Detaylı Bilgi ve Tam Sonuç Raporu için tıklayınız.

Yüksek Kaliteli Zeytinyağı Üretimi İçin Değişik İşlem
Tekniklerinin Araştırılması/Geliştirilmesi
Proje No: 105 O 461
Prof.Dr. Nihat YILDIRIM
Prof.Dr. Fahrettin GÖĞÜŞ
Prof.Dr. Saadettin KAPUCU
Doç.Dr. Gülsün Akdemir EVRENDİLEK
HAZİRAN 2009
GAZİANTEP
I
ÖNSÖZ
Bu projede dünyada ve Türkiye’de üretimi, tüketimi ve sağlık açısından önemi her
geçen gün artan zeytinyağının daha farklı metodlarla ve daha kaliteli üretilebilmesi
için zeytinyağı üretim teknolojisi yeniden incelenerek ilgili üretim aşamalarında gerekli
araştırma çalışmaları yürütülmüştür.
Yapılan çalışmalar neticesinde zeytinin kırılması ve yağın hamurdan ayrılması
işlemleri ile ilgili olarak patentlenebilir bazı geliştirmeler gerçekleştirilmiştir. Yapılan
deneysel çalışmalar sayesinde özellikle yeni geliştirilen yağ ayırma işlemi ile sağlıklı
zeytinden bilinen diğer yağ ayırma işlemlerine göre daha basit metodla, daha kısa
sürede ve daha kaliteli yağ elde edilebildiği tespit edilmiştir. Her iki tasarım (kırıcı ve
yağ ayırıcı) içinde ulusal ve uluslar arası patent başvurusu yapılmış olup tescil
işlemleri devam etmektedir.
Klasik pres sisteminin yarı sürekli hale getirilmesi için denemeler yapılmış ve yeni
tasarım önerileri getirilmiştir. Vakum ve ultrasonik titreşim denemelerinde umulan
sonuçlar elde edilemezken atımlı elektrik alanı (PEF, pulsed electric field)
denemelerinde verim artışı elde edilmiştir.
Bu proje TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir.
II
İÇİNDEKİLER
1. Giriş
2. Zeytin ve zeytinyağı
2.1 Tarihçe
2.2 Zeytin
2.3 Zeytinyağı
1
3
3
4
7
3. Zeytinyağı üretim teknolojileri
3.1 Kesikli üretim sistemleri
3.2 Sürekli üretim sistemleri
3.3 Yağın su ve tortudan ayrılması işlemi
10
11
12
13
4. Zeytin hamurunun hazırlanması (zeytin kırma) işlemleri
4.1 Geleneksel kırma yöntemi
4.2 Modern kırma yöntemi
15
15
16
5. Zeytin hamurunun yoğrulması/olgunlaştırılması işlemleri
5.1 Geleneksel yoğurma yöntemi
5.2 Modern yoğurma yöntemi
17
17
17
6. Hamurdan zeytinyağının (sıvı fazın) ayrılması işlemleri
6.1 Statik basınç uygulama yöntemi
6.2 Dinamik/yüksek devirli merkezcil kuvvet uygulama yöntemi
6.3 Akışkanların yüzey gerginliği farkını kullanma yöntemi
19
19
20
22
7. Zeytin hamurunun hazırlanması konusunda yapılan çalışmalar
7.1 Mevcut yöntemlerin karşılaştırması
7.2 Önerilen yeni hamur hazırlama tekniği
7.2.1. Zeytin Ve Zeytin Çekirdeği Kırma Deneyleri
7.2.1. Yeni Zeytin Kırıcı Tasarımı
7.3 Yeni hamur hazırlama tekniği ile elde edilen sonuçlar
7.4 Tartışma
25
25
28
29
33
40
44
8. Hamurdan zeytinyağının ayrılması konusunda yapılan çalışmalar
8.1 Mevcut sistemler ve iyileştirme çalışmaları
8.1.1 Statik basınç uygulama yöntemi
8.1.2 Akışkanların yüzey gerginliği farkını kullanma yöntemi
8.1.2.1. Yeni yağ ayırıcı tasarımı
8.1.2.2. Deneysel çalışmalar ve sonuçlar
8.2 Yeni sistemler ile yapılan çalışmalar
8.2.1 Vakum yardımıyla yağ ayırma çalışmaları
8.2.2 Ultrason yardımıyla yağ ayırma çalışmaları
8.2.3 Atımlı elektrik alanı yardımıyla yağ verimi
artırımı çalışmaları
45
47
49
61
64
68
99
99
104
107
9. Tartışma ve sonuçlar
10. Kaynakça
11. Ekler
113
117
119
III
Tablo Listesi
Tablo 2.1. Türkiye Zeytin Üretimi
Tablo 2.2. Türkiye’nin yıllara göre Zeytin ve zeytinyağı Üretimi
Tablo 2.3. Türkiye ve dünyada zeytin ve zeytinyağı verileri
Tablo 7.1 Farklı kırma sistemleri ile kırılan ve üç-fazlı dekantörden elde edilen
yağlara ait bazı özellikler
Tablo 7.2 Statik zeytin kırma deneyleri sonuçları
Tablo 7.3 Dinamik zeytin kırma deneylerinin parametreleri
Tablo 7.4 Çekiçli kırıcı ve dişli kırıcı ile çekilen zeytinlerin deney sonuçları
Tablo 7.5 Çekiçli kırıcı ve taş kırıcı ile çekilen zeytinlerin deney sonuçları
Tablo 7.6 Çekiçli kırıcı ve et makinası kırıcı ile çekilen zeytinlerin deney sonuçları
Tablo 8.1 Zeytinyağı çıkarmak için kullanılan baskı ve 3-fazlı dekantör sistemlerinin
ortalama yağ verimleri ve bazı kalite karakteristikleri
Tablo 8.2 Zeytinyağı çıkarmak için kullanılan pres, 3-fazlı dekantör ve Sinolea
sistemlerinin ortalama yağ verimleri
Tablo 8.3 Değişik yağ ayırma metodları ile elde edilen naturel zeytin yağlarının
özellikleri ve değerleri
Tablo 8.4 Model pres ile yapılan deneylerde hamur basıncının yağ verimine etkisi
Tablo 8.5 Sabit basınç altında hamur kalınlığının yağ ayırma verimine etkisi ve
hamur sıkışma oranları
Tablo 8.6 Hamur arasına metal levha/plaka yerleştirilmesinin teorik yağ verimine
etkisi
Tablo 8.7 Konik pres ile yapılan deneylerin yağ verimleri
Tablo 8.8 Nizip yağlık zeytin hamuru (5000gr hamur, %23 yağ ve %40 neme
sahip) ile yapılan deneyde yağ ayırmanın zamana göre değişimi
Tablo 8.9 Nizip yağlık zeytin hamuru ile yapılan yağ ayırma ön deneylerinin
sonuçları
Tablo. 8.10 Aydın zeytinin değişik şartlardaki yağ ayırma deney değerleri
Tablo 8.11. Edremit zeytinin değişik şartlardaki yağ ayırma deney değerleri
Tablo 8.12. Nizip yağlık zeytinin yağ ayırma deney değerleri
Tablo 8.13 Orta ölçekli sızma ünitesi ile yapılan deney sonuçları
Tablo 8.14. Filtreli malakse tankında yapılan vakum deneylerdeki yağ verimi
Tablo 8.15 Farklı nem değerlerindeki hamurların vakum deneyleri
IV
Şekil Listesi
Şekil 2.1 Zeytin ağacının anavatanı
Şekil 2.2 Anadoluda’ki eski zeytinyağı üretim tesisi kalıntıları ve modeli
Şekil 2.3 Zeytin ağacı ve zeytin meyveleri örnekleri
Şekil 2.4 Zeytin tanesinin (kesitinin) kısımları
Şekil 2.5 Türkiye’ de zeytin üretimi alanları
Şekil 2.6 Zeytinyağının kalitesine ve verimine etki eden faktörler
Şekil 3.1 Zeytin hazırlama ve zeytinyağı temel üretim aşamaları
Şekil 3.2 Kesikli üretim sisteminde kullanılan taş kırma ve yoğurma ile pres
işlemleri
Şekil 3.3 Eski taş kırıcı ve vidalı pres için örnek resimler
Şekil 3.4 sürekli üretim sistemlerinin işlem aşamaları ve makine yerleşim düzeni
Şekil 3.5 Dik santrifüj
Şekil 4.1 Değişik taş kırcılardan örnekler
Şekil 4.2 Çekiçli ve pimli metal kırıcılar
Şekil 5.1 Taş yoğurucular için örnekler
Şekil 5.2 Metal yoğurma tankı ve helezonu
Şekil 6.1 Vidalı ve hidrolik preslerde sıkılan hamur torbaları
Şekil 6.2 Presleme ile yağın ayrılması işlem basamakları
Şekil 6.3 Yüksek devirli dekantör sistemi
Şekil 6.4 3-fazlı dekantör ile yağın ayrılması işlem basamakları
Şekil 6.5 2-fazlı ve 3-fazlı dekantör sistemlerinin karşılaştırmalı işlem basamakları
Şekil 6.6 Sıvıların yüzey gerginliği farkı ile ayrılması işlemi örneği
Şekil 6.7 Sinolea sisteminin yalayıcı bıçakları ve tarayıcı/karıştırıcı kanatları
Şekil 6.8 Sinolea tankının dışında damlayan yağ damlaları
Şekil 7.1 Metal kırıcıların çeşitleri
Şekil 7.2 İtalyan tipi düşük hızlı kırıcı
Şekil 7.3 Zeytin ve çekirdek kırmak için kullanılan deney düzeneği
Şekil 7.4 Zeytin ve çekirdeğin statik kırma deney grafikleri
Şekil 7.5 Dinamik zeytin kırma kuvveti ölçüm düzeneği
Şekil 7.6 Dinamik zeytin kırma kuvveti ölçümü
Şekil 7.7 Dinamik deneylerde kullanılan kırılmamış ve kırılmış zeytinlerin resimleri
Şekil 7.8 Zeytin kırıcı olarak dişli çifti
Şekil 7.10 Çoklu plakalardan oluşan iç dişlinin hamur geçiş aralıklar
Şekil 7.9 İç diş ve dış diş olarak çalışan kırıcı tasarımı
Şekil 7.11 Çoklu plakalardan oluşan iç dişlinin keskin kenarları ve geçiş aralıklar
Şekil 7.12 Yeni tasarlanan dişli tip kırıcının genel görünüşü
Şekil 7.13 Yeni tasarlanan dişli tip kırıcının kırma işleminin bilgisayar benzetimleri
Şekil 7.14 Yeni tasarlanan dişli tip kırıcının prototip imalatının görüntüleri
Şekil 7.15 Dişli tip kırıcının bilgisayar benzetimleri ile prototip gerçek görüntülerinin
karşılaştırılması
Şekil 7.16 Dişli tip kırıcının çalışması ve elde edilen hamurun görüntüsü
Şekil 7.17 Deneme çalışmalarında kullanılan kırıcı çeşitleri
Şekil 7.18 Et makinası kırıcının elek/süzek deliklerinin tıkanması
Şekil 7.19 Değişik kırıcıların çekirdek parçacıkları tane iriliği dağılımı
Şekil 8.1 Yoğurma süresinin ve sıcaklığının 3-fazlı dekantör sisteminde işlenen
kolay ve zor hamurların yağ verimleri üzerine etkisi
V
Şekil 8.2 Silindir-piston tipi model pres ve bu presin sıkıştırılmasında kullanılan
basma düzeneği
Şekil 8.3 Yağ veriminin basınç ile değişimi
Şekil 8.4 Yağ veriminin hamur kalınlığı, özgül basınç ve zaman ile değişimi
Şekil 8.5 Artan basınç değerleri altında hamur kalınlığının sıkışma oranları
Şekil 8.6. Model konik pres deneme çalışmalarından görüntüler
Şekil 8.7 Model konik pres arabasının deney öncesi ve sonrası görüntüleri
Şekil 8.8 Model konik pres sisteminin bilgisayar tasarım çalışmaları
Şekil 8.9 Model konik pres sisteminin bilgisayar tasarımı detay ve montaj
görüntüleri
Şekil 8.10 Perkolasyon ve 3-fazlı dekantör ile yağın ayrılması
Şekil 8.11 Perkolasyon sistemi ile yağ ayrılması
Şekil 8.12 Sinolea sisteminin yalayıcı bıçakları ve tarayıcı tarak sistemi
Şekil 8.13. Geleneksel ve modifiye edilmiş malakse tankı
Şekil 8.14. Yeni yağ ayırma sisteminin parçaları ve çalışma prensibi
Şekil 8.15 Yeni yağ ayırma sisteminin model çalışmaları
Şekil 8.16. Yeni yağ ayırma sisteminin ön deneme çalışmaları
Şekil 8.17 Yeni sistem ile zamana bağlı yağ ayırma grafikleri
Şekil 8.18 Nizip yağlık zeytin ile yapılan yağ ayırma deneylerinin sonuçları
Şekil 8.19 Zor ve kolay zeytinlerin yağ ayrılmasına örnek denemeler
Şekil 8.20 Değişik çeşit zeytinlerin yeni sistemle ayrılmış yağ numuneleri
Şekil 8.21 Vakum destekli nem uzaklaştırma düzeneği
Şekil 8.22 Vakum destekli cihazın sıvı fazda performans deneme çalışmaları
Şekil 8.23 Vakum destekli cihazın katı fazda performans deneme çalışmaları
Şekil 8.24 Vakum işlemine tabii tutulan zeytin taneleri
Şekil 8.25 Zeytin hamurlarının vakum altında nem uçurma deneyleri
Şekil 8.26 Aydın çeşidi zeytinin yağ ayırma denemeleri
Şekil 8.27 Aydın çeşidi zeytinlerde nem oranının yağ numunelerine etkisine
örnekler
Şekil 8.28 Değişik Aydın çeşidi zeytinlerden elde edilen yağ numuneleri
Şekil 8.29 Aydın çeşidi zeytinin verim ve katı değerlerinin nem ve yağ/nem oranı ile
değişimi
Şekil 8.30 Kolay (yağlık) zeytinler ile yapılan deneylerden örnekler
Şekil 8.31 Edremit çeşidi zeytinin örnek yağ şişeleri
Şekil 8.32 Edremit ve Aydın çeşidi zeytinlerin örnek yağ şişeleri
Şekil 8.33 Edremit çeşidi zeytinin verim ve katı değerlerinin nem ve yağ/nem oranı
ile değişimi
Şekil 8.34 Nem oranı çok düşük olan hamurun işlem zorluğu
Şekil 8.35 Nizip yağlık çeşidi zeytinin verim ve katı değerlerinin nem ve yağ/nem
oranı ile değişimi
Şekil 8.36 Edremit çeşidi zeytinin verim ve kapasite değerlerinin zaman ile değişimi
Şekil 8.37 Edremit , Aydın ve Nizip yağlık çeşidi zeytinlerin örnek yağ şişeleri
Şekil 8.38 Orta ölçekli sızma ünitesinin tasarım çalışmaları
Şekil 8.39 Orta ölçekli sızma ünitesinin tasarım detayları
Şekil 8.40 Orta ölçekli sızma ünitesinin imalat çalışmaları
Şekil 8.41 Orta ölçekli sızma ünitesinin tamamlanmış imalatı
Şekil 8.42 Orta ölçekli sızma ünitesinin deneme çalışmaları
Şekil 8.43 Orta ölçekli sızma ünitesinin deneme çalışmalarında elde edilen sızma
yağ
VI
Şekil 8.44 Farklı zeytin çeşitleri için orta ölçekli sızma ünitesinin verim ve katı
değerlerinin nem ve yağ/nem oranı ile değişimi
Şekil 8.45 Zeytin hamuruna vakum uygulanması çalışmalarında kullanılan filtreli
malakse tankı
Şekil 8.46 Vakum çalışmaları için kullanılan bez filtreli deney düzeneği
Şekil 8.47 Vakum çalışmalarının örnek resimleri
Şekil 8.48 Vakum çalışmalarında ulaşılan vakum değerleri
Şekil 8.49 Vakum yardımıyla sıvı fazın alınması için dik malakse tankında tasarım
değişikliği
Şekil 8.50 Vakumlu malakse tankında negatif ve pozitif basınç işlemleri
Şekil 8.51 Ultrasonik deney düzenekleri
Şekil 8.52 Zeytin hamuruna direkt ultrasonik titreşim uygulama çalışmaları
Şekil 8.53. Zeytin hamuruna indirekt ultrasonik dalga uygulama çalışmaları
Şekil 8.54 PEF sisteminin ana parçaları ve çalışma diyagramı
Şekil 8.55 Eş zamanlı akış sağlayan sürekli uygulama odacıkları
Şekil 8.56 Uygulama odacıkları tasarımı
Şekil 8.57 Tasarımı ve imalatı yapılarak deneylerde kullanılan uygulama odacıkları
Şekil 8.58 PEF deneme çalışmalarından görüntüler
Şekil 8.59 PEF uygulanmış ve uygulanmamış hamurlarda santrifüj çökelmesi ile
yağın ayrılması
Şekil 8.60 Farklı elektrik alan şiddetlerinde elde edilen yağ verimleri
VII
Özet
Bu proje son yıllarda yapılan araştırmalarla sağlık açısından önemi daha iyi anlaşılan
ve bu sebeple dünyada ve Türkiye’de üretimi ve tüketimi her geçen gün artan
zeytinyağının üretim metodlarının incelenmesi, araştırılması ve geliştirilmesi ile
ilgilidir. Bu amaçla geleneksel zeytinyağı üretim teknolojisi incelenerek ilgili üretim
aşamalarında gerekli araştırma çalışmaları yürütülmüş ve bu aşamalardan zeytin
kırma işlemi ile sızma zeytinyağı ayırma işlemi için iki yeni sistem geliştirilmiştir. Her
iki sistem içinde ulusal ve uluslararası patent başvuruları yapılmıştır.
Zeytinyağı teknolojisinin ilk işlem aşaması zeytin kırma işlemi ile ilgili olarak
geleneksel metodlar olan taş kırıcı ve çekiçli kırıcı yanında dişli kırıcı tipinde yeni bir
kırıcı tasarlanmıştır. Yeni dişli tip kırıcı geleneksel metodların avantajlarını birlikte
sağlarken ve yapılan denemelerde diğer kırcılarla benzer çekirdek tane iriliğini ve yağ
verimini sağlayabildiği de gözlenmiştir.
Zeytinyağı teknolojisinin ikinci ve üçüncü işlem aşamalarının birlikte incelenmesi
neticesinde sızma yağ ayırma işlemi için yoğurma tankı üzerinde yapılan
değişikliklerle yeni bir sızma yağ ayırıcı ünite tasarlanmıştır. Yapılan küçük ve orta
ölçekli model çalışmalarında yeni tasarlanan sistem ile (sofralık olmayan) yağlık
zeytinlerin kırılmasını takip eden 30-60 dakika içerisinde %50-75 aralığında verimle
sızma yağ üretilebildiği gözlenmiştir. Ancak kullanılan zeytinlerin yağlık olmaması
(zor zeytinler olması) durumunda verim değerleri düşmektedir.
Geleneksel yöntemlerden farklı olarak ultrason ve vakum uygulama yöntemleriyle
yapılan çalışmalardan geleneksel mekanik metodlar kadar verimli veya kayda değer
sonuçlar elde edilemezken atımlı elektrik alanı uygulaması çalışmalarında verim
artışı gözlenmiştir
Anahtar kelimeler: zeytin, zeytinyağı, sızma zeytinyağı, perkolasyon
VIII
Abstract
This is a research and development work on olive oil production technology. Recent
studies both in medical and food disciplines showed that olive oil is one of a unique
vegetable oil fit for the human health and accordingly the plantation and consumption
of both olive and olive oil has raised gradually. Therefore, a research work (project)
regarding olive oil production stages and the technology of each production stage
has been started to criticise and develop the production technologies. During the
reseach work, two new systems/methods were devised, one for olive crushing and
one for natural olive oil extraction, and patents were filed both for national and
international applications.
Regarding olive crushing stage, the first stage of olive oil technology, a new olive
crushing method employing gear mechanisms was developed as alternative to the
conventional crushers of stone and hammer types. Having the advantages of both
conventional crushers in hand, the new crusher has performed similar to the others
(stone and hammer) regarding the fragment size of the crushed stones/kernel of the
olives and also the oil yield.
Based on the research work regarding both (second and third stages of the process)
malaxing olive paste and extracting oil from the paste, a new natural olive oil
extraction system has been developed/designed. The experimental work with small
and medium sized models of the new extracion system has shown that the new
system can extract free oil of the paste only in 30-60mins following the crushing with
oil yield 50-75% for the olives for oil (not for tables). However, the oil yield can go
down for the difficult olives and table olives.
Apart from conventional extraction methods (pres, decanter and the new system)
new methods like ultrasound and vacuuming and pulsed electric field have also been
tried on olive paste to extract oil or to improve the extraction rate. However, no better
or even similar results have been achieved in ultrasound and vacuuming methods
while some progress has been achived in pulsed electric field method.
Key words: olive, olive oil, natural olive oil, percolation
IX
1. GİRİŞ
İnsanlığın en temel ihtiyaçları arasında öncelikle hava ve su daha sonra ise
beslenme gelir. Beslenmenin içerisinde ise yağ tüketimi çok önemlidir. Yağ(lar) insan
metabolizmasının temel enerji kaynağıdır. Hücre fonksiyonlarının sağlıklı ve düzenli
bir şekilde yerine getirilmesi açısından vazgeçilmez elementlerdir. Beslenme ve
sağlık açısından yağın yokluğu düşünülemediği gibi arzu edilen özelliklerde olmaması
da sağlık açısından önemli sorunlar yaratır. Yağ ihtiyaçlarımız genellikle hayvansal ve
bitkisel kaynaklardan sağlanmakta olup bunlar içinde bitkisel yağlar (birçok zaman da
sağlık problemleri sebebiyle) büyük bir oran teşkil etmektedir. Bitkisel yağlar
çoğunlukla ayçiçeği, mısır, soya, zeytin ve pamuk gibi tohumlu ve benzeri bitkilerden
elde edilen yağların yemeklerde kullanımı ile vücuda alınır.
Gerek hayvansal gerekse de bitkisel yağlarda bulunan yağ asitleri kandaki kolesterol
seviyesini düzenleyerek insan sağlığını olumlu veya olumsuz yönde etkilemektedir.
Tekli doymamış yağ asitleri LDL seviyesini kontrol altında tutarken HDL seviyesini ve
dolayısıyla da HDL/LDL oranını yükselterek sağlıklı bir beslenme sağlar. Tekli
doymamış yağ asitleri (oleik asit) açısından en zengin doğal yağ ise zeytinyağıdır.
Ayrıca zeytinyağında var olan anti-oksidant maddeler bu yağda çok iyi dengelenmiş
çoklu doymamış yağ asitlerini de sağlamaktadır. Bu anti-oksidant maddeler (E
vitamini ve polifenoller) yaşlanmaya karşı hücre yenilenmesini sağladığı gibi damar,
kalp, karaciğer ve benzeri organlardaki hastalıklara karşı savunma mekanizmasını da
geliştirmektedir. Son yıllarda yapılan araştırmalar (kaliteli) zeytinyağının özellikle kan
basıncı, mide hastalıkları, kalp ve damar hastalıkları, kanser hastalıkları, bağışıklık
sistemi problemleri gibi vakalarda oldukça olumlu etkilere sahip olduğunu göstermiştir
(Yaqoob 2004, Zisaki & Kalofoutis 2004). Zeytinyağı genel insan sağlığına olan faydaları
sebebiyle bir çok Akdeniz ülkesi insanlarının günlük beslenmelerinde yaygın olarak
kullanılan temel besin öğesidir ve son yıllarda yapılan birçok sağlık araştırma
raporları ve bilimsel yayınlarda da tüketimi özellikle tavsiye edilmektedir.
Her ne kadar zeytinin gen kaynağı olarak (Türkiye’nin ve Suriye’nin de içinde
bulunduğu) Mezopotamya ve Ortadoğu’nun Akdeniz kıyıları gösterilse de, ve zeytin
ve ondan elde edilen zeytinyağı temelde Akdeniz ülkelerinin ürünü olsa da sağladığı
sağlık ve ekonomik değerler sebebiyle Akdeniz havzası dışında dünyanın (Amerika,
G.Afrika, Avustralya, Orta Asya vb gibi) diğer birçok bölgesinde de üretilir ve tüketilir
hale gelmiştir. Hatta bu konularda (özellikle zeytinin yetiştirilmesi ve hasadı
konularında) son yıllarda Amerika ve Avustralya kıtalarında çok yoğun araştırma ve
geliştirme
çalışmaları
yürütülmektedir
(http://cesonoma.ucdavis.edu,
https://rirdc.infoservices.com.au). Benzer çalışmalar eskiden beri bir tarım ülkesi
olarak görülen ülkemizde de yürütülmekte olup bu konuda özellikle Bornova
Zeytincilik Araştırma Enstitüsü (http://www.zae.gov.tr) 1937 yılından beri tarımsal
araştırma faaliyetlerine devam etmektedir.
Zeytinden zeytinyağı elde edilmesi ile ilgili teknolojik çalışmalar ise zeytinin bir
Akdeniz havzası doğal ürünü olması sebebiyle daha çok Akdeniz havzasındaki
1
ülkelerde (İtalya, İspanya ve kısmen de Almanya’da) yürütülmüştür. Bu ülkelerde
yapılan teknolojik gelişmeler kendi ülkelerinin ürünlerinin değerlendirilmesi yanında
diğer zeytin üreticisi ülkelerin makine ihtiyacına da cevap vermiştir. Geleneksel vidalı
preslerden hidrolik preslere, elle hamur yükleme sistemlerinden otomatik yükleme
sistemlerine, taş kırıcılardan metal kırıcılara, pres sisteminden yüksek devirli
dekantör sistemlerine olan gelişmeler hep bu ülkelerde yapılan teknolojik çalışmalar
neticesinde gerçekleşmiştir. Ancak bu değişim ve gelişmeler zeytin üreticisi olan ve
yağ çıkarma teknolojisini henüz kendisi üretmeyen/geliştirmeyen ülkeleri sürekli
olumsuz yönde etkilemiştir. Çünkü zeytinden elde edilen zeytinyağının ekonomik ve
sağlık değeri diğer faktörlerle birlikte kullanılan yağ çıkarma teknolojisi ile de
doğrudan ilişkilidir. Bu sebeple teknoloji üreten birkaç ülke hariç diğerleri bu
makinaları sürekli olarak ithal etmek zorunda kalmıştır. Aksi takdirde kullanılan eski
teknolojiler benzer zeytinden hem daha maliyetli hem de daha düşük kaliteli ürün
(zeytinyağı) elde edilmesine sebep olmaktadır. Tabii olarak bu da pazar payının
gerilemesini kaçınılmaz kılmaktadır.
Bu konuda Türkiye’deki çalışmalar ancak son 15-20 yıl ile sınırlı kalmaktadır (1993 te
Polat makina, 1989 da Hakkıusta oğulları). Bu çalışmalar da daha çok İtalyan ve
İspanyol makine imalatçılarının kontinu sistem adıyla bilinen ürünlerinin benzerlerinin
ülkemizde üretilmesi şeklinde olmuştur. Bu tür çalışmalar her ne kadar gelişen
teknolojinin bir miktar gerisinden başladıysa da ilerleyen yıllarda teknolojinin
yakalanması ve geliştirilmesi açısından önemli bir başlangıç ve adım olmuştur. Ancak
sürekli kendini aşmaya çalışan dünya teknolojisi ile yarışabilmek için bilimsel tabana
dayanan ve ülke sanayisinin mevcut durumunu geliştirmeye odaklı AR-GE
çalışmaları bu açıdan kaçınılmaz bir gereksinimdir.
Bu projede ülkemiz zeytinyağı üretim teknolojisinin geliştirilmesi amaçlanmış olup, bu
kapsamda;
• Mevcut zeytinyağı üretim teknolojileri incelenmiş
• Değişik işlem aşamaları ele alınarak gerekli araştırmalar yapılmış
• Yapılan geliştirme çalışmaları neticesinde ortaya çıkan ümit var yöntemler
denenerek değerlendirmesi yapılmış
• Başarılı olunan gelişmelerin uluslar arası patent başvurusu yapılarak ulusal
teknolojimizin oluşturulmasına çalışılmıştır.
2
2. ZEYTİN VE ZEYTİNYAĞI
2.1. TARİHÇE
Zeytin en az insanlık kadar ve belki daha da fazla bir geçmişe sahipken zeytinyağının
tarihi insanlığın zeytini tanıması ve onu işlemesi ile başlar. Zeytin ağacına ilişkin en
eski bilimsel veri, Ege Denizi’ndeki Santorini Adası’nda yapılan arkeolojik çalışmalara
dayanıyor. Bu çalışmalarda 39 bin yıllık zeytin yaprağı fosilleri ortaya çıkarılmıştır.
Kuzey Afrika’daki Sahra Bölgesi’nde gerçekleştirilen arkeolojik araştırmalarda ise
Milattan Önce 12 bin yılına ait zeytin ağacı bulgularına rastlanmıştır.
Çeşitli kaynaklarda zeytinin anavatanının, Güneydoğu Anadolu Bölgesi’ni de içine
alan Yukarı Mezopotamya ve Güney Ön Asya olduğu belirtilmektedir. Yayılışı üç
yoldan olmuştur. Birincisi Mısır üzerinden Tunus ve Fas’a, ikincisi Anadolu boyunca
Ege adaları, Yunanistan, İtalya ve İspanya’ya ve üçüncüsü ise İran üzerinden
Pakistan ve Çin’edir (Şekil 2.1).
Şekil 2.1 Zeytin ağacının anavatanı (Özkaya ve ark 2008)
Ancak ilk zeytin hasadının ne zaman ve hangi uygarlık tarafından yapıldığı tam olarak
bilinmiyor. Buna rağmen eski Yunan ve Romalıların, Giritlilerin, Mısırlıların,
Mezopotamya’da ve Anadolu’da yaşayan diğer milletlerin zeytini ve zeytinyağını uzun
yıllar kullandıkları bilinmektedir.
Tarih, zeytinyağı üretimine ilişkin en belirgin izlerin Akdeniz’in tam ortasındaki Girit
Medeniyeti’ne, Milattan Önce 4500 yıllarına dek uzandığını gösteriyor. Zeytinyağı
kültürünün Akdeniz’deki diğer kavimlere yayılmasında en önemli rolü Giritliler
oynamıştır. Hem de yaklaşık 3000 yıl boyunca. Güçlü ticaret filolarına sahip
Giritliler'in gerçekleştirdiği zeytinyağı ticaretinin günümüzdeki en canlı tanıkları,
Knossos ve Faistos saraylarının yıkıntıları arasında bulunan 2 metrelik zeytinyağı
küpleridir. “Pithoï” denilen bu dev küplerle beraber bulunan tabletlerde ise, o günkü
zeytinyağı ticaretinin nerelere yapıldığını ve zeytinyağının nerelerde üretildiğine dair
bilgiler yer alıyor. (http://www.gurmeguide.com/content.asp?ctID=156&RecID=168,
Nisan 2009)
3
Andoluda ise 1992-1998 yılları arasında Ege bölgesi Urla yöresinde Prof. Dr. Güven
Bakır başkanlığında yürütülen kazı çalışmaları sırasında Hamdi Balaban Tarlası
mevkiinde M.Önceki yüzyıllara ait olduğu sanılan ve Anadolu’da bilinenler arasında
en eski zeytinyağı üretim tesislerinden birisi olan Klazomenai zeytinyağı üretim işliği
açığa çıkarılmıştır (şekil 2.2). (www. klazomeniaka.com, Temmuz 2009)
Şekil 2.2 Anadoluda’ki eski zeytinyağı üretim tesisi kalıntıları ve modeli
Klazomenai zeytinyağı üretim işliği, bir yandan Anadolu’da yürütülen bilimsel
kazılarda, bütün alt yapı elemanları ile birlikte açığa çıkarılan ilk örnek, diğer bir
yandan da zeytinyağı üretimi yapan, fabrika niteliğine ulaşmış işliklerin Anadolu’da
ele geçen en eski örneği olma özelliklerini taşımaktadır.
2.2 ZEYTİN
Zeytin, dünyada tarımı yapılan en eski ağaç türleri arasında yer almaktadır. Zeytin
meyvesi botanik açıdan sert çekirdekli meyveler grubunda yer alır. Zeytin meyveleri
genellikle sofralık ve yağlık olarak kullanılmakta olup meyvelerin olgunluk renkleri
kullanım amacına göre genellikle; siyah, mor, kırmızı ve açık yeşildir (şekil 2.3).
Şekil 2.3 Zeytin ağacı ve zeytin meyveleri örnekleri
Zeytin meyvesi oluşmaya ve irileşmeye başladığı zamandan itibaren 3 temel parça
veya kısmı ile gelişir (şekil 2.4); bunlar meyve kabuğu/zar (ekzokarp), meyve eti
(mezokarp) ve çekirdekten (endokarp) oluşmaktadır. Zeytin meyvesinin %70-80’i
meyve eti ve kabuğunu oluştururken, çekirdek %20-30’nu teşkil eder. Tohum ise
çekirdeğin %12-80’nini teşkil eder.
4
Zar
Etli kısım
Çekirdek
Şekil 2.4 Zeytin tanesinin (kesitinin) kısımları
Çekirdek neslin devamlılığını koruyan kısım olarak en içte en korumalı bölgede yer
alırken zar meyvenin dış etkenlerden korunması ile birlikte atmosfer ile kontrollü
alışverişini veya irtibatını sağlar. Bu ikisinin arasında ise yağ ve su hücrelerini
barındıran veya depolayan etli kısım vardır. Etli kısım zeytin tanesinde var olan yağın
yaklaşık olarak %95-98 ine sahiptir. Geriye kalan %2-5 yağ ise çekirdek ve zarda
bulunmakta olup bu yağın ayrışması ekonomik ve teknolojik olarak pek mümkün
olmamaktadır. Bu sebeple yağ elde etmek için etli kısmın olgunlaşması ve uygun ya
da azami yağ içeriğine sahip olması çok önemlidir. Vaktinden önce yapılan hasat
tanede yeterli yağ birikmediği için verimi düşük bir hasat olacaktır. Ancak vaktinden
sonra yapılacak hasat da yağ ayırma işlemlerinde yaşanacak olgunlaştırma ve yağ
ayırma verimi düşüklüğü gibi zorluklar sebebiyle pek tercih edilmemektedir. Ancak
kötü hava şartları ve işçi/işgücü eksikliği ya da yağ işletmelerindeki yoğunluk ve sıra
sebebiyle bazen geç hasatlar yapılmaktadır. Ancak her 3 faktörde göz önüne alınarak
zeytinin en uygun zamanda hasat edilmesi ve mümkünse en kısa zamanda da (13gün içinde) işletmelerde yağının çıkarılması gerekmektedir. (Göğüş &Yıldırım 2008).
Türkiye 650 hektarlık alan üzerinde 130 milyon adet ağaç varlığına sahip iken,
1.766.000 ton zeytin üretimi gerçekleştirmiştir (Tablo 2.1). Özellikle son yıllarda
yapılan desteklemeler neticesinde Türkiye zeytin ağacı ve alanı varlığında önemli
artışlar sağlanmıştır (şekil 2.5).
