Gıdaların Dondurulmasında Manyetik Alan Uygulamasının

advertisement
Gıdaların Dondurulmasında
Manyetik Alan Uygulamasının
Kullanılabilirliği
Gülşah ÇALIŞKAN *
S. Nur DİRİM
Ege Üniversitesi
Gıda Mühendisliği Bölümü
Bornova, İzmir, Türkiye
Tel.: +90 232 3113010; fax: +90 232 3427592
E-mail address: gulsah.caliskan@ege.edu.tr
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
1
İçerik
*Giriş
*Donma
–
–
–
–
Donma İşleminin Aşamaları
Donma Hızı
Hızlı Dondurmanın Avantajları
Donma İşleminin Optimizasyonu
*Manyetik Alan
– Manyetik Alan Türleri
– Manyetik Alan Ölçüm Sistemleri
– Su Molekülü
– Manyetik Alanın Su Molekülü Üzerindeki Etkisi
– Manyetik Alanda Dondurma İşleminin Gıdalara Uygulanması
– Manyetik Alanda Dondurma İşleminin Avantajları
Manyetik Alanda Dondurma İşleminin Uygulanmasındaki Zorluklar
*Sonuç
31.10.2016
*Referanslar
Türkiye 12. Gıda Kongresi
2
GİRİŞ
• Dondurma işlemi gıdaların muhafazasında yaygın olarak
kullanılan bir tekniktir.
• Dondurma işlemi düşük sıcaklıklarda gerçekleştiğinden gıda
termal etki altında kalmamakta ve kalitesi korunmaktadır.
• Ancak buz kristallerinin boyutları (1-3mm), şekli, dağılımı ve
yerine bağlı olarak hücre yapısı zarar görmekte ve ürün
kalitesi bozulmaktadır.
» Bu olumsuzlukları önlemek için dondurma
işleminden önce bazı ön işlemler (kimyasal
maddelerle muamele veya haşlama), basınç
değişimi, ultrasonik yöntemler, mekanik
karıştırma, elektrik ve manyetik alan
uygulamaları gibi işlemler uygulanabilmektedir.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
3
AMAÇ
Bu çalışmanın amacı; mikrobiyal ve enzim
inaktivasyonunda yaygın olarak kullanılan manyetik
alanların gıdaların dondurulması sırasında
uygulanabilirliğinin incelenmesidir.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
4
DONMA;
• Sıvı bir maddeden enerji uzaklaştırılması
sonucunda, sıvı fazdan katı faza dönüşmesi olayıdır.
• Saf maddelerin faz değişimleri (donmaları)
kendilerine özgü bir sıcaklıkta gerçekleşmektedir.

Su için 0°C’dir.

Çözeltilerin donma noktası 0°C’nin altındadır
(gıda maddeleri).
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
5
Donma İşleminin Aşamaları;
Ön Soğuma
Faz Değişimi
/Donma
Ön Soğuma;
Hissedilir ısının
uzaklaşmasıyla
sıcaklık düşüşü
başlar.
Buz Kristali
Oluşumu
Faz Değişimi; Sabit
sıcaklıkta olur,
kristalizasyon gizli
ısısı uzaklaşır ve
buz kristalleri büyür.
Olgunlaşma
Aşırı Soğuma
Aşırı Soğuma;
Buz kristalleri
oluşmaya başlar
ve uzaklaşan gizli
ısıyla birlikte
sıcaklık yükselir.
Olgunlaşma;
Hissedilir ısı
uzaklaşır ve ürün
daha da
soğumaktadır.
