ANKARA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
TUZLANARAK KURUTULMUġ HAMSĠ BALIKLARINDA KURUTMA ALTERNATĠFĠ OLARAK MĠKRODALGA UYGULAMASININ, TUZ ĠKAMESĠ
OLARAK POTASYUM KLORÜRÜN BAZI KALĠTE ÖZELLĠKLERĠNE ETKĠSĠ
Fatih Mehmet BÜLBÜL
GIDA MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI
ANKARA 2020
Her hakkı saklıdır
ii ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
TUZLANARAK KURUTULMUġ HAMSĠ BALIKLARINDA KURUTMA ALTERNATĠFĠ OLARAK MĠKRODALGA UYGULAMASININ, TUZ ĠKAMESĠ OLARAK POTASYUM KLORÜRÜN BAZI KALĠTE ÖZELLĠKLERĠNE ETKĠSĠ
Fatih Mehmet BÜLBÜL Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı
DanıĢman: Prof. Dr. Kezban CANDOĞAN
ÇalıĢmada, hamsi balığının kurutulması amacıyla mikrodalga kurutma (MK) ve kuru tuzlamanın ürünün fiziksel, biyokimyasal ve duyusal özellikleri üzerine etkisi incelenmiĢtir. Ön iĢlem olarak uygulanan tuzlama %100 NaCl ve %50 NaCl+%50 KCl karıĢımıyla gerçekleĢtirilmiĢ ve sodyum miktarını azaltmanın etkisi araĢtırılmıĢtır.
Balıklar 4 gruba ayrılarak kontrol grubu olarak %100 NaCl ile tuzlanmıĢ ve tepsili kurutucu (TK) ile kurutulan balıklar seçilmiĢtir. Diğer 3 gruptan biri %100 NaCl ile tuzlanmıĢ MK ile, ikisi ise %50 NaCl+%50 KCl ile ön tuzlama yapılarak sırasıyla TK ve MK yöntemleri uygulanmıĢtır. Kurutma eğrileri farklı ince tabaka kurutma modelleriyle modellenmiĢ ve sistemi tanımlayan en uygun modelin “Midilli Model”
olduğu belirlenmiĢtir. Kontrol grup ile diğer gruplar arasında büzülme oranlarında önemli bir fark bulunmazken (p>0.05), rehidrasyon oranı artmıĢtır (p<0.05). Tüm gruplarda kurutma iĢleminden sonra örneklerin baĢlangıca göre daha yüksek L*
değerine sahip oldukları, yani, renklerinin daha açık olduğu gözlenmiĢtir. Duyusal analizde yapı özelliği açısından MK+NaCl/KCl grubunun en düĢük puanı aldığı (p<0.05) saptanmıĢtır. KCl‟nin kurutulmuĢ balıklarda ürün özelliklerinde önemli bir olumsuz etki yapmadan sodyum miktarının azaltılmasında ikame olarak kullanımı önerilebilir.
Ekim 2020, 70 sayfa
Anahtar Kelimeler: Hamsi balığı, tuzlama, tepsili kurutma, mikrodalga kurutma, duyusal özellik, potasyum klorür, sodyum klorür, matematiksel modelleme
iii ABSTRACT
Master Thesis
EFFECT OF MICROWAVE DRYING AND POTASSIUM CHLORIDE AS SALT REPLACER ON SOME QUALITY CHARACTERISTICS OF DRIED-SALTED
ANCHOVY
Fatih Mehmet BÜLBÜL
Ankara University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Food Engineering
Supervisor: Prof. Dr. Kezban CANDOĞAN
In the study, the effect of microwave drying (MK) in comparison to tray drying (TK) and dry salting on the physical, biochemical and sensory properties of the product was investigated for dried salted anchovy. The salting applied as a pretreatment was carried out with a mixture of 100% NaCl and 50% NaCl + 50% KCl, and the effect of sodium reduction was investigated. Fish were divided into 4 groups and salted with 100% NaCl.
TK dried fish samples were selected as the control group. One of the other 3 groups was salted with 100% NaCl and the remaining groups were pre-salted with 50% NaCl + 50% KCl, and TK and MK methods were applied, respectively. Drying curves were modeled with different thin layer drying models. The most suitable model defining the system was the "Midilli Model". While there was no significant difference in shrinkage rates between the control group and the other groups, the rehydration rate showed increases (p <0.05). After drying, all samples had significantly higher L* values which means they were lighter in color. In sensory evaluation, MK+NaCl/KCl group received the lowest scores in terms of texture attribute (p<0.05). It can be suggested that KCl could be used as a substitute in reducing the amount of sodium in dried fish without a significant negative effect on product properties.
October 2020, 70 pages
Key Words: Anchovy, salting, tray drying, microwave drying, sensory properties, sodium chloride, potassium chloride, mathematical modeling
iv
ÖNSÖZ ve TEġEKKÜR
Tez çalıĢmamın yürütülmesi sırasında sahip olduğu bilgisini, tecrübesini, manevi desteğini esirgemeyerek beni sürekli cesaretlendiren ve kendisini her zaman saygıyla takdir ettiğim, bana tezim hakkında yol gösteren çok değerli danıĢmanım Prof. Dr.
Kezban CANDOĞAN‟a (Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı) öncelikli olarak teĢekkür ederim. Tez jürimde yer alan Doç. Dr. Özge ġAKIYAN DEMĠRKOL‟a (Ankara Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü) ve Dr. Öğretim Üyesi Ġlker Turan AKOĞLU‟na (Bolu Abant Ġzzet Baysal Üniversitesi/Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı) değerli katkılarından dolayı teĢekkür ederim.
Ayrıca çalıĢmamda ilgi ve yardımlarını gördüğüm Doç. Dr. Emre ÇAĞLAK‟a (Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi, Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü), Doç. Dr. Özge ġAKIYAN DEMĠRKOL‟a (Ankara Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü) teĢekkür ederim.
Tez çalıĢmam sırasında her türlü desteği gösteren, her zaman yanımda olan Elvan Gökçen BULUT‟a ve ArĢ. Gör. Merve Sılanur YILMAZ‟a en derin duygularımla teĢekkür ederim.
Benden desteğini ve sevgisini hiçbir zaman esirgemeyen, giriĢtiğim her iĢte beni cesaretlendiren, arkamda olduğunu her zaman hissettiğim, sevgisiyle bana sürekli manevi destek olan biricik sevgili eĢim Yağmur BÜLBÜL‟e ve yaĢam enerjimi aldığım, çalıĢmamı onun sayesinde tamamladığım biricik kızım ġeyma Öykü BÜLBÜL‟e teĢekkür ederim.
Hayatım boyunca yanımda olup benden her türlü maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen, sevgileriyle bana ilham veren, arkamda olduğunu her zaman hissettiğim, bugünlere gelmemdeki en büyük paya sahip olan sevgili annem Rahime BÜLBÜL‟e, sevgili babam Mustafa BÜLBÜL‟e ve kardeĢim Ömer Faruk BÜLBÜL‟e teĢekkür ederim.
Fatih Mehmet BÜLBÜL Ankara, Ekim 2020
v
ĠÇĠNDEKĠLER
TEZ ONAY SAYFASI
ETĠK ... i
ÖZET ... ii
ABSTRACT ... iii
ÖNSÖZ ve TEġEKKÜR ... iv
SĠMGELER DĠZĠNĠ ... vii
ġEKĠLLER DĠZĠNĠ ... viii
ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ ... ix
1. GĠRĠġ ... 1
2. KAYNAK ÖZETLERĠ ... 5
2.1 Tuzlama ... 6
2.2 Kurutma ... 10
2.3 Kurutma Prensipleri ... 12
2.4 Gıda Kurutma Yöntemleri ... 13
2.4.1 Sıcak hava akımı ile kurutma ... 14
2.4.1.1Kabin kurutucular ... 16
2.4.1.2Tünel kurutucular ... 16
2.4.1.3Konveyör (Bant) kurutucular ... 17
2.4.1.4Püskürtmeli kurutucular ... 18
2.4.2 Valsli (Tamburlu) kurutucular ... 18
2.4.3 Vakum kurutma ... 19
2.4.4 Dondurarak kurutma (Liyofilizasyon) ... 20
2.4.5 Mikrodalga kurutma ... 21
2.4.5.1Mikrodalga destekli vakum kurutma ... 23
2.5 Kurutma Eğrilerinin Matematiksel Modellenmesi ... 26
3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 29
3.1 Materyal ... 29
3.2 Kurutma ĠĢlemi ... 29
3.3 Analiz Yöntemleri ... 32
3.3.1 Nem içeriği ... 32
3.3.2 Yağ içeriği ... 32
3.3.3 Protein içeriği ... 32
3.3.4 Kül içeriği ... 32
vi
3.3.5 pH değeri ... 33
3.3.6 Su aktivitesi değeri ... 33
3.3.7 Enstrümantal renk değerleri ... 33
3.3.8 Rehidrasyon oranı ... 34
3.3.9 Büzülme oranı ... 34
3.3.10 Duyusal analiz ... 34
3.3.11 Kurutma eğrilerinin matematiksel modellenmesi ... 35
3.3.12 Ġstatistiksel analiz ... 37
4. ARAġTIRMA BULGULARI VE TARTIġMA ... 38
4.1 Kimyasal BileĢim ve pH Değeri ... 38
4.2 Su Aktivitesi ... 40
4.3 Enstrümantal Renk Değerleri ... 41
4.3.1 Açıklık-koyuluk (L*), kırmızılık (a*) ve sarılık (b*) değerleri ... 41
4.4 Duyusal Analiz ... 43
4.5 Rehidrasyon Oranı ... 46
4.6 Büzülme Oranı ... 48
4.7 Kurutma Eğrilerinin Matematiksel Modellenmesi ... 49
5. SONUÇ VE ÖNERĠLER ... 55
