Zeytin Kırma Sıcaklığı Yağ Kalitesini Nasıl Etkiler?

Zeytin Kırıldığı Anda Yalnızca Fiziksel Yapısı Değişmez

Zeytinyağı üretiminde kırma aşamasının temel görevi, meyve dokusunu parçalayarak hücrelerin içinde bulunan yağ damlacıklarını açığa çıkarmaktır. Ancak meyve dokusu parçalandığı anda yalnızca mekanik bir küçültme işlemi gerçekleşmez.

Zeytin hücrelerinde daha önce birbirinden ayrı durumda bulunan yağ, su, fenolik bileşenler, enzimler ve oksijen birbiriyle temas etmeye başlar. Böylece yağın aroma ve fenolik yapısını etkileyebilecek biyokimyasal reaksiyonlar, malaksasyon başlamadan önce kırıcı içerisinde başlar.

Kırma işleminin ilk dakikalarında:

• Yağ damlacıkları hücre yapısından serbest kalır.
• Lipoksijenaz yolu üzerinden uçucu aroma bileşikleri oluşmaya başlar.
• Fenolik bileşiklerin yağ ve su fazlarına geçişi etkilenir.
• Polifenol oksidaz ve peroksidaz gibi oksidatif enzimler aktif hâle gelir.
• Hamurun sıcaklığı ve reolojik yapısı değişir.

Bu nedenle kırıcı çıkışındaki sıcaklık, yalnızca malaksörün daha sonra düzeltmesi gereken bir derece değeri değildir. Yağın gelişiminin başladığı ilk proses koşullarından biridir.

Zeytin Hamuru Kırma Sırasında Neden Isınır?

Kırıcı motorundan ürüne aktarılan mekanik enerjinin tamamı hücrelerin parçalanmasında kullanılmaz. Enerjinin bir bölümü zeytin dokusunun deformasyonu, kırma elemanlarıyla ürün arasındaki temas, sürtünme ve çekirdek parçalanması sonucunda ısıya dönüşür.

Kırıcı çıkış sıcaklığını etkileyen başlıca değişkenler şunlardır:

• Zeytinin kırıcıya giriş sıcaklığı,
• Kırma elemanlarının geometrisi ve çalışma biçimi,
• Rotor veya bıçak dönüş hızı,
• Ürün besleme miktarı ve sürekliliği,
• Zeytinin çeşidi, sertliği ve olgunluk düzeyi,
• Çekirdeğin ne ölçüde parçalandığı,
• Kırıcı gövdesinin ısı transferi ve soğutma yapısı.

Özellikle sıcak hasat günlerinde zeytin, üretim hattına zaten yüksek sıcaklıkta ulaşabilir. Kırıcıda oluşan ilave termal artış, hamurun malaksöre hedeflenen proses sıcaklığının üzerinde girmesine neden olabilir.

Bilimsel Çalışma: Sıcaklık Doğrudan Kırıcıda Kontrol Edildiğinde Ne Oldu?

Nucciarelli ve çalışma arkadaşları tarafından 2022 yılında yayımlanan araştırma, kırma sırasında oluşan termal artışı doğrudan kırıcı üzerinde sınırlandırmanın nihai yağ üzerindeki etkisini incelemiştir.

Çalışma nasıl yapıldı?

Denemeler üç ayrı üretim sezonunda ve üç farklı İtalyan zeytin çeşidiyle gerçekleştirilmiştir:

• Coratina,
• Peranzana,
• Moresca.

Araştırmada soğutmalı kapağı, soğutmalı helezonu ve soğuk su dolaşan helezon gövdesi bulunan bir çekiçli kırıcı kullanılmıştır. Soğutma açık ve kapalı durumda aynı üretim hatlarında karşılaştırmalı denemeler yapılmıştır.

Her iki üretim grubunda da malaksasyon 25 °C sıcaklıkta 20 dakika uygulanmış ve sonuçlar üç bağımsız üretimin ortalaması olarak değerlendirilmiştir.

Soğutma sistemi, kırma sırasında oluşan sıcaklık artışını dengeleyerek zeytin hamurunun sıcaklığını kontrol grubuna göre yaklaşık 6 ± 2 °C daha düşük tutmuştur.

Yasal kalite parametreleri değişti mi?

Soğutmalı ve soğutmasız üretimlerde serbest asitlik, peroksit değeri, K232, K270 ve ΔK gibi temel yasal kalite parametrelerinde istatistiksel olarak anlamlı bir değişiklik görülmemiştir.

