SOĞUK MUHAFAZA

Prof. Dr. Özgül EVRANUZ

Soğuk muhafaza (dondurma ve soğutma)Cold storage (i.e. freezing and refrigeration/chilling)

– Soğukta saklama: Gıda maddelerinin donma sıcaklığının üstünde, gıda tipine bağlı olarak -2°C ile 16°C arasında muhafaza edilmesi işlemidir.

– Soğuk muhafaza sırasında gıda maddesi donmuş halde bulunmamalıdır.

– Dondurma: Gıda maddelerinin donma sıcaklıklarının çok altında (genel olarak -40°C)

dondurularak, en az -18°C’de donmuş olarak muhafaza edilmesi işlemidir.

Soğukta muhafazaAmaçTaze ve/veya işlem görmüş gıda maddelerinin

dayanma süresini uzatmaktır.Soğukta muhafaza edilen gıdalar • Taze meyve ve sebzeler,• Hazır yemekler,• Salatalar/salata sosları,• Tatlılar/pastacılık ürünleri,• Pastörize süt ve süt ürünleri,• Et ve et ürünleri (salam, sosis, vb)

• Bazı gıdalar soğukta saklanmamalıdır, örneğin, ekmek soğukta daha hızlı bayatlar (retrogradation=starch molecules associate closer-lose moisture

• Bal

• Muz

Soğuk muhafazaGıdaların düşük sıcaklıkta muhafazası ile;Gıdalarda kalite değişimine neden olan reaksiyonların hızı yavaşlar (Kimyasal, biyokimyasal, biyolojik ve fiziksel) Enzim ve mikroorganizma faaliyetleri yavaşlar (durdurulamaz).

Sonuç olarak; Gıdanın tüketime uygun olarak saklanabildiği süre (dayanma süresi) uzar.

Soğukta saklanan ürünlerde gözlenen kalite değişimleri

• Soğuk zararlanması (chill injury)• Doğal olgunlaşmanın yavaşlaması (T< optimum T)• Koku/aroma değişmeler, yumurta-soğan, süt, yağ-

balık, • Besin kaybı,• Dokuda değişimler,• Renk kaybı,• Yağda acılaşma,• Toz ürünlerde topaklanma,• Ekmeğin bayatlaması,• Mikrobiyal gelişme

Soğukta saklanan gıda maddelerinin bozulma mekanizması• Kimyasal/biyokimyasal reaksiyonlar (enzimatik

olan veya enzimatik olmayan kararma reaksiyonları, oksidasyonla vitamin kaybı ve yağ acılaşması)

• Biyolojik bozulma (solunum) • Mikrobioyolojik bozulmalar• Fiziksel bozulma reaksiyonları (tekrar

kristallenme, ezilme, su kaybederek ağırlığının azalması, kırılma ve çatlama, aromada değişiklik)

Bozulma mekanizmasını etkileyen etmenlerAmbalajlı olmayan ürünler için:(1) Sıcaklık, (2) Hava bağıl nemi, (3) Depo atmosfer havasının bileşimi, (4) Depoda bulunan diğer ürünlerin aromatik özellikleri,

(5) Işık•Ambalajlı ürünler için:(1) Sıcaklık, (2) Ambalaj malzemesinin su buharı ve gaz geçirgenliği

(3) Ambalaj tipi (vakum, inert gaz, MAP) (4) Işık

Soğuk muhafaza uygulamasının etkinliği

1. Sıcaklık başta olmak üzere, ürün tipine uygun kontrol parametreleri belirlenmeli ve koşullar “en uzun dayanma süresini” sağlayacak şekilde ayarlanmalıdır.

2. Etkin bir soğuk muhafaza uygulaması için soğuk zincir sağlanmalıdır.

(Soğuk zincir: soğuk depolama - soğuk dağıtım - satış noktalarında soğuk muhafaza - tüketim noktasında soğuk muhafaza olanaklarının varlığı anlatılmaktadır).