Şekil 1. Gıdaların üç farklı koşulda dondurulması sırasında elde edilen donma
eğrileri (a) çok yavaş (b) hızlı (c) çok hızlı
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
6
 Son yıllarda dondurma işlemi üzerine yapılan
çalışmalar incelendiğinde, yüksek basınç, ultrases,
elektrik ve manyetik alan uygulamalarının buz
çekirdeklenmesi ve aşırı soğuma bölgesi üzerine
etkisiyle ilgili olduğu görülmektedir.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
7
•
Su Tutma Kapasitesi; Hem kalite hem de
karlılık (taşıma ve depolama boyunca
meydana gelen ağırlık kaybını, çözünme
sırasında meydana gelen su salınımını,
pişirme sırasında
gelen
çekmeyi,
Dondurma işleminde karşılaşılan
enmeydana
önemli
sorun;
etlerde sululuk ve yumuşaklığı
donma kinetiğine (buz çekirdeklenme
hızı
ve takip
etkilemektedir.) açısından
önemlidir
(Irie et
al., 1996;olarak
Hertog-Meischke
1997; Huffeden kristal büyümesi) bağlı
oluşanet al.,
buz
Lonergan, 2002; Shaviklo et al., 2010).
kristallerinin boyutu (1-3mm), şekli, dağılımı ve
yerine bağlı olarak hücre yapısının zarar görmesidir.
• Oluşan buz kristalleri, donmuş ürünün tekstür, su
Damlama Kaybı; Çözünme sırasında
tutma kapasitesi ve çözünmeye
damlama
meydana gelen bağlı
su salınımından
kaynaklanan
besin kaybını
ifade etmektedir(Mittal
(Duun, 2008;
kaybı gibi kalite özelliklerini
etkilemektedir
Turan et al., 2003). Genel olarak
and Griffiths, 2005; Oterobaşlangıçtaki
et al., 2016).
ağırlığa göre yüzde değişim
olarak hesaplanmaktadır (Huff-Lonergan ve
Lonergan, 2005).
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
8
Donma Hızı;
• Gıda maddelerininDondurulan
donmasımateryalin
açısından
donma hızı
termal merkezinin
yüzeye olan en yakın mesafesinin,
önemli bir parametredir.
nominal donma süresine (Nominal donma
• Donma olayı çok yavaş
büyük
buz
süresi: gerçekleşirse,
Dondurulan
gıdanın
yüzey
0°C’ye eriştiği andan, merkez
kristallerinin hücre sıcaklığının
dışına
çıkışı
yavaş olmakta ve
sıcaklığının; donma başlangıç noktasının
altınazarı
düşene
kadar geçen
süredir.)
gözenekli yapıdaki10°C
hücre
çözünme
esnasında
zarar görmektedir.oranıdır.
Enzimatik sistemler ve
substratları reaksiyona girebilir nitelik kazanarak ve
aroma ve renk kaybı gibi olumsuz durumlar
meydana gelmektedir (De Ancos ve ark., 2006,
Rahman, 1999).
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
9
Hızlı Dondurmanın avantajları;
 Hücre içinde küçük, yuvarlak ve daha homojen dağılmış buz
kristalleri oluştuğundan, hücre fazla zedelenmez ve böylece
hücre içi sıvısının birbirine aşırı derecede karışması
önlenmektedir (Petzold ve Aguilera 2009; Kiani ve Sun
2011).
 Su, bulunduğu yerde buz kristallerine dönüşmekte ve böylece
hücre
suyunun
hücreler
arası
boşluğa
geçmesi
sınırlandırılmaktadır.
 Mikroorganizmaların
faaliyetlerinin
tamamen
durduğu
sıcaklıklara süratle erişildiğinden, donma sırasında
mikrobiyolojik bozulma olasılığı ortadan kalkmaktadır.
 Ekipmanların uzun süre işgal edilmesi önlendiğinden
dondurma düzeninin kapasitesi artırılabilmektedir.
 Enerji verimliliği sağlanmaktadır.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
10
Donma İşleminin Optimizasyonu;
• Yapılan çalışmalar incelendiğinde;
soğutma ortam sıcaklığının azaltılması,
 yüzey ısı transfer katsayısının arttırılması,
dondurulacak gıda maddesinin boyutlarının azaltılması,
çeşitli amaçlarla donma işleminin verimliliği arttırılmaya
çalışılmıştır (Reid 2000; Fikiin 2003).
Son yıllarda yapılan çalışmalar incelendiğinde ise;
Aşırı soğuma
bölgesini
durdurarak/destekl
eyerek; buz
çekirdeklenmesini
kontrol etmek.