Bu sonuç önemlidir; çünkü yapılan sıcaklık müdahalesi yağın yasal sınıflandırma değerlerini bozmazken, fenolik ve uçucu bileşiklerin dağılımını değiştirmiştir.

Fenolik bileşiklerde ne oldu?

Soğutmalı kırma sonucunda toplam hidrofilik fenol miktarı:

• Moresca yağında kontrol grubuna göre %17,8,
• Peranzana yağında kontrol grubuna göre %12,1

artmıştır.

Coratina yağında ise toplam fenol miktarındaki artış istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Araştırmacılar bu sonucu, Coratina yağının başlangıç fenol miktarının zaten 1000 mg/kg seviyesinin üzerinde olabilmesi ve yağ fazında çözünebilecek fenollerin üst sınırına yaklaşmasıyla açıklamıştır.

Bu farklılık, soğutmanın her zeytin çeşidinde aynı sayısal sonucu üretmeyeceğini göstermektedir. Hammaddenin genetik yapısı ve başlangıçtaki fenol potansiyeli, proses müdahalesine verilen cevabı değiştirebilir.

Uçucu aroma bileşiklerinde ne oldu?

Üç çeşitte de yeşil ve bitkisel duyusal notlarla ilişkilendirilen toplam aldehit miktarı artmıştır:

• Coratina: %9,4 artış,
• Moresca: %18,4 artış,
• Peranzana: %29,6 artış.

Artışın büyük bölümü, zeytinyağının yeşil ve çimenimsi karakteriyle ilişkilendirilen (E)-2-hexenal bileşiğinden kaynaklanmıştır.

Toplam alkollerde ise:

• Coratina: %4,0 azalma,
• Moresca: %7,1 azalma,
• Peranzana: %31,0 azalma

görülmüştür. Ester miktarlarında ise anlamlı bir değişiklik tespit edilmemiştir.

Bu çalışma neyi kanıtlıyor?

Araştırma, kırma sırasında oluşan sıcaklık artışının bağımsız bir proses değişkeni olduğunu ve termal etkinin doğrudan kırıcı üzerinde sınırlandırılmasının fenolik ve uçucu bileşiklerin dağılımını etkileyebildiğini göstermektedir.

Bu çalışma neyi kanıtlamıyor?

Çalışmada kullanılan makine soğutmalı bir çekiçli kırıcıdır. Bu nedenle araştırmadaki yüzdeler herhangi bir bıçaklı kırıcı veya KRUSA için doğrudan performans garantisi olarak kullanılamaz.

Ayrıca üç çeşit farklı sezonlarda ve farklı tesislerde işlenmiştir. Sonuçlar güçlü bir proses eğilimi göstermesine rağmen bütün çeşitlerde aynı sayısal değişimin oluşacağı söylenemez.

Bilimsel Çalışma: Bıçaklı ve Çekiçli Kırma Yağı Aynı Şekilde mi Etkiler?

Servili ve çalışma arkadaşları, Coratina ve Oliarola çeşitlerini endüstriyel bir yağhanede bıçaklı ve çekiçli kırıcılarla işlemiş ve elde edilen yağları karşılaştırmıştır.

Temel kalite ve toplam fenol sonuçları

İki kırıcı arasında:

• Serbest asitlik,
• Peroksit değeri,
• UV absorbans değerleri,
• Toplam fenol miktarı,
• Fenolik bileşiklerin genel dağılımı

bakımından anlamlı bir fark tespit edilmemiştir.

Bu sonuç, “bıçaklı kırıcı her koşulda daha yüksek fenol üretir” şeklindeki basit bir iddiayı desteklememektedir.

Uçucu bileşiklerde görülen fark

Bıçaklı kırıcıyla üretilen yağlarda bazı uçucu bileşiklerin dağılımı değişmiştir. Özellikle:

• Hexanal ve trans-2-hexenal gibi aldehitlerde artış,
• Hexyl acetate ve 3-hexenyl acetate gibi esterlerde artış,
• 1-hexanol miktarında azalma

tespit edilmiştir.

Duyusal değerlendirmede bıçaklı kırıcıyla elde edilen yağların kesilmiş çimen ve çiçeksi notlarında artış görülmüştür.

