Temel İşlemler (8. slayt)

ISIL İŞLEM UYGULAMALARI
9.6.1 Pastörizasyon
9.6.1.1 Çeşitli ürünlere pastörizasyon uygulaması
9.6.1.1.1 Meyve suları ve meyveli içecekler
9.6.1.1.2 Domates ürünleri .
9.6.1.1.3 Bira
ISIL İŞLEM UYGULAMALARI
1. Pastörizasyon
Bilindiği gibi, "düşük asitli gıdalar" denen pH derecesi 4.5'in üzerinde bulunan
gıdalarda uygulanan ısıl işlemleri tanımlamada, Fo olarak simgelenen standart bir
değer kullanılmaktadır. Fo değerinin hesaplanmasında referans sıcaklık olarak
T=121.1°C (250 °F) ve hedefteki mikroorganizmanın z değeri olarak 10°C (18°F)
alınmak suretiyle kesin sınırlama yapılmakta ve böylece Fo değeri standart bir
nitelik kazanmış bulunmaktadır.
pH düzeyi 4.5'in altında bulunan asidik ürünlerde, gıda zehirlenmesine neden olan
Clostridium botulinum tipi mikroorganizmalar gelişemediğinden, bunlarda sadece;
mayalar, küfler ve bozulma etmeni olan sıradan diğer mikroorganizmaların
inaktive edilmeleri (öldürülmeleri) yeterli bulunmaktadır. Bu nedenle, bu amacı
sağlayabilecek düzeyde bir ısıl işlem, çok düşük sıcaklıklarda ve kısa süreli bir
işlemle gerçekleştirilebilmektedir. Sözü edilen bu düşük sıcaklıklarda sağlanan Fo
değeri o kadar küçüktür ki, söz konusu edilmeye bile değmemektedir. Örneğin 85
°C'de 1 dakika süreyle uygulanan bir pastörizasyon işleminin Fo değeri (letalite
değeri, L) aşağıda gösterildiği gibi hesaplanınca, yaklaşık sadece Fo = 2.455 x 10-4
düzeyinde çok küçük bir değer olduğu görülecektir.
Eğer, 85°C'de ulaşılmış bulunan Fo değerinin ne kadar küçük bir değer olduğu
başka bir şekilde ifade edilmek istenirse, Fo = 1 değerine ulaşmak için 85 °C'de
tam 68 h süren bir ısıl işlem uygulanmasının gerekmekte olduğu anlaşılacaktır. Bu
hesaplama aşağıda gösterilmiştir.
Fo=10 (85-121.1)/10
Fo=2.455 x 10-4
Fo= t (2.455 x 10-4),
t=1/2.455 x10-4,
eğer
t=4073 dak.,
Fo=1 ise;
t=4073/60 =68 h
Açıkça görüldüğü gibi, asidik gıdalara uygulanan ısıl işlemlerin Fo değeri ile
tanımlanmalarının pratik ve geçerli bir anlamı bulunmamaktadır. Bununla birlikte
bazı araştırıcılar asidik gıdalara uygulanan ısıl işlemleri, referans sıcaklıkların
(T) ve öngörülen z değerlerinin belirtilmesi koşuluyla bir "F" değeriyle (Fo değil)
ifade ettikleri görülmektedir. Örneğin, hıyar turşuları için (pH = 4.1) 160 oF
(71°C) sıcaklık ve z = 18 oF (10°C) koşullarında 36 dakika süreli bir ısıl
işlemi,domates konservesi için 200 oF (93.3°C) ve z = 16 oF (8.9°C) koşullarında
20 dakika süreli bir ısıl işlemi öngörmektedirler.
Görüldüğü gibi, düşük sıcaklıklarda uygulanan pastörizasyon işlemini tanımlamaya
uygun, Fo benzeri, farklı bir parametreye gereksinim bulunmaktadır. Nitekim
Ball and Olson (1957) biraların pastörizasyonunda, sıcaklığın T = 140 °F (60°C) ve
z değerinin z = 18°F (10°C) olarak alındığı, PU (Pasteurization Unit) simgesiyle
gösterilen bir birim önermişlerdir. Buna göre, PU değeri aşağıda gösterilen 9.25
No'lu eşitlikle hesaplanmaktadır. Bu eşitliğin, Fo veya letalite hesabında
yararlanılan ve daha önce verilmiş bulunan eşitliklere benzerliği dikkatten
kaçırılmamalıdır. Böylece, 1 PU'nin, 60°C'de 1 dakika süreli ısıl işlemin sağladığı
letaliteye eşit olduğu görülmektedir.
