği

 

Elektromanyetik dalgalar, iyonize ve iyonize olmayan radyasyon olarak iki ana gruba ayrılmaktadır. İyonize tipte olan x-ışınları ve gamma ışınlarının materyal ile etkileşimleri sonunda, enerjilerini moleküllere aktararak, moleküllerin fonksiyonunu değiştirebilmekte veya kimyasal bağları kırarak kuvvetli oksidan OH radikalleri oluşturabilmektedir. Ancak mikrodalga, enerji seviyesi daha düşük iyonize olmayan radyasyondur. Böylece mikrodalga, moleküllerin fonksiyonunu değiştirebilmek veya kimyasal bağları kırabilmek için yeterli enerji seviyesine sahip değildir. Bu açıdan, mikrodalga ile işlem gören gıdaların sağlık açısından risk oluşturmasının söz konusu olmadığı belirtilmiştir. Ancak, insan vücudunun mikrodalga ile etkileşimi sonucunda, yüksek oranda su ve tuzun bulunması nedeniyle dokuların sıcaklık derecesi yükselmektedir. Böylece sağlık sorunlarının oluştuğu belirtilmiştir. Bu nedenle, yasal düzenlemelerde yeni üretilen fırınlar için, 5 cm uzaklıktaki sızıntı miktarının 1 mW/cm2 yi, fırının kullanımı süresincede 5 mW/cm2 yi aşmaması gerektiği açıklanmıştır [1].

 

05. Mikrodalga ile Isıl İşlem Uygulanan Gıdanın Besin Değerindeki Değişim

 

Mikrodalga ile ısıl işlemin çok kısa sürede gerçekleşmesi nedeniyle, özellikle ısıya duyarlı besin öğelerinin daha az etkilendiği açıklamıştır. Isıl işlem sonunda, besin öğelerindeki değişim pişirme süresine, ürünün merkez sıcaklığına ve ürün cinsine bağlı olarak değişebilmektedir. Mikrodalga ve geleneksel yöntemlerle yapılan araştırmaların çoğunda, ısıya duyarlı olan tiamin, riboflavin ve askorbik asit düzeylerindeki değişim karşılaştırılmıştır. Üründeki tiamin, riboflavin ve askorbik asit, geleneksel yöntemlerle pişirme esnasında pişirme suyuna geçmekte ve ısıl işlem sonucu kolayca parçalanmaktadır. Mikrodalga ile ısıl işlemde ise, sürenin çok kısa olması nedeniyle daha az vitamin kayıpları oluşmaktadır. Ayrıca bazı sebzelerin mikrodalga ile susuz ortamda pişirilebilmesi sonucu, vitamin kayıplarının daha düşük olduğu açıklanmıştır. Ayrıca, mikrodalga ile ısıl işlem uygulanan gıda maddesindeki mineral ve madensel maddelerin de daha az etkilendiği saptanmıştır [1].

 

06. Isıl İşlem Uyulamasında Mikrodalga Kullanım Alanları

Teknolojik gelişmelerle birlikte daha kısa sürede hazırlanabilen, kalitesi yüksek ürünlerin tercih edilmesi nedeniyle, ısıl işlem uygulamalarında mikrodalga kullanım popülerliği artmaktadır. Patates cipsinin kurutulması, dondurulmuş gıdanın çözündürülmesi, kümes hayvanları etinin pişirilmesi, sebzelerde enzim aktivitesinin durdurulması, makarnanın kurutulması, fırın ürünlerinde küf gelişiminin engellenmesi gibi çeşitli ısıl işlemlerde mikrodalgalardan yararlanılmaktadır. Endüstride, özellikle dondurulmuş ürünlerin çözündürülmesinde, patates cipsi kurutmada sterilize yemek üretiminde mikrodalga ile ısıl işlem uygulaması başarılı olarak kullanılmaktadır [1].