Çalışmanın sınırı

Araştırma iki İtalyan çeşidi ve belirli iki endüstriyel makine üzerinde yapılmıştır. Sonuç, bütün bıçaklı kırıcıların bütün çekiçli kırıcılardan daha iyi aroma oluşturacağını kanıtlamaz.

Ancak kırma mekanizmasının yalnızca parçacık boyutunu değil, uçucu bileşiklerin oluşumunu ve duyusal karakteri de etkileyebildiğini açık biçimde gösterir.

Olgunluk Düzeyi Kırıcı Tipinden Daha Önemli Olabilir mi?

Morrone ve çalışma arkadaşları, Correggiolo zeytinlerini dört farklı olgunluk aşamasında bıçaklı ve çekiçli kırıcılarla işlemiştir.

Çalışmada:

• Serbest asitlik,
• Peroksit değeri,
• UV değerleri,
• Fenolik bileşikler,
• Duyusal özellikler,
• Hamur ve çekirdek parçacık yapısı

incelenmiştir.

Sonuçlara göre olgunluk düzeyi, kalite indeksleri, fenolik içerik ve duyusal özellikler üzerinde kırıcı tipinden daha güçlü bir etki oluşturmuştur.

Bununla birlikte kırıcı tipi ile olgunluk arasında istatistiksel olarak anlamlı bir etkileşim bulunmuştur. Başka bir ifadeyle, kırıcı tipinin etkisi zeytinin olgunluk durumundan bağımsız değildir.

Çekiçli kırıcının daha güçlü mekanik etkisi, bıçaklı kırıcıya göre daha küçük çekirdek parçaları oluşturmuştur. Hamurlar arasındaki yapısal fark özellikle en erken olgunluk aşamasında daha belirgin görülmüştür.

Bu çalışma, doğru kırıcı ayarının yalnızca makine seçimine göre değil, zeytinin hasat dönemine ve fiziksel yapısına göre değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir.

Bıçak ve Çekiç Arasındaki Mekanik Fark Nedir?

2022 yılında yayımlanan modüler kırıcı araştırmasında, kırma elemanlarının ürüne aktardığı mekanik kuvvetler incelenmiştir.

Araştırmaya göre:

• Çekiçli sistemlerde impulsif ve basma tipi gerilmeler daha baskındır.
• Bıçaklı sistemlerde kesme gerilmesi daha baskındır.
• Her iki sistemde de elek ve ürünle temas sonucunda sürtünme oluşur.
• Kırıcı geometrisi, çekirdek parçacık boyutunu, ürüne aktarılan enerjiyi ve hamurun ulaştığı sıcaklığı etkiler.

Dolayısıyla “çekiçli sistem ısı üretir, bıçaklı sistem hiç ısı üretmez” demek doğru değildir. Yüksek hızda çalışan bütün mekanik kırıcılar belirli miktarda termal yük oluşturabilir.

Asıl fark, enerjinin ürüne hangi mekanik yolla aktarıldığı ve oluşan ısının makine tasarımıyla nasıl yönetildiğidir.

Bilimsel Bulgular Birlikte Nasıl Okunmalıdır?

Çalışmalar birlikte değerlendirildiğinde tek bir kırma yönteminin her çeşit ve her üretim koşulu için kesin üstünlüğü bulunmadığı görülür.

Literatürün daha sağlam biçimde desteklediği sonuçlar şunlardır:

• Kırma sırasında meydana gelen sıcaklık artışı, fenolik ve uçucu bileşiklerin gelişimini etkileyebilir.
• Sıcaklığı kırma sırasında kontrol etmek, hamuru sonradan soğutmaktan farklı bir proses müdahalesidir.
• Bıçaklı ve çekiçli sistemler ürüne farklı mekanik kuvvetler uygular.
• Çekiçli kırma genellikle çekirdeği daha ince parçalayabilir.
• Kırıcı tipinin etkisi zeytin çeşidi ve olgunluk düzeyiyle birlikte değişir.
• Temel kalite parametrelerinde fark oluşmaması, aroma ve fenolik dağılımın da aynı kalacağı anlamına gelmez.

Kırma Sıcaklığı Sahada Nasıl Değerlendirilmelidir?

Kırıcı ayarı yalnızca makine üzerindeki motor yükü veya saatlik kapasite üzerinden değerlendirilmemelidir.

