Ülkemizde üretilen pamuk yağlarının rafinasyonunun iyileştirilmesiyle kullanım verimliliklerinin artırılması

(1)

T.C.

SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ÜLKEMĠZDE ÜRETĠLEN PAMUK YAĞLARININ RAFĠNASYONUNUN ĠYĠLEġTĠRĠLMESĠYLE KULLANIM VERĠMLĠLĠKLERĠNĠN ARTIRILMASI

Fatma Nur ARSLAN

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ KĠMYA ANABĠLĠM DALI

KONYA 2009

(2)

T.C.

SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ÜLKEMĠZDE ÜRETĠLEN PAMUK YAĞLARININ RAFĠNASYONUNUN ĠYĠLEġTĠRĠLMESĠYLE KULLANIM VERĠMLĠLĠKLERĠNĠN ARTIRILMASI

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ KĠMYA ANABĠLĠM DALI

Konya 2009

Bu tez 24/ 07/ 2009 tarihinde aĢağıdaki jüri tarafından oybirliği ile kabul edilmiĢtir.

Prof.Dr. Hüseyin KARA (DanıĢman)

(3)

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

ÜLKEMĠZDE ÜRETĠLEN PAMUK YAĞLARININ RAFĠNASYONUNUN ĠYĠLEġTĠRĠLMESĠYLE KULLANIM

VERĠMLĠLĠKLERĠNĠN ARTIRILMASI

Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı

DanıĢman: Prof. Dr. Hüseyin KARA 2009, 219 Sayfa Jüri: Prof. Dr. Hüseyin KARA

Assoc. Prof. Dr. Zafer YAZICIGĠL

Assistant Prof. Semahat KÜÇÜKKOLBAġI

Bitkisel yağ sektöründe önemli pay sahibi olan ve üretimi ilk sıralarda yer alan pamuk yağının rafinasyonu ülkemizde istenilen ölçüde gerçekleĢtirilemediği için, pamuk yağı kullanılarak elde edilen gıda ürünlerinin raf ömürleri kısalmakta ve ürün kalitesi düĢmektedir.

Pamuk yağı kalitesinin ve kullanım verimliliğinin artırılması ve pamuk yağından elde edilecek gıda ürünlerinin besin kalitelerinin yükseltilmesi amacıyla gerçekleĢtirilen bu çalıĢma; pamuk yağı rafinasyon Ģartlarının iyileĢtirilmesi ve rafinasyonu iyileĢtirilen pamuk yağının kızartmalık yağ olarak kullanım verimliliğinin incelenmesi olmak üzere iki aĢamada gerçekleĢtirilmiĢtir.

(4)

Pamuk yağı rafinasyon Ģartlarının düzeltilmesi için gerçekleĢtirilen çalıĢmalar; yüksek kalitede pamuk yağı üretimi için en önemli rafinasyon basamağı olduğu düĢünülen ağartma basamağı üzerinde yoğunlaĢılarak gerçekleĢtirilmiĢ ve ağartma kademesinde kullanılan parametreler optimize edilmiĢtir.

Yüksek kalitede rafine edilen pamuk yağının, kızartmalık yağ olarak kullanım verimliliğinin incelenmesi amacıyla gerçekleĢtirilen denemeler için; pamuk yağına çeĢitli gıda katkı maddeleri (anti-oksidant, köpük ve sıçrama kesici, kıvam artırıcı vb.) ilave edilerek kızartmalık yağ karıĢımları hazırlanmıĢtır. Kızartmalık yağa göre her yarım saatte %8 oranında patates dilimlerinin kullanılarak 170±5 ºC‟de, 10 saat süreyle 20 kez kesintisiz Ģekilde kızartma iĢlemleri gerçekleĢtirilmiĢtir. Kızartma iĢlemleri sonucunda; kızartmalık yağların kalitesini belirlemede önemli bir parametre olan polar madde miktarı en fazla %17‟ye ulaĢmıĢ olup, bu değer Avrupa Birliği Mevzuatı ve Türk Gıda Kodeksi tarafından öngörülen maksimum %25 olan limit değerin altında yer almaktadır.

Seçkin tat ve kararlılığına, uygun oranda yağ asit kompozisyonuna, yüksek dumanlama noktasına sahip olan ve diğer bitkisel yağlardan kolaylıkla ayırt edilebilen özellikle de kızartmalar için ideal olan pamuk yağının yüksek kalitede rafinasyonu ile; ülkemizde üretilen pamuk yağlarının yerli ve yabancı pazar paylarının arttırılması, pamuk yağı kullanılarak elde edilecek olan gıda ürünlerin beslenme kalitesinin yükseltilmesi ve ithal olarak ülkemize giren ticari kızartmalık yağlar ile rekabet edilerek ülke ekonomisine katkıda bulunulması umut edilmektedir.

Anahtar Kelimeler: Pamuk yağı, Rafinasyon, Ağartma, Optimizasyon, Kızartma, Gıda Katkı Maddeleri, Polar Madde.

(5)

ABSTRACT

M. Sc. Thesis

INCREASING OF USAGE EFFICIENCIES OF COTTONSEED OILS PRODUCED IN OUR COUNTRY

BY IMPROVING THEIR REFINERY PROCESS

Selcuk University

Graduate School of Natural and Applied Science Department of Chemistry

Supervisor: Prof. Dr. Hüseyin KARA 2009, 219 Page

Jury: Prof. Dr. Hüseyin KARA

Assoc. Prof. Dr. Zafer YAZICIGĠL

Assistant Prof. Semahat KÜÇÜKKOLBAġI

Cottonseed oil has an important portion in vegetable oil sector and a primary location in view of production in our country. It is stressed that cottonseed oil‟s refinery is not realized at the desired level in our country since food products prepared by using cottonseed oil have short shelf life and bad quality.

Aim of this search is to increase the cottonseed oil quality, using efficiency and food products quality prepared by using cottonseed oil. To this end, the studies were carried out mainly in two steps. In first step the cottonseed oil refinery process

(6)

parameters optimized, in second step using efficiencies of cottonseed oil as frying oil, which is produced in high quality, were investigated.

For improving cottonseed oil refinery process parameters; first of all experiments were concentrate on bleaching process to be thought very important for a high quality cottonseed oil process and bleaching process parameters were optimized.

For investigation using efficiencies of cottonseed oil as a frying oil, which is produced in high quality, frying oil blends were prepared by adding natural or synthetic food additives such as anti oxidant agents, anti foam agents, emulgators etc. With this frying oil blends and refined cottonseed oil not including any food additives; frying experiments were carried out in 170±5 ºC 10 hour without interruption, using %8 french fries/ oil in perhalf hour. As a result of frying experiments using cottonseed oil carried out without interruption polar compounds quantity were reached maximum %17 level. This level is under maximum %25 limit value that is recommended by Europen Unity Statute and Türk Nutrient Codex.

Cottonseed oil is also very important properties such as having good fatty acid profile, high smoke point, oxidative and flavor stability. With this properties cottonseed oil can be distinguish from other vegetable oils and especially it is excellent for frying processes. By producing high quality cottonseed oil, it is hoped that food products prepared by using cottonseed oil will have long shelf life and good quality and can compete with commercial frying oils that is very common in our country.

Keywords: Cottonseed Oil, Refinery, Bleaching, Optimisation, Frying, Food Additives, Polar Compounds.

(7)

Bu çalıĢma; T.C. Sanayi ve Ticaret Bakanlığının, sanayi üniversite iĢbirliğinde yeni ürün ve üretim tekniklerinin geliĢtirilmesini amaçlayan Sanayi Tezleri (SAN-TEZ) Projeleri kapsamındaki 000150.STZ.2007-2 nolu proje, Helvacızade Gıda ve Ġhtiyaç Madde Sanayi Ticaret A.ġ. ve Selçuk Üniversitesi Bilimsel AraĢtırmalar Projeleri (BAP) kapsamındaki 08401007 nolu proje destekleri ile gerçekleĢtirilmiĢtir.

(8)

ÖNSÖZ

Bu çalıĢma, Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Sayın Prof. Dr. Hüseyin KARA danıĢmanlığında hazırlanarak, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü‟ne Yüksek Lisans Tezi olarak sunulmuĢtur.

Tez süresince yapılan deneysel çalıĢmaların tamamı; sanayi üniversite iĢbirliğinde yeni ürün ve üretim tekniklerinin geliĢtirilmesini amaçlayan T.C.Sanayi ve Ticaret Bakanlığının Sanayi Tezleri (SAN-TEZ) Projeleri, Helvacızade Gıda ve Ġhtiyaç Madde Sanayi Ticaret A.ġ. ve Selçuk Üniversitesi Bilimsel AraĢtırmalar Projeleri (BAP) kapsamında sağlanan destekler ile gerçekleĢtirilmiĢtir.

Deneysel çalıĢmaların büyük bir kısmı; SAN-TEZ projesinde sanayi kuruluĢu vasfını üstlenen, baĢarılı ve köklü bir geçmiĢe sahip olan ve dünya standartlarında bir teknoloji ile üretim yapan ZADE Bitkisel Yağ Tesislerine ait AR-GE Labratuvarında ve pilot tesisinde gerçekleĢtirilmiĢ, bazı çalıĢmalar ise S.Ü. Fen Fakültesi Kimya Bölümü Analitik Kimya AraĢtırma Labratuvarı`nda yürütülmüĢtür.

Yüksek Lisans çalıĢması olarak sunduğum bu çalıĢmanın hazırlanmasında, kaynak araĢtırmasında her türlü bilgi ve önerileriyle yol gösteren ve bana böyle kapsamlı ve kaliteli bir projede çalıĢma imkânı sağlayan danıĢman hocam Sayın Prof. Dr. Hüseyin KARA beyefendiye sonsuz sevgi ve Ģükranlarımı sunarım.

Tez süresince çalıĢmalarımı izleyen, fikirleri ve tecrübesi ile çalıĢmamı yönlendiren, her zaman desteğini benden esirgemeyen değerli hocam Sayın ArĢ. Gör. Hamide Filiz AYYILDIZ‟a sonsuz sevgi ve Ģükranlarımı sunarım.