 

06.01. Çözündürme

 

Dondurulmuş gıdaların çözündürülmesi, mikrodalganın en başarılı ve en yaygın uygulama alanlarından biridir. Geleneksel çözündürme yöntemlerinde, gıda yeterli sıcaklıktaki oda koşullarında bekletilmektedir. Ancak, ısı aktarımı kondüksiyonla olduğundan önce eriyen dış yüzey ısı aktarımını engelleyerek buz çözümünü yavaşlatmaktadır. Böylece, dış yüzeyden damla kaybı olmakta, uzayan süre yüzey oksitlenmesine, renk kaybına ve mikrobiyolojik bozulmalara olanak tanımaktadır. Mikrodalga ile çözündürme yönteminde, geleneksel yöntemlerde belirlenen problemlerin oluşmadığı ve daha yüksek kalitede ürün elde edildiği saptanmıştır.

 

Mikrodalga ile çözündürmede düşük frekans kullanılması, gıda içindeki etki derinliğini arttırdığı için daha uygundur. Ayrıca ürünün sıcaklık derecesi de mikrodalganın etki derinliği üzerinde etkilidir. Gıdanın sıcaklık derecesi 0ºC ye yaklaştıkça, mikrodalganın etki derinliği azalmakta ve böylece, çözündürme esnasında ürünün üst kısımları, mikrodalga enerjinin büyük bölümünü absorbe etmektedir. Bu nedenle ürünün üst kısımlarında aşırı sıcaklık artışı oluşabilirken, daha iç bölgelerde buzun çözünmediği bölgeler bulunabilmektedir. Ürün yüzeyinde aşırı sıcaklık artışının engellenmesi için, ortamda soğuk hava dolaşımı sağlayan ekipman ile mikrodalga fırınlar dizayn edilmiştir.

 

Günümüzde mikrodalga ile donmuş balık, kırmızı et, kümes hayvanları eti, tereyağı, çeşitli meyveler ve meyve suları çözündürülmektedir [1].

 

06.02. Kurutma

 

Geleneksel kurutma yöntemlerinde ürün yüzeyinin sertleşmesi, ısı ve kütle geçişini yavaşlatmakta ve böylece kurutma işlemi uzun süre ve yüksek enerji tüketimi gerektirmektedir. Mikrodalga ile kurutmada ise, gıda içinde oluşan sıcaklık ile ürün içindeki su, materyalin yüzeyine doğru buhar basıncı oluşturmaktadır. Böylece gıdanın içerisindeki suyun uzaklaştırılması hızlanarak kurutma işlemi kolaylaşmaktadır.

 

Gıda endüstrisinde, un(Buğday, soya, fındık vb.), irmik, tarhana, meyve-sebze(İncir, üzüm, kayısı), patates cipsi ve makarnaların kurutulmasında mikrodalgadan yararlanılmaktadır [1].

06.03. Pişirme

 

Günümüzde mikrodalga ile pişirme işlemi, toplu gıda tüketimi yapılan yerlerde ve evlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Gıdaların çok kısa sürede pişirilmesine olanak verdiği için, işlem oldukça pratiktir.

 

Et ve et ürünlerinin, mikrodalga ile pişirmeye uygunluğu üzerindeki araştırmalar sonunda kırmızı ette dokunun sertleştiği belirlenmiştir. Kümes hayvanları etinde ise kırmızı ete göre daha olumlu sonuçlar alınmıştır. Üründe doku yumuşaklığını sağlamak için, işlem esnasında ortama buhar verilmiş ve daha düşük mikrodalga gücü uygulanmıştır. Sanayide, Mikrodalga ile hamburger köftelerinin pişirilmesi başarılı olarak uygulanmaktadır.

 

Bitkisel ürünlerin pişirilmesinde mikrodalga kullanımı sonucu, hayvansal ürünlere göre daha başarılı sonuçlar alınmıştır. Özellikle yeşil sebzelerin renk ve besin değerlerinin daha iyi korunduğu ve duyusal kalite açısından mikrodalga pişirmeye daha uygun oldukları belirtilmiştir. Baklagiller ile yapılan çalışmalarda, mikrodalga ile pişirme işleminde ürünün besin değerinde artış olduğu ifade edilmektedir.

