Ünite 4: Gıda Muhafaza Teknikleri

Giriş

Gıda muhafaza teknikleri, hedeflenen muhafaza koşullarında ürünlerin sahip olduğu gıda güvenliği, kalite, ve beslenme özelliklerini koruması ve öngörülen raf ömrü süresince bu özelliklerini devam ettirebilmesini amaçlayan işlem ve uygulama yöntemleridir.

Gıda muhafaza teknikleri genel olarak şöyle sınıflandırılabilir;

• Isıl işlem uygulamaları
• Katkı maddeleri kullanımı,
• Su aktivitesinin kontrolü,
• Düşük sıcaklık uygulamaları ve dondurulmuş gıda
• Kontrollü atmosfer ve modifiye atmosfer uygulamaları,
• Işınlama uygulamaları

Isıl İşlem Uygulamaları ile Gıda Muhafaza

Yüksek sıcaklık uygulaması ile kritik sıcaklığa ulaşılmasının ardından, sıcaklığın artması ile birlikte artış göstererek mikroorganizmaların ve enzimlerin üstsel olarak bertaraf edilmesi mümkün olabilmektedir. Gıda maddelerinde gerçekleştirilen yüksek sıcaklık uygulamalarının gerçekleştirildiği işlemler şunlardır;

Haşlama

Gıda maddesinin doğrudan sıcak su veya buhara maruz bırakılmasını kapsayan haşlama ile bozulmaya neden olabilecek enzimlerin inaktif hale getirilmesi ve gıdadan gaz çıkışının sağlanması sağlanır

Pastörizasyon ve Sterilizasyon

Çiğ sütte tüberkülozun yayılmasını önlemek için geliştirilen pastörizasyon işlemi mikrobiyal vejetatif hücrelerin öldürülmesi amacıyla gıda maddesinin en az 63 °C’de 30 dakika tutulması ile gerçekleştirilebilmektedir. Sütte 72 °C’de 15 saniyelik ısıl işlem ile pastörizasyon gerçekleştirilebilir. Hermetik ambalaj kapatıldığında içeriğini ısıl işlem sırasında ve sonrasında mikroorganizma girişine karşı koruyan ve geçirgen olmayan ambalaj tipi olarak tanımlanmaktadır. Gıda sanayinde, ürünlerin muhafaza yöntemlerinden biri olarak kullanılan ticari sterilizasyon işlemi, uygulandığı gıdada, tüm patojen mikroorganizmalarla normal depolama koşullarında bozulmaya neden olan diğer mikroorganizmaların yok edilmesini sağlayacak düzeyde ve 100 °C’nin üzerinde uygulanan bir ısıl işlemdir.

Konserve Üretimi

Gıda maddelerinin çeşitli yapı ve formlarda teneke kutu, cam şişe ve benzeri uygun ambalajlara dolumunun ve hermetik (sızdırmaz) kapatılmasının ardından ticari sterilizasyon işleminin bir otoklav kullanılarak gerçekleştirilmesi yoluyla elde edilen gıda maddeleri için konserve tanımlaması kullanılır.

Otoklavlar basınçlı doymuş su buharı ile 100-140 °C’lik sıcaklık aralığında çalışan ekipmanlardır. Teneke kutu, cam şişe, benzeri ambalajlarda mikroorganizmaları öldürmek için kullanılırlar. Dört evrede çalışırlar:

1. Evre: Isınma süresi
2. Evre: Buharın dolma süresi
3. Evre: Buharın derinlere etki etme süresi
4. Evre: Mikroorganizmaları öldürme süresi

Katkı Maddeleri Kullanımı ile Gıda Muhafaza

Gıda ürünlerinin muhafazası amacı ile de kullanılan katkı maddeleri iki sınıfta incelenebilir:

• Antimikrobiyaller
• Antioksidanlar

Antimikrobiyal Maddeler

Antimikrobiyal maddeler, gıdalarda istenmeyen, ancak herhangi bir nedenle bulunabilen bakteri, küf ve mayaları, patojen olan veya olmayan her türlü mikroorganizmayı ortamdan yok etmek çoğalma ve faaliyetlerini önlemek için gıdalara katılmaktadır. Antimikrobiyal maddelerin kullanımı ile hedeflenen sonuçlara ulaşılması için göz önünde tutulması gereken faktörler şunlardır;

• Gıdanın pH değeri,
• Kimyasal maddenin çözünürlük durumu,
• Spefisik antimikrobiyal etki,
• Gıdanın duyusal özellikleri,
• Antimikrobiyal maddelerin etkileşimidir.

Serbest radikaller ve diğer reaktif oksijen türevleri insanlarda hastalıklara ve gıdalarda bozulmalara yol açmaktadır. Sentetik antioksidanların işlenmiş gıdaların bozulmasını önlediği ve raf ömrünü uzatması nedeni ile kullanımı başlamış ve devam ediyor olmakla birlikte, bu maddelerin toksik etkilerinin ortaya çıkması ile doğal antioksidanlara olan ilgi artmıştır. Gıda maddelerinde oksidasyonun ortaya çıkışı aşağıdaki başlıklar altında toplanabilir;

1. Karbonhidratların Oksidasyonu
2. Proteinlerin Oksidasyonu
3. Yağların Oksidasyonu

Antioksidanlar

Antioksidanlar, lipit oksidasyonunda serbest radikal içeren yağlarda elektron veya hidrojen vererek veya yağ zinciri ile bir serbest radikal arasında kompleks oluşturarak serbest radikal zincirine son veren bileşikler olarak tanımlanırlar. Antioksidanlar çalışma mekanizmalarına göre dört grupta toplanırlar;

• Zincir kırıcılar,
• Singlet oksijen gidericiler,
• Metal inaktive ediciler
• Oksidatif enzimleri inhibe ediciler.

Antioksidanlar gıda endüstrisinde bitkisel ve hayvansal yağlar ve yağ içeren gıda maddelerinin üretimi, depolanması, taşınması ve pazarlanması sırasında, normal muhafaza sıcaklıklarında atmosferik oksijenin etkisini geciktirerek, gıdanın bozulması ve acılaşmasını belirli bir süre engelleyen en etkili maddelerdir. BHA (Bütillenmiş hidroksi anisol) ve BHT (Bütillenmiş hidroksi toluen) gıda endüstrisinde en yaygın kullanılan yapay antioksidanlardır. TBHQ (Tersiyer bütil hidrokarbon) kızartma yağlarını korumak için en iyi antioksidan olarak bilinmektedir. Gallatlardan biri olan propil gallat özellikle hayvansal yağlar ile bitkisel sıvı yağların stabilizasyonunda rol oynar. Çeşitli et ürünleri, sosis ve salamlar, baharatlar yanı sıra süttozunda A vitaminin stabilizasyonu için de gallatlar kullanılabilir. Tokoferoller, en yaygın ve en bilinen doğal antioksidanlardır. Doğal antioksidanlara örnek olarak;

• Fenolik bileşikler,
• Bazı soya ürünleri,
• Bazı tahılların embriyolarından hazırlanan preparatlar
• Baharat ve tıbbi-aromatik bitkilerden bazıları

Su Aktivitesinin Kontrolü (Kurutma)

Gıda maddelerinin içerdiği suyun, raf ömrüne ve dolayısıyla muhafaza koşulları üzerine olan etkisi antik çağlardan bu yana bilinen ve çeşitli yöntemler ile kontrol altında tutulmaya çalışılan bir unsurdur. M.Ö. 10.000-15.000 arasında balık, et ve meyvelerin rüzgar ve güneş kullanılarak kurutulması uygulanmıştır. M.Ö. 8.000’li yıllarda ise hububat ve meyvelere doğal kurutma, balık ve etlere ise tütsüleme ve tuzlama ile muhafaza yöntemleri uygulanmaya başlanmıştır. 1795 yılında Masson ve Challetsıcak bir odada sebzelere yapay kurutma uygulanmıştır. 20. Yüzyılda ise sıvılara drum veya püskürtmeli kurutma ve dondurarak kurutma yöntemi uygulanması ile ilgili önemli buluş ve gelişmeler söz konusu olmuştur.

