Kırınım Pencereli Kurutma Geleceğin Teknolojisi mi?

Bu yazımızda şirketimiz tarafından geliştirilmekte olan kırınım pencereli kurutmanın (refractance window drying) gıda endüstrisi özelinde kullanımı ve diğer kurutma yöntemlerine göre avantajları ele alınmıştır.

Yaygın olarak kullanılan bir sınıflandırmaya göre yapay kurutma teknolojileri 4 nesile ayrılmaktadır. İlk nesil konvektif kurutma prensibine dayalı olarak çalışan ve ısı transferinin sıcak hava ile sağlandığı tepsili kurutma, konveyör kurutma ve tünel kurutma gibi tekniklerden oluşmaktadır. İkinci nesil kurutma teknolojileri ise akışkan gıdaların kurutulması için yaygın olarak kullanılan püskürterek kurutma ve tambur kurutma teknikleridir. Üçüncü nesilde renk ve yapısal özellikler açısından daha yüksek kalitede ürün üretimine imkan veren dondurarak kurutma ve akışkan yatak kurutma bulunmaktadır. Dördüncü nesilde ise yenilikçi kurutma teknolojileri ve bu tekniklerin geleneksel yöntemlerle kombinasyonu ele alınmaktadır.

Dördünce nesilde bulunan kurutma yöntemlerinden bazıları mikrodalga kurutma, ultrason destekli kurutma, kızılötesi kurutma ve kırınım pencereli kurutmadır. Bu teknikler arasında kırınım pencereli kurutma çeşitli avantajları açısından öne çıkmaktadır.

Kırınım pencereli kurutma nedir? Nasıl gerçekleştirilir?

Kırınım pencereli kurutma tekniğinde akışkan gıdalar ince bir tabaka halinde plastik bir membran üzerine serilmekte ve membranın altından akan sıcak sudan transfer olan ısı etkisi ile kurutulmaktadır. Kurutulacak gıda ile ısı transferini sağlayan ortam birbiri ile doğrudan temas etmemekte ve böylece çapraz bulaşma riski önlenmektedir.

Kırınım pencereli kurutmanın prensibi kısaca 4 aşamada özetlenebilir.

1. Bir kapta bulunan su ısıtıldığında enerji temel olarak konveksiyonla iletilmekte ve daha sonra yüzeyden evaporasyon sonucu ışımaktadır.
2. Ancak su yüzeyi kaplanırsa ısı kaybı engellenir ve ısı transferi sadece kondüksiyon ile gerçekleşir. Bu durumda kızılötesi enerjisi suya geri yansır.
3. Kırınım pencereli kurutucuda kullanılan ve özel niteliklere sahip membran üzerine nemli bir gıda konulduğunda, gıdada bulunan nem plastik membranın radyasyonu geçiren bir pencere gibi açılmasını sağlar. Bu durumda ısı herhangi bir membran yokmuş gibi sudan gıdaya doğru transfer edilir.
4. Birkaç dakika içinde gıdada bulunan nemin buharlaşması ile membran pencere gibi davranamaz ve radyasyon enerjisini tekrar geri yansıtmaya başlar. Böylece kurutmanın ilerleyen aşamalarında ısı iletimi azalmış olur. Bu durum, ısıya hassas bileşenlerde kaybı azaltır.

Kırınım pencereli kurutma sisteminde ayarlanabilen parametreler su sıcaklığı ve serme kalınlığıdır. Bu iki özellik geniş aralıkta ayarlanabilmekte ve bu özellikler kurutma süresini ve ürün kalitesini doğrudan etkilemektedir. Böylece probiyotik mikroorganizmalar gibi ısıya hassas ürünlerde canlılığı korumak için düşük sıcaklıklarda kurutma yapılabilirken, diğer ürünlerde yüksek sıcaklıklarda çok kısa sürelerde kurutma yapılabilmektedir.

Kırınım pencereli kurutmanın avantajları

Kırınım pencereli kurutma tekniği akışkan gıdalarda yaygın olarak kullanılan diğer tekniklere kıyasla bazı önemli avantajlara sahiptir. Bu avantajlar aşağıda kısaca özetlenmiştir.

Yüksek ürün kalitesi

Kırınım pencereli kurutma ile yapılan çalışmalarda son ürüne ait fiziksel (renk, akış özellikleri, çözünürlük vb.), kimyasal (ısıya hassas bileşenler, vitamin içeriği, antioksidan aktivite, ısıl kontaminant oluşumu vb.) ve teknolojik özellikler (köpürme, emülsifikasyon, jelleşme vb.) açısından püskürterek kurutma ve tambur kurutma gibi diğer ısıl kurutma tekniklere göre daha yüksek kalite sağladığı gösterilmiştir. Ayrıca ürünün kimyasal özelliklerinin dondurarak kurutma ile kıyaslanabilir düzeyde olduğu da belirlenmiştir. Üstelik yapılan birçok çalışmada dondurarak kurutma 24-48 saatte tamamlanmışken, kırınım pencereli kurutma genel olarak 5-30 dk gibi kısa sürelerde gerçekleştirilmiştir.

Kırınım pencereli kurutucunun diğer bir avantajı ise şekerli ürünlerde dahi kurutma yardımcı maddelerinin kullanılmasına gerek kalmadan yüksek verim sağlamasıdır. Nitekim meyve suları gibi şekerce zengin ürünlerde püskürterek kurutma yönteminde verimi iyileştirmek için yüksek konsantrasyonda maltodekstrin ya da peynir altı suyu proteini gibi maddelerin ilavesi zorunlulukken, kırınım pencereli kurutmada bu maddeler kullanılmadan %100 verimle kurutma yapılabilmektedir.

Ekonomiklik

Kurutma sistemi seçiminde en önemli hususlar yatırım maliyeti ve işletme maliyetidir. Kırınım pencereli kurutma sıcak hava akımında kurutma yapan kurutuculara göre daha fazla yatırım maliyeti gerektirmekle birlikte, püskürterek kurutma ve dondurarak kurutma yöntemlerine göre daha düşük yatırıma ihtiyaç duymaktadır.

Yapılan bilimsel çalışmalarda kırınım pencereli kurutma yönteminin bakım gerekliliği, kompleksisite ve enerji tüketimleri açısından da püskürterek kurutmadan daha avantajlı olduğu bildirilmiştir. Nitekim 1 kg ürünü kurutmak için gerekli enerji tüketimi püskürterek kurutmada kırınım pencereli kurutma kıyasla 2,5-3 kat daha fazla olduğu hesaplanmıştır. Bu nedenle işletme maliyetleri püskürterek kurutma ve dondurarak kurutmaya kıyasla çok daha düşüktür.

Kısa kurutma süresi

Kırınım pencereli kurutma birçok uygulamada 3-45 dakika arasında kurutma sağlamakta olup, bu süre konvektif kurutucular ve dondurarak kurutuculara kıyasla çok daha kısadır. Ayrıca termal etkinlikte bu kurutma tekniklerine göre çok daha yüksektir.

Sürekli çalışma

Kırınım pencereli kurutma sürekli çalışmaya uygun bir tekniktir. Dolayısıyla yaş ürün kurutucunun besleme bölümünden beslenirken, kurutucu sonundan kuru ürün kazınarak ayrılmaktadır. Bu nedenle doldur boşalt gereksinimi yoktur ve iş gücü gerekliliği düşüktür.

Esneklik

Kırınım pencereli kurutma kurutulacak üründe istenen özellikleri sağlamak üzere farklı şartlarda çalıştırılabilir. Örneğin püskürterek kurutma ve tambur kurutma çalışma sıcaklığındaki değişimin kısıtlı olmasından dolayı ekmek mayası ya da kefir gibi faydalı mikroorganizma içeren gıdaların kurutulması sırasında mikrobiyal canlılıkta kayıplara neden olmaktadır. Ancak kırınım pencereli kurutmada daha düşük sıcaklıklarda kurutma yapılarak canlılık korunabilmektedir.

Kırınım pencereli kurutma uygulamaları

Kırınım pencereli kurutma tekniği akışkan ya da akışkan hale getirilebilir gıdaların kurutulmasında başarı ile uygulanabilmektedir. Laboratuvar çalışmalarında aşağıdaki gıdaların kurutulmasında denenmiş ve oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir.

• Meyve ve sebzeler: meyve ve sebze tozları, pestil, meyve derisi ve bu ürünlerden elde edilen çeşitli polimerlerin (pektin, gumlar vb) kurutulması
• Et ve et ürünleri: et suyu tozu, et ve balık proteinleri, kolajen hidrolizatı üretimi
• Süt ve süt ürünleri: süt tozu, yoğurt tozu, peynir toz üretimi
• Yumurta: yumurta akı, yumurta bütünü, yumurta sarısı, albümin tozları üretimi
• Alg: Alglerin kurutulmasında dondurarak kurutma tekniğinin en önemli alternatiflerinden birisidir.
• Bitkisel proteinler ve nişastalar: Bitkisel kaynaklardan elde edilen protein izolatları/konsantratları, nişasların kurutulması
• İçecekler: hızlı çözünür (instant) çay, kahve kefir ve boza üretimi
• Katkı maddeleri: ısıya hassas renklendirici, aroma verici ve katkı maddelerinin üretimi

Kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutucu (InfraRWD)

NFDS Arge olarak dünyada ilk kez kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutucu (InfraRWD) sistemini geliştirdik. Böylece çift yönlü ısı transferi sağlayarak özellikle dilimlenmiş gıdalar ve kalın serme kalınlıklarında daha başarılı kurutma sağlayan bir kurutucu üretimi gerçekleştiriyoruz. Ayrıca daha farklı niteliklere sahip ürünlerin üretimi de mümkün hale gelmiştir.

Kurutucu hakkında daha fazla bilgi almak için www.infrarwd.com adresini ziyaret edebilirsiniz.

Hangi hizmetleri veriyoruz

Kırınım pencereli kurutma sisteminin ürün ve hattınızı uygunluğu belirlemek üzere farklı hizmet paketlerimiz bulunmaktadır.

Ürün/Proses Geliştirme Hizmeti

Ar-Ge ihtiyaçlarınızı hızlandırmak için uzmanlarımız sizin yerinize kırınım pencereli kurutma ile ürün/proses denemeleri yapmaktadır. Ek olarak, kurutucu teknolojisi görmek ve öğrenmek için denemelere de bizzat katılabilirsiniz. Bu hizmet kapsamında;

• Doğrudan kurutma uzmanlarıyla çalışacakma
• Ürününüz için kırınım pencereli kurutma veya InfraRWD koşullarını optimize etme
• Ürünün istenilen fiziksel, kimyasal ve duyusal sonuçlarını daha kısa sürede elde etme
• Denemeler sonucunda elde ettiğiniz ürünleri ekibinize veya müşterilerinize götürme imkanına sahip olacaksınız.

Kiralama Hizmeti

Tesisinizde kurutucu test etmek, küçük ölçekli üretim çalışmalarını ve ekip eğitimini sağlamak için bir InfraRWD kurutucu kiralayabilirsiniz. Bu hizmet sayesinde, büyük ölçekli kurutucu satın almadan önce InfraRWD’yi tesisinize entegre edebilirsiniz. Bu hizmet kapsamında;

• Tesisinize pilot ölçekli InfraRWD kurutucu kurulumu
• Kurutma uzmanlarımız tarafından ekibin eğitimi
• Süreç optimizasyonu için sürekli desteği sağlanmaktadır

Fason Üretim Hizmeti

Şirket içi kurutucuya ihtiyacınız yoksa veya yatırım yapmak istemiyorsanız, ürününüzü kurutmak için fason üretim tesisimizi kullanabilirsiniz. InfraRWD kurutma makinemizi kullanarak en kaliteli kurutulmuş ürünü üreteceğiz.

• Bize son ürünün istenen özelliklerini verin
• Yaş ürününüzü tesisimize gönderin
• Ürününüz InfraRWD’de kurutulacak
• Toplu paketlenmiş kuru ürün tarafınıza gönderilecektir.

Fason üretim hizmetimiz küçük veya orta ölçekli ihtiyaçlarınızı karşılayabilir. Büyük ölçek için hazır olduğunuzda, süreci şirket içinde getirmek için bir InfraRWD satın alabilirsiniz.

Kırınım Pencereli Kurutu Satım ve Kurulum Hizmeti

İş ihtiyaçlarınıza göre çeşitlli büyüklüklerde InfraRWD kurutucuları üretimi gerçekleştiriyoruz. Uzmanlarımız ve kurulum ekibimiz, tesis gereksinimlerini ve sertifikasyon özelliklerini sağlamaktadır. Ardından InfraRWD kurutucuyu kurup çalıştıracağız. Bu hizmet kapsamında

• Tesisinize endüstriyel ölçekli InfraRWD kurutucu kurulumu
• Kurutma uzmanlarımız tarafından ekibin eğitimi
• Süreç optimizasyonu için sürekli destek verilmektedir.

Sonuç

2020 yılında yayınlanan bir derleme çalışmada bir grup yenilikçi kurutma tekniği 11 farklı parametre açısından değerlendirilmiştir. Bu parametreler son ısı kullanımı, son elektrik kullanımı, ısıl etkinlik, ilk enerji kullanımı, işletme maliyeti, kaynak kullanımı, maliyet etkinliği, çevreye etki, enerji güvenliği, yönetim ve etkinliktir. Bu parametreler açısından ideale en yakın özelliği kırınım pencereli kurutma sağlamış olup, yazarlar tarafından bu tekniğin geleceğin kurutma tekniklerinden olacağı açıkça belirtilmiştir (Acar vd 2020). Siz de bu teknolojiyi keşfetmek istiyorsanız, hemen bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Kaynaklar

Acar, C., Dincer, I., & Mujumdar, A. (2020). A comprehensive review of recent advances in renewable-based drying technologies for a sustainable future. Drying Technology, 1-27.