Tablo 2.1. Türkiye Zeytin Üretimi (Özkaya ve ark 2008)
2006 yılından sonra ülke genelinde yeni dikilen zeytin fidanı sayısının 50 milyon adet
cıvarında olduğu tahmin edilmektedir. Bu artışla dikili zeytin ağacı sayımızın yakın
zamanda 190-200 milyona ulaşması beklenmektedir.
5
Şekil 2.5 Türkiye’ de zeytin üretimi alanları (Özkaya ve ark 2008)
Dünyada olduğu gibi Türkiye’de de üretilen dane zeytinin yaklaşık %65-70’i yağlığa,
%30-35’i sofralığa işlenmektedir. Genelde tüketim zeytinyağı ağırlıklı olduğu için
yağlık zeytin üretimi fazla olmaktadır.
Tablo 2.2. Türkiye’nin yıllara göre Zeytin ve zeytinyağı Üretimi (Tunalıoğlu 2008)
1990-2006 yılları arasında zeytin ve zeytinyağını ilgilendiren ulusal veriler Tablo 2.2
‘de verilmiş olup yıllar bazında artan bir eğilim gösteren üretim miktarları
zeytinyağının ülkemiz için gittikçe artan önemini göstermektedir. Tablo 2.3 ise ulusal
6
üretimimizin (ve sektörel değerlerin) diğer dünya üreticileri ile karşılaştırmalarını
vermektedir
2.3 ZEYTİNYAĞI
Zeytinyağı, zeytin (Olea europeae L.) ağacının olgun meyvelerinden hiçbir kimyasal
işlem uygulanmadan mekanik yolla elde edilen, oda sıcaklığında sıvı olan, berrak,
yeşilden sarıya değişen renkte, kendine özgü tat ve kokuda, doğal olarak tüketilebilen
önemli bir bitkisel kaynaklı yağdır (Fadıloğlu & Göğüş 2008).
Tablo 2.3. Türkiye ve dünyada zeytin ve zeytinyağı verileri (Tunalıoğlu 2008)
Zeytinyağı, yağ asidi dağılımı olarak, yüksek oranda tekli doymamış yağ asitleri
içermektedir. Diğer sıvı yağlar ise (ayçiçek, mısırözü, soya vb.) daha çok çoklu
doymamış yağ asitleri içermeleri nedeniyle farklıdır. Zeytinyağının %75-76’sı tekli
doymamış (çoğunda %70 oleik asit), %15’i doymuş, %9-10’u çoklu doymamış yağ
asitlerinden oluşur. Tekli doymamış yağ asitleri LDL seviyesini kontrol altında
tutarken HDL seviyesini ve dolayısıyla da HDL/LDL oranını yükselterek sağlıklı bir
beslenme sağlar. Tekli doymamış yağ asitleri (oleik asit) açısından en zengin doğal
yağ ise zeytinyağıdır. Ayrıca zeytinyağında var olan anti-oksidant maddeler bu yağda
çok iyi dengelenmiş çoklu doymamış yağ asitlerini de sağlamaktadır. Bu anti-oksidant
7
maddeler (E vitamini ve polifenoller) yaşlanmaya karşı hücre yenilenmesini sağladığı
gibi damar, kalp, karaciğer ve benzeri organlardaki hastalıklara karşı savunma
mekanizmasını da geliştirmektedir. Son yıllarda yapılan özellikle tıbbi araştırmalar
(kaliteli) zeytinyağının kan basıncı, mide hastalıkları, kalp ve damar hastalıkları,
kanser hastalıkları, bağışıklık sistemi problemleri gibi vakalarda oldukça olumlu
etkilere sahip olduğunu göstermiştir (Kafatos 2004, Owen ve ark 2004).
Zeytinyağı genel insan sağlığına olan faydaları sebebiyle bir çok Akdeniz ülkesi
insanlarının günlük beslenmelerinde temel bileşendir. Sadece bu özelliği ile
zeytinyağı birçok Akdeniz ülkesinin temel tarım/sanayi ürünü olup yurtiçi
ekonomilerinde ve ihracatlarında önemli bir yer tutmaktadır. Zeytinyağının diğer
yenilebilir yağlara oranla insan metabolizmasına daha uygun oluşu sebebiyle sadece
gıdasal (yemeklik) tüketimi değil aynı zamanda cilt bakımı (kozmetik, sabun)
(http://www.oliveoilsource.com/cosmetics.htm) ve tıbbi amaçlı kullanımı da giderek
artmaktadır. Tüketimi gittikçe artan zeytinyağı ancak kaliteli üretilebildiği takdirde hem
sıhhi hem de ticari (ekonomik) bir katma değere sahip olabilir.
Üretilen zeytinyağlarının değişik çeşitleri olmakla birlikte yemeklik olarak
kullanılabilecek olanlara genellikle naturel sızma zeytinyağı denilmektedir. Naturel
sızma zeytinyağının 3 türü vardır. Bu türler Avrupa Birliği tarafından yağın ihtiva ettiği
serbest yağ asidi (oleik asit) oranına göre sınıflandırılır. Bu asidin değeri ile yağın
kalite ve tazeliğinin değeri ters orantılıdır. Yani asitlik değeri arttıkça kalite
düşmektedir.
Naturel Sızma Zeytinyağının 3 türü şunlardır:
a- Naturel Sızma zeytinyağı
b- Naturel Birinci Sızma Zeytinyağı
c- Naturel İkinci Sızma Zeytinyağı
Naturel sızma zeytinyağı oleik asit cinsinden serbest yağ asidi değeri %0,8 den az
olan zeytinyağlarıdır. Bu zeytinyağı genellikle salatalarda ve soslarda kullanılır.
Naturel birinci sızma zeytinyağı oleik asit cinsinden serbest yağ asidi değeri %0,8 ile
%2,0 arasında olan yağlardır. Bu zeytinyağı tam bir yemeklik zeytinyağıdır.
Naturel ikinci sızma zeytinyağı ise oleik asit cinsinden serbest yağ asidi değeri %2,0
yi aşan yağlardır. Bu zeytinyağının diğer adı da Lampante zeytinyağıdır. Bu tür
zeytinyağları direkt olarak tüketilmeyen ve genellikle rafinasyon işlemine tabii
tutulduktan sonra tüketilen yağlardır.
Zeytinyağlarının asitlik değerlerinin yükselmesinde en etken faktörler genellikle
oksijen ve ısı olup hasat sonrasında topluca veya çuvallarda bekletilen zeytinlerde
gerekli sıcaklık şartları oluştuğunda oksidasyon başlar ve zeytin meyvesindeki yağda
serbest yağ asidi oranı artmaya başlar. Aynı oksidasyon zeytinler kırılıp yağ
ayrılıncaya kadar devam eder.
Zeytinden elde edilecek olan zeytinyağı ve yapılacak işlem ile ilgili en temel iki
parametre yağın kalitesi ve yağ elde etme işleminin verimidir. Zeytinyağının kalitesine
ve verimine Şekil 2.6’da görüldüğü gibi zeytinin çeşidi/cinsi dahil toprak, iklim,
8
yetiştirme, zeytinin olgunluğu, hasat metodu, yağ ayırma işlemleri gibi etki eden bir
çok faktörler vardır (Göğüş ve Yıldırım 2008).
•
•
•
•
ZEYTİN
OLGUNLUĞU
TOPRAK
İKLİM
YETİŞTİRME
HASAT
İYİ KALİTE ZEYTİN
ZEYTİNYAĞI
AYIRMA
İŞLEMLERİ
ZEYTİN
ÇEŞİDİ
ZEYTİNYAĞI
Şekil 2.6 Zeytinyağının kalitesine ve verimine etki eden faktörler
Bu projede daha çok yukarıda bahsi geçen faktörlerden zeytini işleme ve yağını
ayırma konuları ile ilgilenilecektir. Bu konularda araştırma ve geliştirme faaliyetleri
dünyada halen devam etmekte olup bu çalışmalarla daha kaliteli zeytinyağı üretimi ve
daha verimli işleme sistemlerinin geliştirilmesi için çalışılmaktadır.
İnsan hayatında bu kadar önemi ve eski tarihi olan bir ürünün nasıl yetiştirildiği,
işlendiği ve işlenmekte olduğu ile ilgili bilgilerde oldukça önemlidir. Zeytinin
yetiştirilmesi konusunda oldukça çok sayıda yabancı ve yerli kaynak bulunmaktadır.
Ancak zeytinin zeytinyağına dönüştürülmesi ile ilgili yurt içinde sınırlı sayıda
yazılı/basılı Türkçe kaynak bulunmaktadır (Kayahan ve Tekin 2006, Göğüş ve ark
2008). Bu konularda ve özellikle kaliteli sızma zeytinyağının üretilmesi hususunda
yapılmış bilimsel araştırma ve geliştirme çalışması ise patentle korunmakta olan
İtalyan Sinolea sistemi ( European Patent No. 0252025) hariç hemen yok gibidir
(Boskou 1996, kritsakis 1998, Göğüş ve ark 2008)
9
3. ZEYTİNYAĞI ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ
Hasat edilen ve işletmeye getirilen zeytin, yağ ayırma işlemlerine girmeden önce şekil
1.7.a’ da görüldüğü gibi bazı ön hazırlama işlemlerine tabii tutulmak zorundadır. Bu
işlemlerin temel amacı yağı ayrılacak olan zeytinin yaprak, toprak, taş ve benzeri her
türlü yabancı maddeden temizlenmesi ve temel işlem aşamalarına hazır hale
getirilmesidir. Bu hazırlık işlemlerin gerekliliği iki açıdan önemlidir. Birincisi elde
edilecek yağın yabancı maddelerin etkilerine maruz kalmasını ve dolayısı ile kimyasal
yapısının etkilenmesini önlemek, ikincisi ise temel işlem makinalarının çalışması
sırasında makinalara gelecek zararları engellemektir. Hasat ve hazırlık işlemleri şekil
3.1.a da gösterildiği gibi doğru şekilde yapılarak yağ ayrılma işlemlerine hazırlanan
zeytinin tabii olacağı temel üretim aşamaları ise şekil 3.1.b’ de gösterilmiştir.
b) zeytinyağı Temel Üretim Aşamaları
a) zeytin Hazırlama Aşamaları
1) kırma
Hasat
2) yoğurma
Yaprak ayırma
3) Sıvı faz ayırma
(presleme-santrifüjleme-perkolasyon)
Yıkama
Temel işlemler
Sıvı faz
(zeytinyağı+kara su)
Katı faz
(prina =ıslak katı maddeler)
4)Yağın su ve
tortudan ayrılması
zeytinyağı
kara su
Şekil 3.1 Zeytin hazırlama ve zeytinyağı temel üretim aşamaları
Bu aşamalarda uygulanan temel işlemler sırasıyla şunlardır:
1. kırma
2. yoğurma
3. sıvı faz ayırma
4. yağın su ve tortudan ayrılması
Bunlar içerisinde ilk 3 işlem (kırma, yoğurma ve sıvı faz ayırma) ana işlemler olup bu
işlemler yıllar içerisinde değişik prensipler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu 3 temel
işlemlerde kullanılan çalışma prensipleri sürekli gelişme göstermekte olduğundan bu
işlemlerdeki teçhizat ve makinelerde sürekli olarak yenilenmektedir. Dördüncü işlem
olan yağ saflaştırma işleminin prensibi tamamen standart hale gelmiş olup yağın
içerisinde kalan zeytin kara suyunun santrifüj yöntemiyle ayrıştırılması ve
uzaklaştırılması prensibine dayanmaktadır.
Birlikte ve uyumlu olarak çalıştırıldığı zaman kaliteli yağ üretimini sağlayan ve
10
bu amaçla kullanılan makine, cihaz ve ekipmanların zeytin girişinden yağ çıkışına
kadar birlikte kullanımları ile temel olarak iki zeytinyağı işleme sistemi tipi ortaya
çıkmaktadır. Bunlar eskiden beri kullanılmakta olan parti mal usulü çalışan sistem
ile son kırk, elli yıldır kullanılmakta olan sürekli/kesintisiz çalışan sistemlerdir.
Dışarıdan bakıldığında bu iki sistem arasındaki temel fark hammadde olan zeytinin
işleme, kesintili yani parti parti girmesi ya da kesintisiz ve sürekli şekilde girmesi ile
ilgilidir.
Kesikli/Parti mal usulü çalışan sistemlerde belli miktardaki (mesela 500kg)
temizlenmiş birinci parti zeytin alınır ve sıra ile üç temel işlem basamağından (kırmayoğurma sıvı faz ayırma) geçirilerek yağı çıkarılır ve belli bir tankta toplanır. Daha
sonra ise ikinci, üçüncü, vb parti zeytinler benzer işlemlerden geçirilerek yağları yine
aynı toplama tankında toplanır. Bu şekilde parti parti işlenen zeytinlerin toplanan
yağları daha sonra dik santrifüj makinasında kalan suyundan ayrılıp filtre edildikten
sonra paketlenir ya da tüketime sunulur.
Sürekli çalışan sistemlerde ise temizlenmiş zeytin önceki sistemin aksine düzenli
bir şekilde ve sırası ile üç temel işlem basamağına girip çıkarak yağı yine en son
basamakta sürekli olarak toplama tankında toplanır ve bir yandan da dik santrifüj
makinasında kalan suyundan ayrılıp filtre edildikten sonra paketlenir ya da tüketime
sunulur. Bu sistemde işlemler arasında kesinti olmayıp zeytinler ve hamur sürekli
bir şekilde ve genellikle de el değmeden işlenmektedir.
3.1 KESİKLİ (PARTİ MAL USULÜ) ÜRETİM SİSTEMLERİ
Bu sistemler Şekil 3.2’ de görüldüğü gibi genellikle taş kırıcı ve yoğurucu ile
pres makinesinden oluşmaktadır. Taş kırıcılar üstü açık silindirik tankın içinde dönen
ağır taşlardan oluşmakta olup zeytinlerin kırılması için taşın belli bir hızda (1530 devir/dakika) hem kendi ekseni hem de tankın ekseni etrafında dönmesi gerekir.
Bu sebeple tankın alabileceği kadar zeytin bir seferde tanka yüklenerek dönen taş
ile hem kırılır hem de yoğrulur. Kırma ve yoğurma işlemi birleştirilmiş olup yaklaşık
30-60 dakikada zeytin hem kırılır hem de yoğrularak preste sıkılmaya hazır hale
getirilir.
Kırma ve yoğurma
Pres makinesi
Şekil 3.2 Kesikli üretim sisteminde kullanılan taş kırma ve yoğurma ile pres işlemleri
Olgunlaşan ve yağını iyice bırakan hamur tanktan alınarak çok sayıdaki özel
sıkma torbalarına 2-3 cm kalınlığında olacak şekilde doldurulurlar. Bu torbalar daha
11
sonra üst üste yerleştirilerek pres makinesinde sıkma işlemine tabii tutulurlar. Sıkma
işlemi yağın hamurdan verimli bir şekilde ayrılması için yavaş yavaş yapılır. Sıkma
sonucu hamurun içindeki sıvı faz (yağ+karasu) ayrılarak torbalarda yağı ve suyu
alınmış az nemli ve az yağlı katı madde (pirina) bırakılır. Bu pirina daha sonra başka
fiziksel ve kimyasal işlemlere tabii tutularak değerlendirilir.
Şekil 3.3 Eski taş kırıcı ve vidalı pres için örnek resimler
3.2 SÜREKLİ ÜRETİM SİSTEMLERİ
Parti mal sisteminin aksine bu sistemlerde zeytinler Şekil 3.4’ de görülen
sıralı işlem makineleri arasında sürekli olarak hareket halindedir. Kırıcı ve yoğurucu
ayrı olup taş kırıcı yerine metal kırıcı ve taş yoğurucu yerine de metal
yoğurucu/karıştırıcı kullanılmaktadır. Hamurdan sıvı fazın ya da yağın ayrılması
içinse pres yerine santrifüj prensibi ile çalışan dekantör kullanılmaktadır.
Metal kırıcılarda kırılan zeytinler kırıcının çıkışından direkt olarak yoğurma tankına
dökülmektedir. Burada yeterli süre (30-60dakika) yoğrulan ve olgunlaştırılan hamur
pompa vasıtasıyla dekantöre gönderilerek yağının ayrıştırılması sağlanır. Yoğurma
işlemi kendi içinde parti mal usulü yapılmaktadır. Bu sebeple sürekli sistemlerin
kesintiye uğramaması için genellikle iki (ya da ihtiyaca göre üç) yoğurma tankı birlikte
kullanılır. Birisi yoğurma işlemi yaparken diğer(ler)i kırıcıdan yükleme veya dekantöre
besleme yapar.
Dekantör temel olarak santrifüj prensibi ile çalışan yatay bir silindir olup içerisine
pompa tarafından sürekli ve düzenli olarak beslenen karışımın (hamur ve hariçten
eklenen su) yüksek devirli dönmesi sırasında merkezkaç kuvvetleri etkisi altında
yoğunluk farkına bağlı olarak fazlarına ayrılmasını sağlar. Toplanan yağ diğer bir
besleme pompası ile dik santrifüj makinasına gönderilir ve burada saflaştırılarak
paketleme ya da tüketime sunulur.
12
Şekil 3.4 sürekli üretim sistemlerinin işlem aşamaları ve makine yerleşim düzeni
3.3 YAĞIN SU VE TORTUDAN AYRILMASI (SAFLAŞTIRMA) İŞLEMİ
Kullanılan metot ya da prensibe bağlı olarak, sıvı faz ayırma işleminden sonra elde
edilen sıvı fazın içerisinde değişik oranlarda karasu ve katı madde bulunur. Son ürün
olan zeytinyağının kalitesini kaybetmeden korunması ve tüketimi için kara suyun ve
muhtemel katı maddelerin yağdan uzaklaştırılarak yağın saflaştırılması gerekir.
Presleme metodu ile elde edilen sıvı faz çok büyük oranda karasu ve bir miktarda
katı madde içermekte olup bu kara suyun yağdan ayrılması genellikle iki aşamalı
olmaktadır. Birinci aşamada baskı kuvveti sebebiyle hamurdan ayrılan sıvı fazın
tamamı bir yüzdürme/taşırma çukuru ya da tankı denilen tankın içinde biriktirilerek
ağır olan katı maddenin dibe çökmesi ve hafif olan yağın da suyun üzerinde birikmesi
ve bu yağın üst taraftan alınarak ayrı bir kapta biriktirilmesi sağlanmaktadır. Bu
şekilde yağın içinde kalan karasu ve katı madde miktarı en aza indirilmektedir. Ancak
yağın standart kalite değerlerine ulaşabilmesi için ikinci bir santrifüj işleminden
geçirilerek kalan karasu ve katı maddelerin uzaklaştırılması sağlanmaktadır. Burada
kullanılan santrifüj prensibi sıvı faz ayırma işlemi olan dekantör sistemindeki ile aynı
olmakla birlikte daha çok sıvı fazları birbirinden ayırmakta kullanılmaktadır. Dik
13
santrifüj sistemi yağın saflaştırılmasında alternatifi gözükmeyen standart işlem haline
gelmiş durumdadır (şekil 3.5).
Santrifüj-dekantör ile elde edilen yağın içindeki karasu ve
katı madde oranı pres sistemindekine oranla çok daha az
olduğu için yüzdürme/taşırma tanklarına ihtiyaç duyulmaz
ve elde edilen yağ bir süre dinlendirildikten sonra direkt
olarak dik santrifüje verilerek saflaştırılabilir.
Perkolasyon sisteminde elde edilen yağın içindeki karasu
oranı dekantör sistemindekinden bile az olup elde edilen
yağ neredeyse olduğu gibi tüketilebilecek kadar temizdir.
Karasu neredeyse hiç olmasına rağmen elde edilen yağın
içinde (toz halinde) bir miktar katı madde bulunmaktadır.
Uzun süreli koruma ve depolama için ve özellikle de katı
maddeden temizlenmesi için bu yağında dik santrifüj ile
saflaştırılması tavsiye edilir.
Daha önce de bahsedildiği gibi yağın şişelenerek
pazarlanacağı durumlarda dik santrifüjden çıkan yağ
ayrıca ince filtrelerden geçirilerek çok daha iyi bir
saflaştırma işlemine tabii tutulmalıdır.
Şekil 3.5 Dik santrifüj
14
4. ZEYTİN HAMURUNUN HAZIRLANMASI (ZEYTİNİN
KIRILMASI) İŞLEMİ
İlk işlem olan kırma-ezme aşamasında amaç zeytinin etli kısmında bulunan küçük
ölçekteki yüzlerce hatta binlerce yağ hücrelerinin yırtılması ve bu sayede yağ
damlalarının açığa çıkmasıdır. Bunun için kırıcının hem parçalayarak boyutu
küçültme ve bu sayede yağ akış alanını artırma ve hem de kesme ile ulaşılamayan
yağ hücrelerini delme ya da yırtma işlevleri olması gerekir. Kırıcılar veya ezicilerin bu
işlevlerine çekirdekler kırılmış keskin kenar ve köşeleri ile yardımcı olmakta ve
hücrelerin daha verimli şekilde parçalanma ve delinmesini sağlamaktadır. Aksi
takdirde kırıcıların daha verimli çalışması için daha iyi tasarlanması veya daha uzun
çalıştırılması gerekir.
4.1 GELENEKSEL KIRMA YÖNTEMİ
Taş kırıcılar ve metal kırıcılar en çok kullanılan iki tip kırıcıdır Tarihsel sıralamaya
göre kırıcılar olarak öncelikle taş ve daha sonra da metal kırıcılar kullanılmıştır.
Geleneksel yöntemde şekil 4.1 de de görüldüğü gibi değişik geometrilerdeki ağır
taşlar zeytinlerin içinde olduğu ve tabanı da genellikle benzer taştan yapılan
teknelerin/kovaların içinde dönerek yada yuvarlanarak altındaki zeytinlerin ezilmesini
ve kırılmasını sağlamaktadır.
Şekil 4. 1 Değişik taş kırcılardan örnekler
Taş kırıcılar birkaç yıl öncesine kadar, kullanılan en eski metot olarak hala önemini
korurken; özellikle kapasite ve hijyen sorunu yaratması nedeniyle yerini metal
15
kırıcılara bırakmıştır. Taş kırıcılar metal kırıcılara göre daha büyük ölçekli fakat daha
düşük kapasitelidir. Ancak taş kırıcılar ile kırılan zeytinlerin yağı tad, aroma ve
benzeri gibi değişik sebeplerle metal kırıcılar ile kırılan zeytinin yağından daha fazla
tercih edilebilmektedir. Taş kırcılar daha çok parti mal usulü çalışan işletmelerde
kullanılmaktadır. İşçilik ve temizlik sorunları metal kırıcılardan çok daha fazla olup
sürekli üretim sistemlerinde kullanılması mevcut haliyle uygun değildir.
Taş kırıcılar hem kendi ekseni hem de teknenin dik ekseni etrafında oldukça düşük
hızlarda dönen ve zeytinleri çarpma ve darbe yüklerinden çok kendi (statik) ağırlıkları
altında kıran sistemlerdir. Sanayi tipi taşların ağırlıkları boyutlarına ve cinslerine bağlı
olarak yaklaşık 400-1000kg aralığında değişmekte olup bu taşlar genellikle 60-120cm
çap ve 20-40cm genişliklerinde olmaktadır. Taş kırıcıların devirsel hızları yaklaşık
olarak 15-40 devir/dakika aralığındadır. Bu tip taş kırıcıların işlem kapasitesi (kırma
ve yoğurmayı da kapsamak üzere) genellikle 500 kg/saat ile 1200 kg/saat arasında
değişir.
4.2 MODERN KIRMA YÖNTEMİ
Metal kırıcılar taş kırıcılara nispeten daha küçük boyutlarda ancak daha yüksek
hızlarda ve sürekli olarak çalışan sistemlerdir. Bu kırıcılar genellikle paslanmaz metal
malzemeden yapıldığı ve nispeten küçük ve hafif olduğu ve bu sebeple de kolay
temizlenebildiği için taş kırıcılara göre daha hijyenik ve temizdir. Bu kırıcılar değişik
şekillerde tasarlanan, çekiçli ve pimli gibi tipleri (şekil 4.2) olan ve aynı zamanda taş
kırıcılardan daha yüksek hız ve kapasiteye sahip kırıcılardır.
Metal kırıcılar 30-35cm çapa, 1500-3000devir/dakika aralığında devirsel hızlara sahip
ve bu sebeple zeytinleri çok kısa süre içerisinde kırabilen sistemlerdir. Ticari tip metal
kırıcıların kapasiteleri ise genellikle 1000kg/saat ile 3000kg/saat arasında
değişmektedir. Bu özellikleri sebebiyle metal kırıcılar daha çok sürekli üretim
sistemlerinde kullanılmaktadır.
Şekil 4. 2 Çekiçli ve pimli metal kırıcılar
16
5. ZEYTİN HAMURUNUN YOĞRULMASI İŞLEMLERİ
Zeytin kırıldıktan sonra, ikinci işlem olarak zeytin hamurunun karıştırılması
gerekmektedir. Bu karıştırma aslında yoğurma ya da olgunlaştırma olarak da ifade
edilebilir. Bu aşamada temel amaç; hücrelerdeki yağ damlacıklarının hücrelerden
ayrılmasını sağlamak ve serbest kalan bu damlacıkların birleşerek daha büyük yağ
damlacıkları oluşturmasını sağlamaktır. Bu işlem sayesinde yağ damlacıklarının
hamurdan daha kolay ayrılmalarının sağlandığına inanılmaktadır. Taş yoğurucular ve
metal yoğurucular kırıcının tipine bağlı olarak en çok kullanılan iki tip yoğurucudur.
5.1 GELENEKSEL YOĞURMA YÖNTEMİ
Kırma için kullanılan taş (ve kova) sistemi temel olarak taşın ağırlığı ve dönmesi ile
kırma yaptığı için kovanın içine yerleştirilen zeytinlerin tamamının kırılması zaman
almaktadır. Ancak işlemin ilk anından itibaren kırılan zeytinler bir yandan da
yoğrulmaya başladığı için taş sistemlerinde kırma ve yoğrulma işlemi aynı kovanın
içinde birlikte yapılmaktadır. Taş kırma sistemlerinde kırıcı taş ve kova aynı zamanda
yoğurucu olarak ta görev yaparlar ve zeytini aynı zamanda hem kırar hem de
yoğururlar (şekil 5.1).
Şekil 5.1 Taş yoğurucular için örnekler
Taş yoğurucular genellikle 15-40devir/dakika hız aralığında çalışarak hamurun
durumuna bağlı olarak 30-90 dakikalık süreler içerisinde hamuru yağ ayırma işlemine
hazırlarlar.
5.2 MODERN YOĞURMA YÖNTEMİ
Metal kırıcılı sistemlerde ise zeytinler kırıcıda çok hızlı (saniyeler içinde) kırıldıkları
için yoğurma işlemi ayrı bir yarı silindirik yatay şaftlı (veya yarı küresel dikey şaftlı)
tankın içinde gerçekleştirilir(Şekil 5.2). Tankın içine yerleştirilen şaft hamurun
karıştırılması ve ileriye doğru ötelenmesi için eğimli bıçaklar veya spiral şeklinde
parçalara sahiptir. Tankların hamura temas eden iç yüzeyi ve diğer tüm parçaları
gıda güvenliği açısından daha çok paslanmaz çelik malzemeden yapılmaktadır.
17
Şekil 5.2 Metal yoğurma tankı ve helezonu
Bu tür yoğurucularda karıştırma hızı 15-25d/d cıvarında olup karıştırma işlemi
genellikle çift cıdarlı ve ısıtmalı yatay tanklarda 30-90 dakika süresince
gerçekleştirilir. Sürekli üretim sistemlerinde metal kırcı ile dekantör arasında ihtiyaca
göre çift tank olarak kullanılırlar. Metal karıştırıcı tankların ticari kapasiteleri genellikle
500-750kg aralığındadır.
18
6. HAMURDAN ZEYTİNYAĞININ AYRILMASI İŞLEMLERİ
Naturel (doğal) zeytinyağı, olgunlaştırılmış zeytin hamurundan sadece mekanik
yollarla elde edilen yağdır. Bu yağ, doğru olgunlukta, görüntüde ve iyi kalite
zeytinlerden elde edildikten hemen sonra yenilebilir niteliktedir.
Üçüncü ve en önemli işlem olan sıvı faz ayırma işleminin temel amacı yoğurma ile
olgunlaştırılmış hamurda bulunan yağın alınması olup bunun için uygulanan 3 temel
prensip vardır. Bunlar:
• presleme (statik basınç uygulama),
• santrifüjleme (dinamik/yüksek devirli merkezcil kuvvet uygulama) ve
• perkolasyon (sıvı yüzey gerginlik kuvvetleri)
prensipleridir.
Bu prensipleri kullanan sistemler farklı makinelere sahip olmakla birlikte hepsi de
fiziksel kuvvet yoluyla katı ve sıvı fazların birbirinden ayrılmasını sağlarlar.
6.1 STATİK BASINÇ UYGULAMA YÖNTEMİ
Presleme (basınç uygulama) en eski metotlardan biridir ve hala naturel zeytinyağı
elde etmek için kullanılan sistemlerden birisidir. Bu metot, şekil 6.1 de görülen telis ve
benzeri torbalar içine yerleştirilmiş hamurun doğru şartlarda baskılanması ile sıvı
fazın (zeytinyağı + karasu) zeytin hamurundan ayrılması prensibine dayanmaktadır.
Sıvı faz, katı fazdan (pirina) çekirdek parçacıklarının ve torbanın drenaj etkisi yardımı
ile ayrılır.
Şekil 6.1 Vidalı ve hidrolik preslerde sıkılan hamur torbaları
Bu prensip zeytinden yağ elde etmek için kullanılan en eski ve yıllarca en yaygın
şekilde kullanılmış metotdur. Bu sistem gelişen teknoloji ile birlikte değişime
uğramıştır. İlk uygulamalarında pres olarak insan ve hayvan gücüyle çalıştırılan
mengeneler kullanılırdı, ancak hidrolik baskıların bulunup geliştirilmesiyle bu işlem
otomatik hale gelmiştir. Baskılama işleminde, kırılmış ve yoğurma işlemine tabii
tutulmuş zeytin hamuru torbalara 2-3cm kalınlığında ve düzgün bir şekilde yerleştirilir.
Daha sonra torbalar yükleme ünitesi yardımıyla baskıya yüklenir. Pres sisteminde
olgun hamur ile doldurulmuş torbalar pres tablaları arasında sıkıştırılarak hamurun
yeterli basınca maruz kalması, ve bu sayede azalan hacımdan akışkan olan sıvı fazın
ayrılması sağlanır. Bu işlem sırasında, hamurun sıvı fazı torbaların gözeneklerinden
geçerken katı faz geçemeyerek torbanın içinde kalır.
19
Sıvı faz dışarıdaki bir tankta toplanırken artık katılarla (prina) dolu torbalar presten
alınıp ayrı bir yerde temizlenir ve işlem yeni doldurulmuş torbalarla tekrarlanır. Bu
işlem süreksiz (kesintili) olup, işçilik giderleri yüksektir.
Soğuk su
Zeytin
YIKAMA
Sıcak su
KIRMA
YOĞURMA
Sıcak su
MEKANİK
PRES
Sıcak su
Şıra
DEKANTASYON
Yerçekimi kuvveti
veya santrifüj ile
ayırma
Zeytinyağı
Atık su
Az sulu pirina
Karasu
Şekil 6.2 Presleme ile yağın ayrılması işlem basamakları
Pres sisteminin işlem basamakları şekil 6.2 de gösterilmekte olup baskı sırasında
yağla birlkte karasu da geldiği için geriye az sulu prina kalmaktadır.
6.2 DİNAMİK/YÜKSEK DEVİRLİ MERKEZCİL KUVVET UYGULAMA YÖNTEMİ
Dekantör sistemi olarak ta bilinen bu sistem; yağ, su ve çözünmeyen katıların
yoğunluk farkından yararlanarak ayırım yapma prensibine dayanan sürekli bir
zeytinyağı işleme yöntemidir. Dekantör sistemi dünya genelinde en yaygın kullanılan
ve zeytin hamuruna uygulanan santrifüj kuvveti prensibine dayanan sürekli bir
sistemdir. Ayırım şekil 6.3 te görüldüğü gibi daha çok yatay santrifüjlerde
(dekantörlerde) gerçekleştirilir.
Şekil 6.3 Yüksek devirli dekantör sistemi
Hızla döndürülen hamurda ağır olan katı faz (çekirdek, et, zar) en dışta birikirken sıvı
fazın ağır olan kısmı karasu onun üzerinde ve daha hafif olan yağ kısmı ise en içte
toplanmaktadır. Dekantörün içindeki helezon itici dekantörden farklı bir hızda dönerek
katı fazı ileri doğru itmekte ve dekantörün konik kısmının dar bölgesindeki katı atık
20
çıkış ağzından dışarı atmaktadır. Sıvı faz ise konik bölgeyi aşamadığı için arka
taraftaki ince ayarlı sıvı faz çıkışından dışarı atılmaktadır. Üç fazlı dekantör
sistemlerinde yağ üstte olduğu için merkeze daha yakın olan bir çıkıştan alınırken
karasu bundan daha uzaktaki (dıştaki) başka bir çıkıştan alınmaktadır. Katı madde
ise az bir nemle ön taraftan dışarı atılmaktadır. Sistem sürekli bir yapıya sahip olup
işçilik giderleri düşük ancak ilk yatırım ve işletme maliyeti yüksektir. 3-fazlı dekantör
ile yağın ayrılması işleminin basamakları şekil 6.4 de gösterilmektedir.
Soğuk su
Sıcak su
Sıcak su
Zeytin
YIKAMA
KIRMA
YOĞURMA
SANTRİFÜJ
DEKANTASYON
Zeytinyağı
Atık su
Yarı-Sulu pirina
Karasu
3-FAZLI DEKANTÖR İLE YAĞIN AYRILMASI
Şekil 6.4 3-fazlı dekantör ile yağın ayrılması işlem basamakları
Bu işlemde fazların rahat ayrılabilmesi için hamurda oluşan merkezkaç kuvvetinin
belli bir değerin üstünde olması gerekir. Merkezkaç kuvvetini temsil eden merkezcil
ivmelenme değerinin dekantörlerde yerçekimi ivmesinin yaklaşık 2000-3000 katı
olması tavsiye edilmektedir. Merkezcil ivme değeri dekantörün dönüş hızı ile iç
yarıçapına bağlı olup hesabı aşağıdaki şekilde yapılmaktadır.
Merkezcil ivme= (2*pi*n/60)2*r
n= dekantörün dönme hızı (d/d)
r= dekantörün iç yarıçapı (m)
Merkezcil ivme katsayısı (G) merkezcil ivmenin yerçekimi ivmesine (g=9.81m/s2)
oranı olarak hesap edilir ve etkili bir ayrıştırma işlemi için bu katsayının değeri
yukarıda belirtildiği gibi 2000-3000 aralığında tavsiye edilir. 4000d/d hızla dönen ve iç
çapı 30cm olan bir dekantör için bu katsayı
G=(2*pi*n/60)2*r/g =~ (2*3.14*4000/60) 2 *0.15/10 =~ 2630
olarak hesaplanır ve tavsiye edilen aralıkta olduğu için ayırma işlemini verimli bir
şekilde yapabilir.