Üretim sırasında birlikte izlenmesi gereken veriler şunlardır:

• Zeytinin kırıcıya giriş sıcaklığı,
• Hamurun kırıcı çıkış sıcaklığı,
• Besleme debisi,
• Hamurun viskozitesi ve parçacık yapısı,
• Malaksöre giriş sıcaklığı,
• Yağın duyusal karakteri,
• Dekantör çıkışı ve pirina analizleri.

Soğutma sisteminin amacı hamuru mümkün olan en düşük sıcaklığa indirmek değildir. Hedef, kırma sırasında oluşan kontrolsüz termal artışı sınırlandırmak ve hamuru planlanan proses sıcaklığında malaksasyona aktarmaktır.

Bilimsel Bulgular KRUSA Tasarımında Nasıl Karşılık Buluyor?

Yukarıdaki bilimsel çalışmalar doğrudan KRUSA üzerinde gerçekleştirilmemiştir. Bu nedenle araştırmalardaki yüzdeler KRUSA için performans değeri veya garanti olarak kullanılamaz.

Bununla birlikte araştırmalar iki temel mühendislik ihtiyacını açık biçimde ortaya koymaktadır:

1. Zeytin dokusuna uygulanan mekanik etkinin kontrol edilmesi,
2. Kırma sırasında oluşan sıcaklık artışının meydana geldiği noktada yönetilmesi.

KRUSA zeytin kırıcı ünitesi , bu iki ihtiyaca bıçaklı kırma ve soğutmalı çift cidar yapısıyla cevap vermek üzere tasarlanmıştır.

KRUSA’da çekiçli kırma kullanılmaz. Zeytin dokusu, hareketli bıçakların oluşturduğu kesme etkisiyle parçalanır. Amaç, zeytin hücrelerini açarken tekrar eden darbe etkisini ve çekirdeğin kontrolsüz biçimde aşırı ufalanmasını sınırlamaktır.

Kırıcı gövdesi iç ve dış cidardan oluşur. Soğuk su, hamurla doğrudan temas etmeden dış cidar kanallarında dolaşır ve metal yüzey üzerinden ısı transferi gerçekleştirir.

Bu yapı, literatürde ortaya konan “sıcaklığı kırma sırasında kontrol etme” ihtiyacının KRUSA’daki mühendislik karşılığıdır.

KRUSA’nın tasarım hedefi, belirli bir çeşitte sabit bir fenol veya aroma artışı vadetmek değil; farklı hammaddelerin daha kontrollü mekanik ve termal koşullarda kırılabilmesini sağlamaktır.

Sonuç

Zeytin kırma sıcaklığı, üretim hattının yalnızca ilk mekanik aşamasına ait bir değer değildir. Aroma oluşumu, fenolik bileşiklerin davranışı ve hamurun sonraki proseslere giriş koşulları kırma anında etkilenmeye başlar.

Bilimsel araştırmalar, kırma sırasında oluşan termal artışın doğrudan kontrol edilmesinin bazı çeşitlerde fenolik bileşikleri koruyabildiğini ve yeşil duyusal notlarla ilişkili uçucu bileşiklerin dağılımını değiştirebildiğini göstermektedir.

Bıçaklı ve çekiçli kırıcı karşılaştırmaları ise kırma mekanizmasının, çekirdek parçacık yapısı ve aroma profili üzerinde etkili olabildiğini; ancak sonucun zeytin çeşidi ve olgunluk düzeyinden bağımsız olmadığını ortaya koymaktadır.

Kaliteli üretimde amaç en agresif kırmayı veya en düşük sıcaklığı elde etmek değil, hammaddenin ihtiyaç duyduğu kontrollü kırma koşullarını oluşturmaktır.

Kaynaklar

1. Nucciarelli, D. ve diğerleri. The Use of a Cooling Crusher to Reduce the Temperature of Olive Paste and Improve EVOO Quality of Coratina, Peranzana, and Moresca Cultivars . Food and Bioprocess Technology, 2022.
2. Servili, M. ve diğerleri. Influence of a New Crushing Technique on the Composition of Volatile Compounds and Related Sensory Quality of Virgin Olive Oil . European Journal of Lipid Science and Technology, 2002.
3. Morrone, L. ve diğerleri. Influence of Olive Ripening Degree and Crusher Typology on Chemical and Sensory Characteristics of Correggiolo Virgin Olive Oil . Journal of the Science of Food and Agriculture, 2017.
4. Tamborrino, A. ve diğerleri. Experimental Investigation of a New Modular Crusher Machine Developed for Olive Oil Extraction Plants . Foods, 2022.