KAYNAKLAR ... 57
EK 1 ... 69
ÖZGEÇMĠġ ... 70
vii
SĠMGELER DĠZĠNĠ
NaCl Sodyum klorür
KCl Potasyum klorür
aw Su aktivitesi
θ Nem oranı
θ0 Son nem içeriği
Hz Hertz
k, a, b, c, n Model katsayıları
t Zaman
M0 Ürünün ilk nem içeriği
Mi Ürünün herhangi bir andaki nem içeriği
Me Ürünün denge nem içeriği
R2 Belirleme katsayısı
χ2 Ki-kare
RMSE Tahmini standart hata
L* Açıklık- koyuluk
a* Kırmızılık
b* Sarılık
Herhangi bir t zamanında balığın kütlesi
Kurutulan etin nihai kütlesi
Balığın ilk hacmi
Balığın kuruduktan sonraki hacmi
Kısaltmalar
ANO Ayrılabilir nem oranı
BO Büzülme oranı
HMD Havayla kombine Mikrodalga Kurutma
MK Mikrodalga kurutma
MVK Mikrodalga Vakum Kurutma
RF Radyo Frekans
RO Rehidrasyon oranı
TK Tepsili kurutucu
viii
ġEKĠLLER DĠZĠNĠ
ġekil 2.1 Su aktivitesiyle gıdalardaki bozulma reaksiyonlarının iliĢkisi ... 13
ġekil 2.2 Tipik bir tepsili kurutucu ... 15
ġekil 2.3 Kabin kurutucu Ģematik gösterimi (Tepsili kurutucu) ... 16
ġekil 2.4 Tünel kurutucu Ģematik gösterim... 17
ġekil 2. 5 Konveyör (Bant) kurutucu Ģematik gösterimi... 17
ġekil 2.6 Püskürtmeli kurutucu Ģematik gösterimi ... 18
ġekil 2. 7 Valsli (Tamburlu) kurutucu Ģematik gösterimi ... 19
ġekil 2. 8 Vakum kurutucu Ģematik gösterimi ... 20
ġekil 2.9 Endüstriyel tip bir liyofilizatör... 21
ġekil 2.10 Dielektrik ısınma mekanizması ... 22
ġekil 2.11 Mikrodalga kurutucu Ģematik gösterimi ... 23
ġekil 2.12 Laboratuvar tipi mikrodalga vakum kurutucu ... 24
ġekil 3.1 Mikrodalga kurutma (a) ve tepsili kurutucu (b) için hazırlanmıĢ hamsi balıkları ... 29
ġekil 3.2 Laboratuvar tipi tepsili kurutucu ... 30
ġekil 3.3 Laboratuvar tipi mikrodalga vakum kurutucu ... 31
ġekil 4.1 Farklı kurutma yöntemleriyle kurutulan balıkların su aktivitesi (aw) değerleri ... 41
ġekil 4.2 Farklı kurutma yöntemleriyle kurutulan balıkların duyusal analiz değerleri... 45
ġekil 4.3 Farklı kurutma yöntemleriyle kurutulan balıkların rehidrasyon oranı değerleri ... 47
ġekil 4.4 Farklı kurutma yöntemleriyle kurutulan balıkların büzülme oranı değiĢimi ... 49
ġekil 4.5 Tepsili kurutucu ile kurutulan balıkların kurutma eğrileri ... 50
ġekil 4.6 Mikrodalga ile kurutulan balıkların kurutma eğrileri ... 50
ix
ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ
Çizelge 3.1 Hamsi balığına uygulanan farklı kurutma teknikleri ... 30
Çizelge 3.2 Farklı yöntemlerle kurutulan balıkların kurutma koĢulları ... 31
Çizelge 3.3 Balıkların kurutulmasında en çok kullanılan ince tabaka modelleri ... 35
Çizelge 4.1 Hammadde ve kurutulmuĢ balıkların kimyasal bileĢimi (%) ve pH değerleri ... 39
Çizelge 4.2 Hammadde ve kuru balıkların su aktivitesi değerleri ... 40
Çizelge 4.3 Tuzlama ön iĢleminden sonra (Ġlk) ve kurutmadan sonra (Son) hamsilerde belirlenen L*, a* ve b* renk değerleri ... 42
Çizelge 4.4 Farklı yöntemlerle kurutulan balıkların duyusal analiz sonuçları ... 44
Çizelge 4.5 Farklı yöntemlerle kurutulan balıkların rehidrasyon oranı sonuçları ... 47
Çizelge 4.6 Farklı yöntemlerle kurutulan balıkların büzülme oranı (%) değiĢimi ... 48
Çizelge 4.7 Kurutma eğrilerinin hesaplanan model parametreleri ve istatistiki analiz sonuçları ... 53
1 1. GĠRĠġ
Su ürünlerinin tüketimi insanlık tarihinin baĢlangıç dönemlerine kadar dayanmaktadır.
Günümüzde sağlıklı beslenme bilincinin giderek yaygınlaĢmasına paralel olarak beyaz etlerin, özellikle balık eti ve ürünlerinin üretimi ve tüketimi dünyanın her yerinde günden güne artmaktadır. Beyaz et olarak bilinen ve diğer etlerle kıyaslandığında daha düĢük doymuĢ yağ asitleri, kolesterol ve daha yüksek çoklu doymamıĢ yağ asitleri içeriğine, ayrıca düĢük kalori değerine sahip olan balık etleri genel olarak ekonomik olmalarından dolayı da tercih edilen ürünlerdir (Hernande-Herrero vd. 2000, Alfonzo vd. 2018).
Balık etleri, proteinlerin parçalanmasıyla meydana gelen ve sağlık açısından önemli faydalar sağlayan biyoaktif peptitleri de içerir (Philanto-Leppälä 2001). Balık tüketimine olan ilgi, sağlık açısından önem taĢıyan omega-3 PUFA'ların, özellikle eikosapentaenoik asit (20: 5n-3, EPA) ve dokosaheksaenoik asit (22: 6n-3, DHA) içeriğinden dolayı da artıĢ göstermiĢtir (Kinsella vd. 1990, Rambjor vd. 1996, Mozaffarian vd. 2005). Ayrıca balıklar, içerdikleri vitaminler ve minareller bakımından da önemli besin kaynaklarındandır. Bünyesinde barındırdığı A, D ve E vitaminleri ile kalsiyum, iyot, selenyum vb. minerallerin, çocuklarda beyin geliĢimine katkı sağladığı, göz sağlığına iyi geldiği, kardiyovasküler hastalıklardan ve bazı kanserlerden ise koruduğu bildirilmiĢtir (Mozaffarian vd. 2005). Bu nedenle, insan metabolizması üzerindeki yararlı etkileri sayesinde sağlıklı bir yaĢam için tüketimi gerekli ve önemli besin maddeleri arasında üst sıralarda yer almaktadır.
Ancak, taze olarak tüketildiğinde balık eti, yapısı gereği mikrobiyolojik değiĢimlere, proteinlerde ve yağlarda meydana gelen biyokimyasal değiĢimlere bağlı olarak kısa süre içerisinde bozularak tüketilebilirlik özelliğini yitirir (Abraha vd. 2017). Bozulmaya bu kadar hassas olan balık etinin kaliteyi de koruyarak daha uzun süre muhafaza edilmesi amacına yönelik geleneksel olarak belirli dönemlerde fazla miktarlarda avlanan balıkların senenin diğer dönemlerinde insan tüketimine sunulması için dondurma,
2
konserve, tütsüleme, marinasyon, kurutma ve tuzlama gibi bazı iĢleme ve muhafaza teknolojileri kullanılmaktadır.
Engraulidae familyasında yer alan hamsi, küçük olmasına rağmen lezzet ve besin içeriği açısından önemli bir balıktır. Hamsi, insan vücudunda meydana gelen bütün fonksiyonlarda aktif rol alan, kilo yönetimi, göz sağlığı, fetal geliĢim ve bağıĢıklık üzerine olumlu etkileri olan omega-3 yağ asitleri içeriği bakımından oldukça zengin bir kaynaktır (FAO 2005). Ayrıca, insan vücudunun gün boyunca ihtiyaç duyduğu kalsiyumu ve kemik sağlığı üzerindeki olumlu etkileri olan K vitamini gereksinimini belli oranlarda karĢılamaktadır (Ross 2011).
Hamsi, Türkiye'nin en popüler balık çeĢitlerinden biridir. Ülkemiz su ürünleri açısından en fazla üretimin yapıldığı Karadeniz‟de, üretilen toplam su ürünlerinin yaklaĢık
%70‟lik bir bölümünü elinde tutan hamsi balığı, üretimi ve tüketimi de çok yaygın olan bir balık türüdür. Su ürünleri istatistiklerine göre 2017 yılında 158.000 ton hamsi avcılığı yapılmıĢtır. 2018 yılında 96.451,7 ton ile en çok yakalanan balık türüdür.
Yakalanan hamsilerin yaklaĢık 5000 tonu insan tüketimi için taze veya iĢlenmiĢ olarak piyasaya sunulurken, diğer kalanı balık yemi ve yan ürün üretiminde kullanılmıĢtır (TÜĠK 2018).
Yılın bol miktarda av verdiği dönemlerde hamsiler taze olarak tüketilmektedir. Yılın diğer dönemlerinde ise hamsiler; dondurma, konserve, tütsüleme, marinasyon, kurutma ve tuzlama gibi çeĢitli iĢleme yöntemleri ile muhafaza edilerek tüketilmektedir (Atay 1997, Erdem vd. 2005). Bunlar içinde kurutma teknolojisi geçmiĢten günümüze kadar çok sık kullanılan ve balığın içeriğindeki su oranının azaltılıp, su aktivitesinin mikroorganizma faaliyetlerini durduracak düzeye indirilmesi prensibine dayanan bir muhafaza ve iĢleme yöntemidir. Bu yöntemin en önemli amaçlarından biri raf ömrü kısa olan ürünlerin daha uzun süre muhafaza edilebilmelerini sağlamaktır. Özellikle avcılığın fazla olduğu dönemlerde talep fazlası balıkların avcılığın az olduğu dönemler için saklanmak istenmesi üzerine ortaya çıkmıĢ bir teknolojidir. Bu yöntemin soğutma ve dondurmaya göre avantajı; bir yandan ürünün optimum koĢullarda muhafaza edilmesi
3
ve depolanması amaçlanırken diğer yandan farklı lezzetlerde ürünler elde etmektir (Erdem 2011).