Su aktivitesinin (a _w ) fiziksel ve kimyasal esası 1950’lerde anlaşılarak gıdadaki suyun buhar basıncının aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına oranı veya gıdaların atmosferden aldığı veya verdiği suyun nispi nem dengesinin 1/100’ü şeklinde tanımlanmıştır. Sonraki yıllarda su aktivitesi kavramı önem kazanmış ve reaksiyonların kimyasal kinetikleri kullanılan su bağlayıcı tiplerin etkisi, pH, sıcaklık, koruyucular gibi diğer parametrelerin su aktivitesi üzerine etkisi ile ilgili çok sayıda çalışma yapılmıştır.

Su aktivitesinin kontrolü iki ana yöntemle gerçekleştirilir;

• Gıdanın içeriğinde çözgen konsantrasyonun arttırılması,
• Su içeriğinin evaporasyon ve sublimasyon dışındaki yöntemler kullanılarak uzaklaştırılması.

Çözgenlerin Kullanımı

Gıdaların muhafazası amaçlı kullanılan çözgenler suda çözünür özellikte ve tüketim için güvenilir nitelikte olmalıdır. Bu amaçla genel olarak sakaroz ve başta sodyum klorür, sodyum nitrit ve sodyum tripolifosfat olmak üzere tuzlar kullanılırlar. Bu maddelerin etki mekanizması ile ilgili iki teori bulunmaktadır;

• Osmotik dehidrasyon,
• Tuzların difüzyonu.

Kurutma

Kurutma bozulmaya neden olan mikroorganizmaların ve kimyasal reaksiyonların durdurulduğu veya yavaşlatıldığı bir işlemdir. Kurutma işleminin amaçları genel olarak şöyle sıralanabilir;

• Gıda maddesinin dayanma süresini uzatmak,
• Ürün hacminin küçültülmesi ile depolama ve taşımada ekonomi sağlamak,
• Yeni ürün formülasyonları geliştirmek.

Kurutma teknolojisi içerisinde güneş enerjili sistemlerden, fırın kurutucular, tünel kurutucular, püskürtmeli kurutucular, tepsili kurutucular, silindir kurutucular, mikrodalga, infrared (kızılötesi), ekstrüzyon ve daha birçoklarını da içeren güncel teknolojileri barındırmaktadır. Güneş enerjisiyle çalışan kurutucular iki ana sınıfa ayrılır;

• Pasif güneş enerjili kurutma sistemleri
• Aktif güneş enerjili kurutma sistemleri.

Pasif güneş enerjili kurutma sistemlerinde ürün toprağa, hasıra ya da çimento zemine yayılmak suretiyle güneş enerjisi ve doğal hava akımları ile kurutulur. Aktif güneş enerjili kurutma sistemlerinde ise ısı kaynağı olarak yalnızca güneş enerjisi kullanırken, kuruma havasının sirkülasyonu için fanlar ve/veya pompalar kullanır. Sıcak hava ile kurutma farklı sistemler ile gerçekleştirilebilmektedir. Bunlar;

• Tepsili/Tünel/Bantlı kurutucular
• Püskürtmeli kurutucular
• Akışkan yatak kurutucular

Dondurarak kurutma yöntemine liyofilizasyon da denmektedir. Dondurarak kurutma pahalı olmasına karşın kalite acısından ele alınacak olursa en iyi kurutma yöntemidir. Dondurma aşamasının temel amacı ürün içinde hareketli halde bulunan serbest suyun dondurulmasıdır. Dondurarak kurutmanın avantajları şunlardır;

• Aroma ve tadın oldukça iyi muhafazası,
• Besinsel değerin yüksek miktarda korunması,
• Büzülmenin minimum olması,
• Şekil, renk ve görünüşün minimum derecede değişmesi,
• Yapı ve doku üzerine ihmal edilecek miktarda az etki etmesi ve son yapının gözenekli olmasından dolayı rehidrasyon özelliklerinin iyi olması.