Soğuk depolarda kontrol edilen işlem parametreleri

1. Sıcaklık,

2. Hava sirkülasyonu

3. Hava bağıl nemi

4. Hava bileşimi

5. Işık

6. Aroma kontrolu

1. Sıcaklık

• Depolama sıcaklığının etkisi • Mikrobiyal ve biyokimyasal reaksiyon hızları

yavaşlar.• Birçok zararlı böcek ve hayvanların aktiviteleri

4°C’nin altında durur. Bazı böcek türlerinin ve yumurtalarının 0°C’de canlı kalabildiği bilinmektedir.

• Depolama sırasında gıdanın donmamasına özen gösterilmelidir. Taze meyve ve sebzelerde doku değişir, et ürünlerinde “damlama kaybı” artar, Taze meyve ve sebzeler için optimum depolama sıcaklıkları vardır.

Depolama sıcaklığının belirlenmesinde dikkat edilecek hususlar

• Gıdada bozulmaya neden olan reaksiyonun sıcaklıktan etkilenme derecesi,(taze meyve ve sebzelerin soğukta muhafazası ile işlenmiş ürünlerin veya nispeten nem içeriği azaltılmış ürünlerin soğukta muhafazası için uygun sıcaklıklar birbirinden farklıdır. Kuru ürünler için nemin az ve sıcaklığın düşük olması, dayanma süresini uzatır).

• Depolama sıcaklığının gıdanın özelliklerine etkisi,• Depolama masrafları ile kalitenin korunması

arasındaki ekonomik denge

Soğuk depo tasarımı • Soğutma kapasitesi ve ısı yalıtımı önemlidir.

Soğutma kapasitesi (ısı yükü=heat load) hesaplanırken, 1. Isı yayan üniteler (lambalar, elektrik motorları) 2. Depoda çalışan insan sayısı3. Depoda bulunan kapı sayısı ve kapının ne sıklıkla

açıldığı 4. Depolanan ürünün çeşidi ve miktarı (ürünü soğutmak

için üründen uzaklaştırılması gereken ısı miktarı 5. Taze meyve ve sebze depoları için ürünün solunum

hızı)

gibi etkenler gözönünde bulundurulmalıdır.

FOOD

Specific heat (above freezing)

Specific heat (below freezing)

(Btu/Ton/24 hr) @4.4 C, Heat evolved during respiration

Apples .87 .45 1,100 - 1,600

Beans, snap .91 .47 7,700

Corn, sweet .79 .42 17,100

Potatoes, mature

.82 .43 1,300

2. Hava sirkülasyonu

– Uygun bir hava sirkülasyonu ile ısı gıda yüzeyinden soğutma ünitesine doğru uzaklaştırılır.

– Özellikle ticari depolarda hava hızı önemlidir (konvektif ısı transfer hızı artar)

3. Hava bağıl nemi

• Depo atmosferinin Bağıl Nemi (RH) ile gıdanın su aktivitesi (aw= ERH/100) arasındaki ilişki dikkate alınmalıdır. İdeal halde RH=ERH olmalıdır.

• RH< aw ise ürün nem kaybeder• RH> aw ise ürün nem alır• Ambalaj gıda maddesini depo havasının neminden

bağımsız olarak ERH koşullarında depolamaya olanak sağlar. Bu amaçla gıda maddesinin özelliklerine göre yüzey kaplamasından da yararlanılabilir. – Vakum ambalaj, plastik veya mumla kaplama

(peynir, yumurta)

4. Depo atmosfer havasının bileşimi

• Her çeşit gıda maddesinin normal atmosfer havası bileşiminden farklı (oksijensiz, vakum, kontrollü veya modifiye atmosfer) atmosferlerde daha iyi saklanabildiğine dair uygulamalar bulunmaktadır.