Balıkların kurutulmasında dünyada, özellikle Akdeniz ve Karadeniz‟e kıyısı olan ülkelerde, geleneksel olarak tuzlama ve güneĢte kurutma ya da sıcak hava kurutma iĢlemleri uygulanmaktadır (Erkan 2017). Bu kurutma yöntemlerinin üründe kalite özelliklerini olumsuz yönde etkilediği, aynı zamanda enerji ve zaman kaybına neden olduğu bilinmektedir (Toujani vd. 2013, Traffono vd. 2014). Geleneksel kurutmanın olumsuz etkileri nedeniyle kaliteyi en üst düzeye çıkarmak, ayrıca, enerji ve zaman tasarrufu sağlamak amacıyla gıda endüstrisi için geliĢtirilen alternatif yenilikçi teknolojiler son yıllarda dikkat çekmektedir (Ozuna vd. 2014). Bu teknolojiler içinde mikrodalga kurutma enerji ve zaman tasarrufu sağlaması, ürünün besin değerini geleneksel kurutma yöntemlerine göre daha iyi koruması gibi avantajlara sahip olması açısından son yıllarda gıdalarda kullanılan ve önemi gittikçe artan bir tekniktir.
Balıkların kurutulması iĢleminde ürüne ön iĢlem olarak tuzlama uygulanmaktadır. Bu yöntem hem balıkların ileri aĢamalarda kurumasını kolaylaĢtırmakta hem de ürüne olan tuz difüzyonundan dolayı su aktivitesini düĢürmektedir (Shi ve Le Maguer 2002).
Gıdaların özellikle balıkların tuzlanması, hem tüketici alıĢkanlığı hem de ekonomik nedenlerden dolayı hala uygulanan bir iĢleme yöntemidir (El-Sebaiy ve Metwalli 1989).
Bunun yanında, tuzlama iĢlemi kendi baĢına bir muhafaza tekniği olmakla birlikte pek çok iĢleme teknolojisi için de ön iĢlem olarak kullanılmaktadır (Ġnat vd. 2013).
Günümüzde çeĢitli balık tuzlama teknikleri bilinmesine rağmen genelde kuru ve salamura olarak iki ana tuzlama muhafaza tekniği kullanılmaktadır. Bu teknikler bazen diğer geleneksel yöntemlerle örneğin tütsüleme, fermentasyon, kurutma ve marinat teknolojileriyle birleĢtirilerek kullanılır (Turan vd. 2006, OECD 2008, Erkan vd. 2009, Köse 2010). Ancak, bu amaçla kullanılan sodyum klorürün (NaCl) sağlık açısından olumsuz etkileri bilinmektedir. Epidemiyolojik çalıĢmalar diyetle alınan sodyum miktarıyla felç ve koroner kalp rahatsızlıkları arasında iliĢki olduğunu göstermiĢtir (Antonios ve MacGregor 1997). Günlük kiĢi baĢı 6 g‟dan fazla NaCl tüketiminin kan
4
basıncını artırıcı etkisinden dolayı hipertansiyon ve kardiyovasküler hastalıkların önüne geçmek adına günlük tuz tüketiminin sınırlandırılması önerilmektedir (Barbut ve Mittal 1989, Ruusunen ve Puolanne 2005). Bu durum NaCl yerine alternatif bileĢenlerin kullanımını gerektirmektedir. Gıdalarda sodyum miktarını azaltmak için en yaygın olarak kullanılan tuz ikamesi potasyum klorürdür (KCl). Belirli oranlarda kullanıldığında KCl, gıdalarda herhangi bir duyusal ve tekstürel soruna yol açmadan, sodyum iyonlarının kan basıncı üzerindeki olumsuz etkisini önleyebilmektedir (Ruusunen ve Puolanne 2005).
Bu çalıĢmada, hamsi balığının kurutulmasında zaman ve enerji tasarrufu sağlayan yenilikçi bir teknik olarak mikrodalga teknolojisinin, ayrıca, ön tuzlamada sodyum klorür (NaCl) alternatifi olarak potasyum klorürün (KCl) kısmi ikamesinin ürünün bazı fiziksel, kimyasal ve duyusal kalite özellikleri üzerine etkisinin saptanması amaçlanmıĢtır. ÇalıĢmada diğer bir amaç, sıcak hava ve mikrodalga kurutma teknikleri ile elde edilen nem değiĢim grafikleri kullanılarak farklı ince tabaka kurutma modellerinin deneysel veriler ile uyumluluğunun belirlenmesi ve en uygun modelin seçilmesidir.
5 2. KAYNAK ÖZETLERĠ
Balıkçılık, son yıllarda tüm dünyada katma değer sağladığı için büyük miktarlarda ekonomik yatırım yapılan önemli sektörlerdendir. BirleĢmiĢ Milletler Tarım ve Gıda Örgütü (FAO) tarafından 2017 yılında dünya su ürünleri üretimi 173 milyon ton olarak açıklanmıĢtır. Dünya su ürünleri üretiminde özellikle Asya ülkelerinin diğer ülkelere kıyasla açık ara önde olduğu görülmektedir. Dünya su ürünleri üretiminde hem avcılık hem de yetiĢtiricilik sektöründe Çin 62.2 milyon ton ile en büyük üretici konumunda olmasının yanı sıra, ihracatta da en üst sıradaki ülkedir. Türkiye‟nin su ürünleri ihracatı 2018 yılında 177.500 ton iken, aynı yıl 98.315 ton su ürünleri ithalatı yapmıĢtır.
Dünyanın farklı birçok ülkesinde insanlarda hastalık sonucu ölüm nedenlerinin baĢında, kalp damar hastalıkları, yüksek tansiyon ve diyabet gelmektedir. Bu hastalıkların temelinde kalıtsal faktörlerin dıĢında, beslenme rejimi de çok önemli yer tutmaktadır.
Son yıllarda ülkemizde ve dünyada gerçekleĢtirilen çalıĢmalarda balık etinin besin değeri araĢtırılmıĢ ve bu hastalıklara sahip bireylerde alternatif beslenme planlarına dahil edildiğinde sağlık üzerine olumlu etkileri olduğu kanıtlanmıĢtır (Mohanty vd.
2019). Balık eti, birçok insanın beslenmesinde biyolojik değeri yüksek protein, yüksek oranda omega-3 yağ asitleri, mineral ve vitamin içeriklerinden ötürü önemli bir besin kaynağıdır (Venugopal ve Shahidi 1998).
Hamsi (Engraulis encrasicolus), Engraulidae familyası 144 tür içermekte olup Karadeniz hamsisi bu türlerden yalnızca biridir. Dünyada avlanan balık miktarının
%15‟ini hamsi oluĢturmaktadır (Chairi ve Rebordinos 2014). Engraulidae familyasından olan hamsi balığı üstten su yüzeyine benzer gümüĢ renginde bir göbeğe, koyu renkli bir sırta ve ince bir gövdeye sahiptir (Pons-Sánchez-Cascado vd. 2006). Bu balıklar daha çok Karadeniz kıyılarında avlanmasının yanı sıra Marmara, Akdeniz ve Doğu Atlantik sularında da yaĢamlarını sürdürmektedir (Turhan vd. 2001). Dünyada yıllık avlanan tüm balık türleri arasında yaklaĢık olarak %20-25 civarında, yaĢam süresi az ve hareketli bir yapıya sahip olan hamsi, planktonlarla veya plankton bazlı besinlerle beslenmektedir (Alheit vd. 2012).
6
Hamsi balığı protein içeriğince zengin olması, ucuz olması ve çeĢitli Ģekillerde tüketilebilir olması nedeniyle tercih edilmektedir (Ġnanlı vd. 2011). Dünya genelinde avlanan hamsi türlerinden Engraulis ringens 4.205.979 ton, Engraulis japonicus 1.202.212 ton, Engraulis encrasicolus 529.615 ton, Engraulis capensis 217.192 ton düzeyindedir (FAO 2010). Türkiye‟de avlanılan hamsi türü Avrupa hamsisi olarak da bilinen Engraulis encrasicolus‟tur (Olgunoğlu 2007). Avrupa hamsileri güney balık türleri arasında yer almasının yanında sıcak suları tercih etmektedir (Alheit vd. 2012).
Türkiye dünyada hamsi avlanan ülkeler arasında kendisine ilk sırada yer edinmiĢtir (Turhan vd. 2001). Hamsi, Türkiye‟nin en yaygın tüketilen ve avlanılan balık türlerinden biridir. Su ürünleri avcılığının en yoğun olduğu Karadeniz‟de, avlanan tüm su ürünlerinin büyük bir bölümünü hamsi oluĢturmaktadır. Su ürünleri istatistiklerine göre 2018 yılında 96.451,7 ton ile en çok yakalanan balık türüdür. (TÜĠK 2018).
Toplam hamsi üretiminin önemli bir kısmı (%60) insan gıdası olarak kullanılırken geri kalanı balık yağı, balık unu olarak değerlendirilmektedir (Yerlikaya vd. 2005).
Avrupa‟da ise hamsi diğer balık ürünleri arasında oldukça büyük bir ticaret hacmine sahiptir.
Balığın besin kalitesini korumak ve buna bağlı olarak raf ömrünü artırmak için kurutma ve tuzlama gibi yöntemler uygulanmaktadır (FAO 2009). Bu teknikler bazen diğer geleneksel yöntemlerle örneğin tütsüleme, fermentasyon ve marinasyon ile birleĢtirilerek kullanılır (Turan vd. 2006, OECD 2008, Erkan vd. 2009, Köse 2010).
2.1 Tuzlama
Ġnsanların su ürünleri tüketim alıĢkanlıkları mevsim Ģartlarına ve yaĢadıkları bölgelerin koĢullarına göre değiĢkenlik göstermiĢtir. Bu nedenle insanlar su ürünlerini tüketmek amacıyla farklı muhafaza ve iĢleme teknikleri kullanmıĢlardır. Bu tekniklerin en eski ve en yaygın olarak kullanılanı tuzlamadır. Tuzlama yöntemi balığın türü, bölgenin coğrafi Ģartları ve halkın damak lezzeti gibi çeĢitli etkenlere bağlı olarak değiĢmektedir.
Tuzlama yönteminin geçmiĢi M.Ö 3500-4000 yıllarına dayanmakta olup günümüzde halen dünyanın pek çok bölgesinde farklı gıda ürünleri için ülkelerin damak zevkine
7 göre tuzlama iĢlemi yapılmaktadır (Ġnat vd. 2013).
Son zamanlarda dünyada ve ülkemizde hızla ölümlere neden olan kronik hastalıkların önlenebilmesi ve tedavisi için birçok çalıĢma yapılmaktadır. Ġnsan diyetinde birçok kronik hastalığın sebebini oluĢturan aĢırı tuz tüketimi, kronik hastalıklar arasında ölüm riski en yüksek olan hipertansiyonun ve kalp hastalıklarının oluĢmasında en önemli etkenlerin baĢında gelmektedir (Karppanen ve Mervaala 2006, Dickinson ve Havas 2007). Ayrıca, aĢırı tuz tüketimi kalsiyum kaybına bağlı olarak osteoporoza, mide kanseri oluĢumuna, böbrek hastalığına neden olmaktadır (Ruusunen ve Puolanne 2005, Cutler ve Roccella 2006, Cook vd. 2007, Anonim 2011, Verma ve Banerjee 2012).