Doksanlı yılların başında santrifüj dekantör sistemlerinde yeni gelişmeler yaşanmış
ve yeni bir dekantörün kullanımına başlanmıştır. Bu yeni dekantör sisteminde zeytin
hamuruna eklenen su miktarı azaltılmış ve karasu miktarı düşürülmüştür.
Günümüzde; geleneksel 3-fazlı santrifüj dekantörün yanı sıra zeytinyağı
fabrikalarında kullanılan diğer dekantör sistemleri şunlardır:
• Bunlardan birincisi “İntegral” tipi olarak adlandırılan iki-fazlı santrifüj dekantör
sistemidir. Bu sistemde hamura su ekleme ihtiyacı yoktur. İspanya’da yaygın
olarak kullanılan bu sistemde kara suyun fazlası katı faz ile birlikte –nemli katı
21
olarak – ön kısımdan dışarı atılırken sadece yağ –ve çok az bir miktar karasuarka taraftan alınmaktadır. Bu nedenle bu sistemde yağ ve pirina çıkışlarına ait
olmak üzere sadece iki adet çıkış vardır.
• Diğer bir sistem üç-fazlı sisteme göre daha az su ihtiyacı (0-30 l /100 kg zeytin)
olan ve bu nedenle “su tasarruflu” diye adlandırılan iki buçuk-fazlı santrifüj
dekantör sistemidir. İtalya’da yaygın olan bu sistemde de; üç-fazlı sistemdeki gibi
yağ, pirina (% 55-60 nemli) ve karasu (5-30 l / 100 kg zeytin) olmak üzere üç
çıkış vardır.
Soğuk su
Zeytin
YIKAMA
KIRMA
YOĞURMA
SANTRİFÜJ
DEKANTASYON
Zeytinyağ
Atık su
Sulu pirina
2-FAZLI DEKANTÖR İLE YAĞIN AYRILMASI
Soğuk su
Sıcak su
Sıcak su
Zeytin
YIKAMA
KIRMA
YOĞURMA
SANTRİFÜJ
DEKANTASYON
Zeytinyağ
Atık su
Yarı-Sulu pirina
Karasu
3-FAZLI DEKANTÖR İLE YAĞIN AYRILMASI
Şekil 6.5 2-fazlı ve 3-fazlı dekantör sistemlerinin karşılaştırmalı işlem basamakları
Her iki tip dekantör sistemlerinin (2-fazlı ve 3-fazlı) işlem basamakları şekil 6.5 te
gösterilmiş olup aralarındaki temel fark ortaya çıkan karasuyun birisinde olduğu gibi
sıvı olarak çevreye atılması diğerinde ise prinanın içine verilerek sulu prina şekline
getirilmesidir.
6.3 AKIŞKANLARIN YÜZEY GERİLİMİ FARKINI KULLANMA YÖNTEMİ
Perkolasyon veya seçici filtrasyon olarak ta bilinen ve hala kullanılan eski bir
sistemdir. Bu metotla zeytinlerin yağının alınması için imal edilen ilk makine
üzerindeki çalışmalar 1911’lere kadar uzanmaktadır. 1951 yılında ise prototip ürün
olan “Alfin” (günümüzde Sinolea olarak bilinmektedir) üretilmiştir.
Bu metot, hamur bünyesindeki genelde sıvı ile katının özelde ise yağ ve suyun
yüzeye yapışma – yüzey gerilimi - farklılıklarına dayanmaktadır. Bu amaçla çelik bir
22
plaka zeytin hamuru içine daldırılmaktadır. Plaka geri çıkarıldığında farklı yüzey
gerilimlerinden dolayı yağla kaplanmaktadır.
Sıvıların katılara göre temasta olduğu yüzeye daha çok yapışma özelliği vardır.
Sıvılarında kendi içinde fiziksel özellik farklılıklarına bağlı olarak temasta oldukları
yüzeye yapışma kabiliyetleri farklılık gösterir. İşte bu prensip gereği olgunlaşmakta
olan hamur içine daldırılan ince çelik veya başka bir malzemenin (plakanın)
hamurdan çıkarılırken sıvı faz (veya yağ) ile kaplanmış olması ayrıştırmanın temel
prensibi olup tekrar tekrar daldırılıp temizlenmesi ile işlem süreklilik kazanmaktadır.
Bu durumun en basit örneği şekil 6.6 da gösterilmekte olup bir bardak yağ-su
karışımının içerisine daldırılan bir meyve bıçağı çıkarılırken yağla kaplı olacak ve
tekrarlayan daldırışlarla yağ sudan ayrılacaktır.
Şekil 6.6 Sıvıların yüzey gerginliği farkı ile ayrılması işlemi örneği
Bugün daha da geliştirilen ve Sinolea olarak adlandırılan sistem yarı silindirik bir tank
ve içerisine dalıp çıkan paslanmaz çelik plakalardan oluşmaktadır (şekil 6.7).
Hareketli olan plakalar yavaşça zeytin hamuru içerisine dalmakta, daha sonra geri
dışarı çıkarıldığında yüzeye kaplanmış yağ, bıçaklar vasıtasıyla sıyrılıp dışarı
damlatılmaktadır. Bu sızılıp damlatma özelliğinden dolayı da perkolasyon (düşen)
olarak adlandırılır. Şekil 6.8 de yalayıcı bıçaklar tarafından Sinolea tankının dışına
iletilen yağ damlaları görülmektedir.
23
Bıçakları
tekne
içinde
tarayan
tarak sistemi
İleri-geri hareketli
yalayıcı bıçaklar
Şekil 6.7 Sinolea sisteminin yalayıcı bıçakları ve tarayıcı/karıştırıcı kanatları
Şekil 6.8 Sinolea tankının dışında damlayan yağ damlaları
24
7. ZEYTİN HAMURUNUN HAZIRLANMASI KONUSUNDA
YAPILAN ARAŞTIRMA-GELİŞTİRME ÇALIŞMALARI
7.1 MEVCUT YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRMASI
Daha önce de belirtildiği gibi ilk işlem olan kırma-ezme aşamasında amaç zeytinin
ezilerek yağ hücrelerinin yırtılması, parçalanması ve bu sayede yağ damlalarının
açığa çıkmasıdır. Tarihsel sıralamaya göre kırıcılar olarak öncelikle taş ve daha
sonra da metal kırıcılar kullanılmıştır.
Taş kırıcılar hem kendi ekseni hem de teknenin dik ekseni etrafında oldukça düşük
hızlarda dönen ve zeytinleri çarpma ve darbe yüklerinden çok kendi (statik) ağırlıkları
altında kıran sistemlerdir. Sanayi tipi taşların ağırlıkları boyutlarına ve cinslerine bağlı
olarak yaklaşık 600-2000kg aralığında değişmekte olup bu taşlar genellikle 80-140cm
çap ve 20-40cm genişliklerinde olmaktadır. Taş kırıcıların devirsel hızları yaklaşık
olarak 15-30 devir/dakika aralığında olup, bu da 1-3 m/saniye ye tekabül eden bir
çevresel hız demektir.
Hem taşların hem de zeytin tanelerinin yuvarlak geometriye sahip olması ve kırma
işleminin de yuvarlak taş ile düz tekne zemini arasında gerçekleşiyor olması zeytin
tanelerinin taşın altına kontrollü olarak girmesini ve girse bile ilk seferde kırılmasını
zorlaştırmaktadır. Bu sebeple taş kırma sistemi parti mal usulü ile yeterli ve hatta
gerekli bir zaman sürecinde çalıştırılması gerekmektedir. Bu süre teknenin hacmına
da bağlı olarak teknenin içindeki tüm zeytinlerin kırılması için genellikle 30-60 dakika
arasında değişmekte olup kırmanın uzun sürmesi sebebiyle yoğurma işlemi de aynı
teknede yapılarak hamurun yağ ayırma işlemine hazırlanması sağlanmaktadır. Bu tip
taş kırıcıların işlem kapasitesi (kırma ve yoğurmayı da kapsamak üzere) genellikle
500 kg/saat ile 1200 kg/saat arasında değişir.
Taş kırıcılar, yüksek hızları ve büyük çarpma kuvvetleri ile zeytine çok fazla mekanik
etki uygulayan metal kırıcıların aksine zeytinleri çok fazla hırpalamazlar. Taşlar temel
olarak kendi statik ağırlıkları ile uyguladıkları kuvvetle kırma işlemini ve taşın çevresel
hızı sebebiyle oluşan tabana oransal hızları ile de yırtma, parçalama ve karıştırma
eylemini gerçekleştirirler. Taş kırıcıların en önemli avantajları şöyle sıralanabilir
(Boskou 1996):
•
•
•
•
•
Emülsiyon oluşumuna neden olmaz
Hamur aşırı ısınmaz
Daha büyük yağ damlacıklarının oluşumuna yardımcı olur, bu sayede
bir sonraki aşama olan yoğurmaya da katkıda bulunmuş olur
Hamur hazırlanırken; kırma işlemi zeytinin özelliklerine göre
ayarlanabilir
Metal kontaminasyonu riski yoktur.
Ancak bu sistemlerde parti malların yüklenmesi ve boşaltılması son yıllarda her ne
kadar otomatik mekanizmalarla desteklense de büyük oranda işçilik gerektirmektedir.
Sistem büyük ve yavaş olduğu ve genellikle dışarıdan müdahaleye açık olduğu için
25
temizlik ve hijyen açısından sorunlar yaşamaya yatkındır. Taşların ve teknenin
yüzeylerine yapışan hamur uzun süreli ve sürekli olarak atmosfere açık olduğu için
oksidasyon ve kötü koku oluşumu kaçınılmaz olmaktadır.
Metal kırıcılar taş kırıcılara nazaran çok daha küçük boyutlara sahip olduğundan
benzer iş kapasitelerini yakalamak için çok daha yüksek hızlarda dönmesi
gerekmektedir. Metal kırıcılar 30-35 cm çapa, 1500-3000 devir/dakika aralığında
devirsel hıza ve 25-50 m/saniye cıvarında çevresel hıza sahiptir. Bu çevresel hız
taşların çevresel hızının 15-25 katı cıvarındadır. Ticari tip metal kırıcıların kapasiteleri
ise genellikle 1000 kg/saat ile 3000 kg/saat arasında değişmektedir. Metal kırıcılı
sistemlerde zeytinler kırıcıda çok hızlı (saniyeler içinde) kırıldıkları için yoğurma
işlemi kırıcıyı takip eden ayrı bir karıştırma tankının içinde gerçekleştirilir.
Metal kırıcıların değişik tipleri (şekil 7.1) olmasına rağmen temel olarak çalışma
prensipleri birbirine çok benzemektedir. Taş kırıcılarda kırma olayı daha çok statik
yük altında olurken bu tip hızlı fakat küçük ve hafif kırıcılarda kırma işlemi daha çok
darbe yükleri altında gerçekleştirilmektedir. Darbe yüklerinin oluşturulması içinse
kırıcı sürekli bir yüzey yerine kesintili ya da parçalı ancak yüksek hızlarda zeytinlere
çarpan yüzeylerden oluşturulmaktadır. Bu yüzeyler hareketli ya da sabit çekiçlerden
olabileceği gibi sabit pimlerden de olabilmektedir.
(a)
(b)
Şekil 7.1 Metal kırıcıların çeşitleri (a-b: çekiçli, c: pimli)
(c)
Çekiçli sistemlerde çarpma ve sıkıştırma ile kırma birlikte gerçekleşmektedir. Pimli
sistemlerde ise pimler arası mesafeler sabit olduğu için ve pimlerin bir kısmı
dönerken diğer kısmı sabit durduğu için bu kırıcılarda daha çok sıkıştırarak kırma
işlemi gerçekleşmektedir. Her iki sistemde de kırılan zeytinlerin iriliği kırıcı ünitenin
içine veya dışına yerleştirilen delikli elekle kontrol edilmektedir. Yeteri kadar
küçülmeyen parçalar eleğin deliklerinden geçemediği için içeride biraz daha
parçalanarak boyutları küçültülmekte ve böylece en iri parçacığın boyutunun elek
delik çapından daha küçük olması sağlanmaktadır. Ancak parçacık boyutlarının alt
sınırı ile ilgili herhangi bir kontrol imkanı bulunmamaktadır.
Özellikle çekiçli kırıcı sistemlerde dönen çekiçlerin etrafındaki/dışındaki parçaların
yüzeyleri iri kanallar şekilde işlenerek çarpma etkisi ile kırılması yanında zeytinlerin
çekiçler ile bu kanallar arasında sıkışarak kırılması da sağlanmaktadır. Aksi takdirde
tüm kırılmanın çarpma ile sağlanması gerekir ki bu da çekiçlerin çok daha fazla
hızlara ulaşmasını gerektirir. Artan çarpma hızı ise daha fazla güç harcamak demek
olup bu gücün bir kısmı ise kırıcı içinde sürtünme ile ısıya dönüşecek ve hamurun
sıcaklığını artıracaktır. Bunun aksine durumda yani düşük hızlarda ise çarpma ile
26
kırılmanın verimi düşecektir ve kırılmanın oluşması için çarpmadan çok sıkıştırma
işleminin artması gerekecektir. Bilindiği gibi en düşük kırma hızı taş sisteminde olup
bu sistemde kırılma ise nerdeyse tamamen zeytinlerin ağır taş ile teknenin zemini
arasında sıkıştırılması ile olmaktadır. Ancak bu sistemde de daha önce anlatıldığı
gibi zeytinlerin taş altındaki kırılma davranışı kontrollü olmayıp zeytinlerin rastgele
hareketine bağlıdır.
Taş kırıcılarla kıyaslandığında metal kırıcılar daha küçük boyutlara, daha yüksek
çekiç/çarpma hızı nedeniyle daha yüksek kapasite ve düşük işçilik maliyetine
sahiplerdir. Bunların yanı sıra, taş kırıcılara nispeten en önemli üstünlükleri sürekli ve
daha temiz bir sistem olmalarıdır.
Metal kırıcıların bu avantajlarına rağmen bazı dezavantajları da bulunmaktadır.
Bunlar genellikle (Boskou 1996):
•
•
•
•
Yüksek hızdan dolayı emülsiyon oluşumu,
yüksek hızda kırmaya bağlı sıcaklık artışı,
yağın duyusal özelliklerinde muhtemel olumsuz değişimler,
metal kısımların aşınmasına bağlı yağda kontaminasyon ve kırıcı
performansında düşüştür.
Taş kırıcılar 15-30d/d hızlarında dönerken metal kırıcılar genellikle 1500-3000d/d
hızlarında dönmektedir. Bu kadar yüksek hızlar işleme kapasitesini artırırken aynı
zamanda hamurun ısınması ve yağ damlacıkları ile su damlacıklarının emülsiyon
olma riskini de beraberinde getirmektedir. Bu durum ise kırmayı takip eden
işlemlerde zorluklar ve oksidasyona yatkınlık gibi sorunlara sebep olabilmektedir.
Zeytin kırmada kullanılan mekanik kırıcıların, zeytin olarak giren ve hamur olarak
çıkan malzemenin sıcaklığında önemli artışlara neden olduğu tespit edilmiştir. Taş
kırıcılarda meydana gelen sıcaklık artışı 4-5 C iken metal kırıcılarda bu artış 13-15 C
arasındadır (Boskou 1996). Bu sıcaklık artışının nedeni; çekirdek ve parçacıklarının
kısa bir zamanda ve yüksek hızlarda kırılması esnasında ısı halinde açığa çıkan
enerjiye bağlıdır. Bu açığa çıkan ısı hızla yarı sıvı ortama (yani hamura)
yayılmaktadır. Bu durum kalite parametreleri (asitlik, peroksit vb.) açısından belirgin
bir farklılık yaratmasa da, özellikle fenolik madde miktarında pozitif yönde önemli
değişikliklere neden olduğu görülmüştür (Tablo 7.1). Ancak aynı Tablo’dan da
görüleceği gibi metal kırıcı fenolik madde miktarındaki artışın yanında acılık
değerlerinin yükselmesine de neden olmuştur.
Tablo 7.1 Farklı kırma sistemleri ile kırılan ve üç-fazlı dekantörden elde edilen
yağlara ait bazı özellikler (Giovacchino ve ark, 2002)
Kırma
Serbest
Peroksit
Toplam fenol Acılık
Duyusal
metodu
asitlik (%) (meqO2/kg) değerlendirm
(mg/l)
e
Taş kırıcı
0.23
11.5
7.4
133
1.8
Metal kırıcı
0.23
11.7
7.2
247
2.4
27
7.2 ÖNERİLEN YENİ HAMUR HAZIRLAMA TEKNİĞİ
Yukarıda bahsedilen iki tip kırcının kendilerine mahsus avantaj ve dezavantajları
bulunmakta olup süreklilik, temizlik ve kapasite açısından metal kırıcıların tercih
edilmesi gerekirken, hamurun ısınmaması ve daha homojen, daha az ısınan ve daha
az emülsiyon riskinin oluşturulması açısından da taş kırıcıların tercih edilmesi
gerekmektedir. Normal olarak bu sistemlerin her ikisinin de artı yönleri
incelendiğinde,
• metal olan
• ancak aşırı hız gerektirmeyen
• daha düşük hızlarda kırma yapabilen
• tamamen çarpma ve sürtünme yerine
• çoğunlukla kontrollü sıkıştırma ve parçalama
işlemi yapabilen bir sistemin gerekliliği ortaya çıkmaktadır.
Yapılan araştırma ve incelemeler sonucunda benzer gereklilikleri dikkate alarak
tasarlanmış ve patentlenmiş bir kırıcı tespit edilmiştir (WO 2004/011580 A1). Patenti
alınmış olan bu kırıcı (şekil 7.2) “slow breaker” olarak isimlendirilmiş olup bu kırıcıda
zeytinin kırılması için kullanılan ilerleme hızının 1m/sn cıvarında olduğu
belirtilmektedir. Yine bu sistemde de hamurun tane iriliğini kontrol için çıkış ağzında
delikli elek kullanılmaktadır. Zeytinlerin kırılması helezondan daha çok 4 ağızlı keskin
bıçak tarafından çıkış ağzı yakınında kesme şeklinde gerçekleştirilmektedir.
Şekil 7.2 İtalyan tipi düşük hızlı kırıcı (WO 2004/011580 A1)
Bahsedilen kırıcı sistemin çalışma prensibi birebir aynı olmasa da et kıyma/çekme
makinasının (ekstruder helezon + kıyıcı bıçak) çalışma prensibine çok
benzemektedir. Ancak yapılan araştırma sonucunda sektörde bu tip zeytin kırıcısının
hiç kullanılmadığı hatta üretilmediği, kullanılan kırıcıların ise çok az bir kısmının taş
diğerlerinin ise tamamının çekiçli ve pimli kırıcı olduğu tespit edilmiştir. Böyle bir
durumun ortaya çıkması bahsi geçen yeni kırıcı (slow breaker) üzerinde daha rahat
tartışmayı ve yorum getirmeyi sağlamıştır.
Et kıyma makinasının haricinde plastik enjeksiyon makinaları, makarna makinaları vb
gibi bir çok uygulamada da kullanılan ekstruderlerin temel 2 görevi vardır. Bunlardan
28
birincisi hazneye giren malzemenin çıkış ağzına doğru iletilmesini sağlamak, ikincisi
ise bu iletim sırasında ihtiyaca göre içerideki malzeme üzerinde oluşturulan basıncın
arttırılmasıdır. Makarna ve enjeksiyon makinalarının aksine zeytin kırma işleminde
pek fazla basınç yükselmesi beklenmemektedir çünkü kırılan zeytinler herhangi bir
kapalı ortama basılmayıp sadece kendi ağırlığı ile makinenin ağzından aşağı
dökülmektedir. Ancak bununla birlikte uzun süreli kırma işlemi sırasında çıkış
deliklerinin kırılmış çekirdek taneleri sıkışması sonucu tıkanması muhtemel durum
olup bu da ister istemez çıkış ağzının iç tarafında basınç yükselmesine sebep
olacaktır. Böyle bir durumda sıkışan çekirdek tanelerinin oluşan basıncın etkisiyle
dışarı atılabilmesi için makinaya giren zeytinleri ve içeride oluşan hamuru ileri doğru
pozitif olarak itecek bir mekanizmanın var olması gerekir. Halbuki ekstruder
sistemlerindeki ilerletme mekanizması tamamen pozitif bir (kontrollü sıkıştırma)
sistem olmayıp üst limiti iletilen malzeme ile ekstruderin helezon yüzeyi arasındaki
sürtünme katsayısına/faktörüne (seviyesine) bağlıdır.
Diğer enjeksiyon malzemelerinin aksine zeytin parçalandığında ortaya çıkan
zeytinyağı sebebiyle bu sürtünme katsayısı çok küçük değerlere düştüğü için
ektruderin itme kapasitesi düşecek ve çıkış deliklerdeki tıkanma durumunda kırıcı
içerisindeki malzeme ilerlemeden çok yerinde patenaj çekecek ve kırıcının
verimi/kapasitesi hızlı şekilde düşecektir. Böyle bir durumda içeride sıkışan zeytinler
kırılmaktan çok soyulacak ve soyulan hamurların bir kısmı açık deliklerden geçerken
yuvarlak çekirdeklerin nerdeyse tamamı bıçağa ulaşmadan ya da bıçağın etrafında
haznenin içinde birikecektir. Bütün bu olumsuzluklara rağmen kesici bıçağın
hareketinin zeytin hamurunu diğer sistemlerden çok daha iyi işleyerek, zeytin etini
çok daha iyi parçalayacağı ve daha homojen kıyılmış bir hamur oluşturacağı tahmin
edilmektedir.
Bu tartışmaları da dikkate alarak kırma işlemlerinde silindir piston benzeri pozitif
kontrollü bir sıkıştırma ile kırmanın yapılabilirliğinin araştırılmasının uygun olduğuna
karar verilmiştir.
Bu tür sistemlerde zeytin (veya malzeme) iki yüzey arasında baskı ile kırıldığı için
başlangıç olarak zeytinlerin baskı yükü altındaki mukavemetlerinin bulunması ile ilgili
deneysel çalışmalar yapılmıştır.
7.2.1. Zeytin Ve Zeytin Çekirdeği Kırma Deneyleri
Zeytinlerin statik ve dinamik olarak hangi yüklerde kırıldıklarını tespit edebilmek için
iki ayrı düzenekte deney yapılmış ve bu deneylerin sonuçları aşağıda verilmiştir.
Deneylerde hem etli zeytin hem de etsiz çekirdek kullanılmıştır.
Statik kırma deney sonuçları:
Bu tür kırma deneyleri için Şekil 7.3 de görülen, bölüm laboratuarımızda bulunan ve
öğrenci deneylerinde kullanılan çekme basma deney düzeneği ile tane zeytinin
yerleştirileceği özel bir silindir-piston aparatı kullanılmış olup kırma yükü çok düşük
hızlarda ve manuel olarak uygulanmıştır.
29
Şekil 7.3 Zeytin ve çekirdek kırmak için kullanılan deney düzeneği
Yapılan çok sayıda statik kırma deneylerinin tablo7.2 de alt ve üst limitleri de
kapsamak üzere sadece 6 tanesi verilmekte olup ölçülen en yüksek statik kırma yükü
69kg cıvarında ve kırma deneylerinin ortalaması ise 40kg cıvarındadır. Zeytin
tanelerinin mukavemet değerleri geniş bir aralıkta seyretmekte olup tasarım
çalışmalarında tespit edilen üst limit olan 70kg dikkate alınacaktır. Bu deneylerden iki
tanesinin grafiği ise şekil 7.4 gözükmektedir.
Tablo 7.2 Statik zeytin kırma deneyleri sonuçları
Deney No
1
2
3
4
5
6
Ortalama
Statik Kırma Yükü (kg)
Zeytin
68,4
31,2
25,2
50,4
36,0
31,2
40,4
Çekirdek
25,2
27,6
60,0
40,8
48,0
40,0
40,3
70
Kuvvet, kg
60
50
40
30
20
10
0
çekirdek
zeytin
Şekil 7.4 Zeytin ve çekirdeğin statik kırma deney grafikleri
30
Dinamik kırma deney sonuçları:
Dinamik kırma deneyleri için şekil 7.5’ te görülen serbest düşme prensipli düzenek
tasarlanmış ve deneyler bu düzenek üzerinde yapılmıştır. Deney düzeneğinde kütlesi
bilinen ve serbest düşen metal bir ağırlığın zeytin tanesine çarpması esnasında
oluşan ters ivme ölçülerek veri toplama cihazı ile kaydedilmektedir. Bu ivme değerleri
bilinen kütlenin yardımıyla kuvvet değerlerine çevrilerek kırma sırasında oluşan kırma
kuvveti tespit edilmektedir. Daha sonra da oluşan kırma kuvveti şekil 7.6 da görülen
dinamik kırma kuvveti grafiğine çevrilmekte ve maximum değerler tespit edilmektedir.
Veri toplama
cihazı
İvme ölçer
Bilyalı
kızaklar
Çarpan kütle
Şekil 7.5 Dinamik zeytin kırma kuvveti ölçüm düzeneği
Bu deneylerde serbest düşen ağırlık miktarı, serbest düşme yüksekliği (veya çarpma
hızı) ve zeytin tane iriliği değiştirilerek kırma kuvvetlerinin üst sınırı belirlenmeye
çalışılmıştır. Zeytinlerin boy (D) ve en (d) ölçüleri alınarak Tablo 7.3 deki gibi 3 ayrı
sınıflandırma (büyük, orta, küçük) yapılmış ve yine aynı tabloda görüldüğü gibi bu
zeytinler farklı kütlelerin (2.5, 3.0 ve 3.5kg) farklı yüksekliklerden bırakılması ile farklı
çarpma hızlarında (1.4m/sn, 1.7m/sn ve 2 m/sn) kırılmışlardır.
Yapılan dinamik kırma deneylerinde yine çekirdek farklılıklarına bağlı olarak 20-60 kg
aralığında kırma yükleri ölçülmüş olup bu ölçümlerden birisi şekil 7.6 da
görülmektedir. Daha önce yapılan statik kırma deneyleri sonucunda da zeytin
tanelerinin farklılıklarına bağlı olarak 25kg ile 69kg arasında kırma yükleri tespit
edilmişti.
31
Tablo 7.3 Dinamik zeytin kırma deneylerinin parametreleri
Deney parametreleri
Zeytin ölçüleri (mm)
Düşme
yüksekliği
(mm)
Çarpma hızı
(m/sn)
İrilik
D
d
Düşen kütle
(kg)
büyük
23
19
2,5
100
1,4
orta
18
14
3,0
150
1,7
küçük
13
10
3,5
200
2,0
40
30
kg
20
10
0
-10
-20
-30
-40
zaman
Şekil 7.6 Dinamik zeytin kırma kuvveti ölçümü
Yapılan deneylerde kullanılan bazı kırılmış zeytinler ile parçalanmış çekirdeklerin
resimleri şekil 7.7 de verilmektedir. Kırılmış çekirdeklerin tane irilikleri genellikle 18mm aralığında olup literatür ve pratik değerler ile büyük oranda uygunluk
göstermektedir
Şekil 7.7 Dinamik deneylerde kullanılan kırılmamış ve kırılmış zeytinlerin resimleri
32
7.2.1. Yeni Zeytin Kırıcı Tasarımı
Yapılan kırma testleri ve kırma kuvvetleri dikkate alındığında kırma işlemi ve malzeme
mukavemeti açısından sorun gözükmezken kırmanın nasıl gerçekleştirileceği, zeytinin
sürekli olarak nasıl besleneceği ve kırılan zeytinlerin kırıcıdan sürekli olarak nasıl
uzaklaştırılacağı ile ilgili fonksiyonelliğin sağlanması açısından henüz oluşmuş ya da
belirlenmiş bir şey bulunmamaktadır. Ancak bilinen ve arzu edilen kırma şekli taş
kırıcılarda olduğu gibi kontrolsüz, rastgele yuvarlanma ya da yüksek hızlı metal
kırıcılardaki kontrolsüz çarpma olmayıp bunların yerine kontrollü basarak ezme/kırma
şekli olmasıdır.
Daha önce de belirtildiği gibi kontrollü bir kırmanın kolayca sağlandığı ve azalan
hacım prensibi ile çalışan silindir-piston mekanizması arzu edilen kırıcı fonksiyonlarını
büyük oranda sağlayacak özelliklere sahiptir. Bu mekanizmanın tek ve en önemli
konusu hammadde girişi ile hamur çıkışının sorunsuz olarak sağlanabilmesidir. Çünkü
standart silindir-piston mekanizmalarında piston her zaman silindirin içinde çalıştığı
için akışkan özelliği olmayan ve kırıldıktan sonra kırmanın etkisi ile yüzeye yapışma
özelliği daha da artan hamur ve çekirdeklerin yüzeyden temizlenerek silindirin dışına
çıkarılması çok büyük sorun olacaktır. Böyle bir boşaltma işlemi kırıcının sürekli
çalışmasını engelleyip kesintili çalışır hale getirirken aynı zamanda kırıcının
kapasitesini de büyük oranda düşürecektir. Boşaltma operasyonu ek teçhizatlarla
otomatik temizleme şekline getirilse bile bunun maliyeti ve sistemin karmaşıklığı pek
tercih edilmeyecektir.
Eğer sistem sürekli bir şekilde hem kendisini doldurur hem de kırma işleminden sonra
boşaltırsa ve bu işlemi sorunsuz şekilde devam ettirebilirse tercih edilecektir. Böyle bir
süreklilik diğer birçok sistemlerde ve mevcut kırıcılarda olduğu gibi daha çok dönel
mekanizmalarda mümkün olmaktadır. Bu sebeple silindir-piston mekanizmalarında
olduğu gibi hem azalan hacım hem de sürekliliği sağlayan dönel mekanizmaların
birlikte olduğu sistemler araştırıldığında karşımıza çıkan alternatifler arasında en basit
olanı dişli çark mekanizmalarıdır.
Dişli çark mekanizmalarının dişleri birbiri ile temasa geçerken karşılıklı olarak bir
dişlinin dişleri karşı dişlinin diş boşluklarına sürekli olarak girdiği ve çıktığı için azalan
hacım prensibi kendiliğinden ve sürekli olarak oluşmaktadır.
Şekil 7.8 de görüldüğü gibi eş çalışan iki dış dişli çarkın temasa geçtiği bölgede yan
yüzeyleri kılavuzlanmak kaydıyla üstten diş boşluklarına zeytin beslendiğinde bu
zeytinler karşı dişler tarafından temas bölgesine doğru sıkıştırılarak ilerletileceklerdir.
Aynı diş boşluğuna piston gibi giren karşı dişler bu zeytinleri sıkıştırarak kıracak ve
ezecektir. Dişlerin büyüklüğüne (modülüne) bağlı olarak diş boşluğuna girecek olan
zeytin tane sayısı değişecek ve buna bağlı olarak ta dişlilerin ve yatakların karşılaması
gereken kırma kuvvetleri değişecektir. Zeytin tanelerinin hepsinin kolayca kırılabilmesi
için en iri zeytin tanesinin diş boşluğuna kolayca girebilmesi gerekir. En iri zeytinin
büyüklüğü 25mm olduğu kabul edilirse bir adet tane zeytinin diş boşluğuna girmesi
için gerekli olan diş modülünün hesabında;
Diş boşluğu genişliği = pi*m/2=25mm;
33
m=2*25mm/pi;
m=16mm, olması gerekecektir.
Diş genişliği hususunda olması gerek alt
sınırda yine zeytin iriliği ile ilgili olup en
büyük zeytinin iriliğinden fazla olmak
zorundadır. Ortalama olarak aynı anda 3-4
adet zeytinin diş boşluğuna girdiğini kabul
edersek ve bu zeytinlerin her birinin
kırılması için 70kg yük gerektiği dikkate
alınırsa 4*70=280kg kırma kuvvetinin miller
ve
yataklar
tarafından
karşılanması
gerekecektir. Bu değerler mevcut rulmanlar
ile kolayca karşılanabilecek yüklerdir.
Şekil 7.8 Eş çalışan dişli çarklar
Ancak bütün bu değerlerden önce diş
boşluğuna giren zeytinlerin tamamının
kırılması ve kırılan zeytinlerin sistemden
düzgün şekilde uzaklaştırılması çok daha
fazla önem arzetmektedir. Bununla ilgili
bazı noktalar aşağıda irdelenmiştir:
•
•
•
Merkezler arası yataklama gereği
sabit olan iki dişlinin radyal diş
boşluğu genellikle modülün dörtte
biri cıvarında olup 16modül dişlilerin
kırabileceği en küçük zeytin tanesi
16/4=4mm dir ki en küçük zeytinler
bu ölçünün nerdeyse iki katı
cıvarındadır. Ancak zeytinler etli
olduğu ve çekirdeklerin büyüklüğü
tane zeytinin büyüklüğünün yarısı
kadar olduğu için bu tür durumlarda
bazı küçük zeytinlerin dişlilerin
arasından
kırılmadan
geçmesi
ihtimali vardır.
Bu durumun aksine aynı diş
boşluğuna muhtemelen üst üste
vaziyette giren ve kırıldıklarında
Şekil 7.8 Zeytin kırıcı olarak dişli çifti
radyal diş boşluğunun ölçüsüne
(modül/4)
sıkıştırılması
gereken
birden fazla zeytin tanelerinin radyal olarak kaçabileceği yer olmayınca ve
yataklar da sabit olduğundan oluşan tepki yüklerinin beklenenden çok fazla
olması kaçınılmaz olacaktır.
Bununla birlikte kırılan zeytin taneleri sıkıştıkları diş boşluğundan
çıkmadıkları/çıkarılmadıkları takdirde ikinci turda yeni zeytin tanelerinin işleme
alınmasına engel olacak ve kapasitenin düşmesine neden olacaktır.
34
•
•
•
•
•
Bu durumda sisteme ya bir temizleme/boşaltma mekanizması eklenmesi
gerekir ya da kırılan zeytinlerin bir şekilde kendiliğinden bir sonraki zeytinlerin
sisteme girmesine müsaade etmesi gerekir.
Devirli şekilde dönen (muhtemelen 200-300d/d) ve üzerinde tahminen 14-15
diş bulunan bir dişlinin diş boşluklarını temizlemek için gerekecek zaman aralığı
çok kısa olacaktır. Mesela 15diş ve 200d/d için diş hızı 15*200=3000 diş/dak
olup iki diş arasındaki zaman aralığı ise 1/3000=0.00033dak/diş =0.02sn
olacaktır. Bu kadar kısa süre içerisinde hızla geçmekte olan ve derinliği
yaklaşık olarak 32-35mm olan diş boşluğunu temizlemek için gerekecek
mekanizma kırıcının en az kendisi kadar belki de kendisinden daha zahmetli
olacaktır.