PU = 10 (T-60)/z t
(9.25)
Burada;
T : Pastörizasyonda uygulanan sıcaklık, °C,
t : T sıcaklıkta uygulanan ısıtma süresi, dakika,
Diğer taraftan, başka bilim adamları referans sıcaklığın 65°C ve z değerinin
z = 10 °C olarak alındığı ve P10 simgesiyle gösterdikleri bir pastörizasyon
65
birimini 9.26 No'lu integral formundaki eşitlikle tanımlamışlardır.
P
10
= 10 / dt
65
(9.26)
Eşitlikle tanımlanan pastörizasyon değerinin hesaplanmasında benimsenmiş
bulunan z = 10°C değeri, aslında vejetatif bakteriler için yüksek bir değerdir.
Biraların bozulmasına neden olan mikroorganizmaların z değerinin 7 olduğu,
biralara uygulanan ısıl işlemin yeterli olabilmesi için, PU = 5.6 düzeyinde bir
işleme gereksinim bulunduğu saptanmıştır.
9.25 No'lu eşitlik temel alındığında, süt pastörizasyonunda uygulanan, Örneğin;
"düşük sıcaklık uzun süreli" denen 63°C'de 30 dakika süreli ısıl işlemle (kesikli
işlem: batch process) yaklaşık PU = 60 düzeyinde ve 72°C'de 15 saniye süreli
ısıl işlem (HTST) uygulamasıyla da; yaklaşık PU = 4 düzeyinde bir
pastörizasyon birimi sağlanmaktadır.
Diğer taraftan Kessler (1981) süt pastörizasyonunda P* simgesiyle gösterilen bir
pastörizasyon birimi önermektedir. Bu değer referans sıcaklık olarak 72 °C'ye ve
z= 8°C'ye dayandırılmıştır. 72 °C'de 15 saniye süreli ısıl işlemin, keyfi olarak
D*=1 birim olduğu benimsenmiştir. Buna göre D* değerinin hesabı, alışılagelmiş
letalite hesabına benzer şekilde 9.27 No'lu eşitlikle gerçekleştirilmektedir.
P= (10 (T-72)/z t) /15
(9.27)
Burada: T = Sıcaklık, °C
t = T sıcaklıkta uygulama süresi, saniye
Benzer eşitliklerde olduğu gibi, bu eşitlikte ısınma ve soğuma süreleri hesaba
alınmamış, sadece sabit sıcaklıktaki t süresi temel alınmıştır.
Yukarıdaki açıklamalarda ortaya konduğu gibi, pastörizasyon değerinin tanımı için
farklı simgeler, farklı referans sıcaklıkları ve farklı z değerleri kullanılmaktadır. Bu
ise, pastörizasyon değeri nasıl tanımlanırsa tanımlansın, Fo gibi kapsamlı ve kesin
bir anlam taşımayacağını göstermektedir. Bu nedenle, PU, P… vb simgelerle
gösterilen pastörizasyon değeri yerine, halen yaygın olarak uygulandığı gibi
doğrudan "sıcaklık x süre" verilerinin belirtilmesi tercih edilmektedir.
9.6.1.1 Çeşitli ürünlere pastörizasyon uygulanması
pH > 4.5 düzeyinde olan gıdalara uygulanan sterilizasyon işleminde hedefteki
mikroorganizma daima C. botulinum olmasına karşın, pastörizasyonda her ürün
grubu için farklı mikroorganizmalar hedeflenmektedir. Bazı ürünlerde ise, hedefte
mikroorganizma değil, bazı termostabil enzimler yer almaktadır. Diğer taraftan
birçok ürünün pastörizasyonunda, birinci temel amaç, diğeri ikinci derecedeki amaç
olarak iki hedefin söz konusu olabildiği gözden uzak tutulmamalıdır. Tablo 9.16'da
tipik dört sıvı gıdaya uygulanan pastörizasyonun amaçları ve minimum koşullar
gösterilmiştir.
9.6.1.1.1 Meyve suları ve meyveli içecekler
Bütün meyveler asidik nitelikte gıdalardır. Bunların pH değerleri 4.5 altında
bulunduğu ifade edilmekle birlikte, çoğunlukla 4.0'ün altındadır. Bu nedenle bütün
meyve ürünleri pastörize edilmektedir. Meyve konserveleri, hermetik nitelikte
kapatılmış kutu veya kavanozlarda, herhangi bir pastörizatörden yararlanılarak
sıcak su atmosferi altında tutulmak suretiyle pastörize edilmektedirler.