Bilimsel çalıĢmalar sonucunda ülkemizde tuz tüketiminin diğer ülkelere oranla yüksek olduğu ve Dünya Sağlık Örgütü‟ nün önermiĢ olduğu tuz tüketim miktarının yaklaĢık üç katı olduğu tespit edilmiĢtir (Ruusunen ve Puolanne 2005, Günal ve Günal 2010).
Dünyada olduğu gibi ülkemizde de ilgili kurumlar tarafından halk sağlığının korunması ve hastalıkların engellenmesi için aĢırı tuz tüketiminin azaltılması yönünde bir takım çalıĢmalar ve programlar hazırlanmıĢtır (Anonim 2011). Bu çalıĢmalar genel olarak gıdaların iĢleme tekniklerinde yapılan değiĢikliklerle tuz içeriğinin azaltılmasını, aĢırı tuz tüketiminin sağlığa verdiği zararlar hakkında bilgilendirici eğitimler verilmesini ve düĢük miktarlarda sodyum içeren gıdaların yaygınlaĢtırılarak tüketici tarafından benimsenmesini amaçlamaktadır.
Gıdalarda, özellikle et ve et ürünlerinde kullanılan tuz miktarının azaltılmasıyla ilgili olarak çeĢitli çalıĢmalar yapılmaktadır. Ancak, bu çalıĢmaları olumsuz Ģekilde etkileyen bir takım sorunlar bulunmaktadır. Üründe meydana gelen istenmeyen değiĢiklikler, tüketicilerin, tuzun ürüne kattığı lezzeti arzu etmeleri ve tuz yerine ikame edilecek katkı maddeleri hakkında yetersiz bilgiden kaynaklanan ön yargıları bu sorunlardan bazılarıdır (Searby 2006). Hem et ve et ürünlerinde hem de diğer gıdalarda tuz miktarının azaltılmasıyla meydana gelen olumsuz etkiler NaCl‟ün KCl, CaCl2, MgCl2
gibi tuzlarla ikame edilmesiyle giderilebilir. Sodyum miktarının azaltılması çalıĢmalarında tuzun biyoyararlılığını artırmak ve yeni üretim teknikleri geliĢtirmek hedeflenmektedir (Angus vd. 2005).
8
Tuzu azaltılmıĢ gıdalarda NaCl yerine duyusal kalite ve mikrobiyolojik değiĢim ele alındığında diğer tuzlara göre KCl kullanımının daha uygun olduğu sonucu elde edilmiĢtir. KCl sudaki çözünürlüğü yüksektir (Armenteros vd. 2009, Ekmekçi 2012).
Bunun yanı sıra duyusal olarak değerlendirildiğinde, bütünüyle ikame edildiğinde KCl, üründe acılaĢma ve tuzluluk miktarında azalma meydana gelebileceği görülmüĢtür (Anonymous 2005).
Sodyum oranı azaltılmıĢ pastırmalarda KCl ve CaCl2 kullanımının etkilerinin incelendiği bir çalıĢmada elde edilen verilerle NaCl kullanımı yerine kullanılması en uygun tuz çeĢidinin KCl olduğu sonucuna varılmıĢtır. Nem, protein ve yağ içerikleri açısından tuz içeriği %100 NaCl olan grup ile tuz miktarı yarı yarıya azaltılmıĢ grup arasında istatistiksel olarak önemli farklılıklar bulunmamıĢtır. Rehidrasyon oranı en yüksek grup %50 NaCl+%50 KCl içeren grup olarak tespit edilmesinin yanı sıra en yüksek yapıĢkanlık değerine de sahip olmuĢtur (Ekmekçi 2012).
Sodyum klorürün %70 oranında azaltılarak yerine potasyum klorürün kullanılmasıyla elde edilen kuru kürlenmiĢ domuz filetosunda yapılan bir çalıĢmada, %70 oranında KCl içeren ürünün %100 oranında NaCl içeren ürüne oranla daha sert olduğu ve çiğnenebilirliğinin daha zor olduğu tespit edilmiĢtir. Diğer parametrelerde önemli bir farklılık görülmemiĢ olup, %50 oranında KCl kullanımının ürün açısından daha olumlu bir etki edebileceği sonucuna varılmıĢtır (Aliño vd. 2009).
Yapılan bir çalıĢmada, NaCl miktarı belirli oranlarda (%25 ve %50) azaltılarak yerine ikame olarak KCl kullanılmıĢ, %1 ve %2 oranında maya ekstraktı ilave edilmiĢ fermente piĢmiĢ sosislerde fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik özellikler incelenmiĢtir.
ÇalıĢmadan elde edilen veriler sonucunda pH değeri, su aktivitesi, L* ve a* değerleri ile laktik asit bakteri, Micrococaceae ve koliform grubu mikroorganizma sayıları gibi kalite parametrelerinde önemli farklılıkların olmadığı, sarılık (b*) değerinin ise %50 KCl içeren grupta arttığı gözlenmiĢtir. Potasyum klorürün %50 oranında kullanımının sertlik değerini önemli oranda düĢürdüğü belirlenmiĢtir. Ayrıca %50 KCl ikamesi yapılan gruptaki sosislerin duyusal özelliklerinin olumsuz etkilenmediği sonucuna varılmıĢtır (Campagnol vd. 2011).
9
Pastırma üzerine yapılan bir çalıĢmada, tamamı NaCl, %15 ve %30 oranında KCl ikamesi yapılmıĢ 3 farklı grup, doğal ve kontrollü olmak suretiyle 2 farklı teknik kullanılarak üretim yapılmıĢtır. Renk bakımından %15 KCl ikamesi yapılan gruptaki pastırmaların daha iyi olduğu gözlenmiĢtir. Tamamı NaCl olan ve doğal olarak üretilen gruptaki pastırmaların ise lezzet açısından daha yüksek puanlar aldığı tespit edilmiĢtir (Hastaoğlu 2011).
Mortadella salamında sodyum klorür yerine %50 oranında potasyum klorür ikamesi yapılan çalıĢmada, tekstür ve yapısal özellikleri açısından %100 NaCl içeren grup ile
%50 NaCl+%50 KCl içeren grup arasında herhangi bir değiĢim görülmemiĢtir (Horita vd. 2011). Buna benzer bir çalıĢmada, %100 NaCl ve %50 NaCl+%50 KCl kullanılmıĢ tavuk filetolarının tekstür profil analizinde elde edilen veriler sonucunda gruplar arasında sertlik değerlerinde önemli bir farklılık görülmemiĢtir (Lee vd. 2012).
Jittrepotch vd. (2015) yaptıkları bir çalıĢmada, fermente balıklarda tuzlama için sodyum klorürün belli oranlarda (%25, %50 ve %75) potasyum ve kalsiyum klorür ile kısmen ikamesi yapılarak bazı kalite parametreleri ve duyusal özellikler açısından değerlendirilmiĢtir. Fermentasyon süresince tüm tuzlanmıĢ gruplarda pH ve aw
değerlerinde azalma görülmüĢtür. Ayrıca duyusal olarak değerlendirildiğinde %25 ve
%50 potasyum klorür ile tuzlanarak fermente edilen balıklarda kalsiyum klorür ile tuzlanan gruplara oranla daha yüksek puanlar elde edilirken, %100 sodyum klorür ile tuzlanan grupla önemli bir fark olmadığı tespit edilmiĢtir.
Soğukta (4 °C'de) depolanan tütsülenmiĢ Tirsi balığının potasyum klorür ve sodyum klorür ile tuzlanmasıyla balıkların kalite değerleri üzerinde meydana gelen değiĢikliklerin incelendiği bir çalıĢmada, balıklar farklı konsantrasyonlarda [%100 NaCl (Kontrol grubu), %75NaCl+%25 KCl, %50 NaCl+%50 KCl, %25NaCl+%75 KCl ve
%100 KCl] iki tuz çeĢidi içinde salamura edilmiĢ, daha sonra tütsülenerek 15 gün boyunca 4°C'de depolanmıĢtır. Depolama sonrası kontrol grubu ile diğer gruplar arasındaki biyokimyasal değiĢiklikler karĢılaĢtırılmıĢtır. Elde edilen sonuçlara göre,
%75 NaCl+%25 KCl içeren grubun kontrol grubu ile kıyaslandığında yağ, nem, kül ve TBA değerlerinde herhangi bir farklılık gözlenmemiĢtir. Ayrıca %75 NaCl+%25 KCl
10
içeren grubun diğer gruplara kıyasla protein oranı ve tuz alımı önemli ölçüde artarken, toplam uçucu baz azotu ve peroksit değerlerinin azaldığı belirlenmiĢtir. Tüm bu sonuçlar neticesinde %25 oranında KCl ikamesinin olabileceği savunulmuĢtur (Faralizadeh vd. 2016).
ÇeĢitli tuz ikamelerinin Ringa balığı ve soğuk füme Somon balığının güvenliği ve kalitesi üzerindeki etkilerinin incelendiği bir çalıĢmada, balıklar NaCl; KCl, potasyum laktat ve diğer tuz çeĢitleri ile ikame edilmiĢtir. Balıklar 3°C'de 4 hafta depolanmıĢ ve mikrobiyolojik, kimyasal ve duyusal özellikler açısından değerlendirilmiĢtir.
AraĢtırmadan elde edilen sonuçlara göre, bütün tuz ikamelerinin kontrol grubu balıklara göre 61 tüketici tarafından duyusal olarak herhangi bir farklılık bulunmamıĢtır. Ayrıca mikrobiyolojik ve kimyasal özellikler açısından da gruplar arasında önemli farklılıklara rastlanmamıĢtır (Giese vd. 2019).
Fuentes vd. (2010) yaptıkları bir çalıĢmada, kısmi sodyum klorür ikamesi ile tuzlanmıĢ ve kurutulmuĢ bir balık ürününü geliĢtirmeyi amaçlamıĢlardır. Bu çalıĢmada, %100 NaCl, %75 NaCl+%25 KCl, %50 NaCl+%50 KCl, %25 NaCl+%75 KCl içeren tütsülenmiĢ levrek grupları kurutulmuĢ ve kabul edilebilir en yüksek miktarda sodyum ikamesi miktarını belirlemek için duyusal bir değerlendirme yapılmıĢtır. Duyusal değerlendirme sonucu tütsülenmiĢ levrek için %50 oranında potasyum klorür ile ikame edilmesi uygun görülmüĢtür.