31.10.2016
Buz çekirdeklenmesi,
Yüksek basınç, ultrases, elektrik ve manyetik
alan uygulamaları üzerine olduğu
görülmektedir (Otero ve Sanz 2011; Kiani et
al., 2014;
et al., 2015).
TürkiyeJames
12. Gıda Kongresi
11
Manyetik Alan
Şekil 3. Manyetik Alan
Manyetik alan, hareketli yüklü bir parçacığa etkiyen ve
hareket yönüne dik olan kuvvet cinsinden
tanımlanmaktadır.
Vektörel bir büyüklüktür.
Elektrik alan;belli bir noktadaki birim yük başına etkiyen elektrik kuvvetidir. Vektörel bir
büyüklüktür.
Manyetik alan ile elektrik alan arasındaki farklar;
1.Elektrik kuvveti elektrik alanına paralel, manyetik kuvvet manyetik alana diktir.
2. Elektrik kuvveti yüklü parçacığın hızından bağımsızdır. Manyetik kuvvet ise sadece
yüklü parçacık hareketli ise ona etki edebilir.
3. Elektrik kuvveti yüklü parçacığın konumunu değiştirmekle iş yapmaktadır.Manyetik
kuvvet ise parçacık yer değiştirdiğinde iş yapmaz.
31.10.2016
Şekil 2. Elektrik Alan
Türkiye 12. Gıda Kongresi
12
Manyetik Alan Türleri
 Statik Manyetik Alan (Static Magnetic Field);
Manyetik alan şiddeti ve yönü zamana bağlı olarak değişmemektedir.
Sabit akımla, bir sürekli mıknatısla veya doğru akım (DC Direct Current)
elektromıknatıslarıyla (AC elektromıknatısın doğru akıma çevrilmiş şeklidir.)
yaratılabilmektedir (Kovacs et al., 1997).
 Hareketli/Salınımlı Manyetik Alan (Oscillating
Magnetic Field);
Manyetik alan şiddeti ve yönü zamana bağlı olarak sabit yada azalan
sinüsodiyal dalgalar şeklindedir.
AC(Alternating Current) elektromıknatıslarıyla (alternatif akımla çalışan
mıknatıs) yaratılabilmektedir (Kovacs et al., 1997).
•31.10.2016
Kongresi bağlı olarak değişmektedir.13
Manyetik alan kuvveti dalgaTürkiye
boyu12.
veGıda
frekansına
Manyetik Alan Türleri
• Vurgulu Manyetik Alan (Pulsed Magnetic Field);
Vurgulu manyetik alan sürekli akım yerine kısa vurgulu elektrik akımı
kullanılarak yaratılabilmektedir.
Sürekli mıknatıslara göre daha güçlü manyetik alan yaratılmaktadır.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
14
Manyetik Alan
Magnet
2
Manyetokalorik
Madde
Sürekli Mıknatıs
3
• Deneysel sistemlerde kullanılan manyetik alanlar
Magnet
sürekli magnetlerle yada
kondüktördeki elektrik
akımıyla yaratılmaktadır.
Bunlar;
Sıcak Isı
1. Manyetokalorik madde ısınır.
Soğuk Isı
Değiştirici
2. Isı manyetokalorik maddeden transfer
1)
Sürekli magnetler,
Değiştirici
edilir (Döngü).
Elektromagnet
3. Magnetler uzaklaştırılır.
Manyetokalorik
2) Elektromıknatıslar
(elektromagnet),
madde çevreden ısı alır.
3) Elektromanyetik
Dondurucular
(1. Statik Manyetik
4. Döngü tersine
döner ve ısı akışkandan
manyetokalorik madde tarafından alınır.
Alan, 2. Dinamik
Manyetik Alan) (Anon, 2016)
4
4) Manyetokalorik
Dondurucular; (1. Dönen
1
dondurucular, 2. İkiIsıTaraflı
DeğiştiriciDondurucular)
Sıvı Yer Değiştirici
Şekil 5. Manyetokalorik Dondurucularda
Tipik Olarak Kullanılan Aktif Rejenerasyon15
Türkiye 12. Gıda Kongresi
Döngüsü
31.10.2016
Manyetik Alan Ölçüm Sistemleri
• Manyetik alanların ölçülmesinde kullanılan cihazlar;
Bunlar;
 Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) akış ölçer,
 Gaussmetredir.