 

Mikrodalganın pişirilmesinde kullanılması sonucu, işlem süresi %60 oranında kısalmış ve daha büyük hacimde ekmek üretilmiştir. Bir başka çalışmada ise esmer ekmek üretiminde, mikrodalga ve geleneksel yöntemlerin birlikte kullanımıyla kıvam ve tat kalitesinin yükseldiği belirtilmiştir. Ancak mikrodalga ile pişirilen unlu mamullerde, tüketici tarafından arzu edilen yüzey gevrekliği ve kızarması sağlanamamaktadır. Bu nedenle sistem sıcak hava ile kombine edilmiştir [1].

 

06.04. Haşlama

 

Mikrodalga ile haşlama işleminde amaç, üründe istenmeyen renk ve koku değişmelerine neden olan enzim aktivitesinin durdurulmasıdır.

Çeşitli meyve ve sebzelerdeki enzim aktivitesinin durdurulması amacıyla mikrodalga kullanılmıştır. Domates, soya fasulyesi, mısır koçanı üzerinde yapılan çalışmalarda başarılı sonuçlar elde edilmiştir.

 

Yapılan çalışmalarda mikrodalga ile haşlamanın başarı ile uygulanabileceği görülmesine rağmen, ekipman maliyetinin yüksek olması nedeniyle ticari uygulamalarda yaygın kullanım alanı bulamadığı bilinmektedir [1].

 

06.05. Pastörizasyon/Sterilizasyon

 

Geleneksel yöntemlere göre mikrodalga ile çok kısa sürede yüksek sıcaklık derecelerine ulaşılabilmesi nedeniyle, üründeki tat, koku gibi karakteristik özellikler çok daha iyi korunmuştur.

 

Endüstride soğan-sarımsak tozu, baharatlar, un, hazır çorbalar, Antep fıstığı, ceviz, fındık ve ürünleri, süt, bebek mamaları ve aseptik ambalajlanmış hazır yemekler mikrodalga uygulamasıyla ısıl işleme tabi tutulmaktadır [1].

07. Mikrodalga Uygulamasının Avantajları

 

• İşlem geleneksel yöntemlere göre hızlıdır. Mikrodalga uygulamasının en önemli özelliği ısı üretiminin moleküler düzeyde başlaması ve bu sayede hem zamandan hem de enerjiden çok büyük oranda tasarruf sağlanmasıdır.
• Isıl işlem süresinin çok kısa olması nedeniyle ısıya duyarlı besin öğelerinde daha az kayıp meydana gelmektedir.

•Temizdir.
• Mikrodalga fırınlar, geleneksel sistemlere göre daha az yer kaplar, kullanımı ve bakımı kolaydır.
• Kurutma çevrimi hızlı olduğundan tarımsal ürünlerinin depolamasında çok fazla depo alanı gerekmez.
• Gıda daralması ve kayıplar azdır.
• Özel ambalajlar kullanıldığı takdirde, ambalajlı gıdalara mikrodalga uygulanabilir.
• Mikrodalga ile ısıtma, istenen sonuca ulaşabilmesi için diğer ısı transfer kaynaklarıyla kombine olarak kullanılabilir. (Örneğin dondurulmuş tarımsal ürünlerin mikrodalga tavlamasından yüzey soğutulması veya geleneksel yöntemlerle mikrodalga kurutma sonrasında kahverengileşmesinin sağlanması)
• Mikrodalga kurutmada, gıdayı çevreleyen hava ve fırın ısınmadığından kurutma daha etkindir, zaman ve enerji kaybı olmamaktadır.
• Mikrodalga enerjisinin ısıya dönüşüm verimi oldukça yüksektir. Geleneksel işlemlerde % 7 – 14 arası değişen ısı verimi mikrodalga ekipmanlarda % 40’a kadar çıkmaktadır.

• Mikrodalgalar içten kurutma sağladığı için, sıcaklık dağılımı daha üniform gerçekleşebilir ve yüzeyin aşırı ısınması engellenir. Diğer taraftan mikrodalgaların absorbsiyonu elektromanyetik özelliklere bağlı olduğundan, bazı gıda komponetleri diğerlerine göre daha hızlı pişer. Bu çok bileşenli gıdalarda farklı sıcaklık profillerini engeller ve farklı tabaklar için kullanımda kolaylık sağlar [6].