2.2 Kurutma
Gıdalarda mikroorganizma geliĢimini engellemek veya birtakım kimyasal reaksiyonları yavaĢlatmak veya durdurmak için nem oranını azaltma iĢlemine kurutma denir.
Kurutma iĢlemi esnasında ürüne ait hem fiziksel hem de kimyasal özelliklerinde birtakım değiĢimler gerçekleĢmektedir (Karaaslan 2008). Son yıllarda bu tür olumsuz etkileri en az seviyeye düĢürmek için çeĢitli kurutma yöntemleri uygulanmaktadır. Bu yöntemlerin belirlenmesinde gıdanın çeĢidi ve enerji maliyetleri önemli rol oynamaktadır.
11
Rizal ve Muhammad (2018) çalıĢmalarında güneĢ enerjisi ile biyokütle yakıtlı hava ısıtma sisteminin hibrit Ģeklinde kullanılması ile balık kurutarak sistemin test edilmesi amaçlanmıĢtır. Toplam 25 kg balık ortalama 40-50°C sıcaklıkta baĢlangıçta 7 saat güneĢ enerjisi ile devamında ise 14 saat biyokütle yanmasıyla üretilen sıcak hava ile kurutulmuĢtur. Kurutma sonunda balıkların ağırlıklarında yaklaĢık %50 oranında nem kaybı olduğu sonucuna varılmıĢtır. Bu teknikle balık kurutma maliyetinin önemli oranda düĢürüldüğü gözlemlenmektedir.
Yapılan bir çalıĢmada faz değiĢtiren malzeme ile desteklenen bir güneĢ enerjili hava kurutucu kurularak, bu kurutucunun balıklar üzerindeki ısı kullanımı ve kurutma kinetiğine etkisi araĢtırılmıĢtır. Farklı erime noktalarına sahip faz değiĢtiren malzemeler karĢılaĢtırılmıĢ, etkileri deneysel olarak değerlendirilmiĢtir. Faz değiĢtiren malzemenin diğer bir kullanım amacı da kurutucu sıcaklığının kontrol edilmesidir. Bu çalıĢmadan elde edilen veriler değerlendirildiğinde, kurutma iĢleminin balıklar üzerinde etkili olduğu ve kurutma süresinin önemli ölçüde azaldığı görülmüĢtür (Swami vd. 2018).
Bir çalıĢmada Sarı ġarlatan (“Yellow Croaker”, Larimichthys Polyactis) balıklarının sıcak hava ile kurutma, düĢük sıcaklıkta vakumlu kurutma ve dondurarak kurutma teknikleri kullanılarak kalite özellikleri incelenmiĢtir. ÇalıĢmada, en düĢük nem içeriği ve en yüksek protein oranı düĢük sıcaklıkta vakumlu kurutma uygulanmıĢ balıklarda tespit edilmiĢtir. Renk değerleri incelendiğinde düĢük sıcaklıkla vakumlu kurutma uygulanmıĢ balıkların daha açık kahverengi ve sarı renkte oldukları görülmüĢtür.
Ayrıca, düĢük sıcaklıkta vakumlu kurutma ile kurutulmuĢ balıkların diğer kurutma tekniklerine göre daha yumuĢak bir yapıya sahip olduğu ve doku hasarının ise en az olduğu tespit edilmiĢtir. Tüm bu sonuçlar değerlendirildiğinde kalite özellikleri açısından en iyi nitelikler düĢük sıcaklıkla vakumlu kurutma yöntemi ile kurutulmuĢ balıklarda tespit edilmiĢtir (Kim vd. 2020).
Zhang vd. (2020) yaptıkları çalıĢmada, vakumlu dondurarak kurutma, vakumlu mikrodalga, sıcak hava ve mikrodalga kurutma yöntemlerinin Altın Pompano (Trachinotus blochii) balıklarında bazı kalite özelliklerine ve protein bozulmasına etkisini incelemiĢlerdir. ÇalıĢma sonucunda en yüksek protein içeriğine dondurarak
12
kurutma yöntemi uygulanan balıklar, en yüksek lipit içeriğine ise vakumlu mikrodalga kurutma uygulanan balıkların sahip olduğu tespit edilmiĢtir. Dolayısıyla dondurarak kurutma uygulamasının diğer ısıl iĢlem uygulanan kurutma yöntemlerine kıyasla proteinin denatürasyonunu en aza indirgediği görülmüĢtür. Sonuç olarak, yüksek sıcaklık iĢlemi uygulanmayan vakumlu dondurarak kurutma protein stabilitesini ve kalitesini koruyarak en uygun yöntem olarak değerlendirilmektedir. Isı uygulanan diğer kurutma yöntemleri arasında ise daha kaliteli balıkların elde edildiği kurutma yöntemi vakumlu mikrodalga (VMD) olarak tespit edilmiĢtir.
Farklı kurutma yöntemlerinin Asya Kedi Balığı (Pangasius hypophthalmus) kalite özelliklerine etkisinin araĢtırıldığı çalıĢmada, fiziksel, kimyasal, mikrobiyolojik ve duyusal olarak oluĢan değiĢimler değerlendirilmiĢtir. Bu çalıĢmada güneĢte kurutma, tuzlu kurutma ve fırında kurutma yöntemleri uygulanmıĢtır. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde tuzla kurutulmuĢ balıkların en düĢük pH değerine sahip olduğu, en düĢük peroksit değerinin ise fırında kurutma yapılan balıklarda görüldüğü tespit edilmiĢtir. Ayrıca mikrobiyolojik olarak toplam canlı sayısının en yüksek güneĢte kurutulmuĢ balıklarda, en düĢük ise fırında kurutulmuĢ balıklarda olduğu görülmüĢtür.
Duyusal analiz sonuçları incelendiğinde tuzlu ve fırın kurutma yöntemleri uygulanan balıkların daha yüksek puan aldıkları, güneĢte kurutulmuĢ balıkların duyusal kalite özelliklerinin ise daha düĢük puanlarla değerlendirildiği gözlemlenmiĢtir. Tüm bu veriler değerlendirildiğinde çalıĢma, tuzla kurutmanın en ideal yöntem olabileceği sonucunu vermektedir (Kumar vd. 2017).
2.3 Kurutma Prensipleri
Kurutmanın esas amacı üründeki su miktarının en az düzeye indirilerek mikroorganizma geliĢimini engellemek ve kimyasal birtakım reaksiyonları durdurmaktır. ġekil 2.1‟de görüldüğü üzere su aktivitesinin her ne kadar 0.7‟ nin altına düĢürülmesi mikroorganizma kaynaklı bozulmaları önlese de diğer bozulma reaksiyonlarının da önlenmesi ve güvenli bir muhafaza için gıdaların 0.3 aw değerine kadar kurutulması önerilmiĢtir (Toledo 2007).
13
ġekil 2.1 Su aktivitesiyle gıdalardaki bozulma reaksiyonlarının iliĢkisi (Toledo 2007) 1. Lipit oksidasyonu, 2. EsmerleĢme reaksiyonları, 3. Sorpsiyon izotermi,
4. Enzimatik aktivite, 5. Küf geliĢimi, 6. Maya geliĢimi, 7. Bakteriyel geliĢim
Kurutmada ısı aktarımı üç yöntemle olur. Bunlar kondüksiyon (iletim), konveksiyon (taĢınım) ve radyasyon (ıĢınım). Kondüksiyon yoluyla yapılan kurutmada gerekli olan ısı, sıcak olan moleküllerin daha soğuk olan moleküllere doğru hareket enerjisinin aktarılması ile oluĢur (Geankoplis 1972).
2.4 Gıda Kurutma Yöntemleri
Kurutma muhtemelen en eski gıda muhafaza yöntemlerinden biridir ve yağsız atıĢtırmalık ürünler üretmek için alternatif yöntemdir (Bai-Ngew vd. 2011). Gıdaların kurutulmasında kullanılan yöntemlerden bazıları geleneksel yöntemlerle kurutma, güneĢ altında doğal bir Ģekilde kurutma ve sanayi tipi büyük ölçekli kurutucularla kurutmadır.
Bu Ģekilde yapılan geleneksel kurutmalarda üretim hızlı ve yüksek miktarlarda yapılırken, aynı zamanda, açık havadan kaynaklanan bazı olumsuzluklar mevcuttur.
Bunlara örnek olarak hava durumunun değiĢkenliği (yağmur, rüzgâr vb.), mikrobiyal ve fiziksel kontaminasyon (mikroorganizmalar, sinek, toz, yabancı maddeler, vb.) verilebilmektedir. Endüstriyel olarak kullanılan birçok kurutucu bulunmaktadır. Bunlar aĢağıdaki Ģekilde sınıflandırılabilmektedir.
14 1. Sıcak havalı (konveksiyon) kurutucular
a) Kabin (dolap) kurutucular b) Tünel kurutucular
c) Bantlı kurutucular d) Püskürtmeli kurutucular 2. Valsli (kondüksiyon) kurutucular 3. Vakum kurutucular
4. Dondurarak kurutucular (freze-driers)
5. Mikrodalgalı kurutucular (Saldamlı ve Saldamlı 2000).
Kurutma üründeki su miktarının, mikroorganizma geliĢimini önleyerek optimum raf ömrünü sağlayacak bir orana kadar çekilmesini amaçlamaktadır. Bir dehidrasyon iĢlemi tasarlanırken iki önemli soru dikkate alınmalıdır. Bunlar, ürünün beklenen kalite özellikleri ve ürünün nasıl kullanılacağıdır (Lewicki 2006). Sıcak hava ile kurutma kurutma yöntemleri arasında en kolay ve yaygın bir yöntem olmasına rağmen ürünlerin yüksek oranda deformasyonuna ve termal olarak indüklenmiĢ bir bozulmaya yol açar (Ratti 2001, Mujumdar 2004, Duan vd. 2010).
2.4.1 Sıcak hava akımı ile kurutma
Kuru etler dilim veya küp Ģeklinde doğranmıĢ olarak hazır çorba gibi gıdaların üretimlerinde kullanılmaktadır (Nathakaranakule vd. 2007, BaĢlar vd. 2014, Hii vd.