Meyve ürünlerine uygulanan ısıl işlemin (pastörizasyon) genellikle temel hedefi,
mayalar, küf mantarları, laktik ve asetik asit bakterileri gibi mikroorganizmalardan
oluşan bozulma etmenlerini inaktive etmektir.
Ayrıca, gerek üretim aşamasında ve gerekse ürünün depolanması aşamasında sorun
oluşturabilecek enzimlerin inaktivasyonu da ikinci derecedeki amacı
oluşturmaktadır.
Bu ikinci derecedeki amaç, bazı meyve sularında birinci derecedeki amaç niteliği
kazanmaktadır. Meyve ürünlerinde inaktive edilmesi gereken enzimlerin başında
pektin parçalayan enzimlerle, esmerleşmeye neden olan enzimler gelmektedir.
Pektin parçalayan enzimler (pektolitik enzimler) turunçgil suları, doğal bulanık
elma suları, domates suyu veya meyve pulpları ile meyve eti içeren nektarlar gibi
ürünlerde, bulanıklık stabilitesine olumsuz etkide bulunarak serum ve tortu
ayrılmasına yol açmaktadırlar. Bu nedenle sözü edilen bu ürünlerde pektolitik
enzimlerin inaktivasyonu, pastörizasyonun temel amacını oluşturmaktadır.
Meyve sularının pastörizasyonu, ya sıcak dolum tekniği ile yada ambalaja (kutu
veya şişe) doldurulduktan sonra bir tünel pastörizatörde 70-75 °C sıcaklıktaki su
duşu altında sağlanmaktadır.
Tünel pastörizatörler veya diğer adı ile "duşlu pastörizatörler« hermetik nitelikte
kapatılmış kaplardaki (metal kutu veya şişe) ürünlerin, sürekli bir sistem halinde
pastörize edilmesi amacıyla özellikle, içecek endüstrisinde yaygın olarak
kullanılmaktadır. Bunlar, özellikle gerek gazlı içecekler gerekse meyve suları ve
bira gibi ürünler için uygun pastörizasyon sistemleridir.
Tünel pastörizatörler, peş peşe yer alan ısıtma, sıcak tutma ve soğutma gibi üç
aşamalı sistemlerdir. Her aşamada, tünelin bandı tarafından taşınmakta olan
ambalajlı ürün üzerine, o aşamanın gerektirdiği sıcaklıktaki su, duş olarak
uygulanmaktadır. Bu sistemlerde ambalaj içeriğinin ısınması çok yavaş
gerçekleştiğinden bunlar, "düşük sıcaklık x uzun süreli" pastörizasyon işlemlerine
uygun bulunmaktadır. Sıcak tutma aşaması, yaklaşık 70-75°C sıcaklıkta 20
dakika kadar sürmektedir. Domates suyu gibi ısıya duyarlı olmayan ürünlerde
sıcak tutma aşamasında sıcaklık, 85-90 °C'ye kadar yükseltilebilmektedir.
Pastörizasyon esas olarak, sıcak tutma aşamasında gerçekleştiğinden bu aşamada
ürün sıcaklığı ve bu aşamanın süresi çok önemlidir. Her üç aşamayı kapsayan
toplam işlem süresi 1 saate kadar uzayabilmektedir.
Bu nedenle, büyük çapta üretim için günümüzde ısıtmada; plakalı ısıtıcıların
kullanıldığı ve aseptik ambalajlama ile kombine edilmiş sürekli pastörizasyon
sistemlerinden yararlanılmaktadır. Bu sistemlerde pastörizasyon, 85°C'de 15
saniye veya 95°C'de 2 saniye arasındaki bir "sıcaklık x süre" ilişkisi içinde
gerçekleştirilmektedir.
Meyve sularında genellikle patojenlerden kaynaklanan bir sorun oluşmaması
nedeniyle uygulanması gereken pastörizasyon koşulları, süt pastörizasyonunda
olduğu gibi mevzuatta tanımlanmamış ve sınırlandırılmamıştır. Böylece, meyve
suları ve benzer içeceklerde uygulanacak pastörizasyon koşullarının seçimi,
üreticiye bırakılmış bulunmaktadır.
Meyve sularında uygulanan pastörizasyon koşullarının oldukça ılımlı olmasının
başlıca nedeni bunlarda bulunan bozulma etmenlerinin ısıl dirençlerinin çok
düşük olmasıdır. Nitekim 75 °C'de D değerleri, S.cerevissiae'nin : 0.004,
Lactobacillus fermentum'un: 0.053 ve Aspergillus niger sporlarının ise: 0.02
saniye olduğu dikkate alınınca, meyve sularına uygulanan normal
pastörizasyon koşullarında, bu mikroorganizmaların kolaylıkla inaktive
edilebildiği anlaşılmaktadır.