Üniversite-Sanayi iĢbirliğini sağlamaya yönelik çalıĢmaların desteklenmesi amacıyla gerçekleĢtirilen Sanayi Tezleri Projesine vermiĢ olduğu destekten dolayı Helvacızade Gıda ve Ġhtiyaç Madde Sanayi Ticaret A.ġ. Yönetim Kurulu Üyesi Sayın Mevlüt BÜYÜKHELVACIGĠL beyefendiye sonsuz Ģükranlarımı sunarım. Ayrıca çalıĢmaların yürütülmesi esnasında yardımlarını esirgemeyen fabrika müdürü Sayın Mustafa YILDIZ baĢta olmak üzere tüm ZADE çalıĢanlarına teĢekkürlerimi sunarım.

(9)

Tez çalıĢmaları süresince kemometri konusundaki bilgi ve tecrübeleri ile beni aydınlatan ve yönlendiren, büyük yardımlarını gördüğüm Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Sayın Prof. Dr. Adnan KENAR beyefendiye sonsuz Ģükranlarımı sunarım.

ÇalıĢmalarım süresince emeği geçen ve deneyler sırasındaki yardımlarından dolayı doktora öğrencisi Mustafa TOPKAFA‟ya, analitik araĢtırma ekibinden Sayın Yrd. Doç. Semahat KÜÇÜKKOLBAġI, ArĢ. Gör. Fatih DURMAZ, ArĢ. Gör. Orhan GEZĠCĠ ve yüksek lisans öğrencisi AyĢe Gökçen SARAÇ‟a teĢekkürlerimi sunarım.

Ayrıca tez çalıĢmalarım süresince manevi anlamda her zaman yanımda olan, sevgi ve Ģefkatlerini esirgemeyen sevgili anneme, babama ve kardeĢlerime sonsuz Ģükranlarımı sunarım.

(10)

ĠÇĠNDEKĠLER ÖZET ... Ġ ABSTRACT ... V ÖNSÖZ ... VĠĠĠ ĠÇĠNDEKĠLER ... X TABLOLAR LĠSTESĠ ... XĠĠĠ ġEKĠLLER LĠSTESĠ ... XV 1. GĠRĠġ... 1

1.1.YAĞIN TANIMI VE ÖNEMĠ ... 2

1.2.YAĞIN KĠMYASAL KOMPOZĠSYONU ... 4

1.3.YAĞLARIN SINIFLANDIRILMASI ... 8 2. YAĞLARIN RAFĠNASYONU ... 9 2.1.DEGUMMĠNG (GUM GĠDERME) ... 11 2.2.NÖTRALĠZASYON (ASĠTLĠK GĠDERME) ... 12 2.3.AĞARTMA ... 13 2.4.VĠNTERĠZASYON ... 15 2.5.DEODERĠZASYON ... 16 3. PAMUK YAĞI ... 18

3.1.PAMUK VE KULLANIM ALANLARI ... 18

3.2.PAMUK TOHUMU PROSESĠ ... 20

3.3.PAMUK YAĞI ELDESĠ ... 20

3.4.PAMUK YAĞI VE ÖZELLĠKLERĠ ... 22

3.5.GOSSĠPOLÜN KĠMYASAL YAPISI VE ÖZELLĠKLERĠ... 25

3.6.PAMUK YAĞI RAFĠNASYONU ... 27

4. KIZARTMA PROSESĠ ... 30

4.1.KIZARTMA PROSESĠNE GENEL BĠR BAKIġ ... 30

4.1.1. Kızartma Ürünlerinin Kalitesine Etki Eden Faktörler ... 31

4.1.2. Kızartma yağları ve kızartma yağlarında aranması gereken özellikler ... 32

4.1.3. Kızartılacak Yiyecekte ve Kızartma Aparatında Aranan Özellikler ... 35

4.2.KIZARTMA ORTAMINDA MEYDANA GELEN KĠMYASAL REAKSĠYONLAR ... 36

4.2.1. Oksidasyon ... 38

4.2.2. Hidroliz ... 40

4.2.3. Polimerizasyon ... 41

4.2.4. Piroliz ... 42

4.3.KIZARTMA YAĞLARININ KALĠTESĠNĠ BELĠRLEMEDE KULLANILAN PARAMETRELER ... 42

(11)

4.4.1. Kızartma yağının yağ asit kompozisyonunda meydana gelen değişmeler ... 45

4.4.2. Kızartma yağında meydana gelen fiziko-kimyasal değişmeler ... 45

4.5.KIZARTMA PROSESĠNĠN OPTĠMĠZASYONU ... 48

4.5.1. Kızartma Yağlarının Verimliliklerini Arttırmada Kullanılan Maddeler ... 48

4.5.1.1. Doğal ve sentetik antioksidanlar ... 48

4.5.1.2. Isı transfer-düzenleyici maddeler ... 49

4.5.1.3. Filtre yardımcı maddeler (Adsorbanlar) ... 50

4.6.KIZARTMA ĠġLEMĠ ĠLE HAZIRLANAN GIDA ÜRÜNLERĠ ... 51

4.7.KIZARTILMIġ ÜRÜNLERĠN BESĠN ĠÇERĠKLERĠ ... 52

4.8.KIZARTILMIġ ÜRÜN TÜKETĠMĠNĠN SAĞLIK ÜZERĠNE OLUMSUZ ETKĠLERĠ ... 53

5. KAYNAK ARAġTIRMASI ... 56

5.1.LĠTERATÜR ÖZETLERĠ ... 56

5.2.ÇALIġMANIN AMACI ... 78

6. MATEYAL VE METOT ... 80

6.1. KULLANILAN KĠMYASAL MADDELER ... 80

6.2.KULLANILAN CĠHAZLAR ... 81

6.3.KIZARTMA PROSESĠ ... 81

7. DENEYSEL KISIM ... 82

7.1.RAFĠNASYON PARAMETRELERĠNĠN BELĠRLENMESĠ VE OPTĠMĠZASYONU ... 82

7.2.PAMUK YAĞI RAFĠNASYON KADEMESĠNDEKĠ ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ... 85

7.2.1. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri İçin Gerçekleştirilen Analizler ... 85

7.2.1.1. Yağ Asit Kompozisyonu Tayini ... 86

7.2.1.2. Tokoferol Tayini... 87

7.2.1.3. Polar madde Tayini (AOCS Ce 5b-89 Trigliserit Tayini Metoduna Göre) .. 88

7.2.1.4. Polar madde Tayini (2000 IUPAC Mini Kolon Metodu) ... 88

7.2.1.5. PolimerleĢmiĢ Triaçilgliseroller, Triaçilgliserol, Diaçilgliserol, Monoaçilgliserollerin ve FFA‟ların HPSEC ile Dağılımı ... 89

7.2.1.6. Oksidasyon Stabilite Ġndeks (Ransımat Ölçümü)Tayini ... 92

7.2.1.7. Serbest Yağ Asidi (FFA) Tayini ... 93

7.2.1.8. Peroksit Sayısı (PV) Tayini ... 94

7.2.1.9. Konjuge Dien ve Trien (Özgül Abs.) Tayini ... 95

7.2.1.10. Klorofil ve Karoten Tayini ... 95

7.2.1.11. Toplam Gossipol Tayini ... 96

7.3.PAMUK YAĞININ KIZARTMALIK YAĞ OLARAK KULLANIM VERĠMLĠLĠĞĠNĠN VE ÇEġĠTLĠ KATKI MADDELERĠNĠN VERĠMLĠLĠK ÜZERĠNE ETKĠSĠNĠN ĠNCELENMESĠ ... 97

7.3.1. Kızartmalık Pamuk Yağı Karışımlarının Hazırlanması ... 97

(12)

8. DENEY SONUÇLARI VE DEĞERLENDĠRME ... 101

8.1.RAFĠNASYON PARAMETRELERĠNĠN BELĠRLENMESĠ VE OPTĠMĠZASYONU ... 102

8.2.PAMUK YAĞI RAFĠNASYON KADEMELERĠ ĠÇĠN FĠZĠKSEL VE KĠMYASAL ÖZELLĠKLERĠ .... 111

8.2.1. Yağ Asit Kompozisyonu ... 111

8.2.2. Tokoferol Tayini ... 114

8.2.3. Polar Madde Tayini (AOCS Ce 5b-89 Trigliserit Tayini Metoduna Göre) ... 117

8.2.4. Polar madde Tayini (2000 IUPAC Mini Kolon Metodu) ... 120

8.2.5. Polimerleşmiş Triaçilgliserol, Triaçilgliserol, Diaçilgliserol, Monoaçilgliserol ve FFA’ların HPSEC ile Dağılımı ... 120

8.2.6. Polar ve Apolar Maddelerin HPSEC Tekniği İle Dağılımının İncelenmesi ... 123

8.2.7. Oksidasyon Stabilite İndeks (Ransımat Ölçümü)Tayini ... 129

8.2.8. Serbest Yağ Asidi (FFA) Tayini ... 132

8.2.9. Peroksit Sayısı (PV) Tayini ... 133

8.2.10. Konjuge Dien ve Trien (Özgül Abs.) Tayini ... 134

8.2.11. Klorofil ve Karoten Tayini ... 135

8.2.12. Toplam Gossipol Tayini ... 137

8.3.PAMUK YAĞININ KIZARTMALIK YAĞ OLARAK KULLANIM VERĠMLĠLĠĞĠNĠN VE ÇEġĠTLĠ KATKI MADDELERĠNĠN VERĠMLĠLĠK ÜZERĠNE ETKĠSĠNĠN ĠNCELENMESĠ ... 141

8.3.1. Kızartmalık Pamuk Yağı Karışımlarının Hazırlanması ... 141

8.3.2. Kızartma Prosesi İçin Gerçekleştirilen Analizler ... 141

8.3.2.1. Renk Tayini ... 142

8.3.1.2. Klorofil-Karoten Tayini ... 145

8.3.1.3. Peroksit Sayısı Tayini ... 149

8.3.1.4. Yağ Asit Kompozisyonu Tayini ... 152

8.3.1.5. Tokoferol Tayini... 155

8.3.1.6. Polar Madde Tayini (Mini Kolon Metoduna göre) ... 158

8.3.1.7. Polar Madde Tayini (AOCS Ce 5b-89 Trigliserit Tayin Metoduna Göre) . 161 8.3.1.8. Polar Madde Tayini (Ebro Polar Madde Ölçüm Cihazı Ġle) ... 165

8.3.1.9. Polimerik Madde Tayini ... 168

8.3.1.10. Serbest Yağ Asiti (FFA) Tayini ... 171

8.3.1.11. Konjuge Dien ve Trien Tayini ... 174

8.3.1.12. Oksitlenme Kararlılık Ġndeksi (Ransımat Ölçümü) Tayini ... 178

8.3.1.13. Polar ve Apolar Maddelerin HPSEC Tekniği Ġle Dağılımı Tayini ... 181

9. SONUÇ VE ÖNERĠLER ... 194

10. KAYNAKLAR ... 195

11. EKLER ... 203

(13)

