tarihsel süreç mİkrodalga
TRANSCRIPT
09.05.2016
1
MİKRODALGA
1886 da Heinrich Hertz tarafından mikrodalga spektrum
ifade edilmiştir.
Mikrodalga spektrum ilk olarak 1900’ların başında
kıtalararası kablosuz iletişim amacıyla kullanılmaya
çalışılmıştır.
2
Tarihsel süreç
Mikrodalga ile ısıtma
İlk ev tipi fırınlar 1947’de satışa sunuldu.
1967’de daha yaygın kullanım alanı olan küçük boy ev tipi
fırınlar piyasaya sürüldü.
Kurutma, donmuş gıdaları çözme, ısıtma amaçlı endüstriyel
sistemler de mevcuttur.
Donmuş tavuk çözmek üzere üretilmiş bir
sürekli sistem mikrodalga fırın
Enerji Elektromanyetik enerji dalgalar halinde yayılır.
f = c / l Enerji= h . f l = dalga boyu (m)
f = frekans (Hertz = 1/s)
c = ışık hızı
=3x108 m/s
h = Planck sabiti
= 6.626 x 10-34 erg.s
Elektromanyetik ışınımlar frekans ve dalga boyu ile tanımlanırlar.
Frekans arttıkça ve dalga boyu düştükçe, ışınımın enerjisi artar.
Mikrodalga Elektromanyetik spektrumun 300MHz – 300 GHz arası
kısmı mikrodalgalar olarak adlandırılır.
Değişik enerji seviyesine sahip elektromanyetik dalgaların gıdalar üzerine farklı etkileri vardır.
09.05.2016
2
1946 yılında Percy L. Spencer radar çalışmaları
yaparken çikolatasının ısındığını ve eridiğini fark etmiştir ve gıdaların ısıtılmasında mikrodalga fırın
olarak kullanılabileceğini düşünülmüştür. 1947de
patentlenmiştir.
1947 yılında Raytheon ismindeki mutfak
malzemeleri üreten bir firma tarafından
ticarileştirilmeye çalışılmış fakat ilk denemelerde
pahalı ve buzdolabı büyüklüğünde (h:1.8m
w:340kg) olması sebebiyle talep olmamıştır.
7
Tarihsel süreç
Evlerde kullanılan ilk mikrodalga fırınlar, 25 Ekim
1955'te Tappan şirketi tarafından satışa çıkarılmıştır.
1960’larda ciddi bir şekilde ticarileşmeye başlamıştır.
Daha sonraları mikrodalga kaynaklarının sanayide kullanımı
üzerine çalışmalar artmıştır.
1998’de Japonya ve Belçika’da ticari pastörizasyon ve
sterilizasyon amaçlı kullanılmıştır. 13 milyon hazır yemek
işlenmiştir.
Günümüzde sadece ABD’deki satışların 10 milyon/yıl olduğu
tahmin edilmektedir.
8
Tarihsel süreç
Mikrodalga işleminde enerji
materyale direkt olarak bir
elektromanyetik alan yoluyla
iletilir. Moleküller arası titreşimlerin bir sonucu olarak ısınma ayrıca proses
zamanını azaltmakta ve daha az
enerji kullanmaktadır.
9
Mikrodalga
1990’lardan sonra mikrodalga fırınlar çoğu mutfakta gerekli bir
alet olarak görülmüştür.
Geleneksel pişirme metotlarına kıyasla daha hızlı pişirme
zamanları ve enerji tasarrufları başlıca faydalarındandır.
Gıdaları pişirmek için mikrodalgaların kullanımı yaygın olmasına
rağmen, bu teknolojinin maddelerin işlenmesine uygulaması yeni
bir gelişim olarak görülmektedir.
Gıdaların işlenmesi için mikrodalga enerjinin kullanılması proses
zamanlarının azalması ve enerji tasarrufunda benzer avantajlar
sunar.
10
Mikrodalga
Geleneksel termal proseste, enerji maddenin yüzeyinden
ısının konveksiyon, kondüksiyon ve radyosyon yoluyla
maddeye transfer edilir.
Mikrodalga enerji de ise elektromanyetik alanla birlikte
moleküler etkileşim sayesinde maddeye direkt olarak
dağıtılır.