Düşük Sıcaklık Uygulamaları

Bu yöntemin ilkesi, düşük sıcaklık derecelerinde, gıdalarda bulunan mikroorganizmaların çoğalma ve faaliyetlerinin kesin olarak durdurulmasına dayanır. Bazı mikroorganizmalar, gelişimleri için gerekli minimum sıcaklığın altında tutuldukları zaman ölebilirler.

Soğukta Muhafaza

Taze etler; donma sıcaklığının hemen üzerindeki sıcaklıklarda muhafaza edilir. Etlerin soğukta saklanmalarında ideal sıcaklık -1 ile +3 °C arasındaki sıcaklıklardır. Tavuk etleri ve balık ürünleri kırmızı etlere oranla bozulmaya karşı daha hassastır. Balık tutulduktan hemen sonra soğutulmalıdır. Meyve ve sebzelerde genel ilke depolamadaki ki sıcaklık, depolanan meyve ve sebzenin donma noktasının 1-2 °C’ üzerindedir.

Dondurarak Gıda Muhafazası (Gıdaların Dondurulması)

Dondurulma işlemi, gıdanın kalitesini korumakla birlikte, dondurma işlemi bazı patojenik mikroorganizmaların canlılığını sürdürmesine de izin vermektedir. Hızlı dondurma işlemi ile gıdalardaki iç basınç 10 bar veya daha yukarı değerlere yükselmektedir. Bu basınç gıdadaki istenmeyen tekstürel özelliklerin bozulması için yeterlidir. Ticari olarak dondurulmuş gıdalar şöyle sıralanabilir;

• Meyveler,
• Sebzeler,
• Su ürünleri,
• Kırmızı ve beyaz et ile bunların işlenmesi ile elde edilen ürünler,
• Unlu mamuller,
• Tüketime hazır gıdalar.

Kontrollü ve Modifiye Atmosfer Uygulamaları

Kontrollü Atmosfer Uygulamaları

Kontrollü atmosferde depolama uygulamasında ortamdaki oksijen oranı azaltılıp, karbondioksit oranı yükseltilerek solunum yavaşlatılmakta ve ortam koşulları sürekli kontrol edilerek atmosfer kompozisyonu sabit tutulmaktadır. Yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir ve haşerelere karşı, kimyasal koruyucular ve ilaçlara göre önemli bir seçenektir.

Modifiye Atmosfer Ambalajlama

Modifiye Atmosfer Paketleme (MAP) prensibi, havanın yerine belli gaz karışımları ile paketin içerisinin doldurulmasıdır. MAP’de depolama ve satış süresince paket içerisinde atmosfer kompozisyonu kontrol edilmektedir. Kontrollü atmosfer paketleme ise çoğunlukla taşımada ve hasat edilmiş ürünlerin depolanmasında kullanılmaktadır.

Gıda Işınlama Uygulamaları

Gıda ışınlama, mikroorganizmaların DNA’sını tahrip ederek mikrobiyal faaliyetleri kısıtlayan bir yöntemdir. Oldukça geniş bir uygulama alanına sahip olan ışınlamaya hiçbir mikroorganizma direnç geliştirememektedir.

Gıda Muhafaza Yöntemlerinde Yeni Trendler

Gıda muhafaza yöntemlerindeki yeni trendler şunlardır; Radyo Frekans ve Mikrodalga, Ohmik ve Endüksiyonlu ısıtma, Ultrases Dalgaları Uygulamaları, Yüksek Basınç İşlemi, Manyetik Alan Isıtma, Vurgulu Elektrik Alan, Atımlı Işık, Ultraviyole Uygulama.