Bulanık meyve sularının doğal bulanıklığını koruyabilmek amacıyla, pektolitik
enzimleri inaktive etmek için, mikroorganizmaların inaktivasyonunda gerekli
bulunan koşullardan biraz daha katı işlem koşullarının seçilmesi zorunludur.
Örneğin, portakal sularının pastörizasyonunda öncelikli hedef olarak, bozulma
etmeni olan mikroorganizma alınacaksa, bu üründe bozulma etmeni olan ve termal
direnci en yüksek bulunan C. pasteurianum'un hedef seçilmesi gerekmektedir. Bu
takdirde 75-80°C civarında bir ısı uygulamasıyla hem C. pasteurianum ve hem de
diğer tüm bozulma etmenlerinin inaktivasyonu sağlanabilmektedir.
Ancak portakal sularında bulunan ve termal direnci yüksek bir enzim olan
pektinmetilesteraz (PME) enzimi, üründe serum ayrılması ve/veya pıhtıcıklar
oluşması gibi önemli sorunlara yol açması yüzünden öncelikli hedefte, bu enzimin
inaktive edilmesi yer almalıdır. Portakal sularında PME enzimlerinin 90°C'de %
90'inin inaktivasyon süresinin, yani; D90 değerinin 1 dakika civarında olduğu
saptanmıştır. Bu nedenle portakal sularında 86-99°C'lerde 1-40 saniye arasında
değişen koşullarda sürekli yöntemle pastörizasyon uygulanması gerekmektedir.
Benzer şekilde limon sularında da aynı amaçlarla 69-77°C arasında bir sıcaklık
uygulaması gerekmektedir. Limon sularında 77°C'de 30 saniye süreli bir
pastörizasyon uygulaması, yeterli bir güven payını da içerdiği ileri sürülmektedir.
9.6.1.1.2 Domates Ürünleri
Başlıca domates ürünleri, çeşitli tipte domates konserveleri, domates suyu,
domates püresi (12-22°Bx) ve domates salçasıdır (22-36° Bx). Domates
ürünlerinin pH derecesinin genellikle 4.3-4.5 arasında bulunması nedeniyle,
asidik ürünlere uygulanan tipte ısıl işlemler uygulanmaktadır. Kutu veya
kavanozdaki domates konservelerine tercihen döner pastörizatörlerde 100
°C'de pastörizasyon uygulanır.
Domates suyu, püresi ve salçasına daima sıcak dolum veya aseptik proses
uygulanmaktadır. Örneğin domates salçalarına 95 °C'de 2-3 dakika süreli
ısıtma uygulanarak sıcak dolum yapılması genel bir uygulamadır. Isıtmada
buhar enjeksiyonu veya borusal ısı değiştiricilerden yararlanılması genellikle
tercih edilen yöntemlerdir. Günümüzde 5 L'den 1000 L'ye kadar ambalajlama
yapan aseptik dolum sistemleri yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Domates ürünlerine uygulanan ısıl işlemin hedefi sadece bozulma etmeni
mikroorganizmaların inaktivasyonu olmayıp, ürün viskozitesine olumsuz
etkide bulunan ve serum ayrılmasına neden olan çeşitli pektolitik enzimlerin
inaktivasyonu da hedefler arasında yer almaktadır.
9.6.1.1.3. Bira
Biralar kutulanmış olarak tünel pastörizatörlerde veya daha çok sürekli
sistemlerde pastörize edilmektedir. Sürekli pastörizasyon koşulları olarak
genellikle 75 °C'de 30 saniye benimsenmiştir. Biraların pastörizasyona
"sıcaklık x süre" ilişkilerinin hesaplanmasında Z = 7°C alınması genel
kabul görmüş bir veridir.
Pastörizasyon sırasında biranın gaz kaybını önlemek amacıyla ve yaklaşık
2.2 hacim CO2 tutabilmek için 78°C'ye kadar olan sıcaklıklardan 7.5
bar‘lık bir dengeleme basıncı uygulanmasına gereksinim bulunmaktadır.
Ancak pastörizasyon sisteminde bu denge basıncından 0.7 bar daha yüksek
bir basıncın uygulanması gerektiği gözden ırak tutulmamalıdır.

Download Report