TABLOLAR LĠSTESĠ

Tablo 3.1. Pamuk Yağı Yağ Asit Kompozisyonu (Türk Standartları, TS 887) ... 23

Tablo 3.2. Pamuk Yağı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri (Türk Standartları, TS 887) ... 24

Tablo 4.1. Ticari Olarak Satılan Bazı Kızartma Yağlarının Yağ Asit Kompozisyonları ... 34

Tablo 5.1. Türkiyede Yağlı Tohum Üretimi ... 56

Tablo 5.2. Pamuk Çekirdeği Dünya ve Türkiye Üretimi ... 57

Tablo 5.3. Dünya Bitkisel Ham Yağ Üretimi ... 57

Tablo 5.4. Türkiyede Üretilen Pamuk Çekirdeği ve Yan Ürünleri ... 57

Tablo 5.5. Türkiyede Sıvı Yağ Tüketimi ... 58

Tablo 5.6. Kızartma Süresince Farklı Yağların Fizikokimyasal Özelliklerindeki DeğiĢmeler. . 64

Tablo 5.7. Kızartma Süresince Farklı Yağların Yağ Asit Kompozisyonlarındaki DeğiĢmeler. . 70

Tablo 6.1. Analizler Ġçin Kullanılan Kimyasal Maddeler ... 80

Tablo 7.1. Pamuk Yağı Rafinasyon Prosesinde GerçekleĢtirilen Analizler ... 85

Tablo 7.2. Yağ Asit Kompozisyonu Analizi Metoduna Ait Deney Parametreleri ... 87

Tablo 7.3. Kızartmalık Pamuk Yağı KarıĢımları Ġçin Hazırlanan Deneysel Tasarım ... 98

Tablo 7.4. Kızartmalık Pamuk Yağı KarıĢımlarında Kullanılan Katkı Maddelerinin Miktarı ... 98

Tablo 8.1. Kesikli Sistem Ağartma ĠĢlemi Deney Sonuçları ... 102

Tablo 8.2. Sürekli Sistem Ağartma ĠĢleminde Kullanılan Yağların Özellikleri ... 103

Tablo 8.3. Beslenen ve Tutulan β –karoten Miktarları ... 105

Tablo 8.4. β –karoten için Freundlich Sabitleri ... 106

Tablo 8.5. β –karoten için Langmuir Sabitleri ... 107

Tablo 8.6. β –karoten için D-R Ġzoterminden Elde Edilen Değerler ... 108

Tablo 8.7. β –karoten D-R Ġzoterminden Hesaplanan Değerler ... 108

Tablo 8.8. β –karoten için Scatchard Eğri Analizinden Hesaplanan Değerler ... 109

Tablo 8.9. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Yağ Asit Kompozisyonu Analiz Sonuçları .. 112

Tablo 8.10. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Ġçin Tokoferol (ppm) Analiz Sonuçları... 115

Tablo 8.11. Pamuk Yağı Deoderizasyon Kademesi Ġçin Polar Madde Analiz Sonuçları ... 117

Tablo 8.12. Pamuk Yağı Ağartma Kademelesi Ġçin Polar Madde Analiz Sonuçları ... 120

Tablo 8.13. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Ġçin HPSEC Analiz Kromatogramı ... 122

Tablo 8.14. Pamuk Yağı Ağartma Kademesi HPSEC Analiz Sonuçları ... 128

(14)

Tablo 8.16. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Ġçin Analiz sonuçları ... 137

Tablo 8.17. Kimyasal Rafinasyon Prosesinde Rafinasyon ġartları ve Yağ Özellikleri ... 140

Tablo 8.18. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Renk (K/S) Tayini ... 144

Tablo 8.19. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Klorofil (ppb)Tayinleri ... 147

Tablo 8.20. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri β Karoten (ppb) Tayini ... 148

Tablo 8.21. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Peroksit Sayısı (mg O2/kg yağ) Tayini ... 151

Tablo 8.22. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Yağ Asit Kompozisyonu Tayini ... 154

Tablo 8.23. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Tokoferol (ppm) Tayini ... 157

Tablo 8.24. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polar Madde Tayini (Mini Kolon Metodu) ... 160

Tablo 8.25. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polar Madde Tayini (AOCS Ce 5b-89 Trigliserit Metoduna Göre) ... 164

Tablo 8.26. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polar Madde Tayini (Ebro Polar Madde Ölçüm Cihazı Ġle) ... 167

Tablo 8.27. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polimerik Madde Tayini ... 170

Tablo 8.28. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri FFA (%Oleik Asit) Tayini ... 173

Tablo 8.29. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Konjuge Dien (ppb) Tayini (232 nm) ... 176

Tablo 8.30. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Konjuge Trien (ppb) Tayini (269 nm) ... 177

Tablo 8.31. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Oksitlenme Kararlılık Ġndeksi Tayini ... 180

Tablo 8.32. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polar ve Apolar Maddelerin HPSEC Tekniği Ġle Dağılımı Tayini ... 182

Tablo 8.33. Katkı Maddesi Ġçermeyen Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemi Analiz Sonuçları ... 185

Tablo 8.34. 1. KarıĢım Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemi Analiz Sonuçları... 186

Tablo 11.1. Avrupa`da Kullanımına Ġzin Verilen Gıda Katkı Maddeleri ... 203

Tablo 11.2. Anti Polimerizasyon Katkı Maddeleri ve Reaksiyonları ... 204

(15)

ġEKĠLLER LĠSTESĠ

ġekil 1.1. Oleik, Linoleik ve Linolenik Asitten OluĢan Trigliserit Yapı ... 3

ġekil 1.2. Yağın Temel BileĢenleri ... 4

ġekil 1.3. Basit ve KarıĢık Trigliserit Yapılar ... 5

ġekil 1.4. α, β , ve δ Tokoferol BileĢiklerinin Yapısı ... 7

ġekil 1.5. Yağların Sınıflandırılması ... 8

ġekil 2.1. Fiziksel ve Kimyasal Rafinasyon Kademeleri... 10

ġekil 3.1. Gossipol BileĢiğinin Kimyasal Yapısı ... 25

ġekil 4.1. Kızartma Süresince Kavramsal Isı Kütle Transferi ... 30

ġekil 4.2. Kızartma Prosesi Mekanizması ... 36

ġekil 4.3. Kızartma Ortamında Meydana Gelen Kimyasal ve Fiziksel Reaksiyonlar ... 37

ġekil 4.4. DoymamıĢ Yağ Asitlerinin Oksidasyonu ... 38

ġekil 4.5. Yağ Kalite Eğrisi (Stier ve ark., 2000). ... 43

ġekil 4.6. Kızartma ĠĢleminde Yağın Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinde Meydana Gelen DeğiĢiklikler ... 47

ġekil 5.1. Türkiyede Yağlı Tohum Üretimi , (Bitkisel Yağ San. Derneği, 2008) ... 56

ġekil 5.2. Türkiyede Sıvı Yağ Tüketimi (1000 Ton), (Bitkisel Yağ San. Derneği, 2008) ... 58

ġekil 5.3. 180ºC de Yapılan Kızartma ĠĢlemi Süresince Ayçiçek Yağının PV (meq O2/kg yağ) ve PTG Miktarındaki (%) DeğiĢme (Christian ve ark., 2004). ... 67

ġekil 5.4. Farklı Katkı Maddelerinin Yağların Isı Kararlılıklarına Etkilerinin OSET Sonuçlarına Göre KarĢılaĢtırılması (Christian ve ark., 2004)... 75

ġekil 5.5. Farklı Katkı Maddelerinin Keten Tohumu Yağının Oksidatif Kararlılığına Etkilerinin KarĢılaĢtırılması (Christian ve ark., 2004). ... 75

ġekil 5.6. MFN Katkı Maddesinin Ayçiçek Yağının Toplam Polar Madde Ġçeriği ve Yağ Ġçeriğine Etkisi (Christian ve ark., 2004). ... 76

ġekil 5.7. Farklı Filtre Yardımcı Maddelerin ve Konsantrasyonlarının FFA ve %PTG Giderilmesine Etkilerinin KarĢılaĢtırılması (Christian ve ark., 2004). ... 78

ġekil 7.1. Ağartma ĠĢleminde Kullanılan Sürekli Sistem ... 83

ġekil 7.2. Besleme Basamağında Dedektörden Gözlenen Eğrinin Genel Profili ... 84

ġekil 8.1. Farklı Miktarda β –Karoten Ġçeren Yağlar Ġçin Besleme Eğrileri ... 103

(16)

ġekil 8.3. Tutulan β –karoten Miktarları ... 105

ġekil 8.4. β –karoten Ġçin Freundlich Ġzotermi ... 106

ġekil 8.5. β –karoten Ġçin Langmuir Ġzotermi... 107

ġekil 8.6. β –karoten Ġçin D-R Ġzotermi ... 108

ġekil 8.7. β –karoten Ġçin Scatchard Eğri Analizi ... 109

ġekil. 8.8. Deoderize Pamuk Yağı Yağ Asit Kompozisyon Analizi ... 111

ġekil. 8.9. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Yağ Asit Kompozisyon Analizi ... 112

ġekil 8.10. Deoderize Pamuk Yağı Tokoferol Analizi ... 114

ġekil 8.11. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Tokoferol Analizi ... 114

ġekil 8.12. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Tokoferol Miktarı Tayini ... 115

ġekil 8.13. Deoderize Pamuk Yağı Kromatogramı ... 117

ġekil 8.14. Deoderize Pamuk Yağı Polar ve Apolar Fraksiyon Kromatogramı KarĢılaĢtırılması ... 118

ġekil 8.15. Deoderize Pamuk Yağı Polar, Apolar ve Direk Enjeksiyon Kromatogramı ... 118

ġekil 8.16. Deoderize Pamuk Yağı HPSEC Analiz Kromatogramı ... 121

ġekil 8.17. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Polimerik Madde Miktarı Tayini ... 121