Fakat sistemde kırılan zeytinlerin çıkışına müsaade edecek ve aynı zamanda
kırılıp sıkışan tanelerin tepki kuvvetlerini çok fazla artırmayıp arkadan gelecek
diğer tanelerin itme kuvveti ile bu tanelerin bazı açıklıklardan dışarı
atılabilmesini sağlayacak bir mekanizmanın oluşturulması iki açıdan faydalı
oacaktır:
o birincisi ek temizleme mekanizmasina ihtiyaç ortadan kalkacaktır,
o ikinci olarak da üst üste gelen zeytinlerin dar bir alana sıkışması sonucu
oluşacak ve yatakları zorlayacak aşırı sıkma kuvvetleri engellenmiş
olacaktır
Bu amaçla her iki dişlinin de diş boşluklarında kırılan zeytinlerin ilerleyebileceği
kanallar açılması/oluşturulması düşünülmüştür. Ancak bu açıklıkların gerek
çalışma sırasındaki muhtemel tıkanma riski ve temizleme zorluğu, gerek
boyutlarının kolay değiştirilememesi ve gerekse de kırılan zeytinlerin dişlinin
geometrisi gereği bu açıklıklar/kanallar yoluyla merkezden dışarı yerine daha
çok merkeze doğru yönlendiriyor olması bazı zorluklar ortaya koymuştur.
Bu aşama da proje ekibinin yenilikçi yaratıcı tasarım metodu olarak bilinen
TRIZ metodundan (Orloff, 2003) faydalanarak ortaya koyduğu fikirler ile:
o şekil 7.8 de görülen bir çift dış dişli yerine şekil 7.9 da görüldüğü gibi içdış dişli çifti kullanımına ve aynı zamanda oluşturulacak kanalların her iki
dişli yerine sadece iç dişli üzerinde bulundurulmasına dış dişlinin ise
kanalsız olmasına karar verildi. Bu sayede kırılan zeytinlerin dişli
merkezine doğru değil de merkezden dışarı doğru iletilmesi ve kırıcının
dışında toplanması sağlanmış oldu.
o Oluşturulacak kanalların tıkanmaması ve ölçüsünün ayarlanabilir olması
için ise iç dişlinin tek parça yerine resim 7.10 da görüldüğü gibi aynı
geometriye sahip ve cıvatalarla birleştirilebilir ince plakalardan
oluşturulmasına karar verildi. Kırılan çekirdeklerin tane iriliklerinin istenen
aralıkta olması için bu plakaların aralarına istenen kalınlıkta ayırıcı pullar
yerleştirilmesine karar verildi.
o Kırılan zeytinlerin kanallardan daha kolay çıkmasını sağlamak ve
muhtemel tıkanma riskini azaltmak içinde ayırıcı olarak kullanılan
pulların kalınlıklarının kanalların çıkış ağızlarında giriş ağızlarından çok
az bir miktar daha farlı tutularak çıkış ağızlarının daha geniş olması
sağlandı.
35
5
10
9
4
11
12
A
A
Şekil 7.9 İç diş ve dış diş olarak çalışan kırıcı tasarımı
o
İç dişliyi
oluşturan
plakalar
Zeytin giriş
aralığı
Hamur çıkış
aralığı
Şekil 7.10 Çoklu plakalardan oluşan iç dişlinin hamur geçiş aralıkları
o Ayrıca zeytinlerin sadece basarak/sıkıştırarak ezilmesi/kırılması yerine
aynı anda kesme işleminin de gerçekleştirilebilmesi için iç dişlinin
plakalarının dış dişliye bakan ya da onunla temasta olan
kenarlarının/profillerinin şekil 7.11 de yapılan denemelerde görüldüğü
gibi keskinleştirilmesi kararlaştırıldı
36
Düz kenar
Keskin kenar
Şekil 7.11 Çoklu plakalardan oluşan iç dişlinin keskin kenarları ve geçiş aralıkları
Şekil 7.12 de tasarlanmış kırıcının genel görünüşü verilmiş olup zeytinler üst
tekneden kırıcıya girerken kırılan zeytinler kırıcının çevresinden sürekli şekilde
ve parçalanmış halde çıkmaktadır.
Zeytinler
Hamur
İç dişli
plakaları
Şekil 7.12 Yeni tasarlanan dişli tip kırıcının genel görünüşü
Şekil 7.13 de tasarlanan kırıcının bilgisayar benzetmesinden bazı kırma
görüntüleri verilmektedir.
37
Hamur
Şekil 7.13 Yeni tasarlanan dişli tip kırıcının kırma işleminin bilgisayar benzetimleri
Şekil 7.14 de yukarıda tasarımı tamamlanmış olan kırıcının prototip imalatı
gözükmektedir. Bu kırıcının zeytin deneme çalışmaları yapılmış olup sonuçları
aşağıda verilmektedir.
Şekil 7.14 Yeni tasarlanan dişli tip kırıcının prototip imalatının görüntüleri
38
Hazırlanan prototip kırıcının iç dişlisinin sabit durması, 6 dişe sahip dış dişlisinin ise
yaklaşık olarak 300d/d hızda dönmesi planlanmaktadır.
Diş boşluğu ortalama zeytin büyüklüğündeki zeytinlerden 4-6 adet zeytini alabilecek
büyüklükte tasarlanmış olup bu durumda hesaplaması sonucunda zeytin işleme
kapasitesinin:
300devir/dak * 6diş/devir = 1800diş/dak
1800diş/dak * 4zeytin/diş * 1gr/zeytin = 7200gr/dak = 7.2kg(dak
7.2kg/dak * 60dak/saat = 432kg/saat
olması beklenmektedir.
Şekil 7.15 de tasarımı ve imalatı tamamlanmış olan kırıcının bilgisayar benzetimleri
ile prototip gerçek görüntülerinin karşılaştırılması verilmektedir.
Şekil 7.15 Dişli tip kırıcının bilgisayar benzetimleri ile prototip gerçek görüntülerinin
karşılaştırılması
39
Şekil 7.16 da tasarımı ve imalatı tamamlanmış olan kırıcının çalışma görüntüsü ile bu
kırıcıdan elde edilen zeytin hamurunun görüntüsü verilmektedir.
Şekil 7.16 Dişli tip kırıcının çalışması ve elde edilen hamurun görüntüsü
7.3 YENİ HAMUR HAZIRLAMA TEKNİĞİ İLE ELDE EDİLEN SONUÇLAR
Bu proje kapsamında laboratuar şartlarında deneyler yapabilmek için piyasada
yoğunluklu olarak kullanılan kontinu sistemlerin en düşük kapasiteli olanlarından
birisinin alımı yapılarak deneysel çalışmalarda kullanılması planlanmıştır. Bu amaçla
yapılan piyasa araştırması sonucunda Oliomio markalı 35kg/saat zeytin kapasitesi
olan kontinu sistem üzerinde karar kılınmıştır. Bu sistem kendi içerisinde kırıcı,
yoğurucu ve yağ ayırıcı elemanlarını bulunduran mobil (tekerlekli) bir sistemdir.
Kırıcısı 4200d/d hızda dönen çekiçli metal kırıcı olup çevresel hızı 44m/sn
cıvarındadır. Yoğurucusu dik malakser olup karıştırıcısı 20d/d hızda dönmekte ve uç
noktasında 0.5m/sn cıvarında çevresel hız oluşturmaktadır. Yağ ayırıcı eleman
olarak 5500d/d hızda dönen dekantör kullanılmakta ve 2110*g değerinde merkezcil
ivmelenme oluşturmaktadır. Bu sistem ile yapılan çalışmalarda kullanılan metod EK-1
de verilmektedir.
Tasarlanan ve imal edilen dişli kırıcının kırma performansını denemek ve diğer
kırıcılarla karşılaştırmak için benzer zeytinler farklı kırıcılarda kırılarak aynı yöntemle
yağları çıkarılmıştır. Bu deneylerin hemen hepsinde (taş kırıcıda kırılıp preste sıkılan
Kilis yağlık hariç) hamur yoğurma ve yağ çıkarma işlemleri Oliomio marka (mobil)
kontinu makinanın standart dik malakse tankı ve standart dekantörü kullanılarak
yapılmıştır. Malakse tankında 20d/d hızda 30dak süreyle karıştırılan 27C deki hamur
5500d/d hızda dönen 2-fazlı dekantörde 2100*g ivmesi altında yağ ve küspesine
ayrılmaktadır.
Zeytin kırma işlemleri şekil 7.17 de görüldüğü gibi 4 ayrı metod ile yapılmıştır.
Birincisi Oliomio makinanın yüksek hızlı çekiçli kırıcısı, ikincisi imalatı bitirilen prototip
dişli kırıcı, üçüncüsü çok düşük hızda çalışan et makinesı (İtalyan patentli slow
breaker ‘ı temsilen) ve dördüncüsü ise sanayide az da olsa halen kullanılmakta olan
taş kırıcıdır.
40
Çekiçli kırıcı
Dişli kırıcı
Et makinası
Taş kırıcı
Şekil 7.17 Deneme çalışmalarında kullanılan kırıcı çeşitleri
Tablo 7.4 de Nizip yağlık zeytin kullanılarak aynı günde yapılan deneylerde çekiçli
kırıcı ve dişli kırıcı ile çekilen zeytinlerin Oliomio makinada standart malakse ve
dekantör işlemleri sonucunda elde edilen verim sonuçları gözükmektedir. Yapılan
deneylerde verim her iki kırıcı içinde hemen hemen aynı değerlerde çıkmıştır (%91.8
ve %91.2). Bu durum yeni geliştirilen dişli kırıcının beklenen görevini verim
açısından yerine getirdiğini göstermektedir.
Zeytin çeşidi
Deney tipi
Tablo 7.4 Çekiçli kırıcı ve dişli kırıcı ile çekilen zeytinlerin deney sonuçları
Çekiçli
kırıcı + Nizip
Oliomio yağlık
dekantör
Dişli
Kırıcı + Nizip
Oliomio yağlık
dekantör
Nem %
Hamur Küspe
Yağ %
Hamurda
Küspede
Yağ Verimi
Toplam
Bazda
Kuru
Bazda
Toplam
Bazda
Kuru
Bazda
Toplamda
Yağda
39,9
62,4
25,3
42,2
2,10
5,60
23,3
91,8
40,8
65,6
23,8
40,3
1,91
5,57
21,7
91,2
Tablo 7.5’ deki deneylerde ise Kilis yağlık zeytin kullanılmış ve iki ayrı sistemin
deneysel verimleri incelenmiştir. Birinci sistem/deney zeytinlerin Oliomio makinada
çekiçli kırıcı ile kırıldığı ve Oliomio makinanın dekantörü kullanılarak yağ elde edildiği
deneydir. Bu deneyin verimi %91.7 cıvarında hesaplanmıştır. İkinci sistem/deney ise
41
benzer zeytinin sanayideki işletmede taş kırıcıda kırılıp yoğrulduğu ve torbalar
içerisindeki hamurun yağının pres altında sıkılmasıyla elde edildiği deneydir. Bu
deneyde ise verim %88.3 olarak hesaplanmıştır.
Çekiçli
kırıcı +
Oliomio
dekantör
Taş
kırıcı+
pres
(sanayi)
Zeytin Tipi
DENEY TİPİ
Tablo 7.5 Çekiçli kırıcı ve taş kırıcı ile çekilen zeytinlerin deney sonuçları
Nem %
Hamur Küspe
Yağ %
Hamurda
Küspede
Yağ Verimi
Toplam
Bazda
Kuru
Bazda
Toplam
Bazda
Kuru
Bazda
Toplamda
Yağda
Kilis
yağlık
33,9
60,2
33,69
51,0
3,16
7,96
30,9
91,7
Kilis
yağlık
30,3
33,4
33,71
48,3
6,54
9,82
29,8
88,3
Giovacchino ve ark. 2002 de her iki sistem (pres ve dekantör) için verilen verim
değerleri %85-86 cıvarında olup benzer olmakla beraber buradaki laboratuar
şartlarında dekantör sisteminin verim değeri daha yüksek çıkmıştır. Yine aynı
referansta da belirtildiği gibi buradaki sonuçlara göre de çekiçli kırıcı+dekantör
sisteminin prinasında taş kırıcı+pres sistemine göre daha az yağ kaldığı
gözlenmektedir. Ancak bu sonuçlarda hangi parametrelerin (kırıcı, pres basıncı ya da
merkezcil kuvvet, bez torba özelliği gibi) hangi oranda etken olduğu tam olarak belli
değildir. Mesela taş kırıcıda kırılan ve malakse edilen hamurun dekantörde yağı
ayrıştırıldığında (melez sistem) sonuçlar farklı olacak mıdır? Ayrıca dekantör sistemi
yüksek olan verim değerine karşın pres sistemine göre nem oranı çok daha fazla
olan küspe üretmekte (%60 dekantörde, %33 preste) olup bu durum son yıllarda
çevre kirliliği açısından oldukça büyük önem arz etmektedir.
Pres ya da bu proje kapsamında ileride sonuçları verilen perkolasyon gibi daha az su
kullanarak ya da hiç su kullanılmadan yağ eldesine müsaade eden ve dolayısıyla
daha az nem içeren küspe üreten metodlar çevre, gelecek ve kalite açısından daha
fazla tercih edilir duruma gelmektedir.
Tablo 7.6 da Nizip yağlık zeytin kullanılarak aynı gün (ancak Tablo 7.4 deneylerinden
farklı zamanda) yapılan deneylerde çekiçli kırıcı ve et makinası (kırıcı) ile çekilen
zeytinlerin Oliomio makinada standart malakse ve dekantör işlemleri sonucunda elde
edilen verim sonuçları gözükmektedir. Görüldüğü gibi et makinası ile çekilen
zeytinlerin verimi (%92.6) çekiçli kırıcıya nazaran (%90.3) yaklaşık olarak %2
cıvarında daha yüksektir. Operatör hatasının ya da tecrübesinin etkisini en aza
indirmek için yapılan diğer tekrar deneylerde de benzer şekilde et makinası (kırıcı)
için yaklaşık aynı oranlarda daha yüksek verimler elde edilmiştir. Ortalama verim olan
%90 nın yanında %2 lik bir fark çok fazla olmamakla birlikte toplam üretim olan
200bin ton/yıl gibi rakamlarda bu fark 4bin ton/yıl gibi oldukça yekün değerlere
varabilir.
42
Zeytin Tipi
DENEY TİPİ
Tablo 7.6 Çekiçli kırıcı ve et makinası kırıcı ile çekilen zeytinlerin deney sonuçları
Çekiçli
kırıcı +
Nizip
Oliomio yağlık
dekantör
Et
makinası Nizip
+ Oliomio yağlık
dekantör
Yağ %
Nem %
Hamurda
Hamur Küspe
Yağ Verimi
Küspede
Toplam
Bazda
Kuru
Bazda
Toplam
Bazda
Kuru
Bazda
Toplamda
Yağda
41,1
64,9
23,0
39,0
2,05
5,85
20,7
90,3
42,5
64,6
25,6
44,6
1,96
5,56
23,7
92,6
Ancak et makinası ile yapılan kırma deneylerinde daha önce tahmin edilen bazı
sorunlar tespit edilmiştir. Özellikle makinanın önündeki delikli elek kısa sürede
tıkanırken (şekil 7.18) arkadan beslenen zeytinler kırılmadan çok soyulmaya maruz
kalmış ve bir süre sonra makine kapasiteden düşerek ısınmaya başlamıştır. Bu
sorunu çözmek için ön elekte bazı değişiklikler yapılmış ve bunlardan fayda elde
edilmiştir. Elek malzeme kalınlığı düşürülerek ve elek deliklerinin çıkış ağzı
raybalama ile genişletilerek eleğin tıkanma süresi 2-2.5katına çıkarılmıştır.
Şekil 7.18 Et makinası kırıcının elek/süzek deliklerinin tıkanması
çekirdek tane dağılımı
60
60
50
50
40
40
miktar (% gr)
miktar ( % gr)
çekirdek tane dağılımı
30
20
30
20
10
10
0
0
0,5
1,5
2,5
3,5
4,5
0
1
2
3
4
tane iriliği (m m aralığında olanlar)
5
tane iriliği (mm aralı ğı nda olanlar)
çekiçli
et makinası
dişli kırıcı
çekiçli
et makinası
dişli kırıcı
Şekil 7.19 Değişik kırıcıların çekirdek parçacıkları tane iriliği dağılımı
43
Yukarıdaki deneylerde kullanılan taş kırıcı hariç diğer 3 tip (çekiçli, et makinası ve
dişli) kırıcılarla kırılan çekirdeklerin tane irilik analizleri 1, 2, 3, 4mm elek ölçüleri
kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kurutulmuş çekirdek parçaları eleklerle 5 ayrı aralığa
(0-1mm, 1-2mm, 2-3mm, 3-4mm ve 4mm üzeri) ayrılarak ağırlık bazında yüzdelik
değerleri çıkarılmıştır. Bu değerlerden parçacık tane iriliği dağılım grafikleri (Şekil
7.19) çizilmiş olup et makinesı ile dişli kırıcı sonuçlarının bir birine oldukça yakın
olduğu gözlemlenmiştir. Her iki kırıcı da (çekiçli kırıcıya nazaran) çok düşük hızlarda
çalışmakta olup çekiçli kırıcıdan daha homojen çekirdek tane dağılımı
oluşturmaktadır.
7.4 TARTIŞMA
Yukarıda elde edilen sonuçların da gösterdiği gibi yeni tasarlanan dişli kırıcı gerek
zeytinyağının ayrılmasındaki verim açısından gerekse de kırılan zeytinlerin çekirdek
tane iriliği açısından geleneksel olarak kullanılan çekiçli kırıcıdan çok bir farklılığı
bulunmamaktadır. Ancak yapılan deneylerde kullanılan zeytin miktarları ticari boyutla
karşılaştırıldığında oldukça az olduğu için yeni kırıcının uzun süreli çalışma
performanslarını değerlendirecek deney imkanları oluşmamıştır. Yapılan kısa süreli
deneylerden elde edilen değerlendirmeler ise sistemin ticari işletmelerde sürekli
kullanımının mümkün olabileceğini göstermektedir. Sistem tasarlanırken amaçlanan
kapasite değerleri (432kg/saat) yapılan kısa süreli deneylerde yaklaşık olarak elde
edilmiştir (33kg/5dak30sn=~360kg/saat).
Bahsi geçen kırıcının beklentileri laboratuar şartlarında büyük oranda sağladığı
görülmekle beraber bu kırıcının bir modelinin özellikle zeytin sezonunda ticari bir
işletmede sürekli şekilde zeytin kırma işleminde kullanılması ve ticari performansının
bu şekilde belirlenmesi daha faydalı olacaktır. Bu tür uzun süreli kullanımlarda
kırıcının ilerleyen çalışma zamanı içerisinde
• halen benzer tane iriliklerini sağlayıp sağlamadığı
• halen benzer verim değerlerine ulaşıp ulaşmadığı
• üretilen yağın analiz değerlendirmeleri
• harcadığı birim enerji (kW/kg zeytin)
• çevreye yaydığı gürültü seviyesi
• oluşturduğu titreşim seviyesi vb
kontrol edilebilir ve ölçülebilir. Ancak bütün bunların laboratuar şartlarında 30-40 kg
zeytinlerle 3-5dakikalık deneylerle doğru şekilde tespit edilmesi mümkün değildir ve
bu sebeple gelecek çalışma planları içerisinde değerlendirilmesi uygun olacaktır.
Yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar yeni kırıcının bazı yenilikler içerdiğini,
patentlenebilir olduğunu göstermiş ve bu konuda gereken işlemler tamamlanarak
ulusal ve uluslar arası patent başvuruları yapılmıştır. EK-2 de bu başvuruların
formları, tarifnameleri ve resmi yazışmalarının fotokopileri verilmektedir.
44
8. HAMURDAN ZEYTİNYAĞININ AYRILMASI KONUSUNDA
YAPILAN ÇALIŞMALAR
Daha önce de belirtildiği gibi zeytinden yağ elde etme aşamasının 3 temel
basamakları sırasıyla
a) kırma
b) yoğurma
c) sıvı faz ayırma
işlemleridir. Kırma işlemi önceki bölümde incelenip patent başvurusu ile sonuçlanan
yeni bir kırıcının tasarım ve deneme çalışmaları tartışılmıştı.
İkinci basamak olan yoğurma işlemi bölüm 5 te de belirtildiği gibi geleneksel taş ve
modern metal yoğurucu/karıştırıcı olmak üzere iki çeşittir. Geleneksel taş yoğurucuda
kırma işlemi kontrolsüz olduğu ve bu sebeple uzun sürdüğü için hem kırma hem de
yoğurma işlemi aynı anda yapılmaktadır. Diğer kırıcı olan metal kırıcı da ise kırma
işlemi çok kısa sürdüğü için hamurun ayrı bir teknede belli bir süre
yoğrulması/karıştırılması gerekmektedir.
Yoğurma işleminin temel amacı parçalanmış olan hamurdaki küçük yağ damlalarının
düzenli ve yavaş bir karıştırma işlemi ile bir araya getirilerek daha büyük damlalar
halinde biriktirilmesini sağlamak ve bu sayede yoğurmayı takip eden yağ ayırma
işleminin daha kolay ve daha verimli şekilde gerçekleştirilmesini sağlamaktır. Taş
kırıcıların aksine metal kırıcılar zeytinleri çok yüksek hızlarda kırıp parçaladığı ve
hatta (kısa süre için dahi olsa çok yüksek hızlarda) karıştırdığı için hamurdaki karasu
ve yağ damlalarının daha küçük zerreciklere ayrılması ve bu damlaların emülsife
olma ihtimali oluşmaktadır. Bu durum yüksek hızlı metal kırıcılardan sonra küçük yağ
damlalarının bir araya getirilmesinin yanında bahsi geçen emülsiyonu kırmak içinde
mutlaka metal yoğurucular kullanılmasını gerektirmektedir(ref). Bu sebeple,
muhtemel emülsiyon riskini azaltmak için nispeten düşük hızlı kırıcılar kullanmak
yoğurma işleminin gereğinden uzun sürmesini de engelleyecektir. Çünkü yoğurma
süresinin uzaması kırma işleminde oluşan muhtemel emülsiyonu kırmaya ve yağ
damlalarının bir araya gelerek büyümesine yardım etmekle birlikte atmosfere açık
uygulamalarda hamurun ve yağın oksidasyona uğramasına da sebep olmaktadır.
Diğer yandan zeytinin bünyesinde bulunan yağın ve suyun katı kısımdan ayrılması
için doğal olarak sıvı halde bulunmaları gerekmektedir. Bunun için hamur sıcaklığının
en az hem yağ hem de suyun erime noktalarının üzerinde olması gerekir. Diğer
taraftan, sıvı fazın etkili ve kolay ayrılması için de vizkozitenin düşürülmesi
(akışkanlığın artırılması) faydalı olacaktır. Vizkozitenin düşürülmesi, hamur
sıcaklığının yağın erime noktasının mümkün olduğu kadar üstünde olması ile
sağlanır. Ancak, yine de hamur sıcaklığının oluşması muhtemel kimyasal
reaksiyonlar sonucu yağ kalitesini olumsuz bir şekilde etkileyecek kritik değerlerin
altında kalması istenir. Kısacası; hamur sıcaklığının, viskozitenin düşürülmesi ve
dolaylı olarak da yağ veriminin artırılması için yükseltilmesi istenirken, gerek
istenmeyen kimyasal reaksiyonların minimize edilmesi için gerekse de özellikle uçucu
bileşenler belli sıcaklıkların üstünde zarar gördüğü ve renk değiştiği için nispeten
düşük tutulması gerekmektedir.
45
Verim (%)
Yoğurma süre ve sıcaklıkları üzerine yapılan daha önceki çalışmalar, bu iki
parametrenin hem yağ verimi hem de elde edilen yağın kompozisyonu ve kalitesi
üzerine etkilerini ortaya koymuştur. Yoğurma sıcaklığı ve süresinin yağ verimi üzerine
etkisini incelemek için yapılan bir çalışmada; yağı kolay bırakan ve zor bırakan iki
zeytin çeşidi için de, verimin hem sıcaklık hem de sürenin artmasına bağlı olarak
önemli artışlar gösterdiği görülmüştür (Şekil 8.1). Şekilden görüldüğü gibi çekiçli kırıcı
ve santrifüj dekantör sisteminden oluşan bir zeytinyağı çıkarma işleminde verimin
maksimize edilmesi için yoğurma süresinin en az 60 dakika olması gerekmektedir.
Ancak yapılan bu çalışmalarda karıştırma süresindeki artış aynı zamanda
zeytinyağındaki fenolik madde miktarında düşüşlere neden olmuştur. Diğer taraftan
hamur sıcaklığındaki artışında verimde artışa sebep olduğu gözükmekte olup hamur
sıcaklığının 35 C nin üstünde olmaması tavsiye edilmektedir.
Zaman (dakika)
Sıcaklık (ºC)
Şekil 8.1 Yoğurma süresinin ve sıcaklığının 3-fazlı dekantör sisteminde işlenen
“kolay” (○) ve “zor” (□) hamurların yağ verimleri üzerine etkisi (Giovacchino ve ark.,
2002)
Aynı çalışmanın bulgularına göre yoğurma süresinin serbest asitlik, peroksit değeri,
ve duyusal özellikler gibi kalite parametreleri üzerine kayda değer bir etkisi
olmamıştır. Ancak toplam fenol miktarında %10-20 arasında düşüşler kaydedilmiş,
bu düşüşlere paralel olarak da yağın raf ömrü olumsuz etkilenmiştir. Yoğurma
sıcaklığı ve süresinin yağın kompozisyonu ve kalite parametreleri üzerine etkisini
belirlemek için yapılan başka bir çalışmada da yine benzer bulgulara rastlanmıştır
(Boskou 1996).
Daha önce yapılan bu çalışmalar ışığında karıştırma işlemi, süresi ve sıcaklığı için şu
sonuçlar çıkarılabilir.
•
Karıştırma işlemi; yağın daha kolay ve fazla miktarda ayrılması ve zeytin
meyvesine ait lezzeti yağın bünyesine daha iyi almasını sağlamak için
yapılır.
46
•
•
•
Karıştırma sıcaklığı 25-35 C olmalıdır. Bu sıcaklığın üstünde verim artışları
olsa bile; zeytine has tadın kaybolması, acılık ve burukluk gibi problemler
ortaya çıkması muhtemeldir.
Karıştırma yavaş devirde (20 devir/dakika veya 1-2 m/saniye) yapılmalıdır.
Karıştırma süresi zeytinin cinsine bağlı olarak seçilmelidir. Uzun süreler yağ
verimi açısından tercih edilse bile, fenolik maddelerin kaybına neden olacağı
için önerilmemektedir.
Karıştırma işleminde yağ kalitesini daha da iyileştirmeye yönelik en son çalışmalar,
zeytin hamurunun oksijenle olan temasını azaltmayı ön plana çıkarmaktadır.
Oksijenle zeytin hamuru temasının önlenmesi, tanka uygulanacak vakum veya
hamur üzerinden azot gazı akışı sağlamakla mümkündür. Ancak zeytin hamuru ile
oksijen temasının azaltılmasının polifenollerin parçalanmasına neden olan enzim
aktivitesini düşüreceği de düşünülmektedir. Polifenollerin önemli antioksidanlar ve
zeytinyağının temel lezzet bileşenleri olduğu düşünüldüğünde bu tür yoğurma
işlemlerinin atmosfere açık ancak süreli (kısa süreli) olmasının zeytinyağına olan
pozitif katkısı daha iyi anlaşılmaktadır.
Yapılan inceleme ve tartışmalar verim ve kalitenin birbiri ile çelişen iki parametre
olarak karşımıza çıktığını göstermektedir. Uzun yoğurma süresi ve yüksek sıcaklık
verimi artırırken, kısa süre ve düşük sıcaklık kaliteyi iyileştirmekte ancak verimi
nispeten düşürmektedir. Bu sebeple en kaliteli yağı en kısa sürede ve en fazla
oranda/verimde almak uygun bir yaklaşım olacaktır.
8.1 MEVCUT SİSTEMLER VE İYİLEŞTİRME ÇALIŞMALARI
Gerek taş sisteminde gerekse de metal yoğurucularda yoğrulan olgunlaşmış hamur
temel olarak üç ayrı metotla işleme tutularak sıvı fazı/yağı ayrılmaktadır. Bu metodlar;
• Statik basınç uygulama yöntemi (baskılama-pres)
• Dinamik/yüksek devirli merkezcil kuvvet uygulama yöntemi (dekantör)
ve
• Akışkanların yüzey gerginliği farkını kullanma (perkolasyon) yöntemidir
Yapılan birçok çalışmada yağın ayrılması işleminde uygulanan farklı metotların verimi
birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmalarda benzer sonuçlara ulaşılmıştır. Tablo
8.1‘ de (Giovacchino ve ark., 2002) verildiği üzere baskılama ve 3-fazlı santrifüj
sistemlerinin yağ verimi açısından çok farklı olmadıkları görülmektedir. Ayrıca yan
ürünlerin bünyesinde kalan yağ miktarları da kabul edilebilir normal değerlerdir.
Farklı bir çalışmada (Bianchi, 1999) pres ve dekantör ile birlikte Sinolea sistemine ait
verim değerleri üzerinde de çalışılmış ve Tablo 8.2‘de ki yağ verim değerleri elde
edilmiştir. Yine bu çalışmada da Sinolea sisteminin tek başına olduğu durum hariç
yağ verimlerinin birbirine yakın olduğu görülmektedir.
47
Tablo 8.1. Zeytinyağı çıkarmak için kullanılan baskı ve 3-fazlı dekantör
sistemlerinin ortalama yağ verimleri ve bazı kalite karakteristikleri
(Giovacchino ve ark., 2002)
Yapılan analiz
Baskılama sistemi 3-fazlı dekantör
Yağ çıkarma verimi (%)
85.6
85.1
Pirinada
Nem (%)
27.9
51.2
Yağ (Toplam pirinanın yüzdesi)
7.7
4.2
Yağ (kuru maddenin yüzdesi)
10.7
8.7
Karasuda
Kuru katı madde (%)
16.4
9.0
Yağ (g/l karasu)
6.7
12.5
Yağ (kuru maddenin yüzdesi)
4.1
14.1
Tablo 8.2. Zeytinyağı çıkarmak için kullanılan pres, 3-fazlı dekantör ve Sinolea
sistemlerinin ortalama yağ verimleri (Bianchi, 1999)
Yağ işleme sistemi
Yağ verimi (%)
Pres (Süper presler)
80-88
3-fazlı dekantör
75-86
Perkolasyon (Sinolea)*
30-70 (30 dakika)
Perkolasyon+3-fazlı dekantör
77-88
*Bu sistemde zeytin hamurunun yapısal özellikleri verim üzerinde çok etkilidir
Bu tablolarda verilen ve proje çerçevesinde yapılan denemelerdeki verim
değerlerindeki sapmalar zeytin cinsi, çalışma şartları ve makinanın kullanıcısının
tecrübesi gibi birçok faktörlere bağlı olup her sistem için kesin bir verim değeri veya
aralığı belirlemek mümkün değildir.
En çok kullanılan üç yağ ayırma metodu (pres, dekantör ve perkolasyon) ile elde
edilen naturel zeytin yağlarının daha önceki çalışmalarda yapılan değerlendirmesi
(Kritsakis 1998, Giovacchino 1994) Tablo 8.3 de gösterilmekte olup her metodun
kendine göre artı ve eksileri bulunmakla birlikte pres ve perkolasyon metodları
çoğunlukla dekantöre göre tercih edilir sonuçlar vermektedir.
Bu tabloda serbest yağ asidi ve peroksit değerlerinin kullanılan metotdan pek fazla
etkilenmediği gözlenmekte olup toplam fenol ve o-difenol değerleri ile indüksiyon
süresinin ise pres ve perkolasyon metodunda dekantör metodundan daha yüksek
çıktığı görülmektedir. Fenol değerlerinin dekantör sistemi için diğerlerinden düşük
çıkmasının temel sebebi yağın dekantörde daha rahat ayrılması için kullanılan ek
besleme suyunun varlığıdır. Kullanılan ek su fazların ayrılmasını kolaylaştırırken aynı
zamanda hamurdaki ve yağdaki fenolleri de yıkayarak uzaklaştırmaktadır. 3-fazlı
dekantör için bahsedilen bu değerler 2-fazlı dekantörlerde daha az ek su kullanıldığı
için nispeten iyileşmiştir. Pres ve perkolasyon sistemlerinde ise ek su hiç
kullanılmadığı için bu fenollerin çoğunluğu yağda kalmaktadır.
Diğer taraftan klorofil değerleri metal kırıcı kullanılan dekantör ve perkolasyon
metodlarında presdekinden daha fazladır. Çünkü metal kırıcılar zeytinleri çok yüksek
hızlarda parçaladığı için klorofillerin bu sayede daha rahat açığa çıkması
48
sağlanmakta olup bu durum yağ ayırma metodundan çok kırıcının çalışma prensibine
bağlıdır. Tadım değerlendirmeleri ise tadım uzmanına bağlı oduğu ve hassas şekilde
ölçülebilir bir değer olmadığı için her üç metod için de hemen hemen aynı
çıkmaktadır.
Tablo 8.3 Değişik yağ ayırma metodları ile elde edilen naturel zeytin yağlarının
özellikleri ve değerleri (Kritsakis 1998, Giovacchino 1994)
Özellik
Yağ ayırma metodu
Ortalama değer
Serbest yağ asidi
(%)
Peroksid değeri
( meq O/kg)
Toplam polifenol
(mg/l galik asit)
o-difenol
(mg/l karfeik asit)
İndüksiyon süresi
(saat)
Klorofil
(ppm)
Tad panel değerlendirmesi
Pres
Perkolasyon
Dekantör (3-fazlı)
Pres
Perkolasyon
Dekantör (3-fazlı)
Pres
Perkolasyon
Dekantör (3-fazlı)
Pres
Perkolasyon
Dekantör (3-fazlı)
Pres
Perkolasyon
Dekantör (3-fazlı)
Pres
Perkolasyon
Dekantör (3-fazlı)
Pres
Perkolasyon
Dekantör (3-fazlı)
0.23
0.23
0.22
4.0
4.6
4.9
158
157
121
100
99
61
11.7
11.2
8.9
5.0
8.9
9.1
6.9
7.0
7.0
Aşağıda yağ ayırma metodları teker teker ele alınıp incelenmekte ve bu konularda
proje ekibi tarafından proje kapsamında yapılan çalışmalar anlatılmaktadır. Bu
metodların içinde dekantör sistemi gerek çalışma prensibi gereği (fazların ayrımında
yardımcı olmak üzere) ek su kullandığı ve bunun yağa ve çevreye daha önce
bahsedilen olumsuz etkileri olduğu için gerekse de bu konuda yapılacak çalışmaların
uygulamasının mevcut imkanlarla mümkün olmadığı için araştırma kapsamı dışında
bırakılmıştır. Bu metodun haricinde pres sistemi ile perkolasyon metodu üzerinde ve
ayrıca yeni olarak nitelendirebileceğimiz vakum yardımıyla yağ ayırma metodu,
ultrason tekniği ile yağ ayırma ve zeytin hamuruna atımlı elektrik alanı (PEF)
uygulaması üzerinde araştırmalar yapılmıştır.