08. Mikrodalga Uygulamasının Dezavantajları

• Mikrodalga kurutmanın masrafları yüksektir; magnetronlar geleneksel kurutma elemanlarına göre pahalıdır, bu yüzden sanayide kullanımı yavaş gelişmektedir.
• Mikrodalgaların absorblanması elektromanyetik özelliklere bağlı olduğundan, ürün çok bileşenli gıdalarda sıcaklık profili büyük oranda farklı olabilir. Ürün karakteristikleri, şekil ve boyutta bağlı olarak düzensiz pişirme meydana gelebilir. Keskin köşe ve kıyılarda aşırı pişme ortaya çıkar ve geniş parçalı gıda maddelerin merkezinde pişme tam gerçekleşmeyebilir.
• İnsan sağlığı açısından radyasyon sızıntısının önlenmesi gerektiğinden tamamen kapalı bir sistem olması zorunludur.
• Mikrodalgalar gıda maddelerini kızartamaz, kahverengileştiremez ve gıda yüzeyini çatlatamaz.
• Mikrodalga fırınlar, geleneksel fırınlara göre farklı emniyet tedbirleri gerektirir.
• Mikrodalgaların teknolojileri daha karmaşıktır, bu da eğitimsiz insanlar için bakımda zorluk oluşturur.
• Tekrar ısıtılması gereken ve mikrobiyolojik yönden hassas ürünlerde (et, süt ürünleri gibi) işlem süresinin kısa olması nedeniyle yeterli ve güvenli mikrobiyal inaktivasyonu sağlamak zor olabilmektedir. Mikrodalga ısıl işlemde sıcak ve soğuk noktaların belli olmaması ve saptanmasının zor olması mikrobiyolojik kontrolü zorlaştırmaktadır.
• Kullanılan kapların, ambalaj malzemelerinin mikrodalga ortamına uygun olması gerekmektedir. İletken maddeler mikrodalga etkisi ile ark oluşmasına neden olmakta ürün ve ekipmana hasar verebilmektedir. Cam, porselen, plastik, kâğıt mikrodalga için uygun malzemeler olarak bilinmektedir [6].

09. Sonuç

Mikrodalga ile ısıl işlem esnasında bazı problemlerle karşılaşılmasına rağmen, her çeşit ısıl işlem uygulamasında, mikrodalga kullanımı mümkün olmuş ve bazı ısıl işlemlerde çok güzel sonuçlar alınmıştır. Isıl işlem süresinin kısa olması ve böylece besin öğelerindeki kayıpların azalması mikrodalganın ısıl işlemlerde tercih edilmesinin nedenini oluşturmaktadır.

10. Kaynaklar

[1]. Erginkaya Z, Aksan E. 2002, Gıdalarda Isıl İşlem Uygulamasında Mikrodalga Kullanımı, 11/02, 75-79

[2]. www.uwab.ucsb.edu/~epl/works.htm (26 Kasım 2006)

[3]. www.ewmc.com/Technology/Technology_microwave.html (26 Kasım 2006)

[4]. www.makkimsan.com (25 Kasım 2006)

[5]. www.okyanusdanismanlik.com/okyanus/Mikrodalga-Hakkinda.htm (25 Kasım 2006)

[6]. www.42kontrollab.kkgm.gov.tr/9.htm (27 Kasım 2006)

 

Adobe Acrobat Reader Adobe Acrobat Reader


Belge Ziyaretçi Sayısı: 12960
Kitaplar
Tezler
Tez Arama
Sözlük
MERCK BESİNSEL LİF KİTİ
Ayrıntılar




The 2nd International Congress on Food Technology, November 05-07, 2014 Kuşadası
Ayrıntılar




NMR kimyasalları hakkında herşey www.nmrkimyasallari.com
Ayrıntılar




Merck Laboratuvar El Kitabı II. baskısı çıktı.
Ayrıntılar




Laboratuvar Güvenlik Afişi
Ayrıntılar




Laboratuvar güvenliği sitesi açıldı
Ayrıntılar




LabMedya: Kimya, gıda, sağlık ve günlük hayattan oluşan bir karışım...
Ayrıntılar




 
Son Eklenen Belge Tarihi: 08.03.2014 • Toplam Ziyaretçi Sayısı : 8931777
Her hakkı saklıdır © Kimyaevi
 
Orlab Merck