ġekil 8.18. Tek Kolon ile (PL-Gel 500 A°) Yapılan Analiz ... 123

ġekil 8.19. Çift Kolon ile (PL-Gel 500 A° ve 100 A°) Yapılan Analiz... 124

ġekil 8.20. 0,5 mL/dk AkıĢ Kullanılarak Yapılan Kızartma Yağı Polar Fraksiyon Analizi . 125 ġekil 8.21. 1,2 mL/dk AkıĢ Hızı Kullanılarak Yapılan Kızartma Yağı Polar Fraksiyon Analizi ... 126

ġekil 8.22. Farklı AkıĢ Hızları Ġçin Hesaplanan Rs Değerleri ... 126

ġekil 8.23. Farklı AkıĢ Hızları Ġçin Hesaplanan HETP (mm) Değerleri ... 127

ġekil 8.24. Ağartma GiriĢ ve ÇıkıĢ Pamuk Yağı Polar Fraksiyon HPSEC Analiz Kromatogramı ... 128

ġekil 8.25. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Ransımat Analiz Sonuçları ... 129

ġekil 8.26. Pamuk Yağı Nötr Yağ Numunesi Ransımat Deneyi Sonucu ... 129

ġekil 8.27. Pamuk Yağı Deoderize Numunesi Ransımat Deneyi Sonucu ... 130

ġekil 8.28. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Ġndüksiyon Süresi Tayini ... 130

(17)

ġekil 8.30. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Peroksit Sayısı Tayini ... 133

ġekil 8.31. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Konjuge Dien Trien Tayini ... 134

ġekil. 8.32. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Klorofil Tayini ... 135

ġekil 8.33. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Karoten Tayini ... 136

ġekil 8.34. 2-5-10-20 ve 30 ppm Gossipol Asetik Asit Standart Madde Analizleri ... 138

ġekil 8.35. Pamuk Yağı Rafinasyon Kademeleri Gossipol Analizleri ... 138

ġekil 8.36. Ağartma GiriĢ, ÇıkıĢ ve 30 ppm Gossipol Asetik Asit Standart Analizleri ... 139

ġekil 8.37. 30 ppm Standart Analizi 3 boyutlu DAD Spektrumu (254 nm) ... 139

ġekil 8.38. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Kırmızı Renk Tayini ... 142

ġekil 8.39. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Sarı Renk Tayini ... 142

ġekil 8.40. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Klorofil Tayini ... 145

ġekil 8.41. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Karoten Tayini ... 146

ġekil 8.42. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Peroksit Sayısı Tayini ... 149

ġekil 8.43. Pamuk yağı kızartma iĢlemleri yağ asit kompozisyonu tayini ... 152

ġekil 8.44. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Tokoferol Tayini Kromatogramı ... 155

ġekil 8.45. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Tokoferol Tayini ... 155

ġekil 8.46. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polar Madde Tayini (Mini Kolon Metodu) .... 158

ġekil 8.47. K. M. Ġçermeyen Kızartma ĠĢlemi 10. Saat Numunesi Polar Madde Analizi .... 161

ġekil 8.48. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polar Madde Tayini (AOCS, Ce 5b-89). ... 161

ġekil 8.49. Pamuk Yağı Polar ve Apolar Madde Kromatogramı ... 162

ġekil 8.50. Pamuk Yağı Polar, Apolar ve Direk Enjeksiyon Kromatogramı ... 162

ġekil 8.51. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polar Madde Tayin (P.M. Ölçüm Cihazı Ġle) . 165 ġekil 8.52. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemi 0, 4, 8 ve 9. Saat Polimer Madde Analizi ... 168

ġekil 8.53. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri Polimerik Madde Tayini ... 168

ġekil 8.54. Pamuk Yağı Kızartma ĠĢlemleri FFA (% Oleik Asit) Tayini ... 171

ġekil 8.55. Kızartma ĠĢlemi 232 nm ve 269 nm Konjuge Dien- Trien UV Spektrumu ... 174

ġekil 8.56. 5. KarıĢım Kızartma ĠĢlemi 0, 4, 7 ve 10. Saat Ransımat Analizi ... 178

(18)

1. GĠRĠġ

Sosyal, kültürel ve ekonomik değiĢim süreci yaĢayan Türkiye‟de, sürekli bir değiĢim gösteren tüketici tercihleri ve beslenme alıĢkanlıkları, dıĢ ve iç pazarlardaki rekabet koĢulları; teknolojik geliĢmeye, ürün yönetimine ve bitkisel yağ üretim sanayinin geliĢimine yön vermektedir. Bitkisel yağ üretimine dayalı sanayi, istihdam sağlayıcı boyutuyla, sosyal ve ekonomik açıdan da büyük önem taĢımaktadır.

Bitkisel yağ üretim sanayisindeki kuruluĢlar, her zaman tüketici taleplerine yönelik kaliteli ürün ortaya koyma ve sahip oldukları imkânlar sayesinde çalıĢma koĢullarını iyileĢtirerek, piyasadaki pazar paylarını arttırma gayreti içerisinde olmuĢlardır. Üretici kuruluĢların dünya pazarında söz sahibi olmaları, ancak uygun üretim Ģartlarını sağlamaları ve bunun sonucunda yüksek kalitede ürünler ortaya koymaları ile mümkün olabilir.

Ülkemizde bitkisel yağ sektöründe büyük bir pazar payına sahip olan ve üretim açısından ilk sıralarda yer alan pamuk yağının, ülkemizde rafinasyonu istenilen ölçüde gerçekleĢtirilemediği için, pamuk yağı kullanılarak elde edilen gıda ürünlerinin raf ömürleri kısalmakta ve ürün kalitesi düĢmektedir. Pamuk çekirdeğinden çıkarılan pamuk yağı, endüstriyel kullanımlar için son derece iyi olmasının yanı sıra, insanlar için gıda, hayvanlar için ise önemli bir besin kaynağıdır. Ayrıca evlerde ve ticarethânelerde yemekler ve kızartmalar için kullanılan pamuk yağı bir katı yağ veya margarin olarak da pasta ve kek kremalarında idealdir. Bunun gibi pek çok yiyecek uygulaması olan pamuk yağı; salatalarda, mayonezde, salata soslarında ve salamuralarda kullanılmaktadır.

Üretilen gıdaların tüketimi için belli bir zamana ihtiyaç olduğundan, hazırlanan gıdaların sahip oldukları bazı temel özelliklerinde (tat, koku, görünüm, oksidasyon kararlılığı, vb) değiĢikliğin oluĢmaması, insan sağlığı açısından büyük önem arz eder. Hem kullanım esnasında hem de kullanımdan sonra oluĢacak istenmeyen maddeler sebebiyle, pamuk yağı ile hazırlanan ürünlerin kullanımında da, sağlık açısından bazı sınırlamalar söz konusu olabilmektedir.

Seçkin tat stabilitesine sahip olması, yüksek oranda çoklu doymamıĢ yağ asidi, orta düzeyde tekli doymamıĢ yağ asidi ve çok düĢük seviyede doymuĢ yağ asidi

(19)

içermesi nedeniyle kolestrolü bünyesinde hiç bulundurmaması, hafif yağlı olmayan kıvamı ve yüksek dumanlama noktası gibi özellikleri nedeniyle, diğer bitkisel yağlardan ayrılan pamuk yağı; özellikle kızartmalar için ideal bir yağdır. Özel olarak üretilmiĢ kızartma yağları olmasına rağmen; bugünlerde avrupa birliği ülkelerinde, ayçiçek yağı, kanola yağı, palm yağı ve kısmen hidrojene edilmiĢ bitkisel yağlar, cips ve diğer kızartılmıĢ yiyecekleri üretmek için önerilmektedir.

1.1. Yağın Tanımı ve Önemi

Yağlar, karbonhidratlar ve proteinler gibi insan vücudu için yaĢamsal değeri olan ve insanların beslenmesinde önemli yer tutan temel ihtiyaç maddelerinden biridir. Özellikle doymuĢ yağ oranlarının düĢük olması, hücre yapısı için gerekli olan serbest yağ asitlerini içermesi ve insan vücudunda A,D,E,K gibi yağda eriyen vitaminleri çözmesi gibi özellikleri ile bitkisel yağlar, insan sağlığına katkıları ve yüksek besin değerine sahip olmaları bakımından ayrı bir yere sahiptir.

Yağlar; insanların sağlıklı beslenmesi, çocukların büyümesi, yaĢlanma, fizyolojik tüm faaliyetlerin normal geliĢmesi, hastalıklardan korunma ve tedavilerin baĢarılı olması gibi hayati konularda en önemli unsurların baĢında gelir. Sağlıklı beslenmenin temeli, kabaca beĢ önemli madde grubunun vücuda yeterli, uygun ve yüksek kalitede alınmasına dayanır. Bunlar; proteinler, yağlar, karbonhidratlar (Ģekerler), vitaminler ve minerallerdir.

YetiĢkin bir insanın günlük aktiviteleri için 2000- 2400 kalori gerekli olduğu düĢünülürse, yağların insan hayatındaki önemi çok daha iyi anlaĢılabilir. Çünkü; dengeli ve sağlıklı beslenmenin gereği olarak alınması gereken bu miktarın 650- 750 kalorilik kısmının yağlardan karĢılanması gerekmektedir.

Ġnsan beslenmesinde ve fizyolojik ihtiyaçların karĢılanmasında yaĢamsal önem taĢıyan ve temel gıda maddeleri arasında ilk sıralarda yer alan yağlar, yağ asitleri ile gliserinin esterleĢmesi sonucu oluĢurlar. Tüm gerçek yağların bileĢiminde yağ asitleri bulunur. Bu bakımdan yağların fiziksel ve kimyasal özelliklerini, bileĢimlerindeki yağ asitleri belirler.

(20)

O O O O O O H H H H H H H H H H H H

ġekil 1.1. Oleik, Linoleik ve Linolenik Asitten OluĢan Trigliserit Yapı O H OH O H O OH H H O OH H H H H O OH H H H H H H

+

- 3 H2O Gliserol Oleik Asit Linolenik Asit Linoleik Asit Yağ Molekülü

(21)

ġekil 1.2. Yağın Temel BileĢenleri

Yağlar, yoğun bir kalori kaynağı olmak ve enerji ihtiyacının büyük bir kısmını zorunlu olarak karĢılamanın yanında gliserin ve serbest yağ asitlerine kolayca parçalanabilir bir özelliktedir. Bütün yenebilen yağlar aynı iskelete sahiptirler. Farklı yağlardaki R1, R2, R3 köklerindeki karbon sayısı, çift bağ miktar farklı olabilir.