8.1.1 Statik basınç uygulama yöntemi ve yapılan çalışmalar
Pres sistemi olarak da isimlendirilen statik basınç uygulama yönteminde taş
kırıcılarda olgunlaşmış hamurlar ya el ile özel üretilmiş torbalara ince tabaka halinde
(2-3 cm kalınlığında) dizilerek ya da otomatik yükleme makinaları ile özel üretilmiş
bezler arasına dizilerek sıkıma hazır hale getirilmektedir. Bu torbalar (bezler) üst üste
49
dizilerek preste birlikte sıkılmaktadırlar. Pres altında yavaş yavaş sıkılan hamurlar
yağ ve kara suyunu birlikte bırakırken torbaların içinde (bezlerin arasında) oldukça
kuru haldeki prina kalmaktadır. Daha sonra bu torbalar (bezler) presten alınarak
temizlenip yeniden kullanılmaktadır. Bu tür doldurma, boşaltma ve temizleme
işlemleri sistemi kesikli/süreksiz duruma getirmekte, aynı zamanda çok büyük oranda
işçilik gerektirmekte ve temizlik/hijyen açısından da oldukça büyük sorunlar
yaratmaktadır. Bu soruna gereken önem verilmediği ve torbalar ve hamurla temasta
olan diğer elemanlar yeteri kadar temiz olmadığı takdirde tabii olarak yağın kalitesine
de olumsuz yansımalar olacaktır. Bununla birlikte, hijyenik şartlara dikkat edildiği ve
hamur sıcak suyla muameleye tabii tutulmadığı takdirde pres/baskılama metodu
daha kısa karıştırma süresi ve düşük hamur sıcaklığı nedeniyle yüksek kalitede yağ
elde edilmesine müsaade etmektedir
Bu sistemde sıvı fazın hamurdan ayrılması için pres tablalarının sıkıştırma hareketi
ile “hamura uygulanması gereken” ortalama basınç miktarı, alınmak istenen yağa
bağlı olup genellikle 300 barın altındaki basınçlar yeterli olmaktadır. Düşük
basınçlarda (150bar ve altında) alınan yağ genellikle yoğurma sırasında hücrelerden
çıkarak serbest kalan yağ olup yüksek basınçta alınabilecek yağdan nispi olarak az
olmasına rağmen çok daha kolay alınabilmektedir ve daha iyi kalitededir. Yüksek
basınç değerlerinde hücreler aşırı sıkıştırılarak kalan yağların zorlama ile çıkarılması
sağlanmakta olup, bu değerlerde hamurun içinde var olan ve yağla birlikte gelmesi
istenmeyen bileşenlerin de yağ ile birlikte gelmesinin yanı sıra asitliğin artmasına
neden olunmaktadır. Bu basınç değerlerinde işlenen hamurların yağ verimi genellikle
%85-89 aralıklarında seyretmektedir. Ayrıca bu sistemde hamurdan sıvı faz ayrılırken
ek su kullanılmamakta olup hamurdaki karasu basınç altında yağ ile birlikte ayrıldığı
için prina daha az nemli olmaktadır (bakınız Tablo 7.5). Adı geçen tabloda hamurdaki
nem oranları dekantör sistemindekinde %33.9 ve pres sistemindekinde %30.3 iken
prinadaki/küspedeki nem oranları dekantör sistemindekinde %60.2 ve pres
sistemindekinde %33.4 değerlerindedir. Başlangıçtaki fark sadece %4 cıvarında iken
işlem sonrasında nem farkı %27 lere ulaşmıştır. Buradaki farkın temel sebebi
dekantöre beslenen ek su miktarıdır. Zeytinin çeşidine ve durumuna bağlı olarak
dekantöre beslenen ek su miktarı ağırlık olarak hamur miktarının %40 ile %100
arasında değişebilmektedir.
Presleme sisteminin bilinen avantajları şöyle sıralanabilir
• Düşük yatırım maliyeti
• Basit makine donanımı
• Düşük enerji gereksinimi
• Pirinada kalan nem miktarının düşüklüğü
• Karasu ve bu karasuda kalan yağ miktarının az olması
Avantajlarına rağmen bu sistemin bazı dezavantajları da bulunmaktadır ve bunlar
• Makine donanımının geniş yer ihtiyacı
• Daha fazla işçilik
• Torbaların kontaminasyon riski ve yağın kalitesinin bozulması ve
• İşlemin süreksiz/kesikli olmasıdır.
50
Model presin
yerleştirildiği
sıkıştırma
bölgesi
Şekil 8.2. Silindir-piston tipi model pres ve bu presin sıkıştırılmasında
kullanılan basma düzeneği
Bu sistemin var olan önemli avantajlarına rağmen dezavantaj olarak görülen
taraflarını yeniden masaya yatırarak işçilik ve hijyen sorunu da birlikte ele alınarak
süreksiz/kesintili olan sistemin yarı sürekli hale getirilip getirilemeyeceği tartışılmıştır.
Yapılan inceleme ve tartışmalar sonucunda başlangıç olarak model bir silindir-piston
düzeneği oluşturmaya ve bu model ile hamur presleme denemeleri yapılarak gerekli
basınç, verim, hamur kalınlığı vb verilerinin oluşturulmasına karar verildi. Şekil 8.2 de
hamurun preslenmesi için kullanılan model pres ve bu presi sıkıştırmak için kullanılan
basma düzeneği görülmektedir. Model presin iç çapı 77mm (alanı 46.5cm2) ve
yüksekliği 70mm olup zeytin hamuru ince gözenekli beze sarılarak silindirin içine
yerleştirilmekte ve üzerine yerleştirilen piston ile sıkıştırılarak sıvı fazı
ayrıştırılmaktadır. Gerektiğinde hamurdan deney öncesi ve sonrası numuneler
alınarak bunların kimyasal analizleri yapılmaktadır.
yağ miktarında yağ verimi
basınç ve yağ verimi
86
84
82
80
78
76
0
50
100
150
200
250
basınç (bar)
Şekil 8.3. Yağ veriminin basınç ile değişimi
51
Tablo 8.4 de model pres ile yapılan bazı deneylerin sonuçları verilmektedir. Aynı
hamur cinsinin artan presleme süresi ile birlikte artan basınç değerlerine karşılık
artan verim değerleri şekil 8.3 de gözükmektedir.
Kuru Bazda
Toplam
Bazda
Kuru Bazda
Toplam
Miktar
Yağ
Miktarında
3
20,39 29,27
23,84
29,9
5,45
7,7
19,18
80,5
100
5
20,39 29,87
23,84
29,9
4,42
6,31
20,08
84,2
150
7
20,39 29,76
23,84
29,9
4,36
6,21
20,14
84,5
200
10
20,39 29,29
23,84
29,9
4,12
5,83
20,38
85,5
Basınç,
bar
Küspe
50
Hamur
Toplam
Bazda
Tablo 8.4. Model pres ile yapılan deneylerde hamur basıncının yağ verimine etkisi
Yağ %
Yağ Verimi
Nem %
(Analiz)
Uygulama
Hamurda
Küspede
Max.
basınca
ulaşma
süresi,
dakika
Farklı hamur kalınlıklarının verim üzerine olan etkilerini incelemek için farklı
kalınlıklardaki hamur numuneleri 150bar basınca 4dakikalık sabit sürede çıkarılacak
şekilde aynı düzenekte teste tabii tutulmuş ve hamurun deney öncesi ve
sonrasındaki ağırlık ve kalınlıkları ölçülerek hem teorik verimi (ayrılabilen sıvı fazı
temsilen) hem de birim deformasyon davranışı incelenmiştir. Tablo 8.5 te bu
deneylerin sonuçları verilmektedir. Şekil 8.4.a ve b de görüldüğü gibi artan hamur
kalınlığı ile verim düşerken, uygulanan basıncın hamur kalınlığına oranı özgül basınç
olarak tarif edildiğinde artan özgül basınç ile artan verim elde edildiği görülmektedir.
Tablo 8.5. Sabit basınç altında hamur kalınlığının yağ ayırma verimine etkisi ve
hamur sıkışma oranları
∆l/Lo,
teorik
∆l
Lo
özgül
hamur
Deney
yağ
hamur
Hamur
Basınç
basınç
sıkışma
süresi
verimi
kalınlığı, sıkışması,
(bar)
oranı,
(bar/mm)
(dak)
(%)
(mm)
(mm)
(%)
150
4
18
5
27,8
90,2
8
150
4
24
7
29,2
84,1
6
150
4
33
13
39,4
74,9
5
150
4
42
14
33,3
72,1
4
150
4
52
14
26,9
66,9
3
52
hamur kalınlığı vs verim
100
% teorik verim
95
90
85
80
75
70
65
60
0
10
20
30
40
50
60
ham urkalınlığı (m m )
a) Sabit basınç altında hamur kalınlığının yağ verimine etkisi
bar/mm vs verim
100
% teorik verim
95
90
85
80
75
70
65
60
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
özgül basınç (bar/mm)
b) Sabit basınç altında hamur kalınlığının yağ verimine etkisi
150 barda zaman vs verim
(172gr hamur, 33mm kalınlık, 4.5bar/mm)
90
% verim
85
80
75
70
3
4
5
6
7
8
9
zam an (dak)
c) Sabit basınç altında zamanın yağ verimine etkisi
Şekil 8.4 Yağ veriminin hamur kalınlığı, özgül basınç ve zaman ile değişimi
53
Sabit basınç altında artan hamur kalınlığı ile düşen özgül basınç ve düşen verimin
iyileştirilmesi için hamur katmanları arasında (2mm kalınlığında ve üzerinde 4mm
çapında delikler bulunan) metal levha kullanılarak bunun etkisi araştırılmıştır. Metal
levha kullanımının denemeleri yine 150bar basınca 4dakikalık sürede çıkılarak
yapılmış ve sonuçları Tablo 8.6 da verilmiştir.
Bu testlerin sonucunda görülmüştür ki aynı miktardaki metal levhalı hamur hiç
levhasız (tek katman) hamura göre %3 cıvarında daha verimlidir. Ancak aynı basınç
altında aynı kalınlıktaki çoklu hamur katmanlarının katman sayısı az olanı çok
olanına göre daha verimli preslenebilmektedir. 15mm kalınlıklı 3 adet hamur katmanlı
ve hamurlar arasında 2 metal levhalı numunenin teorik verimi aynı kalınlıklı ancak 4
katman ve 3 metal levhalı numuneye göre %2 cıvarında daha verimli gözükmektedir.
Benzer şekilde hamur kalınlığı 17mm ye yükseltilirken katman sayısı 2 ye levha
sayısı 1 e indirilen numunenin verimi daha artarak %86.9 a çıkmıştır. Bu deneyden
elde edilen sonuç yüksek verim için hamur katmanlarının kalınlığının ince olması ve
mümkünse de katman sayısının az sayıda olmasıdır. Ancak kapasite dikkate
alındığında verim kriterinin tersine katman sayısının mümkün olduğu kadar fazla
olması gerekmektedir.
Tablo 8.6. Hamur arasına metal levha/plaka yerleştirilmesinin teorik yağ verimine
etkisi
teorik
özgül
P
Süre
Lo,
yağ
m0
mf
basınç
Uygulama
bar
(dak)
verimi
mm
gr
gr
bar/mm
(%)
1*300 gr,
metal
levhasız
150
4
56
300
219,8 80,3
3
4*75gr,
3 metal
levhalı
150
4
15
300
216,7 83,4
10
3*75gr,
2 metal
levhalı
150
4
15
225
161
85,3
10
2*85gr,
1 metal
levhalı
150
4
17
170
120,8 86,9
9
Zeytin hamurlarının içerdikleri fazların farklılıkları ve irili ufaklı katı maddelerinin
(çekirdek taneleri ve zeytin eti) basınç altında filtreleme işlemine etkileri dikkate
alındığında presleme işleminin sabit basınç altında bile artan baskı süresiyle az da
olsa artan bir verim değerine sahip olması beklenir. Bu amaçla yapılan bir deneyde
33mm kalınlıklı hamur bez torba içerisinde 4dakika içerisinde 150bar basınca
ulaştırılarak aynı basınçta bir süre daha bekletilmiş ve teorik verimin değişimi
gözlenmiştir. Sonucu şekil 8.4.c. de gösterilmekte olan bu deney verimin zamanla
artmaya devam ettiğini ancak 8.dakikada nerdeyse doyuma ulaştığın göstermektedir.
150bar basınca ulaşıldığı 4.dakikada %75 olan verim 8.dakikada %86ya ulaşarak
%11 gibi ek verim artışını teyid etmektedir. Bu sonuç pres işlemlerinde istenilen
basınca hızlı bir şekilde ulaşmanın yeterli olmadığını, filtreleme işlemi gerçekleşerek
54
verimin doyuma ulaşması için bu basınçta bir süre beklemek gerektiğini
göstermektedir.
Aynı model presle yapılan deneylerden birisi de hamurun yük/basınç altındaki
deformasyon davranışıdır. Hamurun yük altındaki ezilme miktarı ölçülerek basınç
deformasyon grafiği de çıkarılmıştır. Başlangıç yüksekliği 30mm olan ve ince
gözenekli beze sarılarak silindire yerleştirilen zeytin hamurunun artan yük altındaki
ezilme/sıkışma miktarı ölçülerek şekil 8.5 de görülen basınç-birim deformasyon
(ezilme/orijinal yükseklik) grafiği çıkarılmıştır. Hamurun reolojik yapısına ve
özelliklerine bağlı olarak değerler değişim göstermekle birlikte grafiğin genel
davranışı aynı kalmaktadır.
hamur basıncı vs sıkışma
hamur basıncı, bar
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
hamur sıkışması, %
Şekil 8.5 Artan basınç değerleri altında hamur kalınlığının sıkışma oranları
Elde edilen bu basınç-deformasyon grafiğinden geriye doğru giderek hangi basınç
için ne kadar deformasyon gerektiği tespit edildiği takdirde bu bilginin kesintili olarak
çalışan pres sisteminin yarı sürekli hale getirilmesinde kullanılabileceği
düşünülmektedir. Böyle bir gelişmeye ek olarak hamur doldurma, boşaltma ve
temizleme mekanizmaları da otomatik hale getirildiğinde işçilik ve hijyen sorunun da
büyük oranda çözümlenebileceği tahmin edilmektedir.
Geleneksel pres sistemlerinde presin alt ve üst tablaları paralel olup ya ikisi birlikte
yada tablalardan sadece birisi dik yönde hareket ederek arada hareketsiz olarak
duran hamuru sıkıştırmaktadır. Sıkıştırma işlemi bitince tabla(lar) geriye doğru
çekilerek boşaltma işlemine geçilmektedir. Gerek ilk andaki doldurma gerekse de
sıkma sonrasındaki boşaltma işlemleri için harcanan zaman ve işçilik sistemin
kapasitesini ve ekonomik performansını düşürmektedir. Boşa harcanan bu zamanları
değerlendirmek ve sistemi daha seri hale getirmek için pres işlemi proje ekibi
tarafından TRIZ metodolojisi çerçevesinde yeniden değerlendirildiğinde TRIZ’ in
tersini yap prensibi gereğince “duran hamur, hareketli tablalar” yerine “duran tablalar,
hareketli hamur” mekanizmasının faydalı olabileceği kanaati oluşmuştur.
55
Böyle bir mekanizmanın oluşturulması için yapılan araştırma ve tasarım çalışmaları
neticesinde bilinen bir kalınlığı olan ve konum olarak (yatay) hareket serbestliği olan
bir (hamur) katma(nı)nın sıkıştırılabilmesi için plastik deformasyon uygulamalarının
kullanıldığı plastik enjeksiyon, haddeleme ve benzeri imalat işlemlerinden
faydalanabilineceği tartışılmış ve şekil 8.6’daki tasarımın denemesi kararlaştırılmıştır.
Şekil 8.6. Model konik pres deneme çalışmalarından görüntüler
Bu maksatla pres tablalarını temsilen konumları sabit ancak birbirine tam paralel
olmayan ve aralarında ayarlanabilir bir açı bulunan iki yüzey kullanılacak; bu iki
yüzey arasına içi/arası hamur dolu hareketli birçok araba yerleştirilecek; ve bu
arabalar geniş bölgeden dar bölgeye ilerletilirken hamur arabaların içinde/arasında
sıkışarak basınca maruz kalacak ve sıvı fazın ayrılması sağlanacaktır.
Birbiri ardına konik bölgeye giren arabalar daralan bölgede ilerlerken sıkışarak
hamurun sıvı fazını bırakmasını sağlayacaktır. Hareketli arabalar konik bölgeye
girmezden önce otomatik doldurma makinaları tarafından hamur ile doldurulacak ve
konik bölgenin dar ağzından çıkarken de otomatik olarak boşaltılıp
temizleneceklerdir. Temizlenen arabalar yine otomatik olarak geri dönüp yeniden
geniş ağızdan girmek üzere hazırlanacaklardır. Konik pres olarak isimlendirilen bu
mekanizmanın Şekil 8.7 de basit tek arabalı bir modeli gerçekleştirilerek deneme
çalışmaları yapılmıştır.
Model konik presin açılı ancak sabit tablaları arasında ileri ve geri doğru hareket
edebilen bir arabası bulunmakta olup bu arabanın hamur baskı alanı 120x50mm,
derinliği ise 35mm dir. Araba içerisine bez torba içinde yerleştirilen 30mm hamur
kalınlığının sürekli bir işlem ile 100-150bar basınca kadar sıkıştırılması için bu
basınca tekabül eden (Şekil 8.5) %30-35 seviyesinde sıkıştırılması gerekmektedir.
Tablalar arasındaki açının 1 derece olması durumunda 30mm hamur kalınlığı için
gereken %35 deformasyon 10.5mm sıkışma/daralma gerektirmekte olup bunun
içinde arabanın 600mm ilerlemesi gerekmektedir. Model konik presin tablalarının
boyu 2000mm arabanın serbestçe ilerleyebileceği mesafe ise 1500mm cıvarında
olup bu mesafe gerekli olan 600mm den çok daha fazladır.
56
Şekil 8.7 Model konik pres arabasının deney öncesi ve sonrası görüntüleri
Bu düzenekle yapılan deneylerin sonuçlarından iki tanesi Tablo 8.7 de verilmiştir.
Deneylerden bir tanesi %28.5 yağ içeren hamurla yapılmış ve %59.5 verim elde
edilmiştir. Diğer bir deneyde ise yağ oranı azaltılmış (%13.29) hamurla çalışılmış ve
bu hamurda da %47.5 verim elde edilmiştir.
Model presin deneyleri mevcut modelin sadece konik bölgesinde ilerlemenin hamur
üzerinde gerekli sıkma işlemini gerçekleştirip gerçekleştiremediğini ve bu etkinin
hamurdan yağın ayrılması hususunda yeterli verime ulaşıp ulaşmadığı göstermesi
açısından %47.5 - %59.5 gibi değerle olumlu izlenimler vermiştir.
57
Tablo 8.7. Konik pres ile yapılan deneylerin yağ verimleri
Yağ %
Nem %
Yağ Verimi (Analiz)
Hamurda
Küspede
Özel
işlem
Toplam Kuru Toplam Kuru Toplam
Yağ
Hamur Küspe
Bazda Bazda Bazda Bazda Miktar Miktarında
Konik
pres
Konik
pres
36,45
46,63 28,5
44,9
13,2
24,86 16,982 59,5
41,72
42,97 13,29
22,8
7,65
13,42 6,3201 47,5
Bu çerçevede sıkma bölgesi dahil sistemin diğer kısımları olan otomatik doldurma,
boşaltma ve temizleme işlemlerinin de mekanik açıdan doğru şekilde tasarımı ve
imalatı gerçekleştirildiği takdirde
•
•
•
geleneksek pres sisteminin verim değerlerine yaklaşılabileceği
sistemin kesintili durumdan yarı sürekli bir duruma gelebileceği,
ve yine sistemin hijyen açısından daha iyi bir konuma gelebileceği
gözlenmektedir.
Bu amaçla başlatılan tasarım çalışmalarının bilgisayar benzetimlerinin bazı
görüntüleri şekil 8.8 ve 8.9 da verilmekte olup bu sistemin hamur doldurma,
boşaltma, temizleme ve arabaların sürekli olarak hareketinin düzenlenmesi gibi
mekanizmalarının da detaylı olarak planlanması ve tasarlanması gerekmektedir. Bu
ve benzeri mekanizmaların tamamlanması ile sürekli presleme işleminin
gerçekleştirilmesi mümkün olacak ve patent başvurusu ihtimali doğacaktır. Bu
çalışmalar proje süresi içerisinde fiili olarak yetişmemiş olup bundan sonraki
çalışmalarda tamamlanarak deneme çalışmalarının yapılması faydalı olacaktır.
58
Hamur
arabası
Dar çıkış
ağzı
Geniş giriş
ağzı
Hamur
arabası
Şekil 8.8 Model konik pres sisteminin bilgisayar tasarım çalışmaları
59
Üst ve alt
kılavuz tablaları
Yük
elemanları
Hamur
arabası
Destek
elemanları
Konik kılavuz
tabla modülü
Hareket
aksamları
Şekil 8.9 Model konik pres sisteminin bilgisayar tasarımı detay ve montaj görüntüleri
60
8.1.2 Akışkanların yüzey gerginliği farkını kullanma yöntemi ve yapılan
çalışmalar
Sıvıların doğası gereği belli bir boyutun altındaki damlalar parçalanıp kopmamak için
dış yüzeylerinde bir film tabakası oluşturur ve bu film tabakasını oluşturan moleküller
bir arada bulunabilmek için birbirilerine tutunurlar. Yüzeydeki bu moleküllerin
oluşturduğu film tabakasının kırılmak istendiğinde gösterdiği bir gerginlik mukavemeti
vardır ve bu değer her sıvı için farklılık arz eder
Aynı sıvılar bu yüzey gerginlikleri sebebiyle temasta oldukları katı yüzeylere de
yapışma eğilimleri gösterirler ve yine her sıvının katı yüzeylere yapışma özelliği
farklıdır. Bu konudaki temel fizik kuralları eskiden beri bilinmekte olup sıvıların bu
özelliklerinden faydalanma hususunda farklı çalışmalar yapılmıştır (Erbil H .Y. 2006).
Bu prensiple çalışan ilk zeytinyağı ayırma sistemi Acapulco metodu (1911) olarak
bilinmektedir, bu metot daha sonraları revize edilmek suretiyle Acapulco-Quintanilla
(1929-1930) olarak adlandırılmıştır. Ancak bu sistemler mekanik sorunları nedeniyle
çok başarılı olamamışlardır. Bu sorunların F. Buendia tarafından üstesinden
gelinmesiyle 1951 yılında Alfin prototip modeli geliştirilmiştir (Boskou 1996).
Bugün daha da geliştirilen ve Sinolea olarak adlandırılan sistem yoğurma tankına
benzeyen yarı silindirik bir tank ve içerisine alttan ve yanlardan dalıp çıkan
paslanmaz çelik plakalardan oluşmaktadır. Hareketli olan plakalar yavaşça zeytin
hamuru içerisine dalmakta, daha sonra geri dışarı çıkarıldığında yüzeye kaplanmış
yağ, bıçaklar vasıtasıyla sıyrılıp dışarı damlatılmaktadır. Yağın dar aralıklardan
geçerek sızılıp damlatılmasından dolayı da bu işlem perkolasyon olarak adlandırılır.
Bu sistem 1991 yılında İtalyan üretici firma RAPANELLİ tarafından patentle koruma
altına alınmış (European Patent No. 0252025) ve adı geçen firma dünyada tek üretici
firma konumundadır. Benzer bir sistem geçen yıllarda Türk üretici firma
HAKKIUSTAOĞULLARI tarafından imal edilmek istenmiş ancak bu teşebbüsleri
İtalyan firmanın patent hakları çerçevesindeki hukuki takibi sonucunda engellenmiştir.
Adı geçen firmanın Sinolea adı altında Türkiye’de ağırlıklı olarak Ege bölgesinde
(Balıkesir, Datça, Bergama, Milas, Körfez cıvarı vb) halen 8-10 adet cıvarında
makinası bulunmaktadır.
Perkolasyon metodu ile çalışan üniteler de diğer yağ ayırma üniteleri (pres ve
dekantör) gibi işlem hattında kırıcı ve yoğurma tankından sonra bulunan ve hamuru
yoğurma işlemi bittikten sonra işleme alan bir yağ ayırıcı ünitedir. Yağı ayrılacak olan
hamur dekantör kullanılan sistemlerde olduğu gibi perkolasyon sisteminde de
zeytinin cinsine bağlı olarak önce yoğurucuda 30 ile 60dakika arasında yoğrularak
olgunlaştırılır ve daha sonra yağ ayırma işlemine alınır. Bu prensiple çalışan
perkolasyon sistemleri literatürde değişik çalışmalarda incelenmiş ve elde edilen yağ
kalitesi açısından bilinen en iyi sistem olduğu hususunda ortak görüş birliği
oluşmuştur (Boskou 1996, Kiritsakis 1998).
Ancak perkolasyon metodu ile yağı ayrılan hamurun prinasında yüksek oranda yağ
kaldığı için bu prina daha sonra yeniden yoğrulma işlemine tabii tutulur ve pres ya da
dekantör sisteminde işlenerek kalan yağının ayrılması sağlanır. Bunlardan da
61
dekantör sistemi sürekli ve daha temiz olması sebebiyle pres sistemine göre daha
fazla tercih edilmektedir. Perkolasyon ve 3-fazlı dekantörün birlikte kullanıldığı
sistemlerin akış diyagramı şekil 8.10 da görüldüğü gibidir.
Soğuk su
YIKAMA
Sıcak su
KIRMA
PERKOLASYON
YOĞURMA
Kaliteli
Zeytinyağı
Zeytin
Atık su
Zeytinyağı
Sıcak su
Yağlı pirina
SANTRİFÜJ
DEKANTASYO
Yarı-Sulu pirina
YENİDEN
YOĞURMA
Karasu
Şekil 8.10 Perkolasyon ve 3-fazlı dekantör ile yağın ayrılması
Klasik perkolasyon tankı şekil 8.11 de görüldüğü gibi yoğurma tankına benzer
geometride olup yarı silindirik bir yapıya sahiptir. Geleneksel malakse tankı genellikle
su ısıtmalı çift cıdarlı ve üstü hariç her tarafı tam kapalı paslanmaz saç levhadan
yapılmaktadır. Perkolasyon tankı ise tek cıdarlı olup silindirik yüzeyin nerdeyse
tamamına yakın kısmında aralıklı olarak yerleştirilmiş ve tankın içine giren çıkan
bıçaklar ile bu bıçakların girip çıktığı yarıklar vardır.
Şekil 8.11 Perkolasyon sistemi ile yağ ayrılması (http://www.sinolea.net/)
62
Hareketli yalayıcı
bıçaklar
Yalayıcı bıçakları
tarayan ve hamuru
karıştıran tarak
Şekil 8.12 Sinolea sisteminin yalayıcı bıçakları ve tarayıcı tarak sistemi
Bu bıçakların ve yarıkların sayısı sistemin kapasitesi ve verimi ile doğrudan orantılı
olduğu için bıçak sayısının en fazla sayıda olmasına gayret edilmektedir. Mevcut
perkolasyon tanklarındaki bıçak sayısına ve bu bıçakların yerleştirildiği (yağ ayırma
için kullanılan) alana örnek olarak literatürdeki değerler (Boskou 1996)
5120bıçak/1.18m2 ve 4608bıçak/1.06m2 olarak verilmektedir. Örnek Sinolea
sistemlerinde yapılan incelemelerde bıçakların boyutlarının yaklaşık olarak 2mm
kalınlığa, 10-12mm genişliğe ve (hareket yönünde) 12-15mm cıvarında derinliğe
sahip olduğu ve bıçaklar arası boşluklarında 10mm cıvarında olduğu gözlenmiştir.
Ortalama olarak 1m2 lik bir alanda;
• aralıklı olarak yerleştirilmiş 4340 adet cıvarında bıçak,
• bıçakların girip çıktığı aynı sayıda yarık ve
• yarıklara yerleştirilen aynı sayıda (sızdırmazlık) ara elemanı bulunmaktadır
Tankın dış tarafında da bu bıçakların hareketlerini kontrol eden mekanizma ile
bunların bağlantıları bulunmaktadır. Bütün bu sistem gerek tasarım, gerek imalat
gerekse de işletme olarak maliyeti artıran karmaşıklığa sahiptir. Böyle bir tank
genellikle yoğurma tankından ayrı olarak tasarlanmakta, imal edilmekte ve yoğurma
tankından sonra yerleştirilmektedir.
Ayrıca bıçakların sürekli ve tek yönlü hareket yerine kesikli ve çift yönlü (ileri-geri)
hareket yapısına sahip olması bıçakların tank içine girerken istenen işi yapmaması
anlamına gelmekte olup bu durum yağın daha kısa sürede biriktirilmesi/ayrılması
açısından bir dezavantajdır. Ayrıca hamurun değdiği tank yanal alanının tamamında
bıçak yerleştirilememesi ve bıçaklar arası boşlukların yağ ayırma işlemi için
kullanılamaması sistemin birim alanda daha az verimle çalışmasına sebep
olmaktadır.
63
8.1.2.1. Yeni yağ ayırıcı tasarımı
Bu dezavantajların giderilmesi için yapılan araştırma, tasarım ve denem çalışmaları
çalışmaları neticesinde şekil 8.13 de görüldüğü gibi geleneksel malakse tankı
modifiye edilerek aynı anda hem yoğurma hem de yağ ayırma işleminin birlikte
yapılabileceği yeni bir tank elde edilmiştir. Yeni tankta saç levha yerine aralıkları
ayarlı ve hareketli/dönebilen silindirler kullanılmış, bu sayede hem ekstraksiyon işlemi
aynı malakse tankında yapılmış, hem de yağ ayıran mekanizma ileri-geri hareket
yerine tek yöne sürekli ve daha hızlı dönen silindirlerden oluşturulmuştur. Ayrıca
yağa temas eden yağ ayırıcı yüzey (silindir yüzeyi) bıçak mekanizmasına göre daha
fazlalaştırılarak birim zamandaki verim artırılmış olacaktır.
Hamur
Hamur
karıştırıcı
karıştırıcı
Tankın
duvarını
oluşturan ve
dönebilen
aralıklı
silindirler
a) geleneksel malakse tankı
ve çift cıdarlı duvarı
b) silindir duvarlı malakse tankı
c) modifiye edilmiş malakse tankının genel görünüşü
Şekil 8.13. Geleneksel ve modifiye edilmiş malakse tankı
64
Şekil 8.14 te yeni sistemin parçaları ile çalışma prensibi gösterilmektedir. Görüldüğü
gibi tankın içerisindeki serbest yağ damlaları dönen silindir yüzeylerine yapışarak
silindirler arasındaki ince aralıklardan dışarı taşınmakta ve dışarıda da sıyırıcılar
tarafından sıyrılarak tankın dışında toplanmaktadır.
sıyırıcılar
Dönen
silindirler
Yağ
filmi/damlaları
Sıyrılan yağ filmi
/damlaları
hamur
Dönen
silindirler
sıyırıcılar
Toplanan yağ
Şekil 8.14. Yeni yağ ayırma sisteminin parçaları ve çalışma prensibi
65
Normal yağlık zeytinlerde zeytinin hücrelerindeki yağın büyük bir kısmı kırma
sırasında zaten açığa çıkmakta olup yoğurma sırasında bu serbest yağ damlalarının
daha çok bir araya gelerek büyümesi sağlanmaktadır. Zor zeytinlerde ise yoğurma
süresinin ayrıca su-yağ emülsiyonunu kırmaya da faydası olmaktadır. Zor olmayan
ve yağlık olarak tarif edilen birçok zeytin cinsinde kırılmayı takiben ortaya çıkan
serbest yağ (ve kara su) karıştırmanın ilk dakikasından itibaren (aralıklı olarak
yerleştirilmiş) dönen silindirlere bulaşmaktadır. Ancak yağ ve suyun yüzey gerginliği
farkından dolayı silindirlerin yüzeylerine daha çok yağ yapışmakta ve hemen hemen
hiç su yapışmamaktadır. Dönen silindirler tarafından tank içerisinde yalanan yağ
silindirler arasındaki ince aralıklardan geçerek dışarıda sıyırıcılar tarafından
temizlenir ve sistemin altındaki yağ toplama tankında biriktirilmesi sağlanır. Duvarları
silindirlerden oluşan tankın içindeki hamur tüm serbest yağ damlalarının silindirlere
değebilmesi için sürekli olarak karıştırıcı kanatlar tarafından karıştırılır ve aynı
zamanda ileri doğru ilerletilir. Hamurun ilerleme hızı ve silindirlerin dönme hızı
ayarlanarak tank boyunca ilerleyen hamurun yağı hamur dışarı atılmazdan önce
azami oranda alınır. Şekil 8.15’te tasarımı yapılan yeni yağ ayırma sisteminin model
çalışmaları görülmektedir.
Şekil 8.15 Yeni yağ ayırma sisteminin model çalışmaları
66
Bu çalışmada 5kg zeytin hamurunu işleyebilecek ölçekte bir model tasarlanmış ve
hamura değen parçaların hepsi de paslanmaz çelik (304) malzemeden imal
edilmiştir. Karıştırıcının yataklamasında ise gıda uyumlu malzeme kullanılmıştır.
Tankın simetri ekseni dikkate alındığında sol taraftaki silindirlerin hepsi saat yönünün
tersine (aynı yönde) dönerken sağ taraftaki silindirlerin de hepsinin saat yönünde
dönmesi gerekmektedir. Başlangıç olarak karıştırıcı ve silindirler aynı motorla
sürülmüş ve hareketin silindirlere ulaşması zincirle sağlanmıştır. Toplamda 250mm
boyunda 22 adet dönen silindir bulunmakta olup bu silindirlerin hamurla temasta olan
yüzey alanı çevresel alanlarının yarısı kadardır. Bahsedilen bu alan
22adet *250mm* (3.14*11mm) =189970mm2 cıvarındadır.
Bu küçük modele Sinolea sisteminde olduğu gibi dönen silindirler yerine ileri geri
hareketli bıçaklar yerleştirilecek olsaydı kullanılabilecek yüzey alan yarı silindirik
bölge olup 16 adet silindirin kapladığı alandır. Bu silindirlerin yerleştirildiği çap
yaklaşık olarak 200mm cıvarında ve boyu ise 250mm dir. Bu durumda
kullanılabilecek alanın boyutları
(3.14*100=) 314mmX250mm = 78500 mm2 = 0.0785m2 dir.
Bu bölgeye yerleştirilebilecek bıçak sayısı ise alan oranlaması üzerinden:
0.0785m2 * 4340 bıçak/m2 = 340 adet çıkarken
2mmX10mm bıçakların 10mm aralıklı yerleştirme düzeni üzerinden de
(314/20) * (250/12) = 320 bıçak olarak çıkmaktadır.
Bu durumda 340adet bıçağın fonksiyonel yalama alanı ise ;
(10mm*15mm+2mm*15mm)*2yan yüz * 340 adet bıçak =122400mm2
cıvarında olacaktır.
Bu hesaplamalara göre de alan olarak yeni sistem sinolea sisteminin yağla temas
eden alanından
((189970 – 122400) / 122400 ) * 100 = %55 daha fazla temas alanına sahiptir.