2014). Bu tür etlerin üretiminde konveksiyon türü sıcak hava aktarımı kullanılmaktadır.
Gıdalar hava geçiĢi yapabilen ızgaralı metal tepsilere yerleĢtirilerek 75-80°C‟de 3-18 saat kurutulmaya tabi tutulur (Rahman vd. 2005). Bu yöntem tepsili kurutucuda kurutma, kabin veya kompartman kurutma olarak da adlandırılır (Geankoplis 1972).
15
ġekil 2.2 Tipik bir tepsili kurutucu (Anonymous 2020)
Konveksiyonel yöntem, ısının homojen olarak tüm parçalara eĢit dağılmamasıa, uygulanan yüksek sıcaklıktan dolayı üründe fiziksel ve kimyasal olumsuzluklara neden olmaktadır (Barbosa-Cánovas vd. 1999). Bu nedenle yüksek sıcaklığın uygulanmasıyla hızlı bir kuruma oluĢarak, ürünün dıĢ yüzeyinde kabuklaĢma meydana gelmektedir.
Diğer yandan renk ve tat değiĢimleri ile Maillard reaksiyonu da gerçekleĢmektedir.
Ayrıca, gerekli olan sıcak havanın tedarik edilmesi için yüksek miktarda enerji tüketimi bu kurutma yönteminin en önemli dezavantajlarından biridir (Lim vd. 2012).
Kurutma iĢlemi sanayide en çok maliyete sahip olan proses aĢamalarından biridir. Bu nedenle ürünün fiziksel, kimyasal ve duyusal kalite kayıplarını minimum düzeye indirecek, aynı zamanda da enerji maliyetini azaltacak alternatif kurutma yöntemlerinin geliĢtirilmesi elzemdir (Nathakaranakule vd. 2007).
16 2.4.1.1 Kabin kurutucular
Tepsili kurutucu olarak da bilinen bu tip kurutucular, bir kabine içinden sıcak hava geçecek Ģekilde delikli tepsiler yerleĢtirilerek dizayn edilmiĢtir (ġekil 2.3). Bu tür kurutucuların çalıĢma Ģartlarının kolaylığına rağmen kurutma kapasitelerinin düĢük olması ve ürüne homojen bir sıcaklık dağılımı yapmaması sanayide kullanımı açısından büyük bir handikap oluĢturmaktadır. Tepsilerin hareketli olmaması nedeniyle kurutma sırasında sıcak havanın ilk girdiği bölümde yer alan tepsideki ürünün kuruma hızı diğer tepsilerdeki ürünlerin kuruma hızından yüksek olması hedeflenen kurumayı tam olarak gerçekleĢtirememektedir. Bunu engellemek için hava dolaĢım fanının belirli zaman aralıklarında yerleri değiĢtirilebilir ya da birden çok fan kullanılabilir (Cemeroğlu 2004).
ġekil 2.3 Kabin kurutucu Ģematik gösterimi (Tepsili kurutucu) (Geankoplis 2011)
2.4.1.2 Tünel kurutucular
Tünel kurutucular kabin kurutuculardan farklı olarak hareketli raflarda yer alan tepsilere sahiptir (ġekil 2.4). Bu tip kurutucularla kurutulan ürünler sistemin giriĢinden verilip çıkıĢından alınır. Bu iĢlem ürün ile havanın akıĢ yönü aynı veya ters yönde olabilmektedir. Hava akıĢ yönü ile ürünün akıĢ yönü paralel ise paralel akıĢ tüneli, zıt yönlü ise zıt akıĢ tüneli olarak adlandırılmaktadır. Bu tip kurutucularda da sıcak havanın ilk temas ettiği ürün en kuru ürün olarak karĢımıza çıkmaktadır (Cemeroğlu 2004).
17
ġekil 2.4 Tünel kurutucu Ģematik gösterimi (Anonim 2015)
2.4.1.3 Konveyör (Bant) kurutucular
Kurutulması istenen ürünler bu tip kurutucularda delikli metal veya plastik bantlara konularak sıcak havanın alt kısımdan verilmesiyle kurutma iĢlemi gerçekleĢir (ġekil 2.5). Kurutucunun hava sıcaklığı, sirkülasyon hızı ve yönü ile bant hızı parametreleri birbirinden bağımsız olarak kontrol edilebilmektedir. Kurumanın son aĢamasında alt kısımdan verilen havanın yönü değiĢtirilerek üst kısımdan verilmeye baĢlanır. Bu tür kurutucuların kapasiteleri ile boyutları doğru orantılıdır. Örneğin eni 2.5 m ve boyu 25 m olan bir konveyör kurutucuda, günde yaklaĢık 35 ton yaĢ ürün kurutulabilmektedir (Cemeroğlu 2004).
ġekil 2. 5 Konveyör (Bant) kurutucu Ģematik gösterimi (MEB 2015)
18 2.4.1.4 Püskürtmeli kurutucular
Viskozitesi düĢük olan sıvıların kurutulmasında kullanılan bu teknik için önce ürünün viskozitesinin artırılması için ısıtılması gerekmektedir (ġekil 2.6). Bir atomizerden küçük damlacıklar (10-200 μm çap) halinde sıcak hava ile karıĢtırılarak verilir (150- 200°C). Kuruyan ürün ile sıcak hava siklonda veya fitlerde birbirinden ayrılır. ĠĢlem hızlıdır ve kuruyan ürünün sıcaklığı 50-70°C‟de kalmaktadır ve kalıĢ süresi genellikle 3-10 s‟dir (Cemeroğlu 2004).
ġekil 2.6 Püskürtmeli kurutucu Ģematik gösterimi (Anonim 2015)
2.4.2 Valsli (Tamburlu) kurutucular
Yüksek viskoziteli sıvılar veya püre Ģeklindeki gıdalar için kullanılan bu kurutucular, tekli ya da ikili olan tamburun iç kısmının buharla ısıtılıp dıĢ kısmının ise ince bir tabaka halinde yayılması Ģeklinde kullanılmaktadır (ġekil 2.7). Kurutma iĢlemi tamburun çevresinde bir tam devir yaptığı zaman gerçekleĢerek kuruyan ürün bir bıçakla kazınır. Silindir yüzeyinin sıcaklığı genellikle 150°C civarında olur. Böylece yüzeye genellikle 1.0-1.5 mm kalınlıkta yayılmıĢ olan sıvı birkaç saniyeden 1 dakikaya kadar değiĢen kısa bir sürede tamamen kuruyabilmektedir (Cemeroğlu 2004). Bu yöntemin olumsuz yanı kurumanın etkin bir Ģekilde sağlanmasına rağmen yüksek sıcaklık nedeniyle üründe meydana gelen bozulmadır.
19
ġekil 2. 7 Valsli (Tamburlu) kurutucu Ģematik gösterimi (Güngör 2013)
A. Kurutma silindirleri, B. Miller, C. Kazıyıcı bıçak, D. Ürünün taĢınması için konveyör, E. Kapak levhası
2.4.3 Vakum kurutma
Vakum kurutmada esas amaç ortam basıncının açık hava basıncının altına düĢürülerek suyun daha düĢük sıcaklıklarda üründen uzaklaĢmasını sağlamaktır (Baslar vd. 2015).
Vakum kurutma diğer kurutma yöntemlerine göre basınç farkını ayarlamadaki zorluk nedeniyle daha maliyetli bir yöntemdir. Ancak diğer kurutma yöntemlerine göre düĢük sıcaklıklarda kuruma sağlaması nedeniyle daha avantajlı olabilmektedir. Ayrıca, bu yöntemin diğer bir avantajı da vakum altında oksijen bulunmaması nedeniyle oksijene duyarlı ürünlerin kurutulması sırasında oluĢabilecek tahribatı önlemesidir (Reis 2014).
Gıdaların kurutulmasında uygulanan vakum kurutma iĢlemi genellikle tek baĢına etkili olmadığından düĢük basınç altında uygulanması gereken bazı kurutma teknikleriyle birlikte kullanılmaktadır (Reis 2014). Vakum uygulaması genellikle ultasonik dondurarak ve mikrodalga kurutma teknikleriyle entegre Ģeklinde kullanılmaktadır
20
(Wang ve Shi 1997, Scaman ve Durance 2005, Alhamid vd. 2012, BaĢlar vd. 2014, Baslar vd. 2015).
ġekil 2.8 Vakum kurutucu Ģematik gösterimi (Güngör 2013)
A. Kurutma silindiri, B. Kaplama, C. Miller, D. Döner bağlantı. E. Besleme pompası,
F. Besleme akımı için giriĢ borusu, G. Silindir besleme teknesi, H. Yayıcı, J. Kazıyıcı bıçak K. Kazıyıcı bıçağı ayarlayan çark, L. Ürünü taĢıyan konveyör, M. Ürün tanklarına ait açıp kapama vanası, N. Ürün depolama tankları, P. Gözetleme pencereleri, Q. Buhar çıkıĢı, R. Bakım için giriĢ kapağı
2.4.4 Dondurarak kurutma (Liyofilizasyon)
Dondurarak kurutma sistemi ısıtma plakaları, kurutma tepsileri, kuruma hücresi, vakum pompası ve kondenser gibi ana parçalardan meydana gelmektedir (ġekil 2.9). Tekniğin çalıĢma prensibi buzun yüksek vakum altında suya dönüĢmeden tamamen buhar haline gelerek uzaklaĢmasına dayalıdır. Kurutulması hedeflenen dondurulmuĢ gıda vakum bölümüne konularak vakum iĢlemi uygulanır ve gıdaya ısı verilerek kuruması sağlanır.
Bu tekniğin en büyük avantajı kurutma uygulanan ürünlerin kaliteli ve duyusal özelliklerinin kaybının çok düĢük olmasıdır. Buna karĢın, kurutma maliyetinin çok fazla olması ve kuruma hızının istenilen düzeyde olmaması bu tekniğin kullanım Ģartlarını zorlaĢtırmaktadır. Kahve esansı, meyve suları gibi sıvı materyallerle, piliç eti, karides, mantar ve çilek gibi parça halindeki katı gıdalar bu teknikle kurutulan en yaygın gıdalardır (Cemeroğlu 2004, Geankoplis 2011).