1.2. Yağın Kimyasal Kompozisyonu

Gıda olarak kullanılan katı ve sıvı yağların ağırlığının % 95‟ten fazlasını trigliseridler oluĢturur. Diğer % 5‟lik kısmı da minör bileĢikler olarak adlandırılan mono ve digliseridler, serbest yağ asitleri, fosfatidler, steroller, yağ asitleri, yağda çözünen vitaminler ve diğer maddeler bulunur.

Yağlar, çok geniĢ ve karmaĢık bir grup olan lipidlerin büyük kısmını oluĢtururlar. Yağın %95-99‟unu trigliseridler, % 1-5‟ini de mono ve digliseridler, fosfatidler, serbest yağ asitleri, steroller, yağda çözünen vitaminler ve diğer maddeler oluĢtururlar.

Oleik Asit

Linoleik Asit Gliserol

(22)

 Yağların ana bileĢeni – trigliseridler

Trigliseridler yapılarındaki yağ asitlerinin kompozisyonuna göre ikiye ayrılırlar. Trigliseridin yapısındaki yağ asitlerinin üçü de aynı ise “basit trigliserid” olarak isimlendirilir. Eğer iki veya üç farklı yağ asidinden oluĢuyorsa bu tip trigliseridlere “karıĢık trigliserid” denir. Her iki trigliserid formülü aĢağıda sembolize edilmiĢtir.

ġekil 1.3. Basit ve KarıĢık Trigliserit Yapılar  Minör BileĢenler

 Mono ve Digliseridler

Mono ve digliseridler yağ asitleri ile gliserolün oluĢturduğu mono ve dioesterlerdir. Mono ve digliseridler kıvam arttırıcı (emülsifler) olarak önem arz eden bileĢiklerdir. Bu amaçla gıdalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Mono ve digliseridler, gliserol ile trigliseridlerin reaksiyon ortamında yağ asidi değiĢimi yoluyla veya gliserol ile yağ asitlerinin esterifikasyonu ile ticari ölçekte üretilmektedir. Sindirim sisteminde trigliseridlerin normal parçalanması ile mono ve digliseridler meydana gelmektedir. Hayvansal ve bitkisel yağlarda ise çok az miktarlarda doğal olarak oluĢurlar.

LinolenikAsit LinolenikAsit LinolenikAsit Gliserol Oleik Asit Linoleik Asit Gliserol LinolenikAsit

(23)

 Serbest yağ asitleri

Yağ içerisinde gliserol ile esterleĢmemiĢ halde bulunan yağ asitleridir. Rafine edilmemiĢ bazı yağlarda serbest yağ asitleri normalden birkaç kat daha fazla bulunabilir. Bu yağ asitlerinin seviyesi rafinasyon iĢleminde azaltılır. Gıda olarak kullanılan rafine katı ve sıvı yağlar genellikle çok az düzeyde serbest yağ asidi içerirler.

 Fosfatidler

Fosfatidler, polihidrik alkol (genellikle) gliserol içeren bileĢiklerdir. Yapılarında gilserole ilaveten, yağ asitleri, fosforik asit ve nitrojen içeren bir bileĢik bulunur. Yemeklik yağlarda genel olarak bulunan fosfatid, lesitin ve sefalindir.

 Steroller

Steroller, steroid alkoller olarak da tarif edilirler. Steroller, steroid iskeletine ilaveten 8-10 karbonlu bir yan zincir ve bir alkol grubu içeren bileĢiklerdir. Yağlarda serbest halde, yağ asidi esterleri olarak ve glukosidler olarak bulunurlar ve birçok katı ve sıvı yağın sabunlaĢmayan maddelerinin büyük bir kısmını teĢkil ederler. Bitkisel steroller bir bütün olarak fitosteroller olarak bilinen bir karıĢımdan ibarettir.

 Yağ alkolleri

Yemeklik yağların büyük bir kısmında uzun zincirli yağ alkollerinin önemi çok azdır. Bazı bitkisel sıvı yağlarda yağ asitleri ile yağ alkollerinin esterleri olan mumlar çok az miktarda bulunur. Ancak bazı morina yağlarında çok daha fazla mum içeriğine rastlanmıĢtır. Bunlar kara hayvanı yağlarında veya bitkisel sıvı yağlarda büyük bir öneme sahip değildir.

 Tokoferoller

Tokoferoller, pek çok bitkisel yağda doğal olarak bulunan önemli izobileĢenlerdir. Bunlar bitkisel yağların oksidatif stabiliteleri yönünden yardımcı olan baĢlıca tabii antioksidanlar olarak kabul edilmektedir. Ayrıca yağda çözünün vitamin E‟nin kaynağıdırlar.

(24)

ġekil 1.4. α, β , ve δ Tokoferol BileĢiklerinin Yapısı

Evans ve diğer araĢtırıcılar (1936), bazı bitkisel yağların sabunlaĢmayan fraksiyonundan, kimyasal bakımdan birbirlerine benzeyen fakat farklı E vitamini (Ģimdi α, β ve tokoferoller olarak bilinen) aktivitesine sahip 3 tane bileĢiği ilk defa izole eden araĢtırmacılardı. Pennock ve arkadaĢları (1964) çeĢitli yağlarda bulunan diğer benzer tokoferolleri tanımlamıĢlardır. DoymamıĢ yan zincirleri olan bu izomerlere “tokotrienoller” denmektedir.

O CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ C H₃ O H C H₃ O CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ C H₃ O H H O CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ O H C H₃ H O CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ O H H H α tokoferol β tokoferol tokoferol δ tokoferol

(25)

1.3. Yağların Sınıflandırılması

Yağlar; elde edildikleri kaynaklara, yağ asit içeriklerine, iyot sayılarına ve yağ asit kompozisyonlarına göre farklı Ģekillerde incelenmektedirler.

ġekil 1.5. Yağların Sınıflandırılması

YAĞLARIN SINIFLANDIRILMASI Elde edildikleri kaynaklara göre Yağ asit içeriklerine göre Ġyot sayılarına göre Yağ asit kompozisyonuna göre Hayvansal yağlar Bitkisel yağlar

Balık yağları Trans yağlar

Oleik- linoleik asit grubu Kurumayan yağlar

DoymuĢ yağlar DoymamıĢ yağlar

Kuruyan yağlar Yarı kuruyan yağlar

Erüsik asit grubu

Linolenik asit grubu Yağ asit

kompozisyonuna göre

Oleik- linoleik asit grubu Erüsik asit grubu Linolenik asit grubu

Laurik asit grubu Konjuge asit grubu Bitkisel yağ grubu

Hayvansal yağ grubu Süt yağı grubu

Hidroksi Asit grubu Marina yağı grubu

(26)

2. YAĞLARIN RAFĠNASYONU

Yağların, insanların kullanımına sunulabilmeleri yani; yağın tüketime uygun özellikler kazanması için çeĢitli faktörler sebebiyle ham yağda bulunan safsızlıkların dikkatli bir Ģekilde uzaklaĢtırılmaları gerekmektedir, bu ise; yağların rafine edilmesi ile mümkündür. Rafinasyon iĢleminin esasını; yağın trigliserit yapısını bozmadan ve antioksidan görevi yapan ve E vitamininin sentezlendiği öncü moleküller olan doğal tokoferollere zarar vermeden, tüketime engel olan safsızlıkların uzaklaĢtırılması teĢkil eder.

Ham yağlar ne kadar özenli ve temiz elde edilirse edilsin mutlaka rafinasyon iĢlemine tabii tutulmalıdır. Çünkü tüketici açık renkli, kokusuz, serbest yağ asidi bulunmayan ve berrak yağ satın almak ister. Rafine edilmeden tüketilen tek bitkisel yağ, iyi kalite zeytinlerden elde edilen zeytinyağıdır. Fakat kötü vasıfta olan zeytin yağları da rafine edilir. Türkiye‟nin kırsal kesinimde ayçiçeği, susam, haĢhaĢ vb. gibi hammaddelerden elde edilen yağların yerel halk tarafından rafine edilmeden de tüketildiği bilinmektedir.

Yağlarda rafinasyon iĢlemi kimyasal ve fiziksel olmak üzere iki yöntemle yapılmaktadır: Kimyasal rafinasyonda; degumming, nötralizasyon, ağartma, kıĢlandırma-vinterizasyon ve deodorizasyon kademeleri yer alırken, fiziksel rafinasyonda ise degumming, ağartma ve vinterizasyonu takiben son aĢamada nötralizasyon ve deodorizasyon iĢlemleri birlikte yapılır.

Yağ Rafinasyonu Kimyasal Fiziksel Degumming Degumming Nötralizasyon - Ağartma Ağartma Vinterizasyon Vinterizasyon Deoderizasyon Deoderizasyon/Nötralizasyon

(27)

ġekil 2.1. Fiziksel ve Kimyasal Rafinasyon Kademeleri Alkali Nötralizasyon Gam Giderme Degumming Degumming Gamların kurutulması Soap stock parçalama Ön Waks giderme Ön waks giderme Ağartma Ağartma Deoderizasyon Asit giderme /Deoderizasyon Ham lesitin Asit yağ HAM YAĞ Kimyasal Rafinasyon Fiziksel Rafinasyon RAFĠNE YAĞ Serbest Yağ Asidi(FFA)

Waks giderme Gam

Waks Waks giderme

(28)

2.1. Degumming (Gum Giderme)

Rafinasyondaki ilk kademedir. Bu kademe, ham yağda bulunan ve uzaklaĢtırılmadığı takdirde rafinasyonda kayıplara sebep olan fosfolipidler, proteinler ve gumlar gibi maddelerin hidratlaĢtırılarak, yağdan uzaklaĢtırılmalarını içerir. Bu maddeler anhidrat (susuz) yapıları nedeniyle ham yağda çözünen maddelerdir fakat hidratlandıkları zaman çözünürlükleri kaybolmaktadır. Hidratlanabilen fosfolipidler bu Ģekilde ham yağdan uzaklaĢtırılırken, hidratlanamayan fosfolipidler ise asitle muamele edilerek yağdan uzaklaĢtırılırlar.

Degumming iĢlemi, musilaj giderme basamağı olarak da bilinmektedir. Bitkinin bünyesinde yer alan ve özel hücreler içinde bulunan müsilaj; zamklar gibi suda ĢiĢmesiyle viskoz ve kolloidal çözelti meydana getiren maddelere verilen isimdir. Bu maddeler yapıĢtırıcı özelliklerinin olmaması sebebiyle zamlardan ayrılırlar. Yağlı tohumlarda müsilajların yanı sıra; patolojik etkenler veya yaralanmalar sonucu meydana gelen zamksı maddeler de bulunmaktadır.