Ancak yağı ayırmada önemli olan statik temas alanından çok dinamik temas alanı
yani birim zamanda süpürülen temas alanıdır (mm2/sn). Bu da temas çizgisi boyu ve
ilerleme hızının (yeni sistemde silindirlerin çevresel hızı, Sinolea da ise bıçakların
lineer hızı) çarpımına eşittir.
Yeni sistemin çizgisel temas boyu bir silindir için 250mm olup 22adet silindir için
toplamda 22*250mm=5500mm dir. Sinolea sistemi için ise çizgisel temas her bıçak
için 2*(10mm+2mm)=24mm ve toplamda ise 340adet*24mm=8160mm dir.
Yeni sistemin silindirleri sürekli olarak tek yönde dönmekte ve her birim zamanda
yeni alan süpürmekteyken Sinolea sisteminde bıçaklar içeri girerken yağ ayırma
67
işlemi yapmayıp sadece çıkış hareketinde (yarı zamanda) yağ ayırabilmektedir. Bu
durumda silindirlerin ve bıçakların aynı lineer yüzey hızına (Vmm/sn) sahip olması
kaydıyla birim zamanda yeni sistem
5500mm * Vmm/sn = 5500Vmm2/sn alan süpürüp yağ ayırırken
sinolea sistemi
(8160mm * Vmm/sn) / 2 =4080Vmm2/sn alan süpürebilecektir.
Bu durumda da yeni sistemin Sinolea sistemine göre
((5500-4080)/4080 ) * 100 = %35 cıvarında daha kapasiteli/verimli olması
beklenir.
8.1.2.2. Deneysel çalışmalar ve sonuçlar
Küçük Ölçekli Model Sızma Ünitesi
5kg hamur kapasiteli olan bu modelin yapılan denemelerinde karıştırıcı ve silindirler
aynı hızda (30d/d) dönmektedir. Bu dönme hızında çapı 195mm olan karıştırıcının
çevresel hızı 0.3m/sn ye (ticari boyuttakilerden çok daha az) ulaşırken çapları 22mm
(çevresi 69mm) olan yağ ayırıcı silindirlerin yüzey hızları da 35mm/sn (0.035m/sn)
hıza ulaşmaktadır. Bu deneylerde silindirler arası boşluk 0.35mm olarak
kullanılmıştır. Bu mesafeye eldeki mevcut imkanlar içerisinde karar verilmiş olup
daha sonra yapılan bazı deneme çalışmaları neticesinde 0.20mm boşluğun azami
yağın geçişine ancak asgari miktarda da hamurun geçişine daha uygun olduğu
gözlenmiştir. Sonraki çalışmalarda silindirler arası boşluk 0.20mm olarak
kullanılmıştır.
Yeni sistem ile yapılan yağ ayırma deneylerinden birisinde zamana bağlı olarak
toplanan yağ miktarları ve yüzdelik oranları Tablo 8.8 de verilmiştir. Bu deneyde %23
yağ ve %40 neme sahip 5000gr Nizip yağlık zeytin hamuru kullanılmıştır.
Tablo 8.8 Nizip yağlık zeytin hamuru (5000gr hamur, %23 yağ ve %40 neme sahip)
ile yapılan deneyde yağ ayırmanın zamana göre değişimi
toplanan temiz
Toplanan temiz yağ
Süre,
yağ
yağ verimi
alınan yağ
miktarı,
%
%
gr
dakika
%
0
0
0
0
0
5
410
8,2
35,6
50,3
10
630
12,6
54,7
77,3
15
705
14,1
61,3
86,5
20
752
15
65,2
92,0
25
780
15,6
67,8
95,7
30
815
16,3
70,8
100
Yağ verimi hesaplamaları için deney öncesi hamurdan alınan numunenin laboratuar
şartlarında yağ ve nem analizleri yapılmaktadır.
Öncelikle hamurdaki yağ analiz
değerinden ve kullanılan hamur miktarından en iyi şartlarda (azami) ne kadar yağ elde
edilmesi gerektiği hesap edilmektedir. Daha sonra yapılan deneyden elde edilen temiz yağ
miktarı tartılarak deneysel yağ miktarı elde edilmektedir. Deneysel olarak elde edilen yağın
68
hamurdaki azami yağa oranı yapılan deneyin yağ verimini vermektedir. Yukarıdaki deney
için %23 yağ oranı ile 5000gr hamurda azami 1150gr yağ var demektir. Elde edilen temiz
yağ miktarı 815gr olduğuna göre
yağ verimi
(815/1150)*100 = %70.8 demektir.
Şekil 8.16 da tasarımı ve imalatı yapılan yeni yağ ayırma sisteminin deneme
çalışmaları görülmektedir.
Yağ
damlaları
Şekil 8.16. Yeni yağ ayırma sisteminin ön deneme çalışmaları
Tablo 8.8 deki deneysel değerlerin grafiksel görüntüleri Şekil 8.17 de verilmektedir. Bu
grafiklerden de görüldüğü üzere kırılmayı takip eden 30 dakika içerisinde hamur hem
malakse edilmekte hem de bünyesindeki yağın %70’i yeni yağ ayırma sistemi ile
alınabilmektedir. Ayrıca alınan yağın zamana bağlı değişimine bakıldığında alınabilecek
yağın ilk 5 dakika içerisinde %50’si ve ilk 15 dakika içerisinde de yaklaşık %80-85 ‘inin
alınabildiği görülmektedir
69
toplanan yağ %
YENİ SİSTEM
% 23 yağlı zeytin hamuru
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
25
30
25
30
SÜRE, DAKİKA
YAĞ VERİMİ %
YENİ SİSTEM
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
SÜRE, DAKİKA
YENİ SİSTEM
alınan yağ %
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
SÜRE, DAKİKA
Şekil 8.17 Yeni sistem ile zamana bağlı yağ ayırma grafikleri
Sinolea sisteminde ise hamur genellikle kırma sonrası 30-60 dakika süreyle normal
malakse tankında yoğrulur ve sonra sinolea tankına alınır. Literatürde (Boskou 1996)
sinolea sisteminin çalışma süreleri genellikle 30-60dak olarak verilmektedir ve bu
durumda hamur kırılma sonrasında yağı ayrılana kadar toplamda 60dak ile 120dak
70
arasında bir işlem görmektedir. Halbuki yeni sistemde hamurun serbest olan sızma
yağı ilk 30dakika içerisinde alınabilmektedir. Aradaki yaklaşık 60-90dakikalık fark
kapasite açısından oldukça büyük bir kazançtır.
Yeni sistem ile benzer ön deneyler yapılarak farklı yağ ve nem değerlerine sahip
hamurların verim değerleri tespit edilmiştir. Bu deneylerde yağ oranı %23 ile %32
arasında değişen ve farklı nem değerlerine sahip Nizip yağlık zeytin hamurları
kullanılmıştır. Bu deneylerde deney süreleri 15-30 dakika aralığında tutulmuştur.
Yapılan ön deneylerde ayrılan yağla birlikte (Sinolea sisteminde de olduğu gibi) bir
miktarda istenmeyen katı madde gelmiştir. Nizip yağlık zeytin hamuru ile yapılan bazı
deneylerin sonuçları Tablo 8.9 verilmektedir.
Tablo 8.9 Nizip yağlık zeytin hamuru ile yapılan yağ ayırma ön deneylerinin sonuçları
Hamurda
Hamurda
Yağ/Nem Yağ
Yağla
Deney Deney
yağ %
nem %
oranı
Verimi % kaçan
no
süresi,
hamur %
dakika
1
15
24.3
47.5
0.51
32
28
2
15
24.7
38
0.65
60
20
3
15
23.1
37.5
0.61
75
15
4
30
23
40
0.57
70
28
5
30
24.2
39
0.62
71
22
6
30
31.5
32
0.98
63
16
7
30
27
37
0.73
71
15
Tablo 8.9 daki deneysel değerlerin grafiksel görüntüleri Şekil 8.18 de verilmektedir.
Bu grafiklerden de görüleceği üzere Nizip yağlık cinsinde hamur nem oranı %40 ın
altında olduğu sürece:
• yağ verimi 30dakikalık ayırma sürecinde en az %60 olup Sinolea’dan
daha iyidir ve
• katı madde kaçma oranı da %15-20 ler cıvarındadır
• ancak nem oranı %40 ve üzerinde olunca verim düşmekte ve katı
madde miktarı artmaktadır.
Serbest yağın ayrılmasının verimi ve yağla birlikte kaçan katı madde (hamur) oranı
Nizip yağlık çeşitte olduğu gibi nem (yada yağ/nem) oranına bağlı olabildiği gibi bu
durum çeşitten çeşide de büyük değişiklikler göstermektedir. Nizip yağlık, Edremit ve
benzeri gibi bazı zeytinlerde serbest yağ, karasu ve hamur kısımlardan çok kolayca
ayrılarak toplanabilirken Aydın ve benzeri bazı zeytinlerde yağ-su-hamur iç içe
geçmiş gibi bağlı (emülsife) davranmakta ve yeteri kadar serbest yağ oluşmamakta
ya da çok zor ayrılmaktadır. Bu durumlarda yağla birlikte büyük oranda katı madde
ve bir miktar da kara su gelmektedir. Bu tür bağlı yağların ayrılabilmesi için yağ
ayırma işlemi sonrasında ya dinlendirme ile çökelme ya da santrifüj dekantasyon
yöntemi kullanmak gerekmektedir. Dinlendirme ile çökelme çok uzun süreler
alabildiği için katı/sıvı oranına bağlı olarak genellikle santrifüj dekantasyon yöntemi
kullanmak daha etkili olmaktır.
71
verim, katı %
100
90
80
70
60
50
40
verim
katı
30
20
10
0
20
30
40
50
60
verim, katı %
nem %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
verim
katı
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
yağ/nem oranı
Şekil 8.18 Nizip yağlık zeytin ile yapılan yağ ayırma deneylerinin sonuçları
Bu tür zor ve kolay zeytinlere örnek olarak Şekil 8.19 da görülen ve yeni sistem ile
yağ ayrılma işleminin gerçekleştirildiği Aydın ve Edremit çeşitleri gösterilebilir.
Görüldüğü gibi Aydın çeşidinin hamuru fazları birbiri içine girmiş ve emülsife olmuş
çamurumsu ve yapışkan bir görüntü sergilerken Edremit çeşidinin hamuru emülsife
izleri göstermeyen daha net ve fazları daha belirgin bir görüntüye sahiptir. Aynı
şekilde ayrılan yağların görüntüleri açısından da Aydın çeşidinden temiz yağ elde
edilemezken ve fazla oranda hamur yağın içine kaçmışken Edremit çeşidinden
oldukça temiz ve berrak yağ elde edilebilmektedir.
72
Zor zeytin
(Aydın)
Kolay zeytin
(Edremit)
Şekil 8.19 Zor ve kolay zeytinlerin yağ ayrılmasına örnek denemeler
Yeni sistem yağ ayırma deneyleriyle ayrılarak şişelere doldurulmuş yağlar için şekil
8.20 deki şişeler örnek gösterilebilir.
Şekil 8.20 Değişik çeşit zeytinlerin yeni sistemle ayrılmış yağ numuneleri
73
Bu şişelerdeki örneklerden (ve önceki deneylerden) görüleceği üzere Aydın çeşidinin
yağ-su-hamur fazları bağlı (emülsife olmuş gibi) olup kırma sonrasında serbest yağ
çok zor oluşmaktadır. Bu sebeple Aydın ibareli şişelerde nerdeyse yağdan çok hamur
gözükmektedir. Diğer yandan Edremit ve Nizip yağlık çeşitlerinde serbest yağ çok
kolayca oluşmakta ve bu aynı yağ çok kısa sürede (çok az bir katı madde miktarı ile)
sızma yağ olarak ayrılabilmektedir.
Aydın çeşidi gibi zeytinlerin yağ ayrılma veriminin nem oranından etkilenmesini
dikkate alarak bu amaçla proje çerçevesinde kontrollü nem ile daha fazla deneyler
yapılarak verimin artırılması ve katı maddenin azaltılması çalışmaları yapılmıştır. Bu
deneyler için öncelikle çok nemli olan zeytin veya zeytin hamurundan kontrollü bir
ortamda nem uçurulması için proje kapsamında vakumlu, soğutmalı kurutma/nem
uçurma cihazı tasarlanarak yaptırılması sağlanmıştır.
Bu cihaz şekil 8.21 de görüldüğü gibi temel olarak 4 ana bölümden oluşmaktadır.
Bunlar sırasıyla; numune odası, nem yoğuşturucu kabin, vakum pompası ve
soğutucu ünitelerdir.
Vakum saati
Yoğuşturucu/
buzlandırıcı
kabin
Numune odası
Vakum
pompası
Soğutucu
üniteler
Şekil 8.21 Vakum destekli nem uzaklaştırma düzeneği
Birinci bölüm zeytin veya hamurların yerleştirildiği oda/kabin olup numuneden kısa
sürede nem uçurabilmek için genellikle kontrollü olarak soğutulabilmekte ve
74
içerisinde kontrollü vakum tutulabilmektedir. İkinci bölüm ise zeytin ya da hamurdan
kontrollü sıcaklık ve vakum altında uçurulan nemin yoğuşturulmasını sağlayan ve
nemin vakum pompasına gitmesini engelleyen yoğuşturucu/buzlandırıcı kabindir.
Vakum pompası (üçüncü bölüm) hamurdaki nemin daha düşük sıcaklıklarda (+10C
ile -20C arasında) uçurulabilmesi için gerekli basınç ortamının sağlanması için
kullanılmakta olup numune odası içerisinde atmosfer basıncının altında ve 1mbar’ a
kadar vakum oluşturabilmektedir. Soğutucu üniteler ise normal buzdolabı sistemi
olup soğutucu boruları numune odası ve yoğuşturucu/buzlandırıcı kabin içerisine
yerleştirilmiş olan ünitelerdir. Bu sayede numune odasında +10C ile -20C arasında
buzlandırıcıda ise +10C ile -35C arasında sıcaklık ortamları oluşturulabilmektedir.
Bahsi geçen kurutma cihazıyla zeytin hamurundan önce normal içme suyu deneyleri
yapılarak sistemin beklenen fonksiyonları yerine getirip getiremediği test edilmiştir.
Yapılan deneylerde şekil 8.22 de de görüldüğü gibi numune odasındaki içme suyu
ortam sıcaklığı olan 15C ler cıvarında ve 20mbarın altındaki vakum ortamında
kaynamaya başlamış ve buharlaşma işlemi gerçekleşmiştir.
Şekil 8.22 Vakum destekli cihazın sıvı fazda performans deneme çalışmaları
Diğer bir deneyde ise sıcaklık sıfır derecenin altına indirildiğinde sıvı olan su
damlaları katılaşarak buza dönüşmüş ve bu buz damlalarının (3mbar cıvarındaki)
vakumun güçlü etkisi altında yukarı doğru yönelmesi şekil 8.23 de rahatlıkla
görülmektedir (vakum borusu numune odasının üst kısmında bulunmaktadır).
İçme suyu ile yapılan bu ön deneylerden sonra serbest yağının ayrılması çok zor
olan Aydın çeşidi zeytinin nem oranı yüksek olanları bu ünitede vakumlama/kurutma
işlemine tabii tutularak nem değerlerinin düşürülmesi sağlanmıştır. Değişik nem
oranlarında elde edilen bu zeytinlerin/hamurların daha sonra sızma ünitesindeki
kontrollü deneyleri yapılarak kurutmanın etkisi incelenmiştir.
Zeytinler tane halinde vakum işlemine tabii tutulabileceği gibi kırıldıktan sonra hamur
halinde de vakum işlemine tabii tutulabilir. Ancak tane zeytinin dış kabuğunun nemin
geçişine engelleyebileceği düşünülerek genellikle kırılmış zeytin hamuru vakum
işlemine tabii tutulmuştur. Bu sayede ısı transferi ve karasu faz değişimi için gereken
yüzey alan da artırılarak daha kısa sürede daha fazla nemin uçurulması
planlanmıştır.
75
Vakum etkisinde
yukarı doğru
yönelmiş su/buz
damlaları
Şekil 8.23 Vakum destekli cihazın katı fazda performans deneme çalışmaları
Zeytinlerin olduğu gibi (kırılmaksızın, tane halinde) vakum işlemine tabii tutulması için
bir örnek deneme yapılmış ve bunun görüntüleri şekil 8.24 de verilmiştir. Buradan da
görüleceği üzere vakum altındaki tane zeytinler balon gibi şişmekte olup nemin geçişi
için geciktirici tabii bir engel oluşturmaktadır.
Vakumla kurutma işleminde tane zeytin yerine et makinasında çekilmiş zeytin
hamuru da kullanılabilmektedir. Genellikle et makinesında çekilmiş olan zeytin
hamuru (alttan da ısı transferi olabilmesi için) tel elekli ve aralıklı yerleştirilmiş
tepsilere 8-10mm kalınlığında serilerek numune (vakum) odasına yerleştirilmektedir.
76
Kapakları kapatılan vakum odasının ısısı sıfır derecenin üstünde veya altında (+10C
ile -15C aralığında) 3mbar ile 150mbar aralığında kontrollü vakuma tabii
tutulabilmektedir. Numune odasındaki sıcaklık değeri termostat sistemi ile ( -+0.2C
hassasiyetle) vakum değeri ise vakum saatinin önündeki ince ayarlı iğne vana ile ( +1mbar hassasiyetle) ayarlanabilmektedir. Hamurun sıcaklığı numune odası içerisine
yerleştirilen ve ucu hamurun içine gömülü olan dijital termometre ile de ölçülmektedir.
Vakum sonrası zeytinler
Vakum öncesi zeytinler
Vakumlama sırasında zeytinler
Şekil 8.24 Vakum işlemine tabii tutulan zeytin taneleri
77
Değişik zeytin numuneleri/hamurları ile yapılan bazı vakum deneylerinin görüntüleri
şekil 8.25 de verilmektedir.
Şekil 8.25 Zeytin hamurlarının vakum altında nem uçurma deneyleri
Bu deneylerde normal şartlarda nem oranı çok yüksek olan ve bu sebeple yağ
ayrılması sırasında yağ içinde çok fazla miktarda katı madde gelen zeytin çeşitlerinin
soğuk ortamda (+5C ~ -10C) ve vakum altında (3mbar ~20mbar cıvarında) nemi
uçurularak farklı nem değerleri elde edilmektedir. Aynı hamurlar daha sonra yeni yağ
ayırma sisteminde işleme tabii tutularak elde edilen yağın berraklığı, yağ verimi ve
katı madde oranları incelenmektedir.
İlk yapılan deneylerde Aydın çeşidi zeytin et makinesında çekilerek elde edilen
hamuru olduğu gibi (vakum işlemine tabii tutulmadan) yeni sistem sızma yağ ayırma
işleminde kullanılmıştır. Bu deneylerden bazı görüntüler şekil 8.26.a da
görülmektedir. Aydın çeşidi yüksek nem oranına sahip bir zeytin olup bu zeytinin
(daha önce deneyi yapılmış olan) Nizip yağlıktan çok farklı olarak serbest yağı
ayrılmamış ve yağla birlikte çok fazla oranda hamur gelmiştir. Herhangi bir temiz yağ
elde edilememiş ve ince çamur şeklinde bir karışım elde edilmiştir.
78
a) Aydın çeşidinin sızma ünitesinde yağ ayırma denemeleri
Yağ (%42)
Az yoğun askıda
katı
Karasu
Çok yoğun katı
b) Aydın çeşidinden elde edilen yağ-hamur karışımı ve santrifüj ile ayrımı
Şekil 8.26 Aydın çeşidi zeytinin yağ ayırma denemeleri
79
Sızma ünitesinden bu hamurlar için elde edilen yağ (hamur karışımı) örneklerinden
iki tanesi şekil 8.26.b de verilmiştir. Her iki deneyde de nem oranı oldukça yüksektir
(%52 ve %50 cıvarında). Elde edilen bu karışımlar (24-48 saat gibi) bekleme ile
çökelme/ayrışma göstermemiş olup santrifüj dekantasyon gerektirmiştir. Zeytin nem
oranı %50 olan (11.01.09 tarihli şişedeki) karışımın 3000d/d hızda, 15dakika süreyle
yapılan santrifüj deneyleri sonucunda bu karışımın içerisinde ağırlık olarak %43
oranında yağ olduğu tespit edilmiştir (şekil 8.26.b). Elde edilen karışımın yağı
santrüfüjle ayrıldığı takdirde yağ verimi (toplanan yağ miktarı,gr / hamurdaki yağ
miktarı, gr) %75 cıvarına ulaşmaktadır. Ancak bu durumda santrifüj (dekantasyon)
işlemi zorunlu hale gelmektedir. Tabii olarak bu arzu edilen bir uygulama değildir.
Zor zeytin olarak tarif edilen Aydın çeşidi ile değişik nem oranlarında deneyler
yapılmış olup bu deneylerden bazılarının karşılaştırmalı fotoğrafları şekil 8.27 de
verilmektedir.
Şekil 8.27 Aydın çeşidi zeytinlerde nem oranının yağ numunelerine etkisine örnekler
Şekil 8.27 de görülen şişelerden soldaki ikisi (%52 ve %50 nem oranı olanlar) vakum
işlemine tabii tutulmamış olan Aydın çeşidi olup çok büyük oranda katı madde
içermektedir. Bu yağ-katı karışımı dinlenme ile de olsa pek ayrışmamış olup yağ-katı
faz ayrım çizgilerinin üstündeki serbest olarak ayrılan yağ miktarı (hacım olarak)
%10-15 cıvarındadır.
Soldan üçüncü şişedeki yağ yukarıdaki şekil 8.24 de görüldüğü gibi “tane zeytin”
olarak (10mbar ve +5C de 6saat) vakumlanan, nem oranı %51 den %48.6 ya
düşürülen ve vakum sonrasında et makinesında çekilerek yağı ayrılan Aydın
zeytinine aittir. Bu şişedeki yağ miktarı vakum işlemine tabii tutulmamış olan diğer
ikisinden daha fazla olup faz ayrımının üstünde kalan ve serbest olarak ayrılan kısım
%45-50ler cıvarındadır.
80
Soldan dördüncü şişedeki ise bir öncekinin aksine tane zeytin olarak değil, çekilmiş
hamur olarak vakumlanan (çekilmiş olması sebebiyle daha fazla ısı transferi alanı
oluşan) ve nem oranı 6saatlik aynı vakumlama süresi ve şartlarında %51 den %45.7
ye düşürülen ve sonra yağı çıkarılan Aydın çeşidinin yağıdır. Bu şişedeki yağ miktarı
diğer üçünden bir miktar daha fazla olup faz ayrımının üstünde kalan kısım %5055ler cıvarındadır. Görüldüğü gibi vakum işlemi nemi düşürerek yağ ayrılmasına
fayda ederken tane zeytin yerine çekilmiş hamurun vakumlanması ise beklendiği gibi
aynı vakum süresinde ve şartlarında daha fazla nem uçurulmasına imkan vermiştir.
Aynı resimde en sağda görülen diğer iki şişedeki yağlar ise (hamurdaki nem oranları
%39.4 ve %37.7 olan) diğerlerine göre çok daha temiz olup hemen hemen hiç katı
madde ve karasu bulunmamaktadır. Bu yağlarda diğerleri gibi Aydın çeşidine aittir.
Ancak bu yağlar çok daha uzun süre (12saat) vakum işlemine tabii tutulan Aydın
çeşidinin sızma yağ ünitesinde yine benzer çalışma şartlarında elde edilen yağlarıdır.
Bu iki kurutma deneyinde kullanılan hamurların başlangıç nem oranları %50
cıvarında olup 3mbar basınçta ve -5C sıcaklıkta yaklaşık 12saatlik vakum işlemi ile
nem oranları %37.7 ve %39.4 değerlerine düşürülmüştür.
Bu sonuçlardan da görülmektedir ki zor zeytin olan Aydın çeşidinde yağ-karasu ve
hamurun emülsiyon benzeri bağ oluşturmasından dolayı yüksek nemli (genellikle
%40 ın üzerinde) olan hamurun yeni sızma sistemi ile işlenmesi pek verimli
olmamaktadır. Nem oranına bağlı olarak yağın içinde çok büyük oranda hamur
bulunmaktadır. Ancak uygun şartlarda nem oranı %40 ın altındaki değerlere
düşürülen hamurların yapılan deneylerinde katı madde azaltılmış ve çok temiz yağ
elde edilmiştir. Bu nem değerlerindeki (%40 ve altında) hamurlarla yapılan sızma yağ
ayırma deneylerinden elde edilen temiz yağ verimleri genellikle %60 ın üzerinde
çıkmış, katı oranı ise %15 lerin altına düşmüştür.
Şekil 8.28 Değişik Aydın çeşidi zeytinlerden elde edilen yağ numuneleri
81
Şekil 8.28 den de görüleceği üzere nem oranı yüksek olan Aydın tipi zeytinlerin yağı
çok zor ayrılmakta olup bu zeytinlerde yağla birlikte büyük oranda hamur
gelmektedir.
Aydın çeşidi ile değişik nem oranlarında yapılan deneylerde elde edilen sonuçlar
Tablo 8.10 de verilmiş olup verimler iki ayrı sütunda yağın santrifüj yapılmadığı ve
yapıldığı durumda verilmektedir. Bu tablodaki ve bundan sonraki verilecek deneyler
0.20mm aralıklı yerleştirilmiş silindirler ile yapılmıştır.
Tablo. 8.10 Aydın zeytinin değişik şartlardaki yağ ayırma deney değerleri
Santrifüj
Santrifüj
Hamurda
Küspede
öncesi
sonrası
Temiz
Temiz
Katı
Katı
yağ
Deney süre
Özel
Yağ Nem Yağ/ Yağ Nem yağ
oran
oranı
verimi
verimi
tarihi
dak.
işlem
%
%
nem
%
%
ı%
%
%
%
01.01.
60
normal 20.5 55 0.37 6,5 59,5
çamurlu
52
35
09
11.01.
60
Normal 16.0 49.5 0,32 7,6 56,3
çamurlu
75,2
18
09
16.01.
60
Normal 20.5 48.5 0,42 3,2 54,0
çamurlu
73,5
26
09
20.01.
60
Vakum 20.0 48.5 0,41 2,5 55,0
çamurlu
77
19
09
21.01.
60
Vakum 19.0 45.7 0,41 2,9 53,0
çamurlu
78
18,9
09
24.01.
60
Normal 21.4 50.5 0,42 3,7 57,0
çamurlu
85
21
09
25.01.
30
Normal 21.4 47.5 0,45 6,5 55,0
çamurlu
65
14
09
04.02.
30
Vakum 25.3 37.7 0,67 8,2 49,5
65
7
gerekmedi
09
13.02.
30
Vakum 20.4 39.4 0,52 6,1 48,1
78
12,5
gerekmedi
09
20.02.
30
Normal 27.5 45.6 0,6
6,9 56,4 50,2
20
gerekmedi
09
20.02.
30
Vakum 23.7 45.0 0,52 6,7 54,3 51,5
17
gerekmedi
09
04.03.
30
Vakum 23.2 50.0 0,46 5,1 57,5
61
21
gerekmedi
09
13.03.
30
Vakum 23.0 36.7 0,63 6,9 43,2
68
7,2
gerekmedi
09
Tablo 8.10 dan da görüleceği üzere olduğu gibi (vakum işlemine tabii tutulmadan
“normal” haliyle) yağı ayrılmak istenen Aydın zeytinlerinin hemen hiçbirisinden
(20.02.09 tarihli hariç) sızma ünitesi ile temiz yağ elde edilememiş ve ancak elde
edilen çamurlu yağ santrifüj işlemine tabii tutulunca temiz yağ elde edilebilmiştir.
82
Vakum işlemine tabii tutulan hamurların ise hemen hemen hepsinden sızma
ünitesindeki işlem ile temiz yağ elde edilebilmiş ve santrifüj işlemine gerek
kalmamıştır. Bu durumdaki hamurların 30 dakikalık işlenmesi ile sızma ünitesinde
%50 ile %78 aralığında temiz yağ verimi elde edilebildi. Sadece 20.02.09 tarihli
vakum uygulanmamış olan ve nem oranı %45,6 olan “normal” hamurdan santrifüje
gerek kalmadan %50,2 oranında temiz yağ verimi elde edilmesi bir aykırılık
sergilemiştir. Bu durum ile ilgili olarak belki de asıl etken faktörün sadece nem oranı
olmayıp bunun yanında yağ/nem oranının da dikkate alınması gerektiğidir.
Şekil 8.29 de Aydın çeşidi zeytin için tablo 8.10 daki verim ve katı değerlerinin
yağ/nem oranına göre santrifüj öncesi ve sonrası durumları verilmektedir.
verim, katı %
santrifüj öncesi verim ve katı değerleri
Aydın çeşidi zeytin
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
verim
katı
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
yağ/nem oranı
verim, katı %
santrifüj sonrası verim ve katı değerleri
Aydın çeşidi zeytin
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
verim
katı
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
yağ/nem oranı
Şekil 8.29 Aydın çeşidi zeytinin verim ve katı değerlerinin nem ve yağ/nem oranı ile
değişimi
83
Bu grafiklerde çamurlu olan yağların verim değerlerinin hepsi temsili olarak %10
gösterilirken katı oranları da %50 olarak gösterilmiştir. Görüldüğü üzere yağ/nem
oranının 0.5 üzerinde olduğu durumlarda makul verim ve katı değerleri elde edilirken
daha düşük yağ/nem oranlarında temiz yağ elde edilmesi nerdeyse mümkün
olmamaktadır. Diğer bir çeşit olan Edremit tipi zeytinler ile de sızma yağ ayırma
deneyleri yapılmış ve bunlardan elde edilen yağın görünüşü ile yağ verimi ve katı
değerleri Aydın çeşidinden çok büyük farklılıklar göstermiştir. Edremit çeşidi
zeytinlerin davranışı Nizip yağlık zeytinlere daha çok benzemekte olup hemen hemen
tüm deneylerde çok temiz yağ elde edilirken verim değerleri genellikle %60 ın
üzerinde ve katı oranları da %15 in altında kalmıştır. Santrifüj işlemine ise hiç ihtiyaç
duyulmamıştır.
Edremit çeşidi (ve Nizip çeşidi) ile yapılan deneylerden bazı örnekler şekil 8.30 da
görülmektedir. Bu deneylerde zeytinler veya hamur herhangi bir özel işleme tabii
tutulmamış olup et makinasında çekilen zeytinlerin hamurlarının “normal” hallerinde
sızma yağ ünitesinde yağları ayrılmıştır.
Şekil 8.30 Kolay (yağlık) zeytinler ile yapılan deneylerden örnekler
84
Edremit çeşidi bu zeytinlerden elde edilen yağlardan bazı örnekler ise şekil 8.31 de
verilmektedir. Görüldüğü üzere bu yağlar Aydın çeşidinin aksine çok temiz ve
berraktır.
Şekil 8.31 Edremit çeşidi zeytinin örnek yağ şişeleri
Benzer nem oranlarına sahip Aydın ve Edremit çeşitlerinin yağ örnekleri ise şekil
8.32 de birlikte görülmekte olup aralarındaki fark açıklamaya gerek kalmayacak
kadar net olarak görülmektedir.
Şekil 8.32 Edremit ve Aydın çeşidi zeytinlerin örnek yağ şişeleri
Edremit çeşitlerinin deneylerinde elde edilen sonuçlar Tablo 8.11 de verilirken bu
deneylerin verim ve katı grafikleri şekil 8.33 de verilmektedir.
85
Tablo 8.11. Edremit zeytinin değişik şartlardaki yağ ayırma deney değerleri
hamurda
Küspede
Temiz
Deney
Özel
Yağ Nem
Yağ Nem yağ
Deney
Yağ/nem
Süresi
verimi
işlem
%
%
%
%
tarihi
dak.
%
16.01.09
60
normal
28
43
0.65
5,5
50,7 65
22.01.09
60
normal 25,4
37
0,68
5,3
46,5 75
24.01.09
50
normal 26,7
40
0,67
7,3
51
65
24.01.09
60
normal
23
45
0,51
5,5
56
78
25.01.09
30
normal
27
39
0,69
9,6
46
63
04.02.09
30
normal 23,2
46
0,50
8,1
54,4 65
13.02.09
30
normal 30,8
27
1,14
15,8
33
57,5
13.02.09
30
normal 29,2
39
0,75
10,8
50
59,5
20.02.09
30
normal 23.5 45.2
0,52
7,9
54,1 62
Katı
madde
%
11
12
9,1
12
7
11
3,2
5,6
13,7
Edremit çeşidi zeytin
100
90
verim, katı %
80
70
60
verim
50
katı
40
30
20
10
0
20
25
30
35
40
45
50
55
60
nem %
Edremit çeşidi zeytin
100
90
verim, katı %
80
70
verim
60
katı
50
40
30
20
10
0
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
yağ/nem oranı
Şekil 8.33 Edremit çeşidi zeytinin verim ve katı değerlerinin nem ve yağ/nem oranı ile
değişimi
86
Bu tablo ve grafikte aykırılık arz eden tek değer 13.02.09 tarihli ve %27 nem değerine
sahip deney olup yağ/nem oranı 1,14 ile en yüksek değere verim değeri ise %57,5 ile
en düşük değere sahiptir. Verimin düşük olmasının temel sebebi hamurun kuru
olmasından dolayı topaklaşması ve bu sebeple yeteri kadar karıştırılamaması sonucu
yağ damlalarının dönen silindirlere değmemesi ve küspede kalmasıdır. Bu durum
aynı deneyin küspede yağ oranı %15.8 ile en yüksek değere sahip olması ile tasdik
edilmektedir. Bunun karşılığında aynı deney düşük nem sebebiyle de en düşük katı
değerine (%3,2) sahiptir. Ancak bu kadar kuru zeytin ticari olarak da pek karşılaşılan
durum değildir. Bu duruma örnek olarak deney başlamadan önceki hamur ile deney
sırasındaki topaklaşmış hamurun şekil 8.34 de verilen resimleri gösterilebilir.
Şekil 8.34 Nem oranı çok düşük olan hamurun işlem zorluğu
Hamurun topaklaşmadan karıştırılması yağın silindirlere değmesi açısından önemli
olduğu için hamurdaki nem oranının %30 altında olması pek tercih edilmezken
yağ/nem oranının 0,4 ile 0,9 arasında olması tercih sebebidir. Bu aralık ise yağlık
diye tarif edilen birçok zeytin için kabul edilebilir bir aralıktır. Özellikle Nizip yağlık,
Edremit, Kilis yağlık gibi en çok bilinen yağlık zeytinlerin nem oranları %40 ile %50
arasında değişirken yağ değerleri de genellikle %20 ile %30 arasında
değişebilmektedir. Bu durumda yağ/nem oranının alt ve üst değerleri 0,4 ile 0,75
arasında kalacak ve yukarıda tavsiye edilen değerler arasında yer alacaktır.
Nizip yağlık zeytinlerle yapılan bazı deney sonuçları da tablo 8.12 de verilmiştir.
Tablo 8.12. Nizip yağlık zeytinin yağ ayırma deney değerleri
hamurda
Küspede
Deney
tarihi
Deney
Süresi
dak.