Etki mekanizması:• Taze meyve ve sebzeler (solunum hızının

kontrolü)• Hububat (zararlı böcek ve hayvanların kontrolü)• İşlenmiş ürünler (mikrobiyal aktivite kontrolü)

CAS ve MAP daha çok taze meyve ve sebzeler için, ekonomik olmak koşuluyla, kullanılır.Kontrollü atmosfer depolama (CAS) Taze meyve ve sebzenin içinde bulunduğu ortamdaki hava bileşimi izlenir ve hassas bir şekilde kontrol edilir.Modifiye atmosfer paketleme (MAP) MAP = gaz geçirgenliği kontrol edilen ambalaj içindeki ürün, solunum yaptığı için kendi atmosferini yaratır. Ambalaj içindeki O2 tüketilerek CO2 açığa çıkar.Düşük basınçta depolama (Hypobaric Storage): Düşük basınç-yüksek %RH

O2 miktarı azalırYüksek %RH su kaybı önlenir

CAS veya MAP teknolojileri neden etkilidir?

Solunum hızı aşağıdaki etmenlerin etkisi altında yavaşlar:1. Düşük sıcaklık,

2. Düşük O2 konsantrasyonu,

3. Yüksek CO2 konsantrasyonu (O2 ve CO2 konsantrasyonu her meyve ve sebze için farklı olabilmektedir.

5. Işık• Işık (UV ışını) birçok bozulma reaksiyonunu

hızlandıran bir etmendir. Depolarda genel olarak güneş ışınının etkisi zaten önemsizdir. Depo ışık almayacak şekilde inşa edilir. Depolarda kullanılan aydınlatmanın etkisi azdır. Asıl sorun marketlerde teşhir raflarında kullanılan aydınlatmadır. Ambalajlı ürünlerde ambalajın, UV absorplayan kimyasallar içermesi dayanma süresine olumlu katkısı vardır.

6. Aroma kontrolu

• Aynı ortamda depolanan farklı aromaya sahip ürünler birbirlerinin aromasını etkileyebilirler. (Aromadaki farklılaşma ürünün ticari değerini düşürür).

• Ambalaj malzemesi kokusuz olmalıdır.• Depoda bulunan malzemelerin kendileri ve

kullanılan boyalar kokusuz olmalıdır.• Depoda daha önce bulunan ürün aroması depo

içinde absorbe olmuşsa depo havası bu aromadan arındırıldıktan sonra başka bir ürün için kullanılmalıdır.

Taze meyve ve sebzelerin soğukta muhafazası

Taze meyve ve sebzeler için soğuk muhafazanın dayanma süresine etkisi

Solunum hızı yavaşlar.Biyokimyasal ve mikrobiyolojik bozulma

reaksiyon hızları yavaşlar.Nem kaybı kontrol edildiği için ağırlık kaybı

gözlenmez.

– Ideal halde hızlı bozulan gıdaların (perishables) soğutulmasına hasattan veya kesimden (et ürünleri) veya elde edildikten (süt) hemen sonra başlanmalıdır.

– Meyve ve sebzeler ve et hasat sonrası veya kesim sonrası metabolik olarak aktiftir. Örneğin, solunumla nişastanın şekere dönüşmesi,

– e.g. Sweet Corn• @ 0°C in 1 day < 10% sugar to starch• @ 0°C in 4 days< 20% sugar to starch• @ 25°C in 1 day 25%• hot summer day >>>> 25%

TeoriTaze meyve ve sebzeler için soğuk muhafaza

• Taze meyve ve sebzeler hasattan sonra solunuma devam ederler.

Glukoz + O2 CO2 + H2O + Isı (673Cal) • Taze meyve ve sebzeler hasattan sonra su

kaybederler (transpiration (terleme) veya evaporation (buharlaşma)

Transpirasyon sonucu kıvrılma, büzülme, yumuşama gözlenir.

• Olgunlaşma sırasında açığa çıkan bitki hormonu etilen de olgunlaşmayı hızlandırır.

P hotosynthesis RespirationCa rbon D ioxide O xygen

Sunlight

Absorption

Wa ter

O xygenCa rbon D ioxide

H ea t Energy

Wa ter

Transpiration

H arvest

Solunum hızı kalite değişim hızının bir göstergesidir. Solunum hızı fazla ise dayanma süresi kısadır.