Türkiye‟de yetiĢtirilen ayçiçeği, soya, keten vb. gibi yağlı tohumlar fosfatitlerce zengindirler (%1-2,5). Eğer bu tür yağlı tohumlardan elde edilen ham yağlarda müsilaj giderme iĢlemi gerçekleĢtirilmezse rafinasyonda kayıplar olacaktır. Yağdaki müsilajların giderilmesinde hidroklorik asit, fosforik asit gibi asitler kullanılmaktadır. Bu iĢlemde ham yağa %1.8-2.2 oranında yumuĢak su/asit ilavesi yapılır ve önce türbülent sonra laminer bir karıĢtırma iĢlemi uygulanarak yağ 60-65 oC‟ye kadar ısıtılır. ĠĢlem sonunda çöken sulu tabaka (hidrotasyon çamuru) separatörler yardımıyla yağdan ayrılır. YapıĢkan maddeler bir elektrolit yardımıyla pıhtılaĢtırılırken fosfatidler gibi diğer yapıĢkan maddeler su ve sıcaklık yardımıyla hidrotasyon sonucu çöktürülür. Bu sırada yağda bulunan mineral maddeler ve bazı yabancı maddeler de çöken bu maddelerle birlikte yağdan uzaklaĢtırılır. Bu iĢlem sürekli ya da kesikli olarak uygulanabilir.

Degumming iĢlemi sonunda elde edilen yağın, vakum altında kurutulmasıyla degummed yağ elde edilir. Bu iĢlemde 500-700 ppm P içeriği ile giren ham yağ, max 200 ppm P (beklenen miktar 60-90 ppm P) içeriği ile sistemden çıkar. ĠĢlem sırasında separatörler yardımıyla ayrılan musilaj maddeleri lesitin eldesinde kullanılır.

(29)

Degumming kademesinde; Uzaklaştırılan maddeler: Fosfatidler Proteinler NiĢasta Metaller … Oluşan Maddeler: Fosforik asit esteri Serbest yağ asidi Fosfatitik asit

2.2. Nötralizasyon (Asitlik Giderme)

Rafinasyondaki ikinci kademedir. Bu kademe, serbest yağ asitlerinin bazlarla nötralizasyonunu içerir. Asitlik giderme (nötralizasyon) iĢleminde yaygın olarak kullanılan yöntem; serbest yağ asitlerinin (FFA), NaOH ile sabunlaĢtırılması sonucu oluĢan sodyum sabunlarının soapstokla birlikte uzaklaĢtırılmasıdır. Soapstok; bitkisel ham yağların rafinasyonunda, serbest yağ asitlerinin NaOH ile nötralizasyonundan sonra yer alan yıkama iĢleminde ayrıĢtırılan yan üründür.

Nötralizasyon iĢlemi sürekli veya kesikli çalıĢan sistemlerde yapılabilir. Bu iĢlemde; bir ısı değiĢtirici vasıtasıyla ısıtılan yağ, mikserler vasıtasıyla gerekli miktarda (stokiyometrik oranda) alkali ile karıĢtırılmakta ve oluĢan soapstok nötr yağdan yüksek devirli santrifüj seperatörler yardımı ile ayrılmaktadır. Nötr yağın bünyesinde kalan sabun ise ikinci bir seperatörde suyla yıkama yoluyla yağdan uzaklaĢtırılır. Nötralizasyon iĢlemi kuru ve yaĢ olmak üzere iki Ģekilde yapılabilmektedir.

Yağda serbest halde bulunan yağ asitleri NaOH ile muamele edilince yağda erimeyen sabun meydana getirerek çökerler. Meydana gelen sabun, asidik karakterde olan diğer bazı maddeleri de absorbe ederek, bu maddelerin de kendisiyle birlikte çökmelerini sağlar.

Nötralizasyon iĢleminde kullanılacak NaOH miktarı serbest asitlik miktarına göre hesaplanmaktadır. Fakat ilave edilen bazın bir kısmı nötr yağ ile de reaksiyona girebileceğinden NaOH için hesaplanan miktarın genellikle %10 daha fazlası kullanılır. Bu kademede meydana gelecek nötr yağ kayıpları; yabancı maddelerin

(30)

cins ve miktarlarına ve serbest yağ asitlerinin miktarına göre değiĢmektedir. Yabancı maddeler içerisinde fosfatidler ayrı bir önem taĢırlar ve fosfatidler ne kadar az olursa yağ kayıpları da o denli azalacaktır. Meydana gelecek yağ kayıpları; kakao, palm, kara ve deniz hayvanlarının yağlarında serbest yağ asitlerinin yaklaĢık 1,5 katı, pamuk ve soya yağında serbest 3 katı, asiditesi düĢük olan yağlarda ise serbest yağ asitlerinin 5-10 katı kadardır.

Nötralizasyon kademesinde; Uzaklaştırılan maddeler:

Serbest yağ asitleri Fosforik asit Fosfolipid Fenolik BileĢikler Metaller … Oluşan Maddeler: Sabun Digliserid Su … 2.3. Ağartma

Rafinasyondaki üçüncü kademe olan ağartma kademesi; ham yağın doğal olarak içerdiği renk verici pigmentlerinin ve yağa koyu renk veren diğer çeĢitli maddeler baĢta olmak üzere; bu basamaktan önceki iĢlemlerde yeterince uzaklaĢtırılamamıĢ fosfolipidler, oksidasyon ürünleri, iz metalleri, sabun kalıntıları gibi maddelerin uzaklaĢtırılmasını içermektedir. Ağartma iĢlemi; yağın oksidasyon kararlılığını azaltan ve tadını bozan bu maddelerin uygun bir adsorban madde üzerinde tutulması ve iĢlem tamamlandıktan sonra kullanılan adsorbanların filtrasyon yardımı ile yağdan uzaklaĢtırılmasını esas alır.

Yağların renkleri içerdikleri ve kendilerine özgü renk veren lipokromlardan kaynaklanmaktadır. Bitkisel kaynaklı yağlarda bulunan en yaygın doğal renk maddeleri alfa ve beta karoten, ksantofil ve klorofildir. Ancak uygun olmayan sıcaklık, nem ve oksijen gibi Ģartlar altında depolanan ve düĢük kaliteli ham maddelerden elde edilen yağlar, doğal renk maddeleri yanında oksidatif tepkimeler

(31)

sonucu oluĢan ve yağa koyu renk veren bileĢenleri de içerirler.

Ağartma iĢleminde adsorban madde olarak genellikle yüzey aktivasyonu yüksek topraklar kullanılmaktadır. Tonsil, Bentonit gibi çeĢitli ticari adlar alan ve sanayide “ağartma toprağı” genel adı ile bilinen adsorban özellikteki bu toprakların yanı sıra; son yıllarda tabii killerin H2SO4 veya HCl ile muamele edilip yüksek sıcaklığa ısıtılmasıyla aktif hale getirilen asit aktive topraklar da yaygın olarak kullanılmaya baĢlanmıĢtır. Ağartma topraklarının yüzey alanları 100-400 m2 arasında değiĢmektedir. Bu topraklardan küçük tanecik boyutuna sahip olanlar, süzme zorluğuna ve yüksek oranda yağ kayıplarına sebep olmaları nedeniyle pek tercih edilmemektedirler. Ağartma Kademesi`nde kullanılacak toprağın cinsi, yağda bulunan yabancı maddelerin özelliğine göre belirlenir. Örneğin; yağda kırmızı, mavi ve yeĢil renk verici maddeler rafinasyon Ģartlarını zorlayıcı bir miktarda bulunuyorsa, ağartma iĢleminde aktif kömür (1 gr aktif karbonun yüzey alanı yaklaĢık 800 m2_{) kullanımı tercih edilebilmektedir. Fakat aktif kömürün pahalı} olması ve fazla miktarda yağ emmesi, genellikle bu maddenin tek baĢına ağartma toprağı olarak kullanılmayıp, ağartma toprağına ilave edilerek kullanımını gerektirir. Ağartma iĢlemi sürekli veya kesikli çalıĢan sistemlerde yapılabilir. Ağartma iĢleminde; gumları uzaklaĢtırılmıĢ ve waks miktarı belli bir seviyeye indirilmiĢ nötr yağ ön ısıtma iĢlemi ile yaklaĢık 65°C‟ye ısıtılır ve yağın % 0,3-3 oranında olacak Ģekilde ağartma toprağı ilave edilir. Daha sonra ısı değiĢtiriciler vasıtasıyla yağ yüksek sıcaklığa ısıtılır, bu iĢlem esnasında sürekli bir karıĢtırma iĢlemi uygulanarak homojen bir yağ-ağartma toprağı süspansiyonu elde edilir. Yapılan çeĢitli araĢtırmalarda ağartma toprağı ile yağın temas süresi (karıĢtırma+dinlendirme) optimum 30-60 dk olarak tespit edilmiĢtir.

Yüksek sıcaklıklarda (95-110o_{C) yapılan ağartma iĢleminde, yağı} oksidasyondan korumak gerekmektedir. Bu nedenle ağartma iĢlemi vakum altında (yaklaĢık 50 mmHg basınç uygulanarak) yani oksijensiz bir ortamda gerçekleĢtirilmektedir. Isıtma iĢlemi tamamlandıktan sonra karıĢtırmaya devam edilerek dinlendirme iĢlemi uygulanır, daha sonra yağ presli filtrelerden geçirilerek süzülür. Ağartma iĢleminde yağ kaybı en fazla katılan toprak miktarı kadar olmaktadır. Süzme iĢleminden sonra kazana önce basınçlı hava verilerek serbest

(32)

yağ, sonra basınçlı buhar verilerek de toprağın adsorbe ettiği yağ alınır.

Ayrıca, ağartma iĢleminin yağların tat stabilitesini (kararlılığını) artırıcı bir etkiye de sahip olduğu, yapılan pek çok çalıĢmada belirtilmiĢtir.

Ağartma kademesinde; Uzaklaştırılan maddeler: Renkli maddeler Fosfatidler Hidroperoksitler Metaller Sabun Fosforik asit … Oluşan Maddeler: Trans yağ asidi Keton ve aldehitler

Konjuge dimer ve polimerler Polar maddeler

FFA …

2.4. Vinterizasyon

Rafinasyondaki dördüncü kademedir. Vinterizasyon; kademeli olarak soğutulan ve düĢük sıcaklıklarda yavaĢ bir karıĢtırma eĢliğinde bekletilen yağda oluĢan kristallerin süzülerek uzaklaĢtırılması iĢlemidir. Yağlarda bulunan doymuĢ trigliseritlerin; özellikle de stearinlerin, 8-10 °C‟de donarak yağa bulanık renk vermelerini önlemek amacıyla yapılır.