 Manyetik alan birimi (SI birimi) Sırp bilim
adamı Nikola Tesla'nın soyadı Tesladır (Manyetik
alan Lorentz kuvveti kullanılarak ölçüldüğü için
birimicoulumb-metre/saniye başına Newtondur.
Saniye başına coulomba bir amper dendiği
için T=N(Am)-1 olarak da geçmektedir. ).
31.10.2016
 Tesla günlük olaylar için çok büyük bir birim
olduğundan pratikte, gauss (G) kullanılmaktadır. 1
Türkiye 12. Gıda Kongresi
16
T=104 G.
• Teoride manyetik dalgalar direk olarak su
moleküllerinin oryantasyon, titreşim ve/veya
dönmesini sağlayarak su moleküllerinin
kümelenmesini engellemekte ve aşırı soğumayı
arttırmaktadır.
Su diamanayetik (herhangi bir mıknatıs tarafından,
o mıknatısın manyetik alanı içerisindeyken manyetik
alan çizgilerine zıt yönde mıknatıslaştırılmaya
uğrayabilen) bir maddedir.
Manyetik alan uygulamalarında hedef su
molekülüdür.
Suyun elektron konfigürasyonu, elektronların açısal
momentumu ve dönüşü manyetik özelliklerini
etkilemektedir.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
17
Hidrojen atomu
bir elektron
içermektedir.
Su Molekülü
Oksijen atomu
sekiz elektron
içermektedir.
İki hidrojen atomunun
kovalent bağ ile oksijen
atomuna bağlanmasından
oluşan küçük bir moleküldür.
(Lewis Formülü)
Elektron
Konfigürasyonu
Su Geometrisi
Hidrojen atomları
arasında 104.5°
vardır.
Hibrit Orbital
Geometrisi (sp3)
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
18
Manyetik Alanın Su Molekülü Üzerindeki
Etkisi;
• Manyetik alanda su molekülleri arasında bulunan
hidrojen bağları daha kuvvetli, stabil ve kararlı bir yapıda
bulunmaktadır (Woo and Mujumdar, 2010).
• Bu durum donma noktasının ve ısı iletkenliğin artışı gibi
suyun özelliklerinde belirli değişikliklere neden
olmaktadır (Inaba et al., 2004).
31.10.2016
• Norio ve Satoru (2001), ortam sıcaklığının suyun
donma noktasının altında tutulduğu durumda (-30 – (100)°C), suyun donma karakteristiklerinin tek yönlü
manyetik alanla kontrol edilebileceğini belirtmiştir. Bu
yolla, konvensiyonel donma noktasına erişilse bile
suyun kristal oluşumunu geciktirilerek ani donma
Türkiye
12. Gıdaedilebileceğini
Kongresi
mekanizmasının
kontrol
belirtmiştir. 20
Manyetik Alanın Su Molekülü Üzerindeki
Etkisi;
• Tek yönlü manyetik alan, suyun elektronlarının
dönüşünü düzensiz hale getirdiğinden ısıl titreşime
neden olmakta ve böylece donma işlemini
önlemektedir (Norio ve Satoru, 2001).
• Manyetik alan aniden ortadan kaldırıldığında
elektronları titreşimi doğal olarak durmakta ve daha
da soğutulduğunda aniden donma işlemi
gerçekleşmektedir (Woo and Mujumdar, 2010).
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
21
• Suyun ısıl iletkenliğindeki artış daha (güçlü
bağlanmış bir yapı olduğundan) gıdadan ısının daha
kolay uzaklaşmasını sağlamaktadır (Norio and
Satoru, 2001).
• Manyetik alan donma işleminin gizli ısısını azalttığı
için faz değişim süresi kısalmaktadır (Sato and
Fujita, 2006).
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
22
Manyetik Alanda Dondurma İşleminin
Gıdalara Uygulanması
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
23
Tablo 1. Gıdaların Dondurulmasında Manyetik Alan Uygulamalarıyla ilgili yapılan çalışmalar.