Özel
işlem
Yağ
%
Nem
%
25.02.09
04.03.09
13.03.09
30
30
30
normal
normal
normal
24,6
21,4
22,5
29,3
42
29,2
Yağ/nem
Yağ
%
Nem
%
0,84
0,51
0,77
11,5
6,8
10
35,6
45,6
36
Temiz
yağ
verimi
%
40,6
58
85
Katı
madde
%
18
19,5
7,5
87
verim, katı %
Nizip yağlık çeşidi zeytin
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
verim
katı
20
30
40
50
60
nem %
verim, katı %
Nizip yağlık çeşidi zeytin
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
verim
katı
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
yağ/nem oranı
Şekil 8.35 Nizip yağlık çeşidi zeytinin verim ve katı değerlerinin nem ve yağ/nem
oranı ile değişimi
Yağlık çeşit olduğu teyid edilmiş olan (Nizip yağlık, Edremit vb) zeytinlerin yeni
sistem sızma yağ ünitesinde işlenme açısından herhangi bir sorun bulunmamaktadır.
Daha önce Nizip yağlık çeşit için de çıkarılmış olan (şekil 8.17) zamana karşı temiz
yağ verimi grafiğinin Edremit çeşit için olanı şekil 8.36 da verilmektedir. Burada da
görüldüğü gibi toplam 30 dakika süre içerisinde hamurda bulunan yağın %63 ü sızma
olarak alınabilirken işlemin ilk 15 dakikasında ise (alınabilecek olan) bu yağın
yaklaşık %80 i alınabilmektedir.
88
Zaman-verim değişimi
Edremit çeşidi
100
verim %
80
60
verim
kapasite
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
süre , dakika
Şekil 8.36 Edremit çeşidi zeytinin verim ve kapasite değerlerinin zaman ile değişimi
Yukarıda sonuçları verilen deneysel çalışmaların gerek ilgili tablolarında gerekse de
ilgili şekil ve grafiklerinde ve ayrıca şekil 8.37 de görüldüğü gibi, yeni geliştirilen
perkolasyon-sızma ünitesi ile yapılan çalışmalarda hem olumlu hemde olumsuz
sonuçlar elde edilmiştir.
Şekil 8.37 Edremit , Aydın ve Nizip yağlık çeşidi zeytinlerin örnek yağ şişeleri
89
Nizip yağlık, Edremit vb gibi yağlık çeşit olarak bilinen zeytinlerden (kırma işlemini
takip eden ilk 30dakika gibi) çok kısa sürede sızma yağ elde edilebilmektedir. Yağlık
çeşitlerden elde edilen sızma yağın verimi %50-75 aralığında değişebilmekte olup bu
verim değeri Tablo 8.1 de pres ve dekantör sistemleri için verilen değerlerle (%85-87)
karşılaştırıldığında oldukça iyi seviyelerdedir. Çünkü yeni sistemin çalışma prensibi
(kendi eksenleri etrafında dönen yalayıcı silindirler hariç) normal bir ticari malaksör ile
hemen hemen aynı olup bu yeni sistemde ne pres sistemindeki gibi yüksek
basınçlara ulaşmak için hidrolik sistem ve aksamlara ne de dekantör sistemindeki
gibi yüksek merkezcil ivmelere ulaşmak için yüksek devirli karmaşık mekanik ve
elektronik sistemlere ihtiyaç vardır. Ayrıca gerek pres gerekse de dekantör
sisteminde yağın ayrılması hamurun kırılmasından en erken 30-60dakika sonra
gerçekleşirken yeni sistemde yağın ayrılması zeytinin kırılmasından 3-5 dakika sonra
başlayabilmektedir. Bu farklılık bir yandan yağın oksidasyonunu engellerken diğer
yandan ise kapasiteye olumlu yansımaktadır. Ayrıca yeni sistem daha önce
İtalyanlar tarafından patentlenen Sinolea sisteminin bazı dezavantajlarını da
gidererek
• daha basit çalışma sistemi ve daha hijyenik,
• daha fazla dinamik temas alanı yani birim zamanda süpürülen temas alanına
sahip (mm2/sn)
bir sistem oluşturmuştur.
Ancak bütün bu avantajlarla beraber elde edilen sızma yağın verimi diğer geleneksel
sistemlerden nispeten düşük olduğu için küspede kalan yağın değerlendirilebilmesi
için bu küspenin mevcut pres ve dekantör sistemleri ile yeniden işlenmesi
gerekmektedir.
Bu sebeple yeni sistemin tek başına kullanılması ekonomik
olmamakta ve genellikle dekantör sistemi ile birlikte kullanılması hijyenik ve süreklilik
açısından tavsiye edilmektedir (Kiritsakis 1998, Boskou 1996)
Bu açıdan bakıldığında yeni sistemin diğer bazı avantajları da öne çıkmaktadır.
Normal 3-fazlı dekantör sistemlerinde yağ-su-katı faz ayrımını daha iyi sağlayabilmek
için hamura ek su beslenerek seyreltilmesi sağlanmakta ve bu sayede yağ/nem oranı
da düşürülmektedir. Ancak bu durumda sistemin karasu çıktısı da oldukça artmakta
hatta bir kısım fenoller suyla birlikte yıkanarak gitmektedir. Eğer zeytin hamuru
dekantör öncesinde yeni sızma ünitesinde işlenirse hem kaliteli sızma yağ elde
edilebilir hem de hamurun yağ oranı ve yağ/nem oranının düşürülmesi sağlanabilir.
Bu sayede dekantörde ihtiyaç duyulan ek su miktarında da tasarruf sağlanması
gerçekleştirilebilir.
Diğer yandan ise yağlık çeşit olmayan ve genellikle sofralık olarak kullanılan (Aydın,
halhalı vb gibi) zor zeytinlerden direkt olarak temiz sızma yağ elde edilememekte
olup zeytinin nem oranına bağlı olarak yağın içinde büyük oranda (%30-50 ler
cıvarında) ince hamur şeklinde katı madde bulunmaktadır. Bu katı madde yağ içinde
emülsife bir şekilde askıda kalmakta olup ancak santrifüj dekantasyon ile çökertilirse
temiz yağ elde edilebilmektedir. Aksi takdirde bekleme ile çökelme çok uzun süreler
alabilmektedir. Eğer yağ içindeki hamur (bir miktarda karasu) santrifüj dekantasyon
ile çökertilirse elde edilen temiz yağın verimi %60-80 ler seviyesine ulaşabilmektedir
(Tablo 8.10, şekil 8.29). Ancak bu tür bir uygulamanın ticari/ekonomik kabul
edilebilirliği henüz kontrol edilememiştir.
90
Orta Ölçekli Model Sızma Ünitesi
Geleneksel malakse tankı modifiye edilerek geliştirilmiş olan yeni ekstraksiyon
(sızma) ünitesinin 5kg kapasiteli küçük modeli ile yapılan deneylerden başarılı
sonuçlar elde edilmiştir. Ancak benzer sonuçların daha büyük ölçekli (ticari boyutlara
yakın) modellerde de elde edilip edilemeyeceği hususunda ki muhtemel tereddütleri
bertaraf etmek için orta ölçekli yeni bir sızma ünitesinin tasarımı bazı iyileştirmelerle
birlikte yapılmış ve imalatına geçilmiştir.
Her ne kadar genel çalışma prensibi aynı olsa da bu tasarımda sistemin hem verimli
çalışması hem de imalat, montaj ve ayarlanabilirlik kriterleri dikkate alınarak tasarım
ve imalat çalışmaları yürütülmüştür. Örnek olarak:
• daha önceki küçük modelde sabit olan sıyırıcılar ayrı bir alt montajla kolay
takılıp sökülebilir ve böylece daha kolay temizlenebilir hale getirilmiştir,
• daha önceki küçük modelde sabit olan silindir aralıkları bu modelde
ayarlanabilir yapılmaya çalışılmıştır,
• daha önceki küçük modelde hamur çıkışı bulunmazken bu modelde yağı
alınan küspenin uzaklaştırılması için açılıp kapatılabilir çıkış yapılmıştır.
Ancak tasarım son halini imalat ve ön denemelerden sonra alacaktır. Orta ölçekli
model ile 150kg cıvarında hamurun bir seferde işlenmesi tasarlanmış ve buna uygun
ölçüler seçilmiştir. Tasarımı yapılan orta ölçekli ünitenin bilgisayar benzetim
görüntüleri şekil 8.38 ve 8.39 da verilmektedir.
Şekil 8.38 Orta ölçekli sızma ünitesinin tasarım çalışmaları
91
Açılıp kapanabilir ve
çıkarılabilir askı
prensipli sıyırıcı
modülü
Sıyırıcı
mekanızması
Silindir aralıklarını ayarlamak için
kullanılan destek elemanları
Şekil 8.39 Orta ölçekli sızma ünitesinin tasarım detayları
92
Şekil 8.40 ve 8.41 de tasarımı yapılarak imalatına başlanmış olan yeni yağ ayırma
sisteminin değişik imalat aşamalarındaki çalışmaları görülmektedir.
Şekil 8.40 Orta ölçekli sızma ünitesinin imalat çalışmaları
93
Sürücü
motorlar
Sıyırıcı
mekanizması
Şekil 8.41 Orta ölçekli sızma ünitesinin tamamlanmış imalatı
94
Montajı tamamlanarak ilk denemesi yapılan sistemde gerçekleştirilen bazı
denemelerin resimleri şekil 8.42-43 de ve ilgili deney sonuçları Tablo 8.13 de
verilmektedir. Bu deneylerde karıştırıcı 20d/d ile dönerken 0.20mm aralıklı olarak
yerleştirilmiş olan yalayıcı silindirler 14d/d dönel, 26mm/sn çevresel hızda
dönmektedirler. Hamur sıcaklıkları bütün deneylerde ortam sıcaklığı olan 15C ile 20C
arasındadır.
Şekil 8.42 Orta ölçekli sızma ünitesinin deneme çalışmaları
95
Şekil 8.43 Orta ölçekli sızma ünitesinin deneme çalışmalarında elde edilen sızma yağ
96
Tablo 8.13 Orta ölçekli sızma ünitesi ile yapılan deney sonuçları
Hamurda
Küspede
Temiz
yağ
Süre,
Yağ
Nem
Yağ
Nem
Çeşit
Yağ/nem
verimi
dak.
%
%
%
%
%
Nizip
45
30
37
0,81
7,4
45,5
61
yağlık
Nizip
45
30
36
0,83
62
yağlık
Antakya
45
18
52
0,34
8
53,2
65
Halhalı
45
15
53
0,28
48
Aydın
45
19
35,5
0,53
5
49
80
Ege
60
18,7
40
0,47
4,8
51
80
Karışık
60
19,5
52,5
0,37
7,4
57
45
Nizip
60
24
37
0,65
6,5
43,8
72
yağlık
Katı
%
7
7,3
15
20,5
21
17,5
33
13
Bu tabloda yağlık olarak isimlendirilemeyecek ve normalde sofralık olarak kullanılan
Halhalı gibi zor zeytinler de bulunmaktadır. Karışık olarak isimlendirilen deneyde ise
çeşidi belli olmayan bu sebeple karışık olarak nitelendirilen zeytinler kullanılmıştır.
Halhalı ve Karışık numunelerin nem oranları oldukça yüksektir (%53 ve %52,5). Bu
iki numune için yağ oranları da nispeten düşüktür. Aynı zeytinler için verim değerleri
%50 nin altında çıkarken katı madde oranları da oldukça yüksek çıkmıştır. Aslında
nem oranı yüksek olan (%52) Antakya çeşidinin de benzer sonuçlar vermesi
beklenebilirdi. Ancak çeşitlerin yağ-su-hamur bağlarının zor ya da kolay olmasına
bağlı olarak verim değerleri de değişmektedir.
Bu denemelerin nem ve yağ/nem oranına bağlı değişimleri şekil 8.44 de
verilmektedir. Yağ/nem oranlarının verime olan etkisine bakıldığında küçük ünitede
işlenen ve zor zeytin olan Aydın çeşidinden daha iyi bir durum görülmektedir. Aydın
çeşidinde yağ/nem oranı ancak 0,5 in üstünde olduğunda verim değerleri makul
seviyelerde çıkarken burada ise yağ/nem oranı 0,4 ün üzerinde olan deneylerde
verim değeri küçük ünitede olduğu gibi en az %60 ve üzerinde çıkmakta ve katı
oranları da %20 veya daha az olabilmektedir.
Her iki ölçekteki model ile yapılan deneme sonuçlarından da görüldüğü gibi küçük
(laboratuar ölçekli) ve orta ölçekli (ticari boyuta yakın) ünitelerin her ikisinin de verim
ve katı değerleri çok fazla değişiklik göstermemektedir. Bu değerler yeni sistemin orta
ölçekli denemelerinin de başarılı şekilde gerçekleştirildiğini göstermektedir.
Diğer geleneksel sistemlere (pres, dekantör ve sinolea) nazaran yeni sistem ile
(kırılmayı takip eden 30-60dakika gibi) daha kısa sürede sızma yağ elde edilebilmesi
ve bunun da daha basit ve kolay bir yöntem/mekanizma ile elde edilmesi tercih
edilebilecek bir avantaj olarak görülmektedir.
Ayrıca yeni tasarlanan sistem İtalyan Sinolea sisteminden önemli farklılıklar arz
etmekte olup tamamen özgün ve yerli bir tasarımdır. Sıyırıcı kanatların açılıp
kapanabilir ve çıkarılabilir olması temizlik açısından önemli bir gelişme olup sinolea
97
sisteminin en önemli bir sorunu olan temizlik konusuna çözüm getirmektedir. Yağı
yalayıcı elemanlar olarak binlerce bıçak ve (karşılığı olan) yarık yerine sınırlı sayıda
(20-50 adet cıvarında) silindir kullanılması hem imalat, hem montaj ve hem de
işletme kolaylığı açısından yapılan geliştirmelere somut birer örnektir. Yine Sinolea
sistemindeki bıçakların ileri geri kesikli hareketi yerine yeni sistemde silindirlerin tek
yönlü ve düzenli hareketleri de gerek yağ ayırma verimi gerekse de çalışma
mekanizmasının basitliği ve ekonomisi açısından önemli bir tasarım değişikliğidir.
verim, katı %
Orta ölçekli sızma ünitesi deneyleri
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
verim
katı
20
25
30
35
40
45
50
55
60
nem %
verim, katı %
Orta ölçekli sızma ünitesi deneyleri
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
verim
katı
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
yağ/nem oranı
Şekil 8.44 Farklı zeytin çeşitleri için orta ölçekli sızma ünitesinin verim ve katı
değerlerinin nem ve yağ/nem oranı ile değişimi
98
8.2 YENİ SİSTEMLER İLE YAPILAN ÇALIŞMALAR
8.2.1 Vakum yardımıyla yağ ayırma çalışmaları
Pozitif basınç uygulayan geleneksel pres sistemlerinin farklı bir versiyonu olan ve
TRIZ teorisinin tersini yap prensibine de uygunluk gösteren vakum işleminin hamurun
sıvı fazını ayırmada ne kadar faydalı olacağı hususunda da bazı deneme çalışmaları
yapılmıştır. Vakum ön deneyleri için hazırlanan model bir malakse tankı ve ilgili
deney düzeneği Şekil 8.45 de görülmekte olup bu model malakse tankında bazı
vakum deneyleri yapılmıştır. Model malakse tankının taban kısmı modifiye edilerek
üst üste iki sac (iri delikli üst sac ile ince delikli alt filtre sac) levhadan oluşması
sağlanmıştır. Tankın taban kısmından laboratuar tipi vakum pompasına çıkış alınarak
muhtemel sıvı fazın şekil 8.45 de görülen cam tüpte toplanmasına çalışılmıştır.
Şekil 8.45 Zeytin hamuruna vakum uygulanması çalışmalarında kullanılan filtreli
malakse tankı
Tank içerisine yerleştirilen 5000gr cıvarındaki Nizip yağlık hamurların sıvı fazının
(yağ+karasu) tankın dibinden emilerek bu filtrelerden geçirilmesi sağlanmaya
çalışılmıştır. Kırıldıktan sonra yaklaşık olarak 20 dakika bu tankın içinde malakse
edilen zeytin hamurları 30’ar dakikalık vakum deneylerine tabi tutulmuştur. Bu
deneyler sırasında oluşan vakum değerleri 400mmHg ile 500mmHg cıvarında
seyretmiştir. Deneyler öncesinde ve sonrasında hamur ve küspeden numuneler
alınarak nem ve yağ tayinleri yapılmıştır. Yapılan iki ayrı deneyin sonuçları Tablo
8.14 de verilmektedir.
Tablo 8.14. Filtreli malakse tankında yapılan vakum deneylerdeki yağ verimi
Çeşit
Özel
işlem
Nizip Vakum uyg.
yağlık
1.deney
Nizip Vakum uyg.
yağlık 2. deney
Nem %
Hamur Küspe
Yağ %
Hamur
Küspe
Yağ Verimi
%
22,85
27,55
23,7
12,8
51,6
24,48
28,39
25,3
13,01
55,9
99
Her iki deneydeki vakumlama işleminin verimi %50-55 seviyelerinde çıkmıştır. Ancak
statik/durağan filtrelerin gözenek tıkanma riski sistemin verimi açısından oldukça
önem arz etmektedir.
Hamur ve
bez filtre
Vakum
pompası
Vakum
tankı
Geniş gözenekli
taban sacı
Hamur ve
bez filtre
Şekil 8.46 Vakum çalışmaları için kullanılan bez filtreli deney düzeneği
100
Vakum işleminin sürekli hareket eden bir sistem halinde tasarlanmasının daha doğru
olacağı düşüncesiyle yapılan araştırmalar neticesinde atık kağıtları işleyerek yeniden
kağıt üreten işletmelerde sürekli tip bantlı-vakumlu konveyor sisteminin kullanıldığı
tespit edilmiştir. Bu işletmelerden birisine yapılan ziyarette mevcut sistemin zeytin
hamurunun aksine içerisinde yağ bulunmayan ve büyük oranda su içeren lifli kağıt
hamurunda oldukça verimli çalıştığı gözlenmiş olup bu işletmeden alınan örnek bez
filtre/bant ile sanayide yeni kurulan vakum deney düzeneğinde bazı ön deneme
çalışmaları yapılmış ve bu çalışmaların görüntüleri şekil 8.46 de verilmiştir.
Bu denemelerde sürekli hareketli filtre/bant mekanizması kurulaması mümkün
olmadığı için geniş gözenekli taban sacı üzerinde kağıt üretim işletmesinde kullanılan
ve adı geçen işletmeden temin edilen ince gözenekli durağan filtre/bant kullanılmıştır.
Geniş gözenekli sac levhanın altına vakum tankı ve ünitesi, üstüne ise bez filtre
yerleştirilmiştir. Bez filtrenin üzerine yerleştirilen 1-2cm kalınlığındaki hamurun sıvı
fazı vakum yardımıyla bez filtreden geçirilerek vakum tankında toplanmaya
çalışılmıştır. Bu çalışmaların detayları şekil 8.47 ve 8.48 de verilmektedir.
Vakum tankı ve
saati
Üst bastırma
sacı
Taban
sacı
Sac ve filtre
arasında hamur
Kağıt sektöründe
kullanılan bez filtre
Şekil 8.47 Vakum çalışmalarının örnek resimleri
101
Şekil 8.48 Vakum çalışmalarında ulaşılan vakum değerleri
Sanayi ortamında yapılan denemelerde kullanılan 1400gr Nizip yağlık hamuru ile
yapılan iki ayrı deneyin sonuçları Tablo 8.15 de verilmektedir.
Tablo 8.15 Farklı nem değerlerindeki hamurların vakum deneyleri
Yağ
Hamur
Hamur
Deney
Vakum
verimi
yağ oranı nem oranı
süresi,
Çeşit
değeri,
%
%
%
dakika
mm Hg
Nizip
375
13
33
24
50.1
yağlık
Nizip
500
13
28
39
25.5
yağlık
Ancak yapılan bu çalışmalarda temel olarak şu sorunlar gözlenmiştir:
• Nem oranı yüksek hamurda bez filtrenin gözenekleri çok kısa sürede (1-2 dak)
ince hamur taneleri tarafından tıkanmış ve sıvı faz yeteri kadar ayrılamamıştır.
• Nem oranı düşük hamurda gözenek tıkanması daha uzun sürmüş ancak az
nemli hamurun homojen olmayan yapısından dolayı tanecikler arasındaki
boşluklar sebebiyle vakum yeteri kadar tutulamamıştır.
Burada bahsedilen sıvı faz ayırma sorununda kağıt hamurunun aksine zeytin
hamurunun yapısının lifler yerine ince taneciklerden oluşması önemli bir rol
oynamaktadır. Özellikle (taze zeytini temsil eden) nem oranı yüksek hamurda ince
tanecikler daha kolay hareket imkanı bularak vakumun da yardımıyla çok kısa sürede
filtrenin gözeneklerini tıkamaktadır.
Az nemli hamurda ise iri çekirdek tanelerinin arasındaki boşluklar dışarıdan hava
emiş kanalları oluşturarak yeterli seviyede vakumun oluşmasını engellemektedir.
Ancak bu boşluklar sebebiyle hareket eden hava akımının sıvı fazın daha kolay
hareket etmesine yardımcı olduğu düşünülmektedir. Bu tür hamurlarda düşük nem
sebebiyle ince hamur tanecikleri kolay hareket edemediği için tıkanma süresi de bir
miktar uzamaktadır. Ancak sıvı fazın hareketi sebebiyle boşalan bölgeler vakum
değerini çabucak düşürdüğü için arzu edilen emiş debisi de oluşamamaktadır.
Tablo 8.15 deki sonuçlardan da görüldüğü gibi az nemli zeytin hamuru ile vakumlama
işlemi daha etkili olurken nem oranı yüksek hamurda ince taneciklerin gözenekleri
daha kısa sürede tıkaması sebebiyle verim %25 gibi çok düşük değerlerde
kalmaktadır. Nem oranı genellikle %40 ın üzerinde olan taze zeytinin işlenmesi
102
düşünüldüğünde bu durumun büyük sorunlar oluşturacağı görülmektedir. Ayrıca
hamur miktarı, deney süresi, ve verim değerleri dikkate alındığında taze zeytin
hamurundan vakum sistemi ile yağ ayırmanın bu açıdan diğer tüm sistemlerden
(pres, dekantör, sinolea, yeni sistem) daha zor ve verimsiz olduğu gözlenmektedir.
Bu amaçla vakum yardımıyla serbest yağın alınması sırasında oluşacak tıkanma
problemlerinin asgariye indirilmesi için bazı ön tasarım çalışmaları yapılmış olup
vakum işleminin hamurun malakse tankında işlem görmesi sırasında uygulanması ve
bu sayede serbest kaliteli yağın elde edilmesi amaçlanmıştır.
Bu düşünceyle Şekil 8.49 görülen dik malakse tankı ve içerisinde sürekli dönen
karıştırıcı kanatlar ile vakum kanatları tasarım çalışmaları yapılmıştır. Sistemin vakum
kanatlarının geometrisi aynı anda hem karıştırma vazifesini yapabilmesi hem de
serbest yağ damlacıkları ve karasudan oluşan sıvı fazı emecek gözeneklere sahip
olması sağlanmak üzere belirlenmiştir.
Filtreli
vakum
Karıştırıcı
kanatlar
Yağ toplama
tankı
Vakum
borusu
Şekil 8.49 Vakum yardımıyla sıvı fazın alınması için dik malakse tankında tasarım
değişikliği
Ancak sızma yağ ünitesi deneylerinde ve sanayide yapılan vakum deneylerinde
görüldüğü gibi hamurun ince taneli olması ve hamur içerisinde oluşacak basınç farkı
sebebiyle karasu ve yağla birlikte bu ince hamur tanelerinin de aynı yönde hareket
ederek kanatlardaki gözenekleri tıkaması ihtimali düşünülerek tedbir alınması
düşünülmüştür. Bu amaçla (muhtemel gözenek tıkanmalarını önleyebilmek veya
tıkanmış gözenekleri açabilmek için) alınacak tedbir olarak da aynı gözeneklere çok
kısa süreli ve ters yönde pozitif basınç uygulanması önerilmiştir. Şekil 8.50 de bu iki
işlemin temsili uygulanma safhaları gösterilmiştir.
103
Vakum
(negatif
basınç)
işlemi
Sızdırmaz yatak
Pozitif
basınç
işlemi
Şekil 8.50 Vakumlu malakse tankında negatif ve pozitif basınç işlemleri
Her ne kadar gözenek temizlemek için pozitif basınç işlemi önerilmiş olsa da bu
sistemin muhtemel riskleri ve elde edilen deneysel veriler dikkate alınarak bu tür bir
sistemin imalatına geçilmemiştir. Çünkü böyle bir sistemde yüksek nemli (%40 ve
üzeri) zeytinlerin yağının ayrılması hem zaman, hem işletme, hem de verim değerleri
açısından ekonomik gözükmemektedir.
8.2.2 Ultrason yardımıyla yağ ayırma çalışmaları
Ultrasonik titreşim uygulaması emülsiyon oluşumu ve temizleme gibi sanayi
uygulamaları olsa da henüz tam olarak geleneksel olmayan ve birçok uygulama alanı
halen bilimsel laboratuar çalışmaları veya küçük ölçeklerle sınırlı olan ancak her
geçen yıl da artan bir teknolojidir. Birçok uygulama alanı da yapılan araştırmalarla
artırılmakta ve yeni bulunmaktadır (Mason 1999). Bu uygulamalardan birisi de faz
ayrımları olup gerek katıdan sıvı gerekse de sıvıdan sıvının ayrıştırılmasında
kullanılabilmektedir (Meyer ve, Tarnawskyj 2002, Gallego-Juarez ve ark 2003).
104
Ultrasonik titreşim metodunun değişik faz ayrımı uygulamalarında kullanıldığını
dikkate alarak bu projede zeytin hamurunun sıvı-katı faz ayrımı için deneme
çalışmaları yapılmıştır. Ultrasonik denemeleri için 2 ayrı tür deney düzeneği kurulmuş
ve iki değişik frekansta (25kHZ ve 49kHz cıvarlarında) denemeler yapılmıştır. Bu
düzeneklerin çalışma prensipleri şekil 8.51 verilmektedir.
Ultrasonik resonatörler
Metal hamur
haznesi
hamur
Metal
Filtre
Yağ
damlaları
Metal
havuz
Metal hamur
haznesi
Hamur
Su havuzu
Ultrasonik
resonatörler
Şekil 8.51 Ultrasonik deney düzenekleri
105
Ultrasonik resonatör
ayakları
Elek
Ultrasonik
resonatör
hamur
Sıvı faz
akışı
Şekil 8.52 Zeytin hamuruna direkt ultrasonik titreşim uygulama çalışmaları
Birinci tür denemede sıralı şekilde yan yana 4 adet (50watt/kristal) ultrasonik titreşim
kaynağı olan kristal/resonatör dizilerek yapıştırıldığı paneli ve dolayısıyla da temasta
olduğu zeytin hamurunu hareketlendirmesi sağlanmıştır (şekil 8.52). Bu yöntemle
hamurdaki sıvı fazın mikro hareketlenmelerle katı fazdan ayrışması ve filtrenin alt
tarafına geçmesi sağlanmaya çalışılmıştır. Kristalin frekans tarama aralığında yapılan
denemelerde 25kHz frekansın daha etkin olduğu gözlenmiş ve hamur bu frekansta
belli bir süre ultrasonik titreşime tabii bırakılmıştır. Ancak yapılan denemelerde bu
etkinin beklendiği seviyede gelişmediği gözlenmiştir. Yağ oranı %29.3 ve nem oranı
%35.5 olan 600gr hamur ile yapılan denemede 25gr gibi çok az bir miktardaki sıvı faz
(yağ+ karasu) 30-35 dakika gibi bir bekleme süresinde ancak oluşmuştur. Bu miktar
(25gr) tamamı yağ bile olsa %29.3 yağ oranındaki hamur için %15 cıvarında verim
demektir. Diğer yağ ayırma sistemleri ile karşılaştırıldığında böyle bir uygulamanın
başlangıç için çok verimsiz olduğu görülmektedir.
Bu işlem sırasında panel ve hamur sıcaklığı önemli derecede (20-25C) artmıştır.
Titreşen panelin ortaya çıkardığı mekanik enerjinin hamur içerisindeki heterojen
yapıdan (irili ufaklı katı parçacıklar + su fazı + yağ fazı) dolayı farklı faz tanecikleri ya
da molekülleri arasında düzenli iletilemediği ve bu sebeple sürekli ve düzenli mikro
hareket iletiminden çok ısı enerjisine dönüştüğü sanılmaktadır.
İkinci tür düzenek olarak endüstriyel ultrasonik uygulamalarda suyun ara eleman
olarak kullanılması dikkate alınarak şekil 8.53 de görülen kare su havuzu içerisinde
106
silindirik hamur haznesi şeklinde bir deney düzeneği kurulmuştur. Bu düzenekte
hamur 40-49kHz seviyesindeki kristal titreşimleri ile 4 yandan indirekt olarak işleme
tabii tutulmuştur. Aynı prensiple iki ayrı düzenek kurularak birisine kristaller
bağlanmış ve hamur ultrasonik işleme tabii tutulmuş, diğerine ise hamur konulmuş
ancak kontrol amaçlı olarak hiç bir kristal bağlanmamıştır.
Hamur
haznesi
Kontrol
düzeneği
Ultrason
düzeneği
Ultrasonik
resonatör
Şekil 8.53. Zeytin hamuruna indirekt ultrasonik dalga uygulama çalışmaları
Her iki düzenekte de 120mm çapında olan ortadaki hamur haznesine yağ oranı %35
ve nem oranı %38 olan 750 gr hamur doldurulmuş ve üzerine de belli bir ağırlık (6kg)
konularak deney süresince yağın haznenin altındaki filtreden süzülmesi sağlanmıştır.
Yağın kolay ayrışması için her iki düzenekte de hamur haznesinin dışındaki su
havuzlarına 90C cıvarında su konularak deneylere başlanmıştır.
Yaklaşık bir saatlik bir deneme sonunda ultrasonik uygulanmayan (kontrol)
düzenekten 114gr sıvı faz (yağ ve bir miktar karasu) elde edilirken utrasonik
uygulanan düzenekten 108gr sıvı faz elde edildi. Dinlendirme sonucunda elde edilen
yağ miktarları ise kontrol düzenek için 83gr iken ultrason uygulanan için 81gr dır. Bu
ise beklenenin aksine bir durum arz etmektedir. Aslında aradaki farkın (83-80=3gr,
3/80=~%4) ultrasonik etkiden çok 6kg lık yük altında uzun süreli (60dak) sızma
farklılıklardan kaynaklanması daha çok muhtemeldir. Bu da ultrasonik uygulamanın
hemen hemen hiç etkili olmadığı manasına gelmektedir.
Bir önceki uygulama (şekil 8.52) ile karşılaştırıldığında bu düzenekte kristallerin
ürettiği sonik dalgaların sırasıyla geçtiği ortamların (dış yan panel, su haznesi,
silindirik yağ haznesi paneli, hamur) sayısı artmış olup bunun hamura ulaşacak enerji
seviyesinde düşüşe ve dolayısıyla da ultrasonik etkide düşüşe sebep olması daha
muhtemeldir. Doğal olarak hamurun heterojen yapısının bu deneyde de halen etkili
olduğu düşünülmektedir.
8.2.3 Atımlı elektrik alanı yardımıyla yağ verimi artırımı çalışmaları
Atımlı elektrik alanı teknolojisinin (pulsed electric fields, PEF) temeli mikro saniyelerle
ifade edilen çok küçük zaman dilimlerinde uygulanan yüksek voltajın
mikroorganizmalar üzerindeki öldürücü etkisine dayanmaktadır (MARTIN ve
107
ark.1997). PEF prosesi kısaca iki elektrot arasına yerleştirilmiş olan gıdaya kısa
dalga boylu yüksek voltajlı (genellikle 20-80 kV/cm) elektrik akımının periyodik olarak
uygulanması ile gerçekleştirilir. Yüksek voltajlı elektrik akımı verildiği zaman büyük
miktarda bir elektrik akımı sıvı gıdada bulunan ve elektrik akımı taşıyan taşıyıcı
iyonların konsantrasyonuna bağlı olarak gıdaya geçmektedir (DUNN, 2001;
MERTENS ve KNORR, 1992). Uygulama, oda sıcaklığında veya oda sıcaklığının
biraz altında veya üstündeki sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Dolayısı ile proses ısısal
olmayan gıda prosesi olarak sınıflandırılmaktadır. Bununla beraber, gıdanın elektrik
akımına gösterdiği dirençten dolayı ısıda uygulanan elektrik akım şiddetine bağlı
olarak artış gerçekleşmekte bu ısınmanın engellenmesi sisteme entegre edilmiş
soğutucu ekipman ile sağlanmaktadır.
Laboratuar ölçekli PEF sistemleri şekil 8.54 de görüldüğü gibi 3 ana kısımdan
oluşmuştur. Bunlar;
1-Elektrik akım jeneratörü,
2-Yüksek akımın işlem odacıkları,
3-Sıvı gıdanın PEF sisteminde taşınımını sağlayan sıvı taşıma sistemi.
yüksek voltajlı
akım jeneratörü
işlem
odacıkları
yüksek voltaj
atılacak analiz
örnek edilecek
örnek
osiloskop
toprak hattı
yazıcı
T4 T3
T2
kontrol
ünitesi
su banyosu
T1
pompa
başlangıç proses
soğutma
örneği edilecek
ünitesi
örnek
Şekil 8.54 PEF sisteminin ana parçaları ve çalışma diyagramı
Uygulama odacıklarının asıl görevi materyale elektrik akımı vermektir. Sürekli akış
sağlayan odacıkların geliştirilen en son modellerden birisi YIN ve ark. (1997)
tarafından dizayn edilmiş olan paralel akışlı odalardır. Spesifik dizaynda iki yalıtkan
malzeme arasına belirli bir mesafede özel olarak yerleştirilen elektrotlar sistemde
sızdırmazlığı sağlamakta olup elektrotların birbirlerinden olan uzaklığı uygulanan
elektrik akımına oranlandığı zaman gıdaya uygulanan elektrik akım şiddetini
vermektedir (Şekil 8.55).
108
akış yönü
yalıtım maddesi
elektrot
yüksek voltaj
iki elektrot
arasındaki uzaklık
topraklama
örnek girişi
t1
t2
t3
t4
t5
örnek çıkışı
t6
borular
Şekil 8.55 Eş zamanlı akış sağlayan sürekli uygulama odacıkları (EVRENDİLEK ve
ark., 2004)
Atımlı elektrik akımı uygulaması mikroorganizmaları inaktive etmek suretiyle gıda
pastörizasyonu için iyi bir potansiyel teşkil etmektedir. Bunun yanında bitkisel
dokulardan bazı ekstrakların elde edilmesi amacıyla PEF teknolojisi kullanılmaktadır.
Bu kapsamda şekerpancarı hücrelerinin parçalanarak hücreden ekstraksiyonla
alınacak şeker verimini arttırmak veya pancar gibi ürünlerden renk maddesi
ekstraksiyonunu arttırmak için bu bitkisel dokuların elektrik akımına maruz
bırakılmaları söz konusudur. Bununla birlikte zeytin hamurunun PEF ile prosesi ve bu
işlem sonucunda zeytinyağı verimine etkisine araştırıldığı kadarıyla rastlanamamıştır.