Bazı yağlar yağı matlaĢtıran, görünüĢündeki albeniyi azaltan ve düĢük sıcaklıklarda çökme eğiliminde olan bileĢenler içerirler. Bu bileĢenler yağın cinsine bağlı olarak özellikle ayçiçek, mısır, pamuk, pirinç ve zeytinyağı gibi yağlarda wakslar (uzun zincirli yağ alkolleri), stearinler ve erime noktası yüksek olan doymuĢ gliseridlerden oluĢurlar.

Vinterizasyonda kristallenmeyi baĢlatmak ve süzmeyi iyileĢtirmek için vinterize toprağı; “perlit” kullanılmakta ve bu toprak daha sonra süzme iĢlemi ile yağdan ayrılmaktadır. Ayırma iĢleminden sonra yağ soğutulmuĢ filtrelerden

(33)

geçirilerek berrak kısım alınır. Vinterizasyon iĢleminin baĢarılı olabilmesi için ortamdaki serbest asitlik, yapıĢkan maddeler ve renk maddeleri gibi kristal oluĢumunu güçleĢtiren maddelerin, diğer rafinasyon aĢamalarında tamamen giderilmesi gerekmektedir. Vinterizasyon kademesinde; Uzaklaştırılan maddeler: Stearin Vakslar Parafin Oluşan Maddeler: Perlit Katı parçacıklar 2.5. Deoderizasyon

Rafinasyon iĢleminin son kademesidir. Bu iĢlemin amacı yağa koku, tat-aroma, asitlik ve renk veren maddelerin uzaklaĢtırılmasıdır. Deodorizasyon iĢlemi sırasında yağdan uzaklaĢtırılan maddeler; sabunlaĢan maddeler (serbest yağ asitleri, kısmi gliseridler, metilik esterler, mumsu maddeler), sabunlaĢmayan maddeler (parafinik hidrokarbonlar, olefinik ve poliolefinik maddeler, steroller, triterpenik alkoller) ve oksidatif tepkimeler sonucu oluĢan ürünler (aldehitler, ketonlar, peroksitler) olmak üzere üç grup altında toplanır.

Yağa istenmeyen tat ve koku veren maddeler trigliserid molekülündeki yağ asidi zincirlerine zayıf Van der Waals kuvvetleri ile bağlıdır. Bu maddeler yüksek sıcaklıklarda düĢük buhar basıncına sahiptirler. Bu nedenle yüksek sıcaklık (220-300oC) ve düĢük basınç (1-8 mm Hg) altında çalıĢarak bu maddelerin buhar basınçlarını destile edilebilecekleri basınca yaklaĢtırmak mümkündür. Ayrıca, yağa direk buhar enjekte ederek buharın sürükleyici etkisi ile bu maddelerin yağdan daha kolay uzaklaĢtırılmaları mümkün olmaktadır. Kokusu giderilmiĢ yağ yüksek vakum altında ön soğutma iĢlemine tabi tutulur, daha sonra da plakalı soğutuculara gönderilerek sıcaklık 30-35 °C‟ye soğutulur. Buharın yüksek verimle kullanılması, sıcak yağın atmosferik oksidasyondan korunması ve hidroliz sonucu serbest yağ asitlerinin oluĢumunun önlenmesi için deodorizasyon iĢlemi; vakum altında ve

(34)

uygun miktarda sitrik asit çözeltisi ilave ederek gerçekleĢtirilir. Genellikle deodorizasyon iĢlemi 220-300o

C arasındaki sıcaklıklarda yapılmaktadır. Ancak yüksek sıcaklık doymamıĢ yağ asitlerinde izomerizasyona neden olmakta ve özellikle 240o_{C‟den yüksek sıcaklıklarda çalıĢıldığında izomer} yapı oluĢumu ve doğal antioksidanlar olan tokoferollerin kaybı hızlanmaktadır. Deodorizasyon yalnız bir buharla destilasyon iĢlemi değildir. Ġstenmeyen koku ve aroma verici bileĢiklerin uzaklaĢtırılması iĢine ilave olarak bir takım kimyasal reaksiyonlar da gerçekleĢir ki bunlar deodorize yağın stabilitesini (kararlılığını) ve kalitesini etkilemektedir.

Deoderizasyon kademesinde; Uzaklaştırılan maddeler:

Serbest yağ asitleri Karatenoidler Aldehit ve ketonlar Hidrokarbonlar Pestisitler

Oluşan Maddeler: Trans yağ asitleri

Konjuge dimer ve polimerler Hidrokarbonlar

(35)

3. PAMUK YAĞI

3.1. Pamuk ve Kullanım Alanları

Pamuk bitkisi; tüm dünyada lifi ile tekstil sanayinin, çekirdeği ile yağ sanayinin, küspesi ile de yem sanayinin önemli bir hammaddesi durumundadır. Pamuk ve pamuk endüstrisi ürünleri, baĢlıca üretici ülkelerde olmak üzere, dünya ekonomisi ve politikalarında çok önemli rol oynamaktadır. Bunun nedeni; pamuk ve yan ürünlerinin tüketimine yönelik talebin dünyada oldukça yaygın olmasından kaynaklanmaktadır. Fakat pamuk bitkisinin yaygın ve zorunlu tüketiminin olmasına rağmen, bitkinin yetiĢme koĢullarının ekolojik açıdan seçicilik göstermesi, az sayıda ülke tarafından ekonomik anlamda üretiminin gerçekleĢtirilmesi, pamuğun dünya ticareti, ekonomisi ve politikaları açısından önemini arttırmakta, uluslar arası görüĢme ve anlaĢmalarda farklı bir kategoride ele alınmasına neden olmaktadır.

Günümüzde 69 ülkede tarımı yapılan pamuk, gerek lifi gerekse çiğidinden elde edilen yağı ve diğer yan ürünleriyle ekonomik değeri çok yüksek olan bir bitkidir. Lifi doğal oluĢu, teri absorbe ediĢi, ısıtılıp kaynatıldığında diğer liflere göre sağlam kalıĢı, statik elektriği daha az iletmesi, hava geçirgenliği ve hijyenik özellik taĢıma avantajları ile beĢeri ihtiyaçların karĢılanmasında diğer bitkisel ve sentetik elyaflara tercih edilmektedir. Pamuk tohumlarında ortalama %20 oranında bulunan ham pamuk yağı ile bitkisel yağ, linteri ile de selüloz sanayinin hammaddesini teĢkil etmekte, kalan aminoasitlerce zengin küspesi ise hayvan beslenmesine katkıda bulunmaktadır.

II. Dünya SavaĢı öncesinde pamuk tohumu, büyükbaĢ hayvanların beslenmesinde ve nadas zamanında pamuk ve mısır tarlalarında gübre olarak kullanılmaktaydı. Daha sonraları güney ülkelerinde pamuk tohumlarının oldukça hızlı bozunduğunun tespit edilmesi üzerine, o zamana kadar büyük önem arz eden pamuk stoklarının elden çıkarılması için yasal düzenlemeler bile çıkarılmaya baĢlandı. Yirminci yüzyıl boyunca ise; pamuk yağı, değerlilik açısından Güney ülkelerinde ikinci sırada kabul edilmiĢtir. Bu özelliği pamuk tohumunun pazarlama ürünleri arasında yer almasının sebeplerindendir.

(36)

Pamuk; üretimi, ticareti ve endüstrisiyle Türkiye ekonomisi açısından daha büyük öneme sahiptir. Pamuk üretim değeri, ihracat getirisi ve tekstil sanayinin ham maddesi olması yanında, çırçır, yağ, yem ve selüloz sanayi gibi farklı sanayi dalları için de hammadde olması ve bu dallarda istihdam yaratması nedeniyle dünyada olduğu gibi ülkemiz tarımının da vazgeçilmez ürünlerinden birisidir. Nitekim Türkiyede üretimi yapılan lif bitkileri ekim alanlarının %98,5 gibi oldukça büyük bir kısmı pamuk bitkisine ayrılmıĢtır.

Pamuk tohumlarında ortalama %20 oranında bulunan ham pamuk yağı ile bitkisel yağ, linteri ile de selüloz sanayinin hammaddesini teĢkil etmekte, kalan aminoasitlerce zengin küspesi ise hayvan beslenmesine katkıda bulunmaktadır. Pamuk bitkisi dünyada soya fasulyesinden sonra ikinci önemli bitkisel yağ kaynağıdır. Dünya pamuk yağı üretimi 3,8-4,3 milyon ton arasında değiĢirken ülkemizde 130-150 bin ton arasında olup bitkisel yağ ihtiyacımızın %25 ini karĢılamaktadır. Milyonlarca insanımıza hem tarım hem de sanayi sektöründe istihdam yaratan pamuğa ne yazık ki geçmiĢ yıllarda gereken önem verilmemiĢ ve üretimde talebe bağlı olarak bir artıĢ sağlanamamıĢtır. Sonuçta geçmiĢte pamuk ihracatçısı olan bir ülke konumunda olan Türkiye, bugün pamuk ithal eden bir ülke konumuna gelmiĢtir.

Pamuk bitkisinin;

 BüyükbaĢ hayvanların beslenmesinde yem maddesi olarak,  Yağ fabrikaları için yakıt olarak,

 Yalıtım maddesi olarak,

 Toprak için Ģartlandırıcı (düzenleyici) olarak,

 Yağı alındıktan sonra geriye kalan kabuk kısmı tekstil endüstrisinde, bunun yanı sıra korrozif bir madde olarak,

 Pamuk proteinleri, insanların tüketimi için bir protein kaynağı olarak,

 Salata ve yemeklik yağ olarak, ayrıca shortening sektörü ve margarin yapımında,  Yağı alındıktan sonra geriye kalan kısımlar, yağların yenmeyen kısımlarından elde edilen sabun üretimi gibi alanlarda ve balık ve etlerin paketlenmesi gibi geniĢ bir kullanım alanına sahip olduğu bilinmektedir.