Uygulama
Yoğunluk
(mT)
Frekans
(Hz)
Örnek
Donma Kinetiği
Buz
Kristalleri
Kalite
Referans
Statik
Manyetik
Alan
0.36
0.72
1.08
-
Sazan
Balığı
Ön soğuma
süresi üzerine
etkisi
gözlenememiştir.
Donma, faz
değişim ve
olgunlaşma süresi
(toplam donma
süresi) kısalmıştır.
-
-
Lou et al., 2013
Hareketli
Manyetik
Alan
≤100
≤107
Tatlı
Patates
-
Küçük
Renk,tat, aroma,
pürüzlülük ve sertlik
taze patatesle aynı
bulunmuştur.
Ino et al., 2005
(Patent)
Hareketli
Manyetik
Alan
0.5-0.7
50
Tavuk ve
ton balığı
Merkez sıcaklığını
0°C’den -20°C’ye
getirmek için
gereken sürede
%20-50 azalma
sağlamıştır.
-
Hücrelerde zarar
gözlenmiştir.
Renk,tat, aroma taze
ürünle aynı
bulunmuştur.
Owada, 2007
(Patent)
Hareketli
Manyetik
Alan
200-300
60-100
Ambalajlı
noodle,
ıspanak,
makarna,
domuz eti
-
-
Donma işleminden
sonra kalite yüksek
oranda korunmuştur.
Sato and Fujita,
2008
(Patent)
Hareketli
Manyetik
Alan
0.5
50
Turp, ton
Etki
Etki
balığı,
gözlenmemiştir.
gözlenme
tatlı
miştir.
patates,
balık ve Türkiye 12. Gıda Kongresi
agar jel
Etki gözlenmemiştir.
Suzuki et al.,
2009; Watanable
et al., 2011
31.10.2016
Nadir olarak
uygulanmaktadır.
24
Uygulama
Yoğunluk
(mT)
Frekans
(Hz)
Örnek
Donma Kinetiği
Buz Kristali
Kalite
Referans
Statik +
Hareketli
Manyetik
Alan
1.5-2
20
30
40
Tavuk
göğsü
Faz değişim
süresi uzamıştır.
-
Damlama ve pişme
kaybı üzerinde etki
gözlenmemiştir.
6 ay depolama
sonunda daha
yumuşak bir yapı
gözlenmiştir.
Yamamoto
et al., 2005
Statik +
Hareketli
Manyetik
Alan
1±0.6
50
Tavuk ve
ton balığı
Merkez sıcaklığını
0°C’den -20°C’ye
getirmek için
gereken sürede
%20-50 azalma
sağlamıştır.
-
Hücrelerde zarar
gözlenmiştir.
Renk,tat, aroma
taze ürünle aynı
bulunmuştur.
Owada,
2007
(Patent)
Statik +
Hareketli
Manyetik
Alan
20±0.12
1x106
Ton balığı
ve agar jel
Etki
gözlenmemiştir.
Etki
gözlenmemiştir.
Etki gözlenmemiştir.
Suzuki et
al., 2009;
Watanable
et al., 2011
Statik +
Hareketli
Manyetik
Alan
-
-
Dana eti
(kontrfile
ve nuar)
-
-
Damlama kaybı
azalmıştır.
Su tutma kapasitesi
artmıştır.
Duyusal özellikler
üzerine etkisi yoktur.
Kim et al.,
2013a
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
25
Uygulama
Yoğunluk
(mT)
Frekans
(Hz)
Örnek
Donma Kinetiği
Buz
Kristalleri
Kalite
Referans
Statik +
Hareketli
Manyetik
Alan
-
-
Dana eti
(kontrfile ve
nuar), domuz
eti (ham) ve
tavuk eti
(göğüs ve
but)
Toplam donma
süresi kısalmıştır.
-
Ürün tipine göre
damlama ve
pişme kaybı, su
tutma kapasitesi
ve ürün bileşimi
etkilenmiştir.
Kim et al.,
2013b
Statik +
Hareketli
Manyetik
Alan
-
-
Domuz eti
-
-
Damlama ve
pişme kaybı, su
tutma kapasitesi
ve nem içeriği
üzerinde etki
gözlenmiştir.