Bu nedenle bu çalışma kapsamında zeytinyağı küspesinin PEF ile prosesi ve bu
işlem sonucunda yağ veriminin araştırılması da hedeflenmiştir.
Aydın çeşidi zeytinler kabukları ve çekirdekleri ayrıldıktan sonra PEF sisteminde
taşınımı sağlayan sistemden geçebilmeleri ve pompalanabilmeleri amacıyla
laboratuar tipi kıyma makinesinde çekilerek küçük partiküller haline getirilmiş ve
zaman kaybetmeden PEF ile proses edilmiştir. Deneylerde laboratuar ölçekli OSU–
4A (Ohio State Üniversitesi, Columbus, OH, ABD) atımlı elektrik alanı jeneratörü
kullanılmıştır.
PEF atım jeneratörüne monte edilmiş ve birbirine paralel olarak bağlanmış ve
gıdanın birbirine paralel olarak akışını sağlayan 6 adet uygulama odacığı ürünün
prosesinde yer almıştır. Uygulanan elektrik alanının frekansı, her bir atımın dalga
genişliği ve ard arda gelen iki dalga arasındaki genişlik atım jeneratörü vasıtasıyla
ayarlanmıştır. İki kutuplu kare dalga boyu uygulanmış olup; uygulanan dalga
boyunun elektrik alan şiddeti ve alana karşı oluşturulan direnci osiloskop vasıtasıyla
ölçülmüştür. Zeytin hamurunun sabit akış hızında uygulama odacıklarına taşınımı için
helezonik rotor ve kauçuk statöre sahip monopomp pompa kullanılmıştır.
PEF sistemine entegre mevcut uygulama odacıklarının çapı zeytin küspesi için uygun
olmadığı için Yin ve ark. 1997’ nin dizaynına uygun fakat 0.4cm çaplı ve 0.13 cm iki
109
elektro arasındaki mesafeye ayarlı yeni uygulama odacıklarının tasarımı yapılmış ve
imal edilmiştir (şekil 8.56).
Şekil 8.56 Uygulama odacıkları tasarımı
Şekil 8.57 Tasarımı ve imalatı yapılarak deneylerde kullanılan uygulama odacıkları
Bu amaçla hazırlanan zeytin hamuruna şekil 8.57 de görülen odacıklarda değişik
seviyelerde elektrik alanı (kV/cm) uygulanarak hamurun yağ bırakma verimini
değerlendirmeye almak üzere deney hazırlığı yapılmıştır. Buna göre elektrik alan
şiddeti 0 (kontrol), 15.4 ve 19.2 kV/cm seviyelerinde ve diğer işlem parametreleri 400
pps frekans, 3 µsec atım genişliği, 20 µsec atım aralığı, 1 ml/s akış hızı ve 39 µs
toplam proses süresi olacak şekilde uygulanmıştır. Deneysel çalışmalarla ilgili
resimler şekil 8.58 ile 8.59 da verilmiştir.
110
Monopomp
PEF ünitesi
Ayar ve ölçüm cihazları
Uygulama
odacıkları
Şekil 8.58 PEF deneme çalışmalarından görüntüler
Şekil 8.59 PEF uygulanmış ve uygulanmamış hamurlarda santrifüj çökelmesi ile
yağın ayrılması
111
Farklı miktarlarda elektrik akımı ile proses edilen zeytin hamuru 35 mL olacak şekilde
eppendorf tüplerine yerleştirimiş ve 4100 rpm de 20 dak boyunca santrifüj edilmiştir.
Santrifüj sonunda ayrılan yağ fazı ölçü silindirine aktarılarak mL olarak ekstrakte
edilen yağ miktarı ölçülmüştür ve yağ ayrıldıktan sonra kalan ağırlık tekrar tartılarak
başlangıçtaki ağırlığa oranlanarak % yağ verimi hesaplanmıştır (şekil 8.60)
Buna göre verimi %12.5 lar seviyesinde olan kontrol örnekleri ile kıyaslandığında
PEF ile proses edilen örneklerde elde edilen yağ veriminde bir miktar artış
görülmüştür. Elde edilen yağ verimi uygulanan elektrik alan şiddeti 15.4 kV/cm iken
en fazla olup (%17.5), elektrik alan şiddeti 19.2 kV/cm olduğunda biraz düşüş
gözlenmiş ve yaklaşık olarak %15’lere düşmüştür. Fakat bu durumda bile kontrol
örnekleri ile karşılaştırıldığında yağ miktarında nispi bir artış gözlenmektedir. Elektrik
alan şiddetinin 19.2 kV/cm olduğunda yağ veriminde 15.4 kV/cm de olduğu kadar
artışın gözlenememesinin nedeni bu seviyede elektrik alanı uygulandığı zaman
sistemin kararlı olarak çalışamaması neden olarak gösterilebilir. Elektrik alan şiddeti
arttırıldığında sistemde hava boşluklarının oluşmasından dolayı kısa devre
problemleri yaşanmış bu da yağ hücrelerinin bir kısmının PEF işlemine maruz
kalması sebebiyle elde edilen yağ verimini engellemiştir. Bütün bunlarla beraber PEF
uygulaması yapılan hamurlar kontrol hamurlarına göre az da olsa ısınma işaretleri
göstermiş olup elde edilen verim artışlarında sıcaklığında katkısı olduğu
düşünülmektedir.
20
18
16
% yağ verimi
14
12
10
8
6
4
2
0
0
15,4
19,2
elektrik alanı (kV/cm)
Şekil 8.60 Farklı elektrik alan şiddetlerinde elde edilen yağ verimleri
Bu çalışma kapsamında zeytin küspesine elektrik akımı uygulayarak zeytin doku
hücrelerinin artan miktarda parçalanması ve bu sayede yağ veriminin artırılması
hedeflenmiş ve bu işlem belli bir başarıyla tamamlanmıştır. İleride yapılacak olan
çalışmaların elde edilen yağın kalite özelliklerini araştıracak şekilde planlanması
atımlı elektrik akımı teknolojisinin avantaj/dezavantajlarını ortaya çıkarması açısından
önem taşımaktadır.
112
9. TARTIŞMA VE SONUÇLAR
Yürtülen proje içerik açısından oldukça kapsamlı olmasına ve çalışma sezonları ise
zeytinin hasad süresiyle (Ekim-Şubat ayları arası) sınırlı olmasına rağmen yüklü bir
proje çalışması gerçekleştirilerek zeytinyağı üretim teknolojisi hem irdelenmiş hem de
mevcut teknoloji yapılan araştırma ve geliştirmelerle, tasarım ve deneysel
çalışmalarla daha da ileriye götürülmeye çalışılmıştır.
Yapılan çalışmaların ortaya koyduğu somut sonuçlar sırasıyla:
1. Zeytin hamurunun hazırlanması için kırma işleminin yeniden incelenerek
mevcut kırıcılara alternatif yeni bir kırıcının tasarım, imalat ve deneme
çalışmaları ile bunların sonuçları ve geliştirilen yeni kırıcı için ulusal ve uluslar
arası patent başvuruları
2. Hazırlanmış zeytin hamurundan zeytinyağının sızma kalitesinde elde
edilebilmesi işlemlerinin yeniden incelenerek mevcut yağ ayırma yöntemlerine
alternatif yeni bir yağ ayırıcı sistemin tasarım, imalat ve deneme çalışmaları ile
bunların sonuçları ve geliştirilen yeni sızma yağ ünitesi için ulusal ve uluslar
arası patent başvuruları
3. Hazırlanmış zeytin hamurundan zeytinyağının parti mal usulü pres yerine
sürekli (kontinu) pres işlemi ile elde edilebilmesi için alternatif metod olarak
konik pres yöntemi deneme çalışmaları ile bunların sonuçları ve daha sonra
devam çalışılmak üzere başlatılmış konik pres tasarım çalışmaları
4. Hazırlanmış zeytin hamurundan zeytinyağının elde edilebilmesi için alternatif
metod olarak ultrasonik titreşim uygulama yöntemi deneme çalışmaları ile
bunların sonuçları
5. Hazırlanmış zeytin hamurundan zeytinyağının elde edilebilmesi için alternatif
metod olarak PEF (atımlı elektrik alanı) uygulama yöntemi deneme çalışmaları
ile bunların sonuçlarıdır.
Bu çalışmalar neticesinde yeni bir zeytin kırıcı tasarlanmış ve denenmiştir. Yapılan
deneme çalışmalarında elde edilen sonuçların da gösterdiği gibi yeni tasarlanan dişli
kırıcı gerek zeytinyağının ayrılmasındaki verim açısından gerekse de kırılan
zeytinlerin çekirdek tane iriliği açısından geleneksel olarak kullanılan çekiçli kırıcıdan
çok bir farklılığı bulunmamaktadır. Ancak yapılan deneylerde kullanılan zeytin
miktarları ticari boyutla karşılaştırıldığında oldukça az olduğu için yeni kırıcının uzun
süreli çalışma performanslarını değerlendirecek deney imkanları oluşmamıştır.
Yapılan kısa süreli deneylerden elde edilen değerlendirmeler ise sistemin ticari
işletmelerde sürekli kullanımının mümkün olabileceğini göstermektedir. Sistem
tasarlanırken amaçlanan kapasite değerleri (432kg/saat) yapılan kısa süreli
deneylerde yaklaşık olarak elde edilmiştir (33kg/5dak30sn=~360kg/saat).
113
Bahsi geçen kırıcının beklentileri laboratuar şartlarında büyük oranda sağladığı
görülmekle beraber bu kırıcının bir modelinin özellikle zeytin sezonunda ticari bir
işletmede sürekli şekilde zeytin kırma işleminde kullanılması ve ticari performansının
bu şekilde belirlenmesi daha faydalı olacaktır. Bu tür uzun süreli kullanımlarda
kırıcının ilerleyen çalışma zamanı içerisinde
• halen benzer tane iriliklerini sağlayıp sağlamadığı
• halen benzer verim değerlerine ulaşıp ulaşmadığı
• üretilen yağın analiz değerlendirmeleri
• harcadığı birim enerji (kW/kg zeytin)
• çevreye yaydığı gürültü seviyesi
• oluşturduğu titreşim seviyesi vb
kontrol edilebilir ve ölçülebilir. Ancak bütün bunların laboratuar şartlarında 30-40 kg
zeytinlerle 3-5dakikalık deneylerle doğru şekilde tespit edilmesi mümkün değildir ve
bu sebeple gelecek çalışma planları içerisinde değerlendirilmesi uygun olacaktır.
Yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar yeni kırıcının bazı yenilikler içerdiğini,
patentlenebilir olduğunu göstermiş ve bu konuda gereken işlemler tamamlanarak
ulusal ve uluslar arası patent başvuruları yapılmıştır. EK-2 de bu başvuruların
formları, tarifnameleri ve resmi yazışmalarının fotokopileri verilmektedir.
Zeytinyağının kaliteli olarak elde edilmesi genellikle kırılan zeytinden yağın en kısa
zamanda ve herhangi bir kimyasal işlem gerektirmeden tamamen mekanik
metodlarla ayrılması ile tarif edilmektedir. Bu gereklilik sebebiyle yağ ayırma
yöntemleri genellikle mekanik metodlar olarak geliştirilmiştir. Mevcut pres, dekantör
ve perkolasyon (Sinolea) sistemleri en çok kullanılan metodlardır. Ancak her
metodun kendine göre avantaj ve dezavantajları mevcuttur.
Dekantör sistemi yüksek kapasitesi ve sürekli metod olması sebebiyle ticari olarak
tercih edilmekte olup son yıllarda nerdeyse tamamen pres sisteminin yerini almıştır.
Ancak dekantör sisteminin kullanılan teknoloji ve ekipman sebebiyle hem pahalı
yatırım olması ve kalifiye eleman gerektirmesi hem de zeytin hamurunu dekantör
içerisinde ek su ile irtibata sokması ve çok yüksek devirlerde (3000-5000d/d) işleme
tabii tutması bazı dezavantajlar oluşturmaktadır. Kullanılan ek su miktarı gerek
ekonomik gerekse de çevre kirliliği açısından olumsuzluklar sergilediği gibi
hamurdaki fenolleri yıkayıp götürmesi açısından da arzu edilmeyen bir durum
sergilemektedir. Ancak sistemin sürekli ve daha temiz olması bu sistemi daha
kapasiteli ticari işletmeler açısından tercih edilir kılmaktadır.
Öbür taraftan düşük kapasiteli olmasına rağmen çok daha kaliteli yağı elde edebilen
diğer mekanik bir sistem de perkolasyon sistemi olup temel olarak sıvıların yüzey
gerginliği farkına dayanmaktadır. İtalyan patenti ile korunmakta olan ve Sinolea
olarak bilinen bu sistemin de bazı dezavantajları bulunmaktadır. Öncelikle yağ verimi
diğer sistemlere göre düşük olup küspede çok fazla yağ kalmaktadır. Bu sebeple tek
başına kullanılamayıp genellikle dekantör sistemlerine ek bir ekipman olarak
kullanılmakta ve malakse tankı ile dekantör arasına yerleştirilen ayrı bir tank olarak
kullanılmaktadır. Özel olarak tasarlanan bu tank binlerce küçük metal bıçak ile bu
bıçakların girip çıktığı binlerce yarık/kanal ve bu kanallara yerleştirilmiş binlerce
sızdırmazlık elemanlarından oluşmakta olup gerek imalatı gerekse de montajı ve
114
işletmesi açısından zorlukları olan bir tasarımdır. Yine tasarımın getirdiği zorluklar
sebebiyle hijyen/temizlik sorunu da yaşanan pratik sorunlardan birisidir. Bıçakların
ileri geri hareket mekanizması ise sistemin birim zamandaki yağ ayırma kapasitesini
olumsuz etkileyen diğer bir faktördür.
Bütün bu dezavantajlarına rağmen Sinolea sistemi elde edebildiği çok kaliteli yağ
sebebiyle butik üretimler için halen tercih edilmekte olup patentle korunduğu için
ülkemizde de üretimi mümkün olmamaktadır. Proje kapsamında yapılan çalışmalarla
Sinolea sisteminin daha da geliştirilmesi sağlanarak yeni bir sızma yağ ünitesi
tasarlanmış ve küçük ve orta ölçekli deneme çalışmaları yapılmıştır. Yapılan
denemelerden elde edilen olumlu sonuçların neticesinde geliştirilen yeni sızma yağ
ünitesi için Ek-3 te görülen ulusal ve uluslar arası patent başvuruları
gerçekleştirilmiştir. Bu sayede gerçek sızma yağ üretimi daha teknolojik imkanlarla ve
daha hijyenik şartlarda ulusal imkanlarla yapılabilecek ve butik yağ üretiminde
markalaşma imkanları da oluşabilecektir.
Geliştirilen yeni sızma yağ ünitesi ile binlerce bıçak ve kanal ortadan kaldırılırken
bıçakların ileri geri olan kesikli hareketi sürekli ve tek yönlü harekete çevrilerek
sistemin ve hareket mekanizmasının basitleştirilmesi sağlanmıştır. Ayrıca takılıp
çıkarılabilir modüler sıyırıcı mekanizması ile sistemin daha kolay temizlenebilir ve
hijyenik olması sağlanmıştır.
Ancak bu sistemle işlenecek zeytinlerin çeşitleri yağ verimini çok büyük oranda
etkilemektedir. Yağlık çeşitler (Nizip yağlık, Edremit vb) kullanıldığında temiz yağ
elde edilebilmekte ve yağ verimi değerleri %60 ile %78 ler arasında değişmekte olup
diğer sistemlerin verim değerleriyle (%85-88) karşılaştırıldığında oldukça iyi
seviyelerde olduğu görülmektedir. Bu verim değerleri (diğer pres ve dekantör
sistemlerinde gereken) ne 200-300bar gibi yüksek basınç uygulanarak ne de 30004000d/d gibi yüksek devirlere çıkarak elde edilmiştir. Hamur kendi ağırlığı altında 2030d/d ile karıştırılırken yağın ayrılmasına yardımcı olan yeni tasarımın yalayıcı
elemanları silindirlerde 30-40d/d hızlarda dönerek bu verimleri yakalamaktadır.
Yağlık olmayan sofralık çeşitler (ya da Aydın, Halhalı gibi zor zeytinler)
kullanıldığında ise temiz yağ direkt olarak elde edilememekte ve yağla birlikte çok
miktarda ince hamur gelmektedir. Bu karışım ancak santrifüj işlemine tabii
tutulduğunda temiz yağ elde edilmekte olup bu durumda ise yağ verimi %50 ile %75
ler arasında değişmektedir. Zor zeytinlerden de temiz yağ elde edilmesi için yapılan
çalışmalarda zeytin hamurunun düşük sıcaklıklarda (-10C ~ +10C) neminin
uçurulması fayda sağlamıştır. Nem oranı %40 ların altına düşürüldüğünde veya
yağ/nem oranı 0.4-0.5 değerlerinin üzerine çıkarıldığında Aydın çeşidinden temiz yağ
elde edilebilmiştir. Kurutma gibi böyle bir ön işlem maliyete direkt olarak yansıyacağı
için ancak zorunlu hallerde kullanılması tavsiye edilir. Asıl tavsiye edilen ise öncelikli
olarak doğru çeşit olan yağlık zeytinlerin kullanılmasıdır.
Bütün bu sonuçlar hem 5kg kapasiteli küçük model ünitede hem de 150kg kapasiteli
orta ölçekli model ünitede elde edilebilmiş olup ticari boyuttaki 300-400kg kapasiteli
ünitelerin de benzer sonuçlar vermemesi için herhangi bir engel gözükmemektedir.
Ancak yine de gerçek boyutlardaki denemelerin yapılması daha tatmin edici sonuçlar
verecektir.
115
Yapılan diğer bir çalışma ise işçilik ve hijyen/temizlik sorunları öne çıkan pres sistemi
ile ilgili olup bu konuda da kesikli çalışan pres sisteminin yarı sürekli ya da sürekli
hale getirilebilmesi için yeni bir tasarım başlatılmış olup ön denemelerinden ümit var
sonuçlar elde edilmiştir. Hareketli pres tablaları ile sabit hamur torbalarının aksine
hareketsiz konik pres tablaları ile hareketli hamur torbalarının birbirine göreceli
olarak ilerlemesi sonucunda hamur üzerinde gittikçe artan bir basınç oluşturulmasına
çalışılmıştır. Bununla ilgili olarak yapılan ön denemelerde elde edilen %50 gibi verim
değerleri prensibin temelde olabilirliğini gösterirken detayda ise doldurma, ilerletme,
boşaltma ve temizleme gibi fonksiyonların uyumlu çalışmasının sağlanması için bir
miktar çalışma yapılması gerektiği görülmüştür. Bu konuda yapılacak ek çalışmalarla
yeni yarı sürekli pres sisteminin teknolojiye kazandırılması ve muhtemelen patent
başvurusunun yapılması da mümkün olabilecektir.
Diğer bir çalışma olan ultrasonik titreşim yardımıyla sızma yağın ayrılması diğer
çalışmalar gibi olumlu sonuçlar vermemiştir. Bu konuda ülkemizde yetkin teknoloji
üreten firmalar ile bilim adamlarının yeteri kadar olmaması büyük bir eksiklik olup
yaptığımız çalışmaların da desteksiz kalmasına sebep olmuştur. Kendi imkanlarımız
ve teknoloji kullanıcısı firmaların destekleriyle yapılan deneme çalışmalarında direkt
ve indirekt ultrasonik titreşim uygulamalarının sonuçları beklentilerden oldukça uzak
kalmıştır. Bu tür araştırma çalışmalarının ve denemelerin ilgili konuda (ultrasonik
titreşim) daha yetkin çalışma grupları tarafından ve çok daha özel ekipmanlarla
yürütülmesinde fayda olacaktır.
Gıda işlemlerinde yeni tekniklerden birisi olan ve pastorizasyon uygulamalarında
kullanımı giderek artan atımlı elektrik alanı da (PEF, pulsed electric field) proje
kapsamsında çalışılan konulardan birisiydi. Tasarımı ve imalatı yapılarak mevcut
PEF ünitesi üzerinde kullanılan PEF odacıklarında yüksek frekanslarda yüksek
voltajlara maruz bırakılan zeytin hamurlarının yağ hücrelerinin parçalanması
sağlanarak yağ verimi artışına olan etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda PEF
uygulanmamış kontrol numunesi ile ve PEF uygulanmış iki ayrı zeytin hamurunun
işlem sonrasındaki yağ ayrılma verimleri incelenmiştir. Santrifüj yöntemiyle yağları
ayrılan hamurlardan PEF uygulanmış olanların verim değerleri kontrol numunesinden
daha fazla çıkmıştır. Bu verim artışlarında büyük oranda PEF tekniğinin bir miktarda
hamurdaki sıcaklık artışının etkisi olduğu düşünülmektedir. Bu konuda yapılacak
daha sonraki çalışmalarla etken parametrelerin etki seviyeleri daha iyi belirlenebilceği
gibi elde edilen yağın kimyasal analizleri yapılarak kompozisyonundaki muhtemel
değişimlerde değerlendirilebilir.
116
10. KAYNAKÇA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
BİANCHİ, G.. Extraction systems and olive oil. OCL 6, 49-55, 1999
BOSKOU D., , Olive Oil Chemistry and Technology, AOCS Press, ISBN: 0935315-73-X, (1996)
Dİ GİOVACCHİNO L., SOLİNAS M., MİCOLLİ, M., Effect of Extraction
Systems on the Quality of Virgin Olive Oil. J. Am. Oil Chem. Soc. 71, 11891193, (1994)
Dİ GİOVACCHİNO, L., SESTİLİ, S., VİNCENZO, D.. Influence of olive
processing on virgin olive oil quality. Eur. j. Lipid Sci., Technol. 104, 587601, (2002)
DUNN, J. E.. Pulsed Electric Field Processing: An overview. In: Pulsed
Electric Fields in Food Processing: Fundamental Aspects and Applications.
G.V BARBOSA-CANOVAS and Q. H. ZHANG (Eds),. Technomic
Publishing Company, Inc. Lancaster, PA., (2001), s. 1-30
ERBİL H Y , Surface Chemistry of Solid and Liquid Interfaces, ISBN: 9781-4051-1968-9, Wiley-Blackwell, (2006)
European Patent No. 0252025, Sinolea, Munich, 2. Property of Rapanelli
Co., Foligno, Italy, (January 1991)
EVRENDİLEK, G.A., YEOM, H.W., JİN, Z.T., and ZHANG, Q.H.. Safety
and quality evaluation of a yogurt-based drink processed by a pilot plant
PEF system. J. Food Process Eng. 27:197-212, (2004)
FADILOĞLU S., GÖĞÜŞ F, Zeytinyağı Kimyası, Ed. Göğüş ve ark.,
Zeytinyağı, ISBN 978-605-4160-04-4, Eflatun Yayınları, (2008)
GALLEGO-JUAREZ J A, SEGURE L E, CORRAL G R, A power ultrasonic
technology for deliquoring, Ultrasonics, 41,pp.255-259, Elsevier, 2003
GÖĞÜŞ F, ÖZKAYA M T, ÖTLEŞ S, Zeytinyağı, ISBN 978-605-4160-04-4
Eflatun Yayınları, (2008)
GÖĞÜŞ F, YILDIRIM N, Zeytinyağı İşleme Sistemleri, Ed. Göğüş ve ark.,
Zeytinyağı, ISBN 978-605-4160-04-4, Eflatun Yayınları, (2008)
http://cesonoma.ucdavis.edu/hortic/research_pubs.html, (Haziran 2009)
http://www. klazomeniaka.com, (Temmuz 2009)
http://www.gurmeguide.com/content.asp?ctID=156&RecID=168, (Nisan
2009)
http://www.hakkiusta.com.tr/, (Haziran 2009)
http://www.polatas.com.tr/, (Haziran 2009)
http://www.sinolea.net/ (Haziran 2009)
http://www.zae.gov.tr/, (Haziran 2009)
https://rirdc.infoservices.com.au/collections/oli, (Haziran 2009)
KAFATOS A , Olive oil for the prevention of chronic diseases, Chemıstry
And Physıcs Of Lıpıds, 130 (1): 17-18 (June 2004)
KAYAHAN M, TEKİN A, Zeytinyağı üretim teknolojisi, TMMOB Gıda
Mühendisleri Odası, Kitaplar serisi: 11, (2006)
KIRITSAKIS A., K., Olive Oil from the Tree to the Table, Food & Nutrition
Press, ISBN: 0-917678-42-7, (1998)
MARTİN, O., QİN, B. L., CHANG, F. J., BARBOSA-CANOVAS, G. V.,
AND SWANSON, B. G. Inactivation Of Escherichia Coli İn Skim Milk By
117
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
High İntensity Pulsed Electric Fields. J FOOD PROS. ENG. 20: 317-336.,
(1997)
MASON T.J., Sonochemistry: current uses and future prospects in the
chemical and processing industries, Phil.Trans. Royal Soc. Lond, 357,
pp.355-369, (1999)
MERTENS, B., KNORR, D.. Developments of nonthermal processes for
food preservation. Food Technol. 46(5):124-133, (1992)
MEYER R J., TARNAWSKYJ C J., Method For Improving Oil Recovery
Using An Ultrasound Technique, US Patent 6,405,796, (2002)
ORLOFF M., , Inventive Thinking through TRIZ, ISBN 3-540-44018-6
Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, (2003)
OWEN RW, HAUBNER R, WURTELE G, HULL WE, SPİEGELHALDER B,
BARTSCH H, Olives and olive oil in cancer prevention, European Journal
Of Cancer Preventıon, 13 (4): 319-326 (Aug 2004)
ÖZKAYA M. T., ULAŞ M., ÇAKIR E., Zeytin ağacı ve zeytin yetiştiriciliği,
Ed. Göğüş ve ark., Zeytinyağı, ISBN 978-605-4160-04-4 Eflatun Yayınları,
(2008)
TUNALIOĞLU R, Zeytincilik Ve Zeytinyağı Ekonomisi Ve Politikalar, Ed.
Göğüş ve ark., Zeytinyağı, ISBN 978-605-4160-04-4, Eflatun Yayınları,
(2008)
WO 2004/011580 A1, Property of Rapanelli Co., Foligno, Italy, (2004)
YAQOOB P, Olive Oil And İmmune Function: A Critical Evaluation Of The
Evidence, Chemıstry And Physıcs Of Lıpıds, 130 (1): 14-15 (June 2004)
Yin, Y., Zhang, Q. H. and Sastry, S. K.. High voltage pulsed electric field
treatment chambers for the preservation of liquid food products. Ohio State
University. US Patent 5,690,978, (1997)
ZİSAKİ A, KALOFOUTİS A, Beneficial effects of olive oil components in
cardiovascular disease and cancer, Chemıstry And Physıcs Of Lıpıds, 130
(1): 35-35 (June 2004)
118
11. EKLER
EK-1: ALIMI YAPILAN TİCARİ TİP KONTİNU EKSTRAKSİYON ÜNİTESİNİN ÖN
DENEME ÇALIŞMALARI VE VERİM TAYİN YÖNTEMİ
Alımı yapılan ünite laboratuar tipi, küçük kapasiteli olmakla birlikte çalışma prensibi
itibariyle sanayi tipleri ile aynıdır. Her iki sistemde de sürekli şekilde kırma, yoğurma
ve yağ ekstrakt etme işlemleri var olup alımı yapılan sistem soğuk sıkma özelliği
sebebiyle sanayi tiplerinden daha kaliteli yağ üretmektedir. Bu sistemde malakse
edilen hamur dışarıdan ek olarak ısıtılmadığı ve sadece kendi sıcaklığı ile
yoğrulmakta olduğu için hamur sıcaklığı hiçbir zaman 300C nin üstüne
çıkmamaktadır. Malakse işlemi süresi standart 30dak cıvarında ayarlanmaktadır.
Ayrıca dekantöre beslenen takviye suyu bu sistemde her zaman 250C nin altında
iken sanayi tipi sistemlerde zeytinden daha fazla yağ alabilmek ve dolayısıyla da
sistemin çalışma verimini artırmak için kullanılan dekantör takviye suyu genellikle
400C ve üzerinde olmaktadır. Bu durum ise yağın su ile kimyasal reaksiyonu,
fenollerin sıcak su içerisinde çözünerek atık su ile dışarı atılması gibi sebeplerle yağ
kalitesi açısından olumsuzluk içermektedir.
Alınan sistemin performans ölçümleri için bazı ön deneyler yapılmış olup bunlardan
birisinin sonuçları aşağıda verilmiştir.
20 Kasım 2006 tarihinde sezonun ilk mahsullerinden olan ve bu sebeple yağ oranı
oldukça düşük olan bir parti zeytin işlendi ve elde edilen yağlı hamur, küspe ve yağda
gerekli tahlil ve deneyler yapıldı. Bu deneyde malakse işlemi 25 dakika sonunda
bitirilerek hamur dekantöre gönderildi.
Hamur ve küspedeki nem, refraktometrik metodla tespit edilirken yağ oranı ise
soxhlet ekstraksiyon cihazı kullanılarak belirlendi.
Elde edilen zeytin yağında peroksit ve serbest yağ asidi analizleri de yapıldı.
20.11.2006 Hamur ve Küspe Analiz Sonuçları
Yağ (%)
Nem (%)
25 dakika malakse edilmiş yağlı zeytin 52.01
hamuru
Dekantörden çıkan yağı alınmış küspe
63.10
Toplam
Kuru (nemsiz)
maddede maddede
16.00
34.85
2.41
6.50
119
Yukarıdaki sonuçlara göre madde balansı yapılarak sistemin pratik yağ verimi hesabı
yapıldı.
►
%
52.01
►
%
16.00
GİRİŞ
sistem
Nem ► ►% 63.10 Nem
ÇIKIŞ
Yağ ► ►% 2.41 Yağ
▼
Yağ miktarı= Y
1000gram zeytin girişi için deneysel sonuçlara göre olması gereken yağ verimi
hesabında X küspe miktarını Y ekstrakt edilen yağ miktarını göstermek kaydıyla:
Yağ Balansı (giriş=çıkış)
1000 * 0.16 = X * 0.0241 + Y
160 = 0.0241X + Y
Katı Madde Balansı (giriş=çıkış)
1000 * (100 – (52.01 + 16.00 ) ) = X * (100- (63.10 + 2.41))
X = 927.5 gram küspe eldesi ile
160 = 0.0241 * 927.5 + Y
Y = 137.64 gram yağ ekstrakt edilmiştir.
Sistemin pratik yağ ekstarksiyon verimi, ekstark edilen yağın potansiyel yağ
kapasitesine oranı şeklinde tanımlanması ile
137.64
Sistem verimi=
[100] = % 86.0 olarak hesap edilmiştir.
1000 * 0.16
Bu verim sanayi değerleri ile karşılaştırıldığında kabul edilebilir sınırlar içerisinde
kalmaktadır.
Ekstrakt edilen yağın kimyasal analiz sonuçlarına göre
Asitlik (%)
Peroksit
(miliekivalan
gr/kg)
0.65
6.98
olup sezonun ilk mahsulü ve makinanın ilk denemeleri olmakla birlikte oldukça makul
değerler olarak yorumlanabilir.
120
EK-2: YENİ ZEYTİN KIRICI PATENT BAŞVURULARI
Bu bölüm
Türk Patent
Enstitüsü tarafından
doldurulacaktır.
Başvuru tarihi, Numarası, Saati ve Dakikası
Başvuru No
Evrak giriş no:
2006-G-167341
04.10.2006
PATENT BAŞVURU DİLEKÇESİ
FORM TPE-P-101
Lütfen buluşu kısaca
tanımlayan ve marka
niteliğindeki terimleri
kapsamayan bir başlık
yazınız.
Bu sınıfı biliyorsanız yazınız,
bilmiyorsanız boş bırakınız.
Başvuru sahibi gerçek/ tüzel
kişi /kişi(ler) olabilir .Başvuru
sahibi gerçek kişi ise adını ve
soyadını, tüzel kiş ise lütfen
kuruluşun tam ve açık
unvanını yazınız.
Yazışma adresinizi, şehir ve
ülke bilgilerini de içerecek
şekilde yazınız. Biliyorsanız
posta kodunu da yazınız.
1. Buluş Başlığı
SERT ÇEKİRDEKLİ, ZEYTİN BENZERİ ÜRÜNLERİN
HAMURUNU HAZIRLAMAK İÇİN BİR KIRICI
2. Uluslararası Tasnif Sınıf veya Sınıfları
B02C 13/00, B02C 18/00
3. Başvuruyu Yapan / Yapanlar ile İlgili Bilgiler
3.1 Ad,Soyad veya
Firma Unvanı
TÜBİTAK-TURKİYE BİLİMSEL
ARASTIRMA KURUMU
Uyruk
T.C.
Adres
Telefon/ Faks
ATATURK
BULVARI
KAVAKLIDERE/ANKARA
0312 4677761
VE
TEKNOLOJİK
NO:221
06100
0312 4272672
3.2 Ad,Soyad veya
Firma Unvanı
Uyruk
Adres
Telefon/ Faks
Başvuruyu yapanların 3' ten
fazla olması durumunda
başvuru sahibi numarası 3.4
ile devam edecek şekilde
bilgisayar ortamında
genişletebileceğiniz formu
sıralı olarak genişleterek
kullanınız.
3.3 Ad,Soyad veya
Firma Unvanı
Uyruk
Adres
Telefon/ Faks
KHK/551 (Madde 171)
İkametgahı yurtdışında
bulunan kişiler patent vekilleri
vasıtasıyla temsil edilir.
Patent başvurusu için vekil
tayin edilmiş ise lütfen 4.
bölümü doldurunuz.
4. Patent Vekiline İlişkin Bilgiler
Patent
Vekilinin
Adı Soyadı / Firma
Unvanı
Uyruk
Adres
Telefon /Faks
121
5. Başvuru Sahibi veya Patent Vekilinin
Referans Numarası
KHK/551 (Madde 45,121)
Patent başvurusu önceki tarihli
bir patent başvurusu ile ilgili
ise lütfen 6.2. bölümü
doldurunuz.
6. Önceki Tarihli Başvuru ile İlgili Bilgiler
6.1. Önceki patent başvurusu/patentin
Numarası
Tarihi
Lütfen yandakilerden ilgili olanı
6.2 Patent Başvurusunun, önceki tarihli Patent Başvurusu/Patent ile İlişkisi
işaretleyiniz.
Bölünmüş Başvuru
Ek Patent
KHK/551 (M.49,50,51,52)
Lütfen yandakilerden ilgili
olanı işaretleyiniz.
Cevabınız HAYIR ise 8’e
gidiniz
7. Rüçhan Hakkının Talep Edilmesi
7.1. Başvuruda rüçhan hakkı talep
edilip edilmediği
HAYIR
EVET
7.2. Talep edilen rüçhan hakkının doğduğu başvuruya ait bilgiler
Cevabınız EVET ise rüçhan
hakkının doğduğu bu
başvuruya / başvurulara ait
bilgileri eksiksiz ve doğru
olarak veriniz.
ÜLKE
BAŞVURU NUMARASI
TAR
İHİ
7.3. Sergilerde teşhir hakkından doğan rüçhan talebine ilişkin bilgiler
ÜLKE/İLİN ADI
KHK 551 