Ohmik ısıtma işleminin sütün evaporasyonunda kullanımı, elektriksel iletkenlik, performans analizi ve bazı kalite özelliklerinin belirlenmesi

Bu çalışma kapsamında nem içeriği 7.85±0.02 kg su/kg KM süt örneği ohmik ısıtma destekli evaporasyon (ODE) ve geleneksel evaporasyon işlemi kullanılarak yaklaşık 3±0.12 kg su/kg KM içeriğine kadar konsantre edildi. ODE işlemi kullanılarak konsantre edilen süt örneğinin işlem süresince sıcaklık değişimi, toplam işlem süresi ve elektriksel iletkenlik değeri incelenmiştir. Ayrıca geleneksel evaporasyon işlemi ve ohmik ısıtma destekli evaporasyon işlemi ile konsantre edilen sütün performans ve bazı kalite özellikleri incelenmiş ve iki yöntem istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Ohmik ısıtma destekli evaporasyon işlemi kullanılarak 3 farklı voltaj gradyanında (7-11 V/cm) 20 °C'den kaynama noktasına kadar sütün ısınma süresinin 10-30 dakika arasında olduğu ve artan voltaj gradyanın ise işlem süresini kısalttığı tespit edilmiştir (p<0.05). Başlangıç nem içeriği 7.85±0.02 kg su/kg KM değerinde olan süt örneğinin yaklaşık 3±0.12 kg su/kg KM değerine kadar evaporasyon süresinin ise 31-92.5 dakika arasında değiştiği ve artan voltaj gradyanın işlem süresi üzerine olumlu etkisi olduğu, ayrıca geleneksel evaporasyon işleminin ise 41 dakika olduğu belirlenmiştir (p<0.05). Evaporasyon işlemi sırasında artan konsantrasyona bağlı olarak kaynama noktasında yaklaşık 1 °C artış olduğu tespit edilmiştir. Ohmik ısıtma destekli evaporasyon işleminde nem içeriğinin yaklaşık 3±0.12 kg su/kg KM içeriğine kadar konsantrasyonu sırasında zaman ile nem ilişkisi arasında doğrusal bir ilişki olduğu ve R2 değerinin ise 0.99'dan büyük olduğu belirlenmiştir. Gelişen teknoloji ile birlikte sistem ve/veya işlem verimliliği önemli bir parametre olarak dikkate alınmaktadır. Mevcut çalışmada ohmik ısıtma destekli evaporasyon işleminin performans değerleri incelenmiş ve enerji verimlilik değerinin %67.1-56.3 arasında değiştiği geleneksel evaporasyon işleminin enerji verimliliğinin ise %37.1 olduğu tespit edilmiştir. Ekserji verimlilik değerinin ise %59.3-49.7 arasında değiştiği ve geleneksel evaporasyon işleminde elde edilen ekserji değerinin ohmik ısıtma işleminden daha düşük ve %32.7 olduğu tespit edilmiştir. Ohmik ısıtma destekli evaporasyon işleminden elde edilen konsantrede sütün hidroksimetilfurfural (HMF) ve renk özellikleri incelenmiştir. Ohmik ısıtma destekli evaporasyon işlemi ile elde edilen konsantre süt örneklerinin HMF değerinin 10.2-18.0 mg/L arasında olduğu geleneksel evaporasyon işlemi ile elde edilen süt örneğinin HMF içeriğinin ise 17.7 mg/L düzeyinde olduğu tespit edilmiştir. Ohmik ısıtma destekli evaporasyon işleminde elde edilen HMF içeriğinin daha düşük olduğu ancak işlem süresinin azalan voltaj gradyanına bağlı olarak artmasının HMF içeriğini olumsuz etkilediği tespit edilmiştir. Sonuç olarak nem içeriği 7.85±0.02 kg su/kg KM değerindeki süt ohmik ısıtma destekli evaporasyon işlemi ile başarılı bir şekilde yaklaşık 3±0.12 kg su/kg KM değerine kadar konsantre edilmiştir. Ohmik ısıtma uygulamasında, işlem süresinin daha kısa, enerji ve ekserji verimliliği bakımından daha yüksek verim elde edilmiştir. Kalite özellikleri açısından HMF içeriği daha düşük konsantre süt örneği 11 ve 9 V/cm ohmik uygulamalarında elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Ohmik ısıtma, evaporasyon, elektriksel iletkenlik, enerji, ekserji, kalite