Duyusal
özellikler
üzerine etkisi
yoktur.
Ku et al.,
2014
Statik +
Hareketli
Manyetik
Alan
-
-
Dana eti
(kontrfile ve
nuar)
Daha küçük
kristaller
oluşmuştur.
Su tutma
kapasitesi
artmıştır.
Renk,tat,
aroma taze
ürünle aynı
bulunmuştur.
Choi et al.,
2015
Hareketli
Manyetik
Alan +
Elektrik Alan
(EA)
0.5
EA:15kV/m
50
EA:50
Hz-5MHz
Tavuk ve ton
balığı
-
Hücreler
parçalanmamışt
ır.
Renk,tat,
aroma taze
ürünle aynı
bulunmuştur.
Qwada,
2007
(Patent)
31.10.2016
Merkez sıcaklığını
0°C’den -20°C’ye
getirmek için
gereken sürede
%50’den fazla
azalma sağlamıştır.
Türkiye 12. Gıda Kongresi
26
Uygulama
Yoğunluk
(mT)
Frekans (Hz)
Örnek
Donma
Kinetiği
Buz
Kristalleri
Kalite
Referans
Statik
Manyetik
Alan +
Hareketli
Manyetik
Alan +
Elektrik Alan
(EA)
10±0.5
EA: 600 kV/m
50
EA:-
Ton balığı,
sardalye,
domuz eti,
meyve suyu,
şarap,
portakal ve
kek
Ön soğuma
süresi üzerine
etkisi
gözlenememi
ştir.
Donma ve
faz değişim
(toplam
donma)
süresi
kısalmıştır.
-
Damlama
kaybı, renk ve
koku değişimi
ve
mikroorganizma
sayısı
azalmıştır.
Faz ayrımı
gözlenmemiştir.
Owada ve
Kurita, 2001
(Patent)
Statik
Manyetik
Alan +
Hareketli
Manyetik
Alan +
Elektrik Alan
(EA)
1±0.5
EA:15 kV/m
50
EA:50 Hz5MHz
Tavuk ve ton
balığı
Merkez
sıcaklığını
0°C’den 20°C’ye
getirmek için
gereken
sürede
%50’den fazla
azalma
sağlamıştır.
-
Hücreler
parçalanmamışt
ır.
Renk,tat,
aroma taze
ürünle aynı
bulunmuştur.
Owada,
2007
(Patent)
Statik
Manyetik
Alan +
Hareketli
Manyetik
Alan +
Elektrik Alan
(EA)
1±0.5
EA:100-1000
kV/m
50
EA:-
Uskumru ve
ıstakoz
-
-
Çözünmeden
sonra daha iyi
bir mikro yapı
gözlenmiştir.
Owada ve
Saito, 2010
(Patent)
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
27
Manyetik Alanda Dondurma İşleminin
Avantajları;
• Buz kristalleri oluşmadan önce üründe uzun süreli aşırı soğuma
bölgesinin oluşmasını sağlamaktadır. Böylece kristalizasyon
başladığında, kristallenme hızı yüksek olmaktadır ve aniden çok sayıda
küçük kristal oluşmaktadır.
• Aşırı soğuma bölgesinin uzamasının yanı sıra soğuma hızı da artmakta
ve toplam donma süresi kısalmaktadır (Owada ve Kurita, 2001; Owada,
2007; Owada ve Saito, 2010).
• Manyetik alan su moleküllerinin oryantasyonunu, titreşimini ve/veya
dönmesini etkileyerek su moleküllerin kümelenmesini engellemekte ve
aşırı soğumayı desteklemektedir (Otero et al., 2016).
• Hücrelerin zarar görmesini engellemektedir,
• Taze ve çözündürülmüş gıdanın kalitesinin korunmasını sağlamaktadır.