(37)

3.2. Pamuk Tohumu Prosesi

Pamuk tohumu çeĢitli aĢamalardan geçirilerek arıtılmaktadır. Öncelikle; tohumdaki iplik lifleri, elde edilecek yağın kaliteli olması için gerekli ekipmanlar vasıtasıyla uzaklaĢtırılırlar. Pamuktan elde edilen bu iplikler, tohumun yaklaĢık olarak %8,6 lık bir kısmını oluĢturmaktadır. Daha sonra; tohumun kabuk kısmı, elde edilen proteinin kalitesini iyileĢtirmek ve elde edilecek yağın kabuk kısmı tarafından absorplanmasını önlemek için uzaklaĢtırılır. Kabuk ayırma iĢlemi; bir kabuk veya tohum ayırıcı tarafından gerçekleĢtirilir.

Yağı kolay bir Ģekilde ayırmak için; kabuk kısmı uzaklaĢtırılmadan önce tohumun inceltilmesi veya boyutunun azaltılması söz konusudur. Ġnceltme iĢlemi, ya yan yana bulunan iki silindir içinden tohumun geçirilmesi ile, ya da 5 tane silindirden meydana gelen bir seri içerisinden geçirilmesi ile yapılmaktadır. Bu iĢlem sonrasında, tohumlar iki ayrı faz içinde buhar geçirilen kazanlarda piĢirilmektedir. Ġlk faz için 88°C sıcaklık kullanılırken, ikinci faz için 110-132°C oranında sıcaklıklar kullanılmaktadır. Kullanılan ekstraksiyon metoduna göre tohumun nem miktarı %3,6 olarak tespit edilmiĢtir. PiĢirme iĢlemi, kazan çeperlerinde çatlakların oluĢmasına sebep olur, bu da kazandan yağ kaçağına (sızmasına) yol açar, yağ viskozitesi azalır, nem miktarı kontrol edilir, enzimlerin aktifliği yok edilir, mikroorganizmalar öldürülür, gossipol bileĢiğinin zehir etkisi giderilir ve fosfolipitler tutulmuĢ olur.

3.3. Pamuk Yağı Eldesi

Pamuk yağı presleme ile elde edilebildiği gibi, esas olarak solvent ekstraksiyonu ile elde edilmektedir. Yağın ekstrakte edilmesinde sanayide üç farklı uygulama bulunmaktadır; vidalı pres, solvent metodu veya bu iki metodun kombinasyonundan oluĢmaktadır.

Pamuk yağı üretimi; dünya sıralamasında 5. sırada yer almaktadır. SatıĢı zor bir yağ olan pamuk yağının elde edilmesi; pamuk yağı üretiminden ziyade pamuk üretimini arttırmaya yöneliktir. Bu amaçla yapılan pamuk ekiminden elde edilen ürünün miktar ve kalitesi ise iklim Ģartlarına bağlı olarak değiĢiklik göstermektedir. Bu değiĢiklik pamuk yağı tüketimi açısından bir dezavantajdır ve yağı kullanan

(38)

müĢteriler üzerinde yağa iliĢkin olumsuz izlenimler bırakır.

Yağın kullanım amacına göre, pamuk yağı vinterize edilebilir veya hidrojene edilebilir. Pamuk yağı, salata yağı olarak satıĢa sunulmadan önce stearinden kaynaklanan oluĢan bulutlanma yok edilmelidir. Stearin, buzdolabı sıcaklığında doymuĢ yağ asidi içeriğinden dolayı katılaĢır. Temiz bir pamuk yağı üretmek için; stearin çökene kadar yağın soğutulması gerekmektedir.

Yağın hidrojenasyonu kararlılığını arttırmaktadır. Bu yağın yüksek ve uzun süreli bozunma sıcaklıklarında gerçekleĢtirilen derin kızartma iĢlemlerine dayanmasını sağlamamaktadır. Hidrojenasyon; yağ asidi zincirlerindeki doymamıĢ çift bağlara hidrojenin, kataliz varlığında yağ asitlerinin hidrojen gazı ile reaksiyon vererek bağlanmasıyla gerçekleĢen bir prosestir. Hidrojenasyonun amacı; oksidatif bozunma potansiyelini azaltmak, yağın kararlılığını arttırmak ve yağı katılaĢtırmaktır (Newar 1996). Proses, yağların erime noktasını arttırır ve oksidasyon gecikmesine ve tat bozunmasına yardımcı olur. Hidrojenasyon sadece çift bağlara hidrojen eklemez, aynı zamanda çift bağların göçü ve cis yapıdaki çift bağların bazılarının trans- çift bağlara tekrar konfigürasyonu ile sonuçlanır.

Kararlılıklarını arttırmak için hidrojenasyon iĢlemi gereken yağlar; genellikle yüksek miktarda tekli ve çoklu doymamıĢ yağ asidi içeren yağlardır. Okside olmaya ve bozunmaya eğilimli olan Linoleik ve linolenik asit gibi çoklu doymamıĢ yağ asitleri, depolama süresini uzatan hidrojenasyon iĢlemi süresince azalmaktadır. Yüksek oranda doymuĢ olan yağlar daha kararlıdırlar. Hidrojenasyonun etkili olması için yağın kesin bir kalite standardına sahip olması gerekir. Gereksinimler; yağın serbest yağ asit içeriği <%0,1, sabun miktarı <1.5 ppm ve nem içeriği <%0.1 Ģeklindedir. Artıca düĢük renk değerine ve peroksit değeri<10 meq/kg olmalıdır çünkü polar pigmentler ve okside iyonlar zehir katalist olarak rol oynayabilirler.

Ülkemizde üretilen pamuk yağları, genellikle nötr olarak elde edilip sertleĢtirilmek üzere margarin üreticilerine satıldığından, çoğu üretici rafinasyon aĢamalarındaki hususlara dikkat etmemektedir. Bunun sonucunda; üretimi ülkemiz açısından son derece önemli olan pamuk yağı gerçek değerinde satılamamakta ve iyi rafine edildiği takdirde kızartmalar ve fırın ürünleri gibi pek çok sahada kullanımı avantajlı bir yağ olmasına rağmen yeterince tanınmamakta ve kullanılmamaktadır.

(39)

Ayrıca pamuk yağı kullanılarak elde edilen gıda ürünlerinin raf ömürleri kısalmakta ve ürün kalitesi düĢmektedir. Rafinasyon iĢleminde, pamuk yağında istenmeyen tat, koku ve renk oluĢumuna neden olan ve bu sebeple yağ tüketimine engel olan safsızlıklar; yağın trigliserit yapısını bozmadan ve antioksidan (oksidasyonu önleme) görevi yapan doğal tokoferollere zarar vermeden uzaklaĢtırılmalıdır.

3.4. Pamuk Yağı ve Özellikleri

Ham pamuk yağı esas olarak Gossypium hirsutum veya Gossypium barbadense„nin tohumlarından elde edilmektedir. Ham pamuk yağı; yüksek serbest yağ asidi içeriği nedeniyle sert özellikte olup, kendine has özel bir aroma ve kokuya sahiptir. Ham yağda bulunan renk maddelerinin ekstraksiyon esnasında önemli düzeyde yağa geçmesinden dolayı koyu ve kırmızımsı-kahve bir renge sahip olan pamuk yağının genel kalitesi ve serbest yağ asidi içeriği, olgunlaĢmadan sonra pamuğun tarlada bekleme süresine ve bu esnadaki hava Ģartlarına bağlı olarak değiĢebilmektedir (Cottonseed and It‟s Products, 10th Edition).

Normalde ham pamuk yağının serbest yağ asidi içeriği %0,5-1,0 arasında değiĢmekle birlikte, olumsuz tarla Ģartları, tohumun yaralanması, zarar görmesi halinde bu değer %5 veya daha yukarı bir değere çıkabilir. Pamuk yağında oleik ve linoleik asidin toplam miktarı, toplam yağ asidi içeriğinin yaklaĢık olarak %65-70‟i teĢkil etmektedir. Bu yağdaki esas doymuĢ yağ asidi %25-30‟luk oranla palmitik asittir. Trienoik asitlerden linolenik %0,2-0,4 civarındadır. C20, C22 ve C24 karbon atomlu yağ asitlerinin doymuĢ ve doymamıĢ olanların toplam miktarı çok azdır (Swern 1982).

Rafine pamuk yağı, ham yağa göre yağ olmayan bileĢikleri az ve daha sınırlı düzeyde içerir. Serbest yağ asitleri dikkata alınmazsa, ham yağdaki yağ olmayan bileĢikler % 2 veya daha fazladır. Bu bileĢikler fosfolipitler, steroller, reçineler, karbonhidratlar ve pamuk tohumu ile ilgili pigmentlerdir. Fosfolipitler ve yağ olmayan bileĢiklerin önemli miktarı alkali rafinasyonla yağdan uzaklaĢtırılır. Ayrıca ham pamuk yağı tabii tokoferollerce de zengindir. Ancak doğal tokoferoller rafinasyon iĢlemi sırasında tahrip oldukları için ham pamuk yağının, rafine pamuk yağı ile karĢılaĢtırıldığında oksidasyon stabilitesi daha yüksektir. Ham pamuk yağı

(40)

toplam yüzde 0.110 oranında tokoferol içerirken, rafine pamuk yağı yüzde 0.087-0.095 oranında tokoferol içermektedir. Ham pamuk yağındaki toplam tokoferollerin yüzde 0,076'sı α-tokoferol, yüzde 0,034'ü ise β-tokoferoldür. Yağın sabunlaĢmayan bileĢenlerinden sterollerin ham pamuk yağındaki miktarı 0,574 mg/100 mg yağ olarak belirtilmektedir. Bu miktar rafinasyon iĢlemi ile 0,397 mg/100 mg yağ değerine düĢürülmektedir.

Tablo 3.1. Pamuk Yağı Yağ Asit Kompozisyonu (Türk Standartları, TS 887)

Yağ Asitleri BileĢimi [% (m/m) Metil Esteri] %

 Laurik Asit (C12:0), en çok 0.2

 Miristik Asit (C14:0) 0.6- 1,0

 Palmitik Asit (C16:0) 21.4- 26,4

 Palmitoleik Asit (C16:1), en çok 1.2

 Margarik Asit (C17:0), en çok 0.1

 Heptadesenoik Asit (C17:1), en çok 0.1

 Stearik Asit (C18:0) 2.1-3,3

 Oleik Asit (C18:1) 14.7-21,7

 Linoleik Asit (C18:2) 46.7-58,2

 Linolenik Asit (C18:3), en çok 0.4