21
ġekil 2.9 Endüstriyel tip bir liyofilizatör
2.4.5 Mikrodalga kurutma
Mikrodalgalar, elektromanyetik spektrumda 300 MHz–300 GHz frekans aralığında yer alan elektromanyetik dalgalardır. Aralığın bu kadar geniĢ olmasına rağmen, endüstriyel ısıtma uygulamaları için yalnızca 2450 ve 915 (Avrupa‟da 896) MHz frekansların kullanımına izin verilmektedir (Datta ve Anantheswaran 2000). Ev tipi mikrodalga fırınlar 2450 MHz frekansında mikrodalgalar üretirken, pilot ve sanayi ölçekli uygulamalarda daha çok 915 MHz‟de çalıĢan sistemler kullanılmaktadır.
Mikrodalga kurutma; gıdanın mikrodalga enerjisini absorblayarak bu enerjiyi ısıya çevirme iĢlemiyle gerçekleĢir (Datta ve Davidson 2000). Gıdaların içermiĢ olduğu su mikrodalga kurutmada önemli bir bileĢendir. Gıda içerisinde bulunan su molekülleri arttıkça polarize olacak içerik miktarı da artar. BaĢka bir ifadeyle gıda içerisindeki su moleküllerinin artması o gıdanın kayıp faktörünün artmasını sağlar ve böylece gıda daha iyi ısınır (Schiffmann 1986).
22
ġekil 2.10 Dielektrik ısınma mekanizması (Çarkçıoğlu 2017) a. dipolar rotasyon, b. iyonik polarizasyon
Elektromanyetik enerji malzemede iyonik polarizasyon ve dipol rotasyon Ģeklinde iki çeĢit etkiye neden olur. Böylece bu etkiyle ısınma sağlanarak kuruma gerçekleĢir.
Ġyonik polarizasyon maddedeki iyonik bileĢenlerin elektromanyetik enerjinin etkisiyle serbest halde bulunan iletken olan yüklerin hareket etmesi, aynı anda su gibi polar moleküllerin ise yaptıkları salınım hareket nedeniyle ısınmaları Ģeklinde tanımlanmaktadır (Picouet vd. 2007). Bu yöntem ile materyalin iç bölgesinde bir ısınma meydana gelmektedir (Oberndorfer vd. 2000). Tüm bu veriler neticesinde, gıdada meydana gelen elektromanyetik enerjinin absorplanması ve ısıya dönüĢtürülmesi gıdanın içeriğinde bulunan nem ve tuz miktarına bağlı olarak değiĢmektedir (Picouet vd. 2007).
Mikrodalga kurutma yönteminde ısı direkt ürün içerisinde oluĢtuğu için ürün içerisinde nem çok kısa sürelerde ısınarak buharlaĢır. Ġç ve dıĢ ortamda buhar basıncı farkı oluĢur.
Bu buhar basıncı farkı nem transferinin içten dıĢa doğru olmasına neden olmaktadır. Bu da geleneksel kurutma yöntemlerinde ortaya çıkan ısı transferi sorununun ortadan kaldırılmasını sağlamaktadır (Soysal vd. 2009).
23
Mikrodalga kurutmanın avantajlarının yanı sıra ilk yatırım maliyetinin yüksek olması, boyut ve Ģekil bakımından homojen gıdalara uygulanabilmesi gibi dezavantajları da vardır. Bu dezavantajlar bir takım yeni yöntemlerin geliĢtirilmesine neden olmuĢtur (Soysal vd. 2009).
ġekil 2.11 Mikrodalga kurutucu Ģematik gösterimi (Reyes vd. 2007)
2.4.5.1 Mikrodalga destekli vakum kurutma
Vakum kurutma esnasında düĢük basınçla yüzeye doğru hareket eden enerjisi yüksek olan suyun buharlaĢması kolay olmaktadır. Bu iĢlemin oksijensiz ortamda gerçekleĢmesi kurutulması hedeflenen ürünlerin fiziksel ve duyusal özelliklerinde koruma sağlarken aynı zamanda oksidasyon reaksiyonu gerçekleĢmesini önler. Bu tekniğe mikrodalga eklendiğinde ısıl verimlilik daha artar (Zhang vd. 2006).
Mikrodalga-vakum kurutma ısıya ve oksijene duyarlı yüksek vitamin ve renk pigmentleri içeren gıdaların kurutulmasında kullanılması bu gıdalardaki kalite kayıplarını en aza indirmektedir (Chandrasekaran vd. 2013).
Darvishi vd. (2013) yaptıkları bir çalıĢmada, mikrodalga kurutma yöntemi uygulanarak kurutulması hedeflenen sardalya balıklarının farklı mikrodalga güçlerinde kurutma
24
hızını, enerji tüketimini ve difüzyon etkinliğini incelemiĢlerdir. Güç miktarı arttıkça örneklerin rutubet oranının ve kurutma sürelerinin önemli oranda azaldığı görülmüĢtür.
Farklı güçlerde (200 W, 300 W, 400 W ve 500 W) kurutulan balıkların özgül enerji tüketimleri arasında ciddi bir fark gözlemlenmiĢ ve en az özgül enerji tüketimi 500 W mikrodalga gücünde elde edilmiĢtir. Ayrıca kurutma verilerine göre beĢ ince tabaka kurutma modeli arasından Midilli modeli en uygun model olarak seçilmiĢtir.
ġekil 2.12 Laboratuvar tipi mikrodalga vakum kurutucu (Sutar ve Prasad 2008)
1. Ürün, 2. Vakum Haznesi, 3. Fiber optik kablo ve sensörler, 4. Sinyal düzenleyici, 5. Zamanlayıcı, 6.
Mikrodalga açma-kapama düğmesi, 7. Döner tabla kumandası 8. Elektrik güç düğmesi, 9. Manuel mikrodalga güç kontrolü, 10. Mikrodalga güç seviyesi göstergesi 11. Uzaktan güç kontrolü, 12. Isıtıcı fan düğmesi, 13. Nem yoğunlaĢtırıcı, 14. Vakum pompası, 15. Basınç ölçer, 16. Nem çekiĢ hattı basınç kontrol vanası, 17. Isıtıcı fan, 18. Döner tabla, 19. RS-232 kablosu, 20. Bilgisayar
„BüyükbaĢ sazan‟ balığı üzerine yapılan bir çalıĢmada, balıklara mikrodalga kurutma (MK) ve havayla kombine edilmiĢ mikrodalga kurutma (HMK) yöntemleri uygulanmıĢ ve özellikleri değerlendirilmiĢtir. Elde edilen sonuçlar sabit mikrodalga gücünde mikrodalga kurutma süresi ile nem oranı arasında ters orantı olduğunu göstermektedir.
Kurutma iĢlemi baĢlangıcında kuruma hızlı iken kurutma sürecinin devamında ise yavaĢlar. MK ve HMK kurutma yöntemleri karĢılaĢtırıldığında kurutmanın ilk 120 saniyesinde HMK kurutma uygulanan balıkların MK uygulanan balıklara kıyasla daha hızlı kuruduğu gözlemlenmiĢtir (Duan vd. 2007).
Fu vd. (2015) yaptıkları çalıĢmada, sıcak hava kurutma ile mikrodalga ve mikrodalga vakum kurutma yöntemleri uygulanan gümüĢ sazan (Silver Carp) balıklarının kurutma,
25
kalite ve duyusal özellikleri karĢılaĢtırılmıĢtır. ÇalıĢmada elde edilen veriler değerlendirildiğinde mikrodalga ve mikrodalga vakum kurutma uygulamalarının balıkların kuruma sürelerini sıcak hava ile kurutma uygulamasına kıyasla oldukça azalttığı tespit edilmiĢtir. Ayrıca, sıcak hava ile kurutma uygulamasının balıkların tat ve koku gibi duyusal kalite parametrelerine olumlu etki ettiği gözlenmiĢtir. ÇalıĢmada, tüm kurutma uygulamalarının yağ ve yağ asitleri içeriklerini büyük ölçüde azaltmasına karĢın, mikrodalga kurutma iĢleminin balıkların yağ içeriğini sıcak havayla kurutma iĢlemine göre daha çok koruduğu tespit edilmiĢtir.
GökkuĢağı alabalığı filetolarına mikrodalga ve kızılötesi kurutma uygulandığı bir çalıĢmada, mikrodalga kurutma uygulaması için dört farklı mikrodalga güç seviyesi, kızılötesi kurutma için üç farklı kızılötesi güç seviyesi kullanımının balık filetolarının kalite özelliklerine etkisi incelenmiĢ ve en uygun kurutma modeli araĢtırılmıĢtır.
ÇalıĢmada, uygulanan kurutma iĢlemleri karĢılaĢtırıldığında mikrodalga kurutma uygulamasının kurutma süresini azaltmada daha etkin olduğu görülmüĢtür. Kurutma sonrası renk değerlerinde değiĢim gözlenmiĢ, "L" ve "b" değerlerinin arttığı ve "a"
değerinin ise azaldığı tespit edilmiĢtir. Kızılötesi kurutma uygulanan balık filetolarında renk değerlerinin önemli oranda değiĢtiği gözlemlenmiĢtir. Kurutma verileri incelendiğinde kurutma özelliklerini tanımlayan en uygun modelin Logaritmik model olduğu görülmüĢtür (Ġsmail ve Kocabay 2018).
Mikrodalga kurutma diğer geleneksel kurutmaların aksine daha az enerji maliyetine sahiptir. Gıdaların kalitesini artırmak için genellikle diğer geleneksel kurutma yöntemleriyle beraber kullanılmaktadır. Geleneksel kurutma yöntemlerinin aksine, kurutma sonrası kurutulan gıdaların besin içerikleri, yapısal özellikleri ve fiziksel özellikleri üzerinde daha az etki etmektedir. Ayrıca, mikrodalga kurutma ile mikroorganizmaların uygun bir Ģekilde tamamen yok edilmesinde ve enzim reaksiyonlarının kontrollü olarak durdurulmasında aktif rol oynamaktadır (Guo vd.
2017).
Kalamar parçalarına mikrodalga vakum kurutma, güneĢte kurutma ve sıcak hava ile kurutma gibi farklı kurutma yöntemlerinin uygulandığı bir çalıĢmada, kalamar
26
parçalarının kurutma sonrası değiĢen kalite özellikleri incelenmiĢtir. Rehidrasyon oranı ve su absorpsiyon değeri en yüksek mikrodalga vakum kurutmada elde edilmiĢtir.
