Yüksek basınçta soğuk pastörizasyon

Yeni teknolojiler gıdanın raf ömrü ile duyusal özelliklerini iyileştirirken; işleme yöntemleri daha az atık üreten, işlenen gıdanın geometrisinden ve boyutlarından nispeten bağımsız hale gelmeye başlamıştır.

Prof. Dr. Y. Onur Devres
Devres Teknoloji ve Danışmanlık Hiz. Tic. Ltd. Şti.


1. Giriş

Tüketicilerin daha az işlenmiş, doğala yakın fakat daha dayanıklı gıdaları talep etmeleri geleneksel gıda işleme yöntemlerine yenilerinin eklenmesine yol açmıştır. Yeni teknolojiler gıdanın raf ömrü ile duyusal özelliklerini iyileştirirken; işleme yöntemleri daha az atık üreten, işlenen gıdanın geometrisinden ve boyutlarından nispeten bağımsız hale gelmeye başlamıştır. Yeni işleme yöntemleri Tablo 1’de görüldüğü gibi ısıl ve ısıl olmayan prosesler olarak ikiye ayrılabilmektedir. Isıl proseslerde hedef gıda maddesini ısıtmak (pastörizasyon ya da sterilizasyon) ve bu şekilde raf ömrünün artırılmasını sağlamak iken; ısıl olmayan proseslerde, proses sonrasında sıcaklık ihmal edilebilecek seviyede artmasına rağmen mikrobiyal inaktivasyon sağlanabilmektedir.

Isıl olmayan işlemler kullanıldığında, özellikle bu çalışmada incelenecek olan hidrostatik basınç uygulandığında gıdaların içerdiği vitaminler, renk ve tat bileşenleri daha az zarara uğramaktadır. Bunun sonucunda ürünlerin kalite özelikleri taze ya da işlenmemişler kadar iyi kalırken, raf ömürleri önemli ölçüde artmaktadır. Konu ile ilgili teknolojik gereksinimler ve yöntemin getirdiği avantajlar aşağıda değerlendirilmiştir.

2. Hidrostatik Basınç

Ortam sıcaklığında gerçekleştirilen hidrostatik basınç yöntemi, 1,000-9,000 bar (1 bar = 0.9868 atm = 750 mmHg) aralığındaki basınçlarda etten meyve suyuna kadar tüm gıdalarda, 2000’li yıllardan beri ticari olarak başarıyla uygulanabilmektedir. Bu amaçla işlenecek gıda ilk aşama olarak esnek, su geçirmez ambalaj içine alınır. Gerek sunum, gerekse koruma amaçlı (dolum, MAP ya da vakum) bu işlem zaten kullanıldığından dolayı ek bir maliyeti yoktur. Daha sonra ambalajlar, sepetler içinde, içine su basılacak kapalı bir silindir içine yerleştirilir. Pompa ile basılan su yardımı ile yüksek basınç sağlanır. Bundan dolayı işlem sürekli bir şekilde yapılamaz ve kesikli olarak gerçekleştirilir (Şekil 1). İşlem basit gibi gözükse de teknolojik olarak oldukça zorludur. Bir karşılaştırma yapmak gerekirse, örnek olarak 5,000 bar basınç uygulayabilmek için o cismin yaklaşık 50,000 m (1 atm = 10 m su sütunudur) derinlikte okyanusun dibine batırılması gerekir. Genel bir bilgi olarak, Dünya’daki okyanusların en derin noktası olan Mariana Çukuru sadece 10,994 m’dir. Avatar filminin yönetmeni James Cameron, 25 Mart 2012’de özel bir kabin ile bu derinliğe inen ilk insan olmuştur. Askeri denizaltılar ise 500-600 m derinliğe kadar dalabilmektedirler. Şehir suyu basıncı ise sadece 3-4 bar’dır. Bunda bile göreceli olarak boru patlamaları ile karşılaşılmaktadır. Tüm bunlardan sonra 5,000-6,000 bar’lık basıncı kapalı bir ortamda tutabilmek için gerekli gövdenin yapımı, maliyeti ve bakımı daha rahat bir şekilde değerlendirilebilir (Şekil 2).

Yüksek hidrostatik basınç uygulanması sırasında, gıdayı çevreleyen suya basınç uygulanarak, ambalaj üzerindeki basınç ve devamında ambalaj içindeki basınç artırılmaktadır. Bu işlem birkaç saniyeden birkaç dakikaya kadar sürdürülmektedir. Bunun sonucunda mikroorganizmalar, bir anlamda patlatılarak yok edilirler (Şekil 3). Basınç ileten madde olarak suyun kullanılmasının nedenleri şu şekilde sıralanabilir: hacim azalması gazlarınkine göre çok daha azdır (22°C’de 1,000 bar’da %4; 6,000 bar’da %15), ucuzdur, gıdalar için saf ve güvenilirdir. Yüksek basınç teknolojisinin en önemli avantajı basınç dağılımının ambalaj üzerinde düzgün ve eş zamanlı olmasıdır (Şekil 4). Bunun sonucunda basınç ambalaja her yüzeyinden eşit olarak uygulandığı için ambalajın patlaması söz konusu olmaz. Diğer taraftan ambalaja 6,000 bar uygulanması sırasında %15 oranında esneyebilmesi, basınç kalktıktan sonra şekil bozukluklarının ortaya çıkmasını engelleyecektir.

Yüksek basınç uygulanması sırasında geçici olarak üründe sıcaklık yükselmesi (3°C/1,000 bar) meydana gelmektedir. Yağlar daha fazla sıkıştırabildikleri için, yağ içeren ürünlerde sıcaklık daha fazla artmaktadır. Portakal suyunun raf ömrünü uzatmak için yapılan bir çalışmada, portakal suyuna 80°C’de 3 saniye ısıl işlem ve ayrıca 5,000 bar, 35°C’de 5 dakika yüksek basınç uygulanmıştır. Bu koşullardaki bir basınç uygulaması ile L. plantarum bakterisi 10-log mertebesinde azaltılabilmiştir. Isıl işlem uygulanan portakal suları polipropilen şişelerde 34 gün saklanabilirken, yüksek basınç uygulananlar 50 gün saklanabilmiştir.

ABD’de Avure firmasının ürettiği 100 litrelik cihaz kullanılarak 20 saatte 12,880 kg (70 kg/şarj x 9.2 şarj/h ile) et ürünü işlenebildiği, böylelikle sodyum-potasyum tuzları olmaksızın raf ömrünün 30-50 güne kadar uzatılabildiği belirtilmiştir. Et ürünlerinde koruyucu kullanıldığında maliyetin 0.9-18 US cent/kg olduğu, yüksek basınçta ise 13 US cent/kg civarında kaldığı not edilmiştir. Bir başka çalışmada ise cihaz fiyatlarının 0.5-2.5 MUSD; işletme maliyetinin ise 9-22 US cent/kg arasında olduğu belirtilmektedir.
2015 yılında 42 MUSD ciro yapan Suja firması 310 ml-354 ml’lik ambalajlarda organik, yüksek basınç uygulanmış sebze-meyve suyu karışımları sunmaktadır. Forbes’e göre 2015’in en çok gelecek vaat eden ikinci firması olarak sıralanmıştır (https://www.sujajuice.com/).
Eylül 2014’den beri Tio Gazpacho firması yüksek basınçta işlenmiş, 60 gün raf ömürlü 354 ml’lik ambalajlarda çorba üretmektedir (https://www.tiogazpacho.com/).
True Fresh HPP firması çok geniş bir yelpazede (http://truefreshhpp.com/categories-using-hpp/), 3 adet Hiperbaric 525 (Şekil 2b) cihaz ile yılda 34,000 ton/yıl (yaklaşık 136 ton/gün) yüksek basınç ile işlenmiş ürünü piyasaya verdiğini açıklamaktadır.
Son bir not olarak, yüksek basınç uygulaması sonucu sıcaklık artmadan (soğuk olarak) pastörizasyon işlemi ortaya çıktığı için, pastörizasyon işleminin doğası gereği tüm ürünlerin soğuk zincir içinde dağıtılması gerektiğini belirtmekte fayda bulunmaktadır.

3. Sonuç
Yeni teknolojilerin daha homojen gıda iç sıcaklık dağılımı sağlaması, bakteriyel inaktivasyon sırasında kullanıla gelen yöntemlere kıyasla sıcaklığı ihmal edilebilir seviyelerde arttırma imkânı vermesinden dolayı gıda işlemeye çeşitli avantajlar getirmektedir. Diğer taraftan daha kaliteli son ürün elde etmek için, işlenecek gıdaya uygun teknoloji seçilmeli ve seçilen teknolojinin parametrelerinin iyi bir şekilde ayarlanması gerekmektedir. Proses ekipmanlarının yatırım maliyetlerinin işletme maliyetlerinin önüne geçebilmesi, bu teknolojilerin sanayi açısından ilk etapta uygulanmasında tereddütler getirse de, hem daha kaliteli gıda üretmesi hem de zamanla ekipman birim maliyetlerindeki iyileşmeler ile gıda sektöründe gelecekte daha fazla yer alması beklenmektedir.

Mayıs sayısının 36.sayfasında yayımlanmıştır.