Gıda Mühendisliğinde Elektriksel Yöntemlerin Yeri

Son yıllarda gıda ürünlerinin kalitesinin arttırılması amacıyla minimum işlem tekniklerine verilen önemin giderek arttığı görülmektedir. Bu teknikler içerisinde yer alan elektriksel yöntemlerle ilgili çalışmaların yoğunluk kazandığı dikkat çekmektedir. Özellikle yüksek voltaj elektrik alan, ohmik ısıtma, elektroplazmoliz, dielektrik ısıtma ve infrared ısıtma gibi elektriksel yöntemlerin gıdaların işlenmesinde ısıtma, haşlama ve inaktivasyon gibi amaçlar için alternatif oluşturabileceği üzerinde durulmaktadır. Bu işlemlerin gıdaların kalite özelliklerinin iyileştirilmesi ve verimin arttırılması üzerinde olumlu etkileri olduğu bildirilmektedir.

Teknolojik gelişmelere paralel olarak gıda işleme sisteminde alternatif ısıtma yöntemlerine olan ilgi artmıştır. Alternatif yöntemlerin hızlı ve homojen ısıtma sağlayarak, kalite özellikleri üzerine etkilerinin minimum olması arzulanmaktadır. Minimum işlem görmüş gıda üretiminde elektriksel ısıtma yöntemleri son yıllarda önemi hızla artan ısıtma yöntemleridir. Dielektrik (radyo frekans ve mikrodalga ) ısıtma ve ohmik ısıtma yöntemleri üzerinde çalışmalara ağırlık verilen başlıca ısıtma yöntemleridir.

Günümüzde gıda işlemede eğilim ısıl işlemlerin etkilerini minimize etme doğrultusundadır. Elektro-ısıl işlemler (mikrodalga, radyo frekans ve ohmik ısıtma) son yıllarda en çok çalışılan güncel teknikler arasında yer almaktadır (Richardson, 2001).

Isısal işlemlerin ürünlere verdiği zararları düşürmenin en geçerli yollarından biri ısıtma veya soğutma sürelerinin azaltılmasıdır. Dielektrik ve ohmik ısıtma yöntemleri bu avantaja sahiptirler.

Gıdaların işlenmesinde enerji transferi genellikle iletim ve taşınım mekanizmaları ile gerçekleşmektedir. Mikrodalga işlemede örneğe transfer edilen elektromagnetik enerji hacimsel ısı jenerasyonuna yol açmaktadır. Mikrodalga enerjisi elektromagnetik alanda moleküller arası düzeyde ısı jenerasyonuna neden olmaktadır. Oluşan ısı enerjisinin bir kısmı polar moleküllerin dipolar rotasyonundan kaynaklanmakta, bir kısmı da çözünür iyonların iletim migrasyonu ile oluşmaktadır (Oliveira and Franca, 2002).

Mikrodalga ve radyo frekans dalga boylarının etkili olduğu alan elektromagnetik spektrumda dielektrik bölge olarak isimlendirilmektedir. Bu bölge içerisinde yer alan elektromagnetik dalgalar dielektrik ısıtmaya neden olurlar

Mikrodalga, dondurulmuş gıdaların çözündürülmesinde ve ısıtılmasında geleneksel yöntemlere kıyasla daha kısa süren ısıtma sağlar. Ancak gıda içinde tekdüze olamayan sıcaklık profilleri problemi nedeniyle pastörizasyon ve sterilizasyon işlemi olarak az kullanım alanına sahiptirler. Mikrodalga işlemi için daha yüksek güvenlikli proses alanı gerekir ve işlemin kontrolü daha zordur (Richardson, 2001). Mikrodalganın meyve sebzelerin haşlanmasında ve kurutulmasında uygulanması en çok kullanım bulan alanlardan biridir.

Radyo dalgaları mikrodalgaya gore daha uzun dalgaboyuna sahiptirler ve bu nedenle penetrasyon derinlikleri daha iyidir. Radyo frekans ısıtma gıda işlemede mikrodalga ısıtmanın bir uzantısı olarak görülmektedir. Mikrodalgaya oranla daha kontrollü ısıtma yapılabilir. Kurutma amaçlı kullanılması durumunda daha düşük nem seviyelerine daha yüksek gıda kalitesi ile ulaşılabilir (Ponne vd, 1994).

Ohmik ısıtma ise ismini Ohm Kanunundan almaktadır. İki elektrot arasına sıkıştırılmış gıda maddesinin içinden elektrik akımı geçirme prensibine dayanmaktadır. Literatürde alternatif akım ısıtma, elektro-iletken ısıtma, direnç ısıtma, elektro ısıtma isimleri de kullanılmaktadır (İçier, 2003).

Hacimsel ısıtma mekanizması sayesinde geleneksel ısıtma yöntemlerine oranla oldukça hızlı ısıtma işlemi gerçekleştiren ohmik ve dielektrik ısıtmada elektriksel enerji gıda içinde ısı enerjisine dönüşerek sıcaklık artışına sebep olur. Ohmik ve dielektrik ısıtma, gıdaların ısıtılması, pastörizasyonu, sterilizasyonu, haşlanması, kurutulması, renk maddelerinin ekstraksiyonu ve verim artışının elde edilmesi amaçlarıyla kullanılabilmektedir. Gıda içerisindeki ısı jenerasyonu sıcaklık artışına neden olmaktadır. Oluşan homojen ısı enerjisi homojen gıdalarda tekdüze ve ani sıcaklık artışı sağlamaktadır. Bu da ohmik ısıtmanın en önemli avantajlarından biridir. Pompalanabilir gıdalara uygulanabilirliği pratik bir metot olmasını sağlamaktadır. Bir çok çalışmada gıdaların rengini ve besinsel değerini koruduğu, kısa sürede ısıtma sağladığı ve verimli bir işlem olduğu belirtilmektedir.(Castro vd, 2004; Icier vd., 2005; Leizerson ve Shimoni, 2005; Vikram vd., 2005; Yildiz, 2004).

Bu işlemler hakkında detaylı bilgi için İçier F., 2005. Gıda işlemede alternatif ısıtma yöntemi- Ohmik ısıtma, Gıda, 30(2), pp. 139-143. İçier F., Yildiz H., 2005. Elektriksel yöntemlerin gıdaların kalite özellikleri üzerine etkileri, Gıda, 30 (4), pp. 255-260