Soğutma ile solunum hızı yavaşlatılır. Solunum hızı bakımından taze meyve ve sebzeler iki

grupta incelenir.

Klimakterik

Klimakterik olmayan

O2 Tüketim

Süre

Klimakterik

Solunum hızı zamanla artarak bir maksimum hıza ulaşır (climectaric max.). Bu noktada ürün tam olgunluğa erişir. Daha sonra hız azalmaya başlar. Bu evrede kalite bozulması gözlenir. Bu özellik meyve ve sebzenin kendi yaradılış özelliğidir, dış faktörlerden etkilenmez. Dış faktörler sadece klimakterik maksimum noktasına ulaşma süresini etkiler.

• Domates, elma, armut, şeftali, muz, avokado, erik klimakterik özellik gösterirler. Ham olarak hasat edilip depoda olgunlaştırılabilirler.

Klimakterik olmayan

• Solunum hızı yavaş yavaş azalır, bir maksimum yoktur.

• Kiraz, incir, üzüm, çilek, ananas, salatalık, limon, altıntop (grapefruit) klimakterik olmayan özellik gösterirler.

• Sebzeler (yeşil fasulye, bezelye, patlıcan, biber, bamya, vb) de klimakterik olmayan özellik gösterirler.

Klimakterik olmayan ürünler olgun toplanıp depolanır, çünkü ürün olgunlaşmaz.

Commodity Approximate lowest safe temperature °C

Chilling injury symtoms

Aubergines 7 Surface scald, Alternaria rot

Avocados 5-13 Grey discoloration of flesh

Bananas (green/ripe) 12-14 Dull, gray-brown skin color

Beans (green) 7 Pitting, russeting

Cucumbers 7 Pitting water-soaked spots, decay

Grapefruit 10 Brown scald, piking, watery breakdown

Lemons 13-15 Pitting, membrane stain, red blotch

Limes 7-10 Pitting

Mangoes 10-13 Grey skin scald, uneven ripening

Melons: Honeydew 7-10 Pitting failure to ripen, decay

Watermelon 5 Pitting, biker flavour

Okra 7 Discoloration, water-soaked areas, piking

Oranges 7 Pitting brown stain, watery breakdown

Papaya 7 Pitting failure to ripen, off-flavour, decay

Pineapples 7-10 Dull green colour, poor flavour

Potatoes 4 Internal discoloration, sweetening

Pumpkins 10 Decay

Sweet peppers 7 Pitting Alternaria rot

Sweet potato 13 Internal discoloration, piking, decay

TABLE 2. Susceptibillty of fruits and vegetables to chilling injury at low but non-freezing temperatures

Tomatoes: Mature green 13 Water-soaked softening, decay

Ripe 7-10 Poor colour, abnormal ripening, Alternaria rot

Taze meyve ve sebzeler için soğuk muhafaza işleminin etkinliği

• Düşük sıcaklık kontrolü

• Hava sirkülasyonu

• Hava bağıl nemi kontrolü, yoğunlaşma veya kuruma istenmez, çözüm: ambalaj veya kaplama

• Hava bileşiminin değiştirilmesi ile sağlanır.

Depo YönetimiDepo sıcaklığı, depolanan ürün için

uygun sıcaklıkta olmalıdır (-2 /+ 16°C).Farklı sıcaklıklarda depolanması gereken

ürünlerin aynı depoda bulunmaması gerekir.

Depo içinde hava sirkülasyonu olmalıdır.

- Sıcaklık dağılımı homojen

- Hava bileşiminin olması

- Taze hava dağılımının için

İstiflerin duvara yapışık olmaması, istifler arasında boşluklar bırakılması gereklidir.

Depo içinde hava bağıl nemi kontrol edilmeli, depolanan üründe kurumaya meydan verilmemelidir. (%RH> 90%)

Depo temiz olmalıdır.Ürüne yabancı koku veren maddeler

bulunmamalıdır.Depo yükleme ve boşaltmada giriş ve

çıkışlarda engeller olmamalıdır.

Kontrollü/Modifiye Atmosferde Depolama

•Soğuk muhafaza işleminin etkinliğini artırmak için depo atmosferinin gaz bileşeni değiştirilerek, CO2 miktarı artırılır, O2 miktarı azaltılır. •Taze meyve ve sebzeler için O2 miktarının azaltılması ile solunum hızı yavaşlar, böylece dayanma süresi uzar. • Yüksek CO2 miktarı mikroorganizma faaliyetlerinin yavaşlamasına neden olur.•Gıdanın içinde bulunduğu atmosferdeki düşük O2 miktarının işlenmiş gıda maddelerinin dayanma süresini uzatmakta etkili olduğu gözlenmiştir.

Uygulamalar1. Kontrollü atmosferde depolama Depo içinde CO2 ve O2 seviyeleri sabit tutulur.

Uzun yıllar %5 CO2 ve % 3 O2 seviyesi kullanılmıştır. Ultra düşük oksijen (ULO) tekniğinde CO2 seviyesi %1’den az, O2

seviyesi % 2’dir.Kontrollü atmosferde depolama etilen üretimini

azaltır. Yine de kontrollü atmosfer depolarda etilen gazının ürüne zarar verecek kadar toplanabildiği görülmektedir. Depolama sırasında etilen gazının uzaklaştırılmasıyla ürünün dayanma süresi uzatabilmektedir.

2. Modifiye atmosfer

• CO2 seviyesi hassas bir şekilde kontrol edilmez.• Uygulamalar: taşıma ve paketleme (MAP)• MAP- modifiye atmosferde paketleme:

paketleme malzemesinin oksijen ve karbon dioksit geçirgenliği ambalaj içindeki havanın gaz bileşimini kontrol eder. Bunun için gaz geçirgenliği bilinen ambalaj malzemeleri veya uygun şekilde delikler açılmış ambalajlar kullanılır.

3. Olgunlaştırma odaları

• Olgunlaştırma °T, %RH ve etilen seviyelerinin kontrol edildiği özel odalarda hızlı bir şekilde gerçekleştirilir.

Ripening Rooms

Ön Soğutma Teknikleri

Ürünün sıcaklığı hasattan depoya girene

kadar geçen süre içinde kontrol altında

olmalıdır. Aksi halde depolama süresi

kısalır.Soğuk Hava: Ürün yüzeyinde kurumaya

yol açarSoğuk Su: Hydrocooling

İşlenmiş gıdalar için soğuk muhafaza sıcaklıkları

• Soğuk muhafaza sırasında sıcaklık -1° / +8°C arasındadır.

• -1°/ +1°C ( taze et, balık, tavuk ve bunların ürünleri, salam, sosis)

• 0°C / +5°C (pastörize/konserve et ve süt ürünleri, krema, salatalar, pastacılık ürünleri,..)

• 0°C / +8°C (pişmiş et, balık, tereyağı, margarin, peynir,...)

Hazır yemek endüstrisi (catering)

• Hazır yemek endüstrisi için de soğutma ve soğuk muhafaza çok önemlidir.

• Gıda güvenliği ve kalite açısından pişirilen yemeğin kısa sürede dağıtım/depolama sıcaklığına soğutulması ve soğuk olarak taşınması zorunludur.

• Pişir-soğut (cook-chill) ve• Pişir-pastörize et-soğut sistemleri vardır.• Vakum altında paketleme ve pastörize etme

sistemi “sous-vide” olarak anılmaktadır.

İşlem görmüş gıda maddeleri içinsoğuk muhafaza

• İşlem görmüş gıda maddelerinde mikroorganizma gelişmesi zehirlenme ve bozulmalara neden olabilir. Yağda acılaşma olabilir.

• Soğutma ile termofilik ve mesofilik mikroorganizmaların gelişmesi engellenebilir.