ÇalıĢmada, kurutma sonrası kalamar parçaları yapısal olarak değerlendirildiğinde en sert ve çiğnenebilirliği en düĢük güneĢte kurutulmuĢ gruplar olarak bulunmuĢtur. ÇalıĢmada elde edilen veriler değerlendirildiğinde, mikrodalga vakum kurutma uygulanan kalamar parçalarının diğer kurutma yöntemlerine göre daha yüksek kaliteye sahip olduğu sonucu ortaya çıkmıĢtır (Pankyamma vd. 2019).
2.5 Kurutma Eğrilerinin Matematiksel Modellenmesi
Kurutma eğrileri olarak tanımlanan ince tabaka modelleri, teorik, kısmi teorik ve ampirik kısımlarından oluĢmaktadır (Sharaf-Elden ve Hamdy 1979). Teorik modeller nem iletiminde iç direnç mekanizmalarını referans gösterirken diğer modeller dıĢ kütlesel dirençleri referans gösterir. Ayrıca, kısmi teorik modeller Fick kanununun çözümü ile bulunurken, ampirik modellerin nem oranı ve zaman arasındaki istatistiksel iliĢkiden bulunabilir (Babalis vd. 2006).
Adeyeye (2019) tarafından yapılan bir araĢtırmada, kurutulmuĢ balıkların nem oranı ve renk değerlerinin uygulanan kurutma yöntemine (sıcak hava kurutma, güneĢte kurutma ve tütsüleme), kurutma süresine ve uygulanan kurutma gücüne göre değiĢtiği görülmüĢtür. Ayrıca, kurutma hızı ve kurutma gücü arttıkça kuruma süresinin azaldığı tespit edilmiĢ, kurutmanın kurutulmuĢ balıkların kalitesi üzerine olumsuz bir etkisi olduğu görülmüĢtür. Ġncelemede, etkili nem yayılımı değerinin kurutulmuĢ balıkların raf ömürlerini uzatmak ve maliyet açısından etkili bir kurutma tekniği geliĢtirmek için kullanılabileceği sonucu elde edilmiĢtir. Ayrıca bu incelemeyle, kurutma modellerinin kullanımının, yüksek kalitede kurutulmuĢ balık elde edilmesi ve her açıdan etkili ve az maliyetli bir kurutma uygulamasının seçimi için önemi ortaya konmuĢtur.
Sıcak hava ile kurutma uygulanan tuzlu ve tuzsuz yayın balığının kuruma davranıĢına olan etkisinin araĢtırıldığı çalıĢmada, elde edilen nem oranları verileri incelendiğinde altı ince tabaka kurutma modelleri arasından iki terimli model en uygun kurutma modeli olarak tespit edilmiĢtir. ÇalıĢma sonucunda, 50 °C sıcaklıkta 8 saat sıcak hava ile
27
kurutma uygulamasıyla en iyi kalitede kurumuĢ balık elde edilmiĢtir (Mujaffar ve Sankat 2015).
Hamsi balığının düĢük sıcaklık ve yüksek hız Ģeklinde kurutma uygulamasının kurutma davranıĢlarına olan etkisini inceleyen bir çalıĢmada, belli bir ağırlıktaki hamsi örnekleri 7m/s hava hızı ve 4, 10, 15 ve 20°C sıcaklıklarda kurutularak deneysel olarak bazı kurutma parametreleri araĢtırılmıĢtır. ÇalıĢmada, yapılan deneylerden elde edilen veriler incelendiğinde, kurutma sıcaklığı ile kuruma süresi arasında ters orantı olduğu sonucuna varılmıĢtır. ÇalıĢmada uygulanan her sıcaklık için yirmi üç model arasından hamsinin uygulanan kurutma yöntemini en iyi Ģekilde ifade edebilecek en uygun matematiksel model belirlenmiĢtir. Sonuçlara göre Logaritmik, Midilli-Küçük, Demir vd., Balbay ve ġahin modellerinin sırasıyla 4, 10, 15 ve 20°C kurutma sıcaklıklarında en uygun modeller olduğu belirlenmiĢtir (Kilic 2017).
Babike vd. (2016) „Bayad (Bagrus bajad)‟ yayın balığının hava kanalları ve kurutma haznesi bölümlerinden oluĢan bir güneĢ kurutucu tarafından kurutulduğu çalıĢmalarında, balıklarda oluĢan kütle kayıpları ve kurutma parametreleri kurutmanın her aĢamasında periyodik olarak saptamıĢlardır. Balıklara uygulanan kurutma yöntemi için Lewis modelinin kurutma eğrilerini en iyi Ģekilde temsil eden model olduğu bulunmuĢtur.
Alfiya (2018) tarafından elektrik destekli güneĢ kurutucu ile kurutulmuĢ yüksek kalitede Camsı Perküsyon (Chanda nama
)
balığı elde etmek amacıyla yapılan çalıĢmada, balık filetoları %68 nem ve 0.8 m/s hıza sahip 60°C sıcaklıktaki hava ile 10 saat boyunca kurutmaya tabi tutulmuĢtur. Balıklarda meydana gelen kütle kayıpları birer saat arayla ölçülmüĢ ve elde edilen veriler deneysel kurutma modelleri için kullanılmıĢtır. Ortaya çıkan sonuçla, kurutma modelleri arasından en uygun modelin iki terimli model olduğu belirlenmiĢtir.Hubackova vd. (2014) tarafından Kamboçya‟ya ait beĢ balık türü seçilerek güneĢte kurutma ve elektrikli fırın ile geleneksel kurutma uygulanan bir çalıĢma yapılmıĢtır.
ÇalıĢmada seçilen balık türleri levrek, Nil tilapiyası, yılan balığı, yürüyen yayın balığı
28
ve „Channa‟ balığıdır. GüneĢte kurutulan balıklara uygulanan havanın bağıl nemi %19.9 ve sıcaklığı ise 55.6°C olarak ölçülmüĢtür. GüneĢte kurutma davranıĢını tüm balık türlerinde en iyi temsil eden modeller logaritmik, difüzyon yaklaĢım ve iki terimli modeller olduğu sonucuna varılmıĢtır. Elektrikli fırında ise kurutma davranıĢını
„Channa‟ balığı hariç diğer tüm balık türlerinde en iyi tanımlayan modeller Modifiye Page I ve Ġki Terimli modeller olduğu sonucu elde edilmiĢtir.
Salamura edilmiĢ ve salamura edilmemiĢ TavĢan balıklarının ince tabaka Ģeklinde hibrit rüzgar-güneĢ tünel kurutucular tarafından kurutularak hem uygulanan kurutma tekniğinin performansını hem de balıkların kurutma davranıĢlarını en iyi tanımlayan modellerin tespit edilmesi için yapılan çalıĢmada, balık örnekleri fileto haline getirilerek
%0 ve %5 oranında tuz içeren sulara belli bir süre daldırılmıĢtır. 44 saat boyunca kuruyan balıklar üzerinde fiziksel ve kimyasal analizler yapılmıĢtır. Elde edilen verilere göre Page modelinin en uygun model olduğu belirlenmiĢtir (Odote vd. 2015).
Kipcak ve Ismail (2020) tarafından yapılan bir çalıĢmada, balık, tavuk ve sığır etleri mikrodalga kurutma ile kurutularak kurutma davranıĢları gözlemlenmiĢtir. ÇalıĢmada, tüm et türleri, 90, 180, 270, 360 W olmak üzere dört farklı mikrodalga güçlerinde kurutulmuĢtur. ÇalıĢma sonunda kurutma süresi ile mikrodalga gücü arasında ters orantı olduğu sonucu elde edilmiĢtir. Balık etinin diğer et türlerine göre daha kısa zamanda kuruduğu tespit edilmiĢtir. Yapılan deneysel veriler incelendiğinde yedi kurutma modeli arasından Logaritmik ve Midilli-Küçük modelinin mikrodalga kurutma davranıĢını en iyi tanımlayan model olduğu sonucuna varılmıĢtır. 360 W gücüyle kurutulan balık etinin enerji maliyetinin en düĢük olduğu görülmüĢtür. ÇalıĢmada son olarak mikrodalga gücünün kurutulan et türlerinin kuruma sonrası renk değiĢimlerini etkilediği tespit edilmiĢtir.
29 3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1 Materyal
AraĢtırmada materyal olarak menĢei Karadeniz olan hamsi balıkları (Engraulis encrasicolus) kullanılmıĢtır. Satın alınan balıkların boyutlarının benzer olmasına dikkat edilmiĢ, satın alınan hamsi balıkları soğuk zincir kırılmadan laboratuvara iletilmiĢtir.
Satın alınan balıklar temizlenerek ve kılçıklarından ayrılarak fileto haline getirilmiĢtir.
3.2 Kurutma ĠĢlemi
Fileto haline getirilen hamsi balıkları 4 gruba ayrılarak hazırlanmıĢtır. Bu 4 grup için, balıklar sadece NaCl ile ve %50 NaCl + %50 KCl karıĢımı ile tuzlama iĢleminden sonra sıcak hava kurutma (tepsili kurutucu) ve mikrodalga ile kurutmaya tabi tutulmuĢtur. Bu Ģekilde hazırlanan hamsi örneklerinin görselleri Ģekil 3.1‟de verilmiĢtir.
Ayrıca, kurutma yöntemlerine göre uygulanan deneme planı çizelge 3.1‟de gösterilmiĢtir.
ġekil 3.1 Mikrodalga kurutma (a) ve tepsili kurutucu (b) için hazırlanmıĢ hamsi balıkları
a b
30
Çizelge 3.1 Hamsi balığına uygulanan farklı kurutma teknikleri
Gruplar NaCl KCl Tepsili Mikrodalga
NaCl+TK (Kontrol Grubu) + - + -
NaCl+MK + - - +
NaCl/KCl+TK + + + -
NaCl/KCl+MK + + - +
TK: tepsili kurutucuda kurutma, MK: mikrodalga kurutma
Tepsili kurutucu ile kurutma: Hazırlanan hamsi örnekleri laboratuvar tipi bir tepsili kurutucuyla (ġekil 3.2) metal bir platform üzerinde kurutma tüneli içerisindeki sıcak hava akımı ile kurutulmuĢ ve en uygun sıcaklık ve bağıl nem düzeyleri ön denemelerle belirlenmiĢtir. Buna göre tuzlanan balıklar 75°C‟de 1.5 m/s hava akım hızı ve %30 bağıl nem ile hedeflenen nem içeriğine (%40) kadar kurutulmuĢtur.
ġekil 3.2 Laboratuvar tipi tepsili kurutucu