• Ayrıca;
Gıda teknolojisi açısından öneminin yanı sıra; hücre, doku ve organ gibi
biyolojik materyallerin dondurarak saklanmasında da önemli bir etkiye
sahiptir.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
28
Manyetik Alanda Dondurma İşleminin
Uygulanmasındaki Zorluklar;
 Aşırı soğuma işleminin eğilimini etkileyen pek çok faktör
(sıcaklık, soğuma hızı, ürün hacmi, soğutma kabininin cinsi,
akışkan içindeki partiküller vb.) bulunmaktadır. Bu faktörler
kontrol edilse bile, tekrar eden denemelerde aşırı soğumuş
su kristallerinin doğal heterojen yapısına bağlı olarak farklı
derecelerde aşırı soğuma gözlenebilmektedir.
 Aynı boyut, şekil ve kimyasal kompozisyona sahip örnek
bulunması ve sıcaklık ölçerin ürünün tam merkez noktasına
yerleştirilmesi.
 Manyetik alan uygulamalarının klasik dondurma yöntemiyle
kıyaslanabilmesi için; tüm işlem değişkenlerinin (donma
sıcaklığı, hava hızı, konveksiyon, örneğin pozisyonu vb.) aynı
olması ve sabit tutulmasıdır.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
29
SONUÇ
• Manyetik alanın gıdaların dondurulması sırasında;
aşırı soğuma bölgesinin kontrolüyle küçük ve
homojen buz kristali oluşumu üzerinde olumlu
etkileri bulunmaktadır.
• Manyetik alanda dondurma işlemi, klasik dondurma
işlemine göre daha kısa sürede gerçekleşmektedir.
• Manyetik alanda dondurulan gıdalarda renk, tekstür
ve duyusal özellikler korunmaktadır.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
30
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
31
Referanslar;
•
•
Anon, 2016. http://casfresh.company.weiku.com/ Erişim Tarihi:3/10/16.
Choi YS, Ku SK, Jeong JY, Jeon KH, Kim YB. 2015. Changes in ultrastructure and sensory characteristics on electromagnetic and air blast freezing of beef during frozen storage. Korean J Food Sci An 35:27–34.
•
den Hertog-Meischke, M. J. A., van Laack, R. J. L. M., & Smulders, F. J. M. (1997). The water-holding capacity of fresh
meat. Veterinary Quarterly, 19(4), 175e181.
•
Duun, A. S. (2008). Superchilling of muscle food storage stability and quality aspects of salmon (Salmo salar), cod (Gadus
morhua) and pork (Doctoral theses). Trondheim: Dep. Biotechnology, NTNU.
•
Fikiin K. 2003. Novelties of food freezing research in Europe and beyond. Flair-flow Europe synthetic brochure for SMEs
10. Paris, France: Institut National de la Recherche Agronomique (INRA).
•
Huff-Lonergan, E. (2002). Water-holding capacity of fresh. Meat American Meat Science Association.
http://www.pork.org/filelibrary/Factsheets/PorkScience/Qwaterholding%20facts04669.pdf.
•
Huff-Lonergan, E., & Lonergan, S. M. (2005). Mechanisms of water-holding capacity of meat: the role of postmortem
biochemical and structural changes. Meat Science, 71, 194-204.
•
Inaba, H.; Saitou, T.; Tozaki, K.; Hayashi, H. Effect of the magnetic field on the melting transition of H2O and D2O
measured by a high resolution and supersensitive differential scanning calorimeter. Journal of Applied Physics 2004, 96
(11), 6127–6132.
•
Ino H, Suzuki Y, Katamura T, Tsuji S, Kurihara Y, inventors. 2005. Food freezer and food thawing apparatus. JP Patent
2005–291525.
•
Irie, M., Izumo, A., & Mohri, S. (1996). Rapid method for determining water-holding in meat using video image analysis and
simple formulae. Meat Science, 42(1), 95-102.
•
James C, Purnell G, James SJ. 2015b. A review of novel and innovative food freezing technologies. Food Bioprocess
Technol 8:1616–34.
•
Kiani H, Sun DW. 2011. Water crystallization and its importance to freezing of foods: a review. Trends Food Sci Technol
22:407–26.
•
Kiani H, Zheng L, Sun DW. 2014. Ultrasonic assistance for food freezing. In: Sun DW, editor. Emerging technologies for
food processing. 2nd ed. San Diego, Calif.: Elservier Academic Press. p 495–513.
•
Kim YB, Jeong JY, Ku SK, Kim EM, Park KJ, Jang A. 2013a. Effects of various thawing methods on the quality
characteristics of frozen beef. Korean J Food
Sci An12.
33:723–9.
31.10.2016
Türkiye
Gıda Kongresi
32
Referanslar;
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Kim YB, Woo SM, Jeong JY, Ku SK, Jeong JW, Kum JS, Kim EM. 2013b. Temperature changes during freezing and effect
of physicochemical properties after thawing on meat by air blast and magnetic resonance quick
freezing. Korean J Food Sci An 33:763–71.
Ku SK, Jeong JY, Park JD, Jeon KH, Kim EM, Kim YB. 2014. Quality evaluation of pork with various freezing and thawing
methods. Korean J Food Sci An 34:597–603.
Lou YJ, Zhao HX, Li WB, Han JT. 2013. Experimental of the effects of static magnetic field on carp frozen process. J
Shandong Univ, Eng Sci 43:89–95.
Mittal, G. S., & Griffiths, M.W. (2005). Pulsed electric field processing of liquid foods and beverage. In D.-W. Sun (Ed.),
Food science and technology, international series Emerging technologies for food processing. Elsevier Ltd.
Otero L, Sanz PD. 2011. High-pressure shift freezing. In: Sun DW, editor. Handbook of froozen food processing and
packaging. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press. p 667–84.
Norio, O.; Satoru, K. Super-quick freezing method and apparatus therefore. Patent no. US 6250087 B1, 2001 (US Patent).
Owada N, Kurita S, inventors. 2001. Super-quick freezing method and apparatus therefor. US Patent 6250087 B1.
Owada N, inventor. 2007. Highly-efficient freezing apparatus and high-efficient freezing method. US Patent 7237400 B2.
Owada N, Saito S, inventors. 2010. Quick freezing apparatus and quick freezing method. US Patent 7810340B2.
Petzold G, Aguilera JM. 2009. Ice morphology: Fundamentals and technological applications in foods. Food Biophys 4:378–
96
Reid DS. 2000. Factors which influence the freezing process: An examination of new insights. Bull Int Inst Refrig 2000–
2003:5–15.
Sato, M.; Fujita, K. Refrigeration device, refrigeration method and refrigerated object. Patent no. US2006=0112699A1,
2006 (US Patent).
Sato M, Fujita K, inventors. 2008. Freezer, freezing method and frozen objects. US Patent 7418823 B2.
Shaviklo, G. R., Thorkelsson, G., & Arason, S. (2010). The influence of additives and frozen storage on functional
properties and flow behaviour of fish protein isolated from Haddock (Melanogrammus aeglefinus). Turkish Journal of
Fisheries and Aquatic Sciences, 10, 333e340.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
33
Referanslar;
•
•
•
•
•
Suzuki T, Takeuchi Y, Masuda K, Watanabe M, Shirakashi R, Fukuda Y, Tsuruta T, Yamamoto K, Koga N, Hiruma N,
Ichioka J, Takai K. 2009. Experimental investigation of effectiveness of magnetic field on food freezing process. Trans Jpn
Soc Refrig Air Cond Eng 26:371–86.
Turan, H., Kaya, Y., & Erkoyuncu, I. (2003). Effects of glazing, packaging and phosphate treatments on drip loss in rainbow
trout (Oncorhynchus mykiss W., 1792) during frozen storage. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 3, 105109.
Woo M. W. & Mujumdar A. S.(2010). Effects of Electric and Magnetic Field on Freezing and Possible Relevance in Freeze
Drying. Drying Technology, 28: 433–443.
Yamamoto N, Tamura S, Matsushita J, Ishimura K. 2005. Fracture properties and microstructure of chicken breasts frozen
by electromagnetic freezing. J Home Econ Jpn 56:141–51.
Yosida K. 1996. Electronic states of free magnetic ions. In:Theory of magnetism. Berlin: Springer-Verlag. p 3–11.
31.10.2016
Türkiye 12. Gıda Kongresi
34
Download