Meyve suyunu işlemede kullanılan geleneksel tekniklerde -özellikle berraklaştırma ve konsantrasyon işlemlerinde- raf ömrünü uzatmak, mikroorganizmaların gelişimini önlemek ve depolama-taşıma maliyetlerini azaltmak amacıyla termal teknolojiler kullanılır. Bununla birlikte, termal işleme meyve suyunun besin (vitaminler, fenolik bileşikler ve karotenoidler) ve duyusal (lezzet, renk, aroma, görünüm ve doku) özellikleri üzerinde olumsuz etkilere yol açar (1, 2). Böylelikle meyve suyu endüstrisi, klasik berraklaştırma ve konsantrasyonun yerine besin, aroma ve kalite kaybını azaltan düşük sıcaklıklı membran teknolojilerine yönelmiştir (1, 3). Bu yazının devamında, meyve suyunun berraklaştırılması ve konsantrasyonu aşamalarında membran teknolojisinin kullanımı ele alınmıştır.
.png)
- Meyve Suyu İşleme
Meyve suyu işleme; meyvenin orijinal tadını bozmadan, besin değerlerini koruyarak raf ömrünü uzatmak amacıyla meyvenin meyve suyuna dönüştürülmesi işlemidir. İşleme süreci başlıca üç adıma ayrılabilir: meyvenin yenilebilir kısmının suyunun çıkarılması, meyve suyunun berraklaştırılması ve konsantre edilmesi (1).
- Meyve Suyunun Berraklaştırılması
Doğal meyve suları genellikle opak görünümdedir. Bu doğal bulanıklık, polisakkaritlerin (selüloz, hemiselüloz, lignin, pektin ve nişasta), kolloidal süspansiyondaki proteinin, tanenlerin ve metallerin varlığından kaynaklanır. Ancak tüketiciler için şeffaflık ve homojenlik temel özellikler arasındadır (4). Bu yüzden meyve suyunu berraklaştırma, berrak içecekler elde etme ve depolama sırasında tortu birikmesini önleme açısından önemlidir (2). Berraklaştırılan meyve sularına örnek olarak elma, nar, üzüm, vişne ve turunçgiller verilebilir (1). Genel olarak, geleneksel berraklaştırma teknikleri; pektin/nişasta hidrolizi (enzimatik işlem), soğutma, flokülasyon (silika sol, jelatin, bentonit ve diyatomlu toprak kullanılarak), dekantasyon, santrifüjleme ve son filtrasyon gibi çok sayıda işlemden oluşur. Bu çok adımlı işlemler, genellikle fazla emek gerektirir ve zaman alıcıdır (1, 2, 4).
- Meyve Suyunun Konsantrasyonu
Meyve sularının konsantrasyonu; mikrobiyal aktiviteleri (düşük su aktivitesi) ve maliyetleri (depolama ve taşıma hacmi) azaltarak ürünlerin raf ömrünü uzatmak amacıyla gerçekleştirilir. Konsantrasyon geleneksel olarak 90°C’ye kadar yükselen sıcaklıkta yapılır (1). Ancak termal işlem meyve sularının kalitesi, antioksidan aktiviteleri, raf ömrü, besin özellikleri ve tat-aroması üzerinde olumsuz etkiler bırakır. Böylelikle gıdaların besin ve duyusal özelliklerinin korunması, meyve suyu endüstrisinin başlıca hedefidir (1).
- Berraklaştırma ve Konsantrasyonda Kullanılan Membranlar
Berraklaştırma ve konsantrasyonda geleneksel yöntemlere kıyasla membran filtrasyonun kullanımı; meyve sularının güvenliğini sağlama, kalitesini ve besin değerlerini koruma/artırmasından dolayı alternatiftir (1). Ayrıca mükemmel seçicilik, kimyasal bileşen kullanmama, minimum enerji gereksinimi, düşük çalışma sıcaklığı ve basıncı da sağlar. Dahası, işlem süreleri %83-89 oranında kısalır ve %2-15 daha yüksek meyve suyu verimi elde edilir (1, 2).
Membran teknolojisi; nar, elma, turunçgiller, domates ve ejder meyvesi dahil olmak üzere çeşitli meyve suyu türlerini berraklaştırır. Bazı durumlarda, yüksek pektin içerikli meyve sularına membran filtrasyonundan önce enzim ön işlemi (membran kirlenmesini azaltmak ve akışı artırmak) uygulanır (1).
- Basınçlı membran prosesleri
Basınçla çalışan membranlar; çözücünün bir membran boyunca akışını kolaylaştırmak için transmembran basıncı uygular. Bunlara örnek; mikrofiltrasyon (por boyutu: 100-1000 nm), ultrafiltrasyon (10-100 nm), nanofiltrasyon (1-10 nm) ve ters ozmoz (0.1-1 nm) verilebilir (3). Bu membranlar arasında mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon, meyve sularını berraklaştırmak için en yaygın kullanılanlardır (1, 2). Bunlar ısı veya kimyasal madde gerektirmediğinden meyve suyunun tazeliğini, aromasını ve besin değerini korumada çok etkilidir (4). Ayrıca yüksek moleküler ağırlıklı bileşikleri (pektin veya proteinler) tutarlar ve düşük moleküler ağırlıklı çözünen maddeleri (sükroz, asitler, tuzlar, aroma ve lezzet bileşikleri) ise membrandan geçirirler (4).
- Ozmotik membran prosesleri
Ozmotik membran; yarı geçirgen bir zar yardımıyla farklı konsantrasyonlara sahip iki çözeltinin ozmotik basınç etkisiyle ayrılmasını sağlar. Örneğin; ileri ozmoz, ters ozmoz, membran damıtma ve ozmotik damıtma (1, 3). Son zamanlarda, ileri ozmoz, meyve sularını konsantre etmek için tek aşamalı bir işlem olarak önem kazanmıştır (1). Elma, nar, üzüm, karpuz, turunçgiller, hurma ve portakal gibi çeşitli ön filtrelenmiş meyve sularını konsantre etmek üzere bu yöntemler yaygın olarak kullanılır (1).
Sonuç olarak; membran teknolojisi hem meyve suyunun besin değerlerini ve kalitesini koruması hem de ekonomik olması açıdan geleneksel berraklaştırma ve konsantrasyon yöntemlerine alternatiftir. Ayrıca düşük sıcaklığı, yüksek verimliliği ve gıda güvenliği açısından da avantaj sunmaktadır. Ancak her meyve suyunun farklı bileşimi ve özelliklerinden (örneğin pH, viskozite) dolayı, membranların bunlar üzerindeki davranışı değişebilir. Böylelikle belirli özelliklerde membran gerektirmesi, özel üretim olduğu için maliyetli olabilir. Ayrıca çeşitli faktörlerin de membranın ömrünü sınırlaması ve sistematik bozulma, membranın sık sık değiştirilmesini gerektirir. Bu açıdan maliyeti düşürme ve sürdürülebilir olması için işlem parametrelerinin optimizasyonu önemlidir (1).
Kaynaklar
1. Sarbatly, R., Sariau, J., & Krishnaiah, D. (2023). Recent developments of membrane technology in the clarification and concentration of fruit juices. Food Engineering Reviews, 15(3), 420-437. https://doi.org/10.1007/s12393-023-09346-2
2. Katibi, K. K., Mohd Nor, M. Z., Yunos, K. F. M., Jaafar, J., & Show, P. L. (2023). Strategies to enhance the membrane-based processing performance for fruit juice production: a review. Membranes, 13(7), 679. https://doi.org/10.3390/membranes13070679
3. Ma, Z., Noor, I. I., Wang, X., Ren, Y., Wang, J., Wang, Q., Gao, J., Gao, X., & Liu, H. (2024). A comprehensive review on the recent advances in membrane-based processes for fruit juice concentration. Food and Bioproducts Processing, 145, 42-66. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2024.02.010
4. Conidi, C., Castro-Muñoz, R., & Cassano, A. (2020). Membrane-based operations in the fruit juice processing industry: A review. Beverages, 6(1), 18. https://doi.org/10.3390/beverages6010018