Isı transferinde, enerji termal farklılıktan dolayı transfer
edilir, fakat mikrodalga ısıtma elektromanyetik enerjinin termal
enerjiye transferidir ve ısı transferinin aksine enerji
dönüşümüdür.
11
Enerji transferi
Enerjinin transfer şeklindeki bu farklılık
maddelerin işlenmesi için mikrodalgaların
kullanılmasıyla alakalı olarak çoğunlukla
avantajlarla sonuçlanabilir.
Mikrodalgalar maddelerin içine sızabildiği ve
enerjiyi depolayabildiği için, ısı maddenin
her tarafından üretilebilir. Enerjinin
transferi yüzeylerden içeri doğru ısı
difüzyonuna bağlı değildir. 12
Enerji transferi
09.05.2016
3
Geleneksel işlemde işlem süresiyle ürün kalitesi arasında
sıkı bir ilişki vardır. Mikrodalgalar maddenin hacmi arasından
enerjiyi transfer edebildiği için, potansiyel toplam kaliteyi arttırmak ve proses zamanını azaltmak için önem arz ederler.
Bir maddenin mikrodalga alanı ve dielektrik cevabı mikrodalga
enerjisiyle birlikte ısınması için yeteneğini göstermektedir.
Elektromanyetik teorinin ve dielektrik cevabın kombinasyonuyla
mikrodalga ısıtma sağlanabilmesi için işlemlerin optimize edilmesi gereklidir.
13
Enerji transferi
Mikrodalgalar 1mm-1m dalgaboyu ve 300MHz-300GHz
frekans aralığında bulunan, elektromanyetik spektrumun belirli bir kısmını kapsayan iyonize edici olmayan
elektromanyetik dalgalardır. Spektrumda kızılötesi ışınlar ile
radyo dalgaları arasında yer almaktadır.
Dalga boyu : 1 mm – 1 m
Frekansı : 300 MHz – 300 GHz
Dalgaboyu (cm) = Işık hızı (cm/s) / frekans (döngü/s)
Işık hızı : 300.000 km/s = 3x1010cm/s
14
Elektromanyetik spektrum
Elektromanyetik spektrumun bu kısmı içerisinde, cep
telefonları, radar ve televizyon uydu iletişimleri için kullanılan frekanslar vardır.
Mikrodalga ısıtma için, endüstriyel, bilimsel ve medikal
amaçlar için ABD’deki Federal İletişim Komisyonu (Federal
Communication Commission) yoluyla hakkı saklı tutulan iki
frekans mikrodalga ısıtma için yaygın bir şekilde kullanılır.
2450MHz (12,5cm) ; 915 MHz (34cm)
15
Elektromanyetik spektrum
Radyo ve mikrodalga frekanslarındaki elektromanyetik dalganın
etkisi elektromanyetik dalganın elektrik alanı bileşeni
ile gıdaların kimyasal bileşenlerinin etkileşimi sonucu ortaya çıkmaktadır.
Bunlar dipol dönmesi ve iyonik polarizasyon olarak ifade
edilmektedir.
Mikrodalga uygulamalarında çoğunlukla dipol dönmesine bağlı
olarak bir ısınma gerçekleşmesine rağmen iyonik polarizasyon da oldukça önemlidir.
16
Isıtma mekanizması
Mikrodalga enerjisi
Mikrodalga ile ısıtmada, ısı gıdanın içinde oluşturulur.
Tuz Su
+ -
- +
09.05.2016
4
Isı oluşumu
Ev tipi mikrodalga fırınlar 2450MHz frekansta çalışır.
Bu, elektrik alan yönünün saniyede 2.450.000.000 defa
değişmesi anlamına gelir.
Moleküller saniyede 2.450.000.000 defa elektrik alana göre
yön değiştirirler.
Bu durum sürtünmeye ve ısınmaya sebep olur.
Bu sebeple mikrodalga fırınlarda ısı gıdanın içinde
oluşturulur, dışarıdan transfer edilmez.
Gıdalar başta su olmak üzere çeşitli polar moleküller
içermektedir. Bu moleküller gıda içerisinde gelişigüzel bir
şekilde bulunurlar. Elektrik alan uygulandığında gıda içerisindeki
elektriksel olarak asimetrik ve polar moleküller frekansa bağlı
olarak polaritesi hızla değişen elektrik alanı nedeniyle dönme
eğilimi (dipol dönmesi) göstermektedir.
20
Dipol dönmesi
Örneğin 2450 MHz de çalışan ev tipi mikrodalga fırınlarda
elektrik alanın yönü saniyede 2.45 milyar kez değişmektedir.
Hızla değişen elektrik alanının polaritesine uyum sağlamak için
dönen polar moleküllerin, birbirleri ile ve ortamdaki diğer
moleküllerle sürtünmelerinden dolayı ısı açığa çıkmaktadır
Pozitif yükler kısmi olarak hidrojen atomları ve negatif yükler de
kısmi olarak oksijen atomu üzerinde toplandığı için su molekülü
polar bir moleküldür. Su bu özelliği sayesinde elektriksel enerjiyi pek çok molekülden daha iyi absorbe edebilmektedir.
21
Dipol dönmesi
Su moleküllerinin mikrodalga enerjisine maruz kalması
durumunda, absorblanan enerji oryantasyonuna bağlı olarak
elektromanyetik enerji kinetik enerjiye dönüşerek moleküler
birbirleri ile ve ortamdaki diğer moleküllerle sürtünmesine
bağlı olarak ısı oluşur.
22
Dipol dönmesi
Hareket eder Sürtünme olur Isınma olur
Gıda içerisinde ki çözülmüş tuzların iyonik bileşenleri,
üzerlerindeki elektriksel yük nedeniyle uygulanan elektrik
alanının polaritesine zıt istikamette hızlanarak hareket etmeye
başlarlar.
İyonların birbirleriyle çarpışması hareket eden iyonların kinetik
enerjilerinin termal enerjiye dönüşmesine neden olmaktadır.
Dipol dönmesi ve materyaldeki iyonik hareket dielektrik kayıp
faktörü olarak tanımlanmakta ve ε’’ işareti ile gösterilmektedir.
23
İyonik polarizasyon
Elektromanyetik dalgaların frekansı arttıkça elektromanyetik
dalgaya maruz bırakılan gıda içerisindeki dipol dönmesi ve iyonik
hareketlerin hızı da artmaktadır.
Frekanstaki artış belli bir noktaya ulaşınca gıda içerisindeki polar
moleküller ve iyonlar değişen elektrik alanına cevap vermede
mikro saniye düzeyinde gecikmeye başlamaktadırlar.
Gecikmenin ilk görüldüğü frekansa Debye Rezonans frekansı ve
gecikme süresine de rahatlama zamanı denmektedir.
24
MD ısınma
09.05.2016
5
Endüstriyel, bilimsel ve tıbbi amaçlar
için ayrılmış frekanslar
Frekans(MHz)
13.56 Radyo frekansı
27.12
40.68
915 Mikrodalga
2450
5800
24125
Isı değiştiricilerde (eşanjör) ısı
transferi
Isı, ısı transfer ortamından (örneğin buhar ya da sıcak sudan)
gıdaya aktarılır.
Isı gıdaya ısı transfer yüzeyi aracılığıyla aktarılır. (e.g. fırın tepsisi)
Mikrodalga ısıtma sırasında ısı profili Enerji gıdanın içine nüfuz eder ve ısı gıdanın içinde oluşturulur.
Isı transferi çeperden merkeze doğru olmaz.
Avantaj: ‘homojen’ ve hızlı ısınma
Dezavantaj: esmerleşme reaksiyonları için gereken ısıya ulaşılamaz
ve unlu mamuller/etler gibi ürünlerde daha az aroma gelişimi
olur.
Mikrodalga ısıtma sırasında ısı profili
Mikrodalga fırınlarda ısı profilini tahmin edebilmek konvansiyonel ısıtmadaki kadar kolay değildir.
Oluşan ısı gıdanın şekline, fırının yapısına ve gıdanın özelliklerine bağlıdır.
Fırının değişik bölgelerinde ısıtma hızı belirgin şekilde farklı olabilir.
Isı gıdanın tüm bölgelerinde değişik hızlarda üretilmeye devam ettiği için soğuk noktalarla sıcak noktalar arasındaki sıcaklık farkı gitgide artar.
Konvansiyonel ısıtmada ise sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki fark gitgide azalır.
Sıcak nokta
Soğuk nokta
Sıcak nokta
Elektromanyetik dalgaları fırın boşluğunda daha iyi dağıtmak için
bir karıştırıcı kullanılabilir.
Karıştırıcı
09.05.2016
6
Susceptor Susceptor filmler mikrodalga fırınlarda yüksek ısı üretmekte
kullanılırlar.
Mikrodalga enerjisini etkin bir şekilde emerek 220°C’e kadar ulaşabilirler.
Esmer bir yüzey ve kıtır bir yapı üretmekte kullanılırlar.
Susceptor filmler, polietilen tereftalat ve alüminyum filmlerden oluşur.
Succeptor filmler sayesinde
mikrodalgada kek
pişirilebilir.
Succeptor film
kullanılmazsa kek aşırı
nemli ve açık renkli olur.
Susceptor filmler pizza,
patates kızarması, patlamış
mısır gibi ürünlerde de
kullanılmaktadır.
Susceptor film kullanarak ve
kullanmadan pişirilmiş pizza tabanı
Susceptor film iki kat kağıt arasına
yerleştirilmiş.
Susceptor
film
Mikrodalgada ısınma hızı Gıdaların kompozisyonu
Tuzlu ve nemli gıdalar daha hızlı ısınır.
Gıdanın dielektrik özellikleri
Dielektrik sabiti (’) ve dielektrik kayıp faktörü (’’)
Gıdanın büyüklük, şekil ve kütlesi
Fırının güç seviyesi ve frekansı
Gıdanın ısı transfer özellikleri (ör. özgül ısı (Cp), ısı transfer sabiti)
09.05.2016
7
Endüstride mikrodalga
Donmuş et ve balıkların
çözülmesi
Makarnanın son kurutması
Sürekli sterilizasyon ve
pastörizasyon
(Avrupa ve Japonya)
Restoranlar/Kafeteryalar
Ev kullanımı temel kullanımı
Endüstride yaygın olmamasının
sebepleri
Konvansiyonel (geleneksel) ısıtma gibi kolay
modellenememesi
Köşelerde ve kenarlarda yanmaya sebep olması
Konvansiyonel sistemlerin yaygın ve ucuz olması
Mikrodalga sistemlerin pahalı olması
Çok fazlı gıdaların bileşenlerinin farklı hızlarda ısınması
Ultraviyole (Morötesi) Işınları
Düşük enerjili görünür ışık ile yüksek enerjili x ışınları
arasındaki dalgalar (40-400 nm)
UV ışınlarının gıda endüstrisinde
kullanımı
Mikroorganizmalara karşı; Hava dezenfeksiyonu
Sıvı sterilizasyonu
Yüzeydeki mikroorganizmaların öldürülmesi
Gıda endüstrisinde UV–C ışınlama esas olarak;
Gıda işletmelerinde hava dezenfeksiyonunda
Proseslerin bazı aşamalarında kullanılan suyun dezenfeksiyonunda
Taze ürünlerin yüzeyindeki ve sıvı gıdalardaki mikroorganizmaların öldürülmesinde
Paket malzemelerinin sterilizasyonu
UV ışınlarının etkinliği
DNA üzerine etki
En etkili dalga boyları 200-280 nm (UV-C)
UV’nin mikroorganizmalar üzerindeki etkisi çeşitli faktörlere
bağlıdır;
Tür
Ortam (organizmanın bulunduğu gıda)
Gıdanın şeffaflığı ve rengi
Büyüme fazı
Gıdanın bileşimi ve türü
09.05.2016
8
Yumurta yüzeyi sterilizasyon sistemi
Hava sterilizasyon sistemi
Dolum öncesi paket sterilizasyonu
İnsan sağlığı üzerine etkileri
UV-C ışınımı atmosferde emildiği için dünyada doğal olarak
bulunmaz. Kornea yanmasına sebep olabilir.
UV-B D vitamini sentezi için gereklidir. Fazlası güneş yanığı, katarakt ve cilt kanserine sebep olabilmektedir.
UV-A da D vitamini sentezinde kullanılır. Sağlık üzerine etkileri UV-B’ye benzer.
MD güç kaynağı: İçinde vakum olan izole bir bakır tüp içeren
silindirik tüpe yüksek voltaj uygulanır (4000V - DC). Vakum
tüpleri de denir. Yüksek güç ve frekanslardaki mikrodalgaların
elde edildiği kaynaklardır.
45
Mikrodalga Sistem Parçaları
Mikrodalga ile ısıtma için kullanılan vakum tüpleri;
Magnetron
Magnetron tüpü endüstride ve evde en yaygın kullanılan
mikrodalga kaynağıdır.
Magnetronun merkezinde anot tarafından çevrilmiş, elektron yayan bir katot bulunmaktadır.
46
Mikrodalga Sistem Parçaları
İç hazne,
Kapak,
Dalga yönlendirici
Mod karıştırıcı, dalga yayıcı (Mod karıştırıcılar, döner tepsi
homojenliği artırır.)
Güç kaynağı (AC ---DC dönüştürür)
Soğuk noktanın önceden belirlenmesi zordur.
47
Mikrodalga Sistem Parçaları
Dielektrik ısıtmaya etki eden faktörler
48
09.05.2016
9
1. Frekans
2. Güç ve ısıtma hızı
3. Su Miktarı
4. Yoğunluk
5. Sıcaklık
6. Fiziksel Geometri
7. Elektriksel İletkenlik
8. Dielektrik özellik
49
Temel faktörler
Elektromanyetik dalganın dalga boyu arttıkça yani
frekansı azaldıkça elektromanyetik dalganın gıdaya
penetrasyon miktarı artmaktadır.
Örneğin 2450 MHz deki mikrodalgalar saf suya 2,3cm girerken 915 MHz deki mikrodalgalar saf suya 20cm ye kadar
girmektedir.
Gıdanın dengeli bir şekilde ısıtılabilmesi için, büyüklüğüne
göre frekans secimi oldukça önemlidir.
50
Frekans
Endüstride kullanılan birçok mikrodalga sistemi 5-100 kW
arasında değişen mikrodalga gücünde çalışmaktadır.
Sistemin gücü arttıkça, aynı miktardaki kütleyi
ısıtma hızı da artmaktadır. Bu duruma bağlı olarak gıdanın ısıtılma süresi azaltmaktadır
51
MD gücü ve ısıtma hızı
Su dielektrik ısıtma sistemlerinde ısıtma performansını
etkileyen en onemli bilesiktir. Gıdadaki su oranı ne
kadar yuksek ise o gıdanın dielektrik kayıp faktoru
de o oranda yuksektir. Dolayısı ile o derece iyi
ısınacaktır.
Su içeriği yüksek gıdalarda pen. 1-2 cm (2450MHz)
Pen. Derinliğinin 2 katı kalınlık --- aşırı ısınma
(Bu sebeple endüstriyel uygulamalar sınırıdır)
52
Su miktarı
Gıdanın yoğunluğu gıdanın dielektrik sabitini etkilemektedir.
Havanın dielektrik sabiti bir olup endüstride kullanılan
frekans aralıklarında tamamen geçirgendir. Bu yüzden
gıdadaki hava miktarı arttıkça dielektrik sabiti düşecektir.
Yığın yoğunluğu arttıkça heterojen sıcaklık da artacaktır.
53
Yoğunluk
Sıcaklık arttıkça materyale bağlı olarak dielektrik kayıp
artabilir veya azalabilir.
Su ve buzun dielektrik özellikleri çok farklıdır. Su söz konusu
frekanslardaki elektromanyetik enerjiyi büyük ölçüde absorbe
etmesine karşın özellikle mikrodalgalara karsı buz oldukça
saydam olup enerjinin çoğunu absorbe etmeden
geçirmektedir. Bu yüzden dondurulmuş gıdaları elektromanyetik enerji ile ısıtmak daha zordur.
Sıcaklık arttıkça absorbsiyon artmaktadır
54
Sıcaklık
09.05.2016
10
Gıdanın şekli ne kadar düzgün olursa o derece düzgün
ısınacaktır.
Keskin köşe ve kenarlar daha fazla ısınacağı için mümkün
olduğu kadar kaçınmak gerekir.
55
Fiziksel geometri
Elektriksel iletkenlik materyalde elektrik akımını iyon
ve elektron hareketleri ile taşıması olayıdır.
İyonik hareketler dielektrik ısıtmada önemli rol oynamaktadır. Dielektrik olarak ısıtılan ürüne tuz
ilavesi ısıtma hızını artıracaktır.
Termal iletkenlik elektromanyetik dalganın penetrasyon
derinliği urunun homojen olarak ısınmasını sağlayacak kadar
büyük olmadığı durumlarda önemlidir
56
Termal iletkenlik
Gıdaların dielektrik özellikleri mikrodalga ile
ısıtılmaları sırasında oldukça önemli bir etkendir.
Bu önemli özellikleri dielektrik sabiti (ε’) ve
dielektrik kayıp faktörü (ε’’) belirlemektedir.
Dielektrik sabiti, gıdanın enerjinin ne
kadarını depolayabileceğini, dielektrik
kayıp faktörü ise gıdanın enerjinin ne
kadarını ısıya dönüştürebileceğini
göstermektedir.
57
Dielektrik özellik
Yüzey alanının artması ısınmayı hızlandırmaktadır.
Gıdanın hareketsiz kalması: ısınma sıvının yüzeye yaklaşmasına
sebep olur.
Metal olması yansımalara sebep olarak istenmeyen
ısınmalar olur.
Gıda ısındıkça absorblama enerjisi artar ve zamanla
sıcak ve soğuk nokta arasındaki fark artmaktadır.
Fabrikalarda fırın yüzeyinden 5 cm uzaklıktaki sızıntı miktarının
1 mW/cm2; evde 10mW/cm2 aşmamalı
58
Mikrodalgada Gıda Özellikleri
ısıtma hızı yüksektir ve işlem süresi kısadır.
vitamin ve mineral kayıplarının daha az olduğu
belirtilmiştir.
ekipmanın az yer kaplaması, kolay temizlenmesi
enerjiden tasarruf sağlamasıdır (Enerjiden sağlanan
tasarruf mikrodalgaların ısıya dönüşüm verimi ile ilgilidir. Isı
verimi geleneksel fırınlarda %7-14 arasında değişirken, mikrodalgafırınlarda %40’a kadar çıkabilmektedir)
59
Mikrodalga avantajları
mikrodalgalar materyalleri içten ısıttığı için sıcaklık
dağılımları daha homojen olmakta;
yüzeyin aşırı ısınması önlenebilmekte ve ürün kalitesi üründe
oluşabilecek yüzey sertleşmesi gibi bazı olayların
engellenmesi ile gelişebilmektedir.
60
Mikrodalga avantajları
09.05.2016
11
Kullanım alanları
61
Temperleme ve buz çözme
Haşlama
Pastörizasyon/sterilizasyon
Kurutma
Pişirme
62
Mikrodalga Isıtma
Temperleme ve buz çözme işlemleri için kullanılan ticari kesikli
ve sürekli mikrodalga sistemleri 1970’lerden beri üretilmektedir.
Temperleme işlemi, donmuş gıdaların sıcaklığının suyun donma noktasının altında olan daha yüksek bir
sıcaklığa kadar ısıtılmasıdır. Gıdalar bu sıcaklıkta hala sıkı
yapıdadır ve kolaylıkla dilimlenebilir, küçük parçalar halinde
kesilebilir.
Geleneksel buz çözme ve temperleme işlemleri, 24 saat veya
daha kalın örneklerde daha uzun süren karmaşık ve zaman alıcı prosesleriykem, mikrodalga prosesi ile 5-15 dakika süren bir
işlemdir.
63
Temperleme ve buz çözme
Çözme işlemi ise, materyalin her yerinde sıcaklığın
0°C’ye kadar ulaştığı ve yapısında serbest buzun
bulunmadığı zaman tamamlanmaktadır.
Dondurulmuş et, balık, sebze, meyve, tereyağı ve meyve suyu konsantreleri birçok gıda üretim prosesi için yaygın olarak
kullanılan hammaddelerdir.
Donmuş materyallerin çözülmesi gıda proseslerinde
önemli bir işlemdir. Çözülme süresinin en aza
indirilmesi üründe mikrobiyal gelişmeyi, kimyasal
bozulmayı, damlama ve dehidrasyonun neden olduğu
aşırı su kaybını azaltabilmektedir.
64
Temperleme ve buz çözme
Mikrodalga ile çözme işlemi geleneksel yöntemlere göre daha
kısa sürede ve daha dar alana ihtiyaç duyularak
gerçekleşmektedir. Ayrıca bu işlem ürünün aşırı su kaybını azaltmakta, mikrobiyolojik ve kimyasal olarak bozulmasını
önlemektedir. Donmuş ürünlerin mikrodalga ile çözülme hızı
materyalin özelliklerine ve boyutlarına, elektromanyetik ışının
büyüklüğüne ve frekansına bağlı olarak değişmektedir. Gıdaların
sıcaklık ile değişen termal özellikleri, düzgün olmayan
şekilleri ve heterojen yapıları çözme işlemini
zorlaştırmaktadır.
65
Temperleme ve çözme
Haşlama işlemi meyve ve sebzelerin endüstriyel
prosesleri içinde yer alan önemli bir aşamadır. Bu işlem sebzelerin sıcak suya (88-99°C), asit ve/veya tuz içeren sıcak ve
kaynayan çözeltilere daldırılması ile veya buhar ve mikrodalga
uygulaması ile gerçekleştirilen termal bir prosestir.
Bu işlem ile çok az veya hiç suya gerek duymaksızın ısı transferi
etkili bir şekilde gerçekleşmektedir.
66
Haşlama
09.05.2016
12
• Haşlama işlemi süresinin önemli ölçüde kısalır.
• Haşlama sırasında üründeki çözünebilir bileşiklerin çözünmesini
oldukça azalır ve bu bileşiklerin gıdanın yapısında daha çok
tutulmasını sağlanır.
• Mikrodalga ile haşlanan ürünlerin tekstürel özellikleri kabul edilebilir sınırlar içindedir.
• Mikrodalga uygulamasının daha kısa sürede
gerçekleşmesine bağlı olarak ürünün tat-aromasının
üründe daha iyi tutulduğu belirtilmiştir.
67
Haşlamanın avantajları
Mikrodalga ile yapılan sterilizasyon işlemi, geleneksel yöntemler ile
yapılan sterilizasyon işlemine kıyasla ürünü 3 ile 5 kat daha hızlı ısıtabilmektedir.
Bu kısa süre içinde ürünün sıcaklığı aşırı derecede yükselmediği
için mikrodalga ile işlem gören ürünlerin geleneksel yöntemler ile
işlem gören ürünlere göre daha iyi tat, tekstür ve görünüme sahip
olduğu belirtilmiştir.
Pastörizasyon işleminde pastörizasyon sıcaklığına 30-45
dakikada ulaşılırken, mikrodalga ile sadece 3-5 dakikada
ulaşılmaktadır.
68
Pastörizasyon ve Sterilizasyon
Bu kısa süreli ısıtma uygulamasından sonra ürünün rengi ve tat-aroması neredeyse değişmemiş olarak kalmaktadır. Bu yüzden mikrodalga teknolojisinin yararları içerisinde;
ürün kalitesinin geliştirilmesi,
ürünün raf ömrünün koruyucu maddeler kullanılmadan uzatılması, ürünün doğal görünüşünün, tazeliğinin ve tat-aromasının muhafaza edilmesi,
ürünlerin uzun raf ömrüne sahip olmasından dolayı dağıtım maliyetlerinin düşük olması,
enerji tasarrufunun sağlanması,
magnetronların kullanım ömürlerinin uzun olmasından dolayı bakım masraflarının düşük olması, p
ersonel ihtiyacının fazla olmaması ve
bu teknolojinin çevre dostu olması yer almaktadır.
69
Pastörizasyon ve Sterilizasyon
Son yıllarda mikrodalga ile kurutma, alternatif
kurutma yöntemi olarak popülerliğini arttırmıştır. Günümüzde gıda endüstrisi özellikle makarnaların kurutma;
bisküvilerin ise son pişirme aşamasında mikrodalga enerjisinin
önemli bir kullanıcısıdır.
Mikrodalga ile kurutma işleminin makarna üretiminde
kullanılması günümüzde başarılı bir şekilde yapılmaktadır.
70
Kurutma
71
72
09.05.2016
13
73
Genel olarak mikrodalga uygulamaları buhar, sıcak hava ve kızılötesi
ısıtma ile birleştirilerek yapılmaktadır. Pişirme işleminde mikrodalganın kullanılması özellikle kümes hayvanları ve domuz
etinin ön pişirme veya pişirme aşamaları için uygundur.
Bu işlemin; tüketilen enerji miktarının düşük olması, ürün büzülmesinin kontrol altında tutulması ve ürünün renk, görünüm
ve tadında genel olarak bir iyileşmenin gözlenmesi bakımından avantajları bulunmaktadır.
74
Pişirme
Unlu mamullerin mikrodalga fırında pişirilmesi
işleminin temel sorunu, üründe kabuk oluşumunu ve
yüzey esmerleşmesini gerçekleştirmede yetersiz kalışıdır.
. Bu olumsuz özelliklere bağlı olarak; mikrodalga ile
pişirilen ürünler, tüketiciler tarafından genellikle sert
içyapılı, kabuk ve istenilen cazip renk oluşmamış ürünler
olarak değerlendirilmektedir.
Mikrodalga ile pişirilen ürünlerin tekstürü kötü, aroması
zayıf olduğundan ve rengi oluşmadığından bu ürünlerin
kabul edilebilirliğinde ciddi sorun vardır.
75
Pişirme
Mikrodalga ile yapılan pişirme işleminde ısıtma süresinin kısa olması nedeniyle nişastanın hem jelatinizasyonu; hem de enzimatik olarak parçalanması yeterli ölçüde gerçekleşmemektedir.
Ayrıca süreye bağlı olarak; gıdanın yüzeyinde karamelizasyon ve Maillard reaksiyonlarının meydana gelmesi için gereken sıcaklık artışı sağlanamamaktadır.
Bu reaksiyonların meydana gelmemesi sonucunda ürünlerde istenilen tat-aroma ve renk bileşikleri ve/veya pigmentleri oluşmamakta; oluşan bazı tat-aroma bileşikleri de mikrodalga fırında pişirme veya ısıtma süresince ürünlerden uçarak kaybolmaktadır.
Genel olarak geleneksel fırınlarda pişirilen keklerde oluşan aromalar, mikrodalga ile pişirilen keklerde oluşmamaktadır.
76
Pişirme
İnsanlara sağlığına ve
gıda kalitesine etkisi
77
Elektromanyetik dalgalar, iyonize edici olan ve iyonize edici olmayan radyasyon olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır.
İyonize radyasyon grubunda yer alan x-ışınları ve gama ışınları, uranyum ve radyum gibi radyoaktif bileşikleri meydana getirmektedir.
İyonize edici olmayan, düşük frekans ve enerjideki mikrodalgaların ise zararlı ve kümülatif etkileri yoktur. Mikrodalgalar ile güvenli bir şekilde ısı üretilebilmekte ve gıdalar radyoaktif hale gelmemektedir.
Ancak mikrodalgaya maruz kalan insanlarda bir takım sağlık sorununun oluştuğu belirtilmiştir.
78
İnsan sağlığına etkisi
09.05.2016
14
Mikrodalgaların insan sağlığı açısından zararlı olabilecek bu
etkilerinin önlenmesi amacıyla mikrodalga fırınların
kullanımı ile ilgili olarak yasal düzenlemeler yapılmıştır.
Bu düzenlemelere göre; fabrikalarda fırın yüzeyinden 5 cm
uzaklıktaki sızıntı miktarının 1 mW/cm2’yi, tüketici
mikrodalga fırını evde ilk defa kullanıyorsa 5 mW/cm2’yi ve
fırının kullanım süresi boyunca 10 mW/cm2’yi aşmaması gerekmektedir.
79
İnsan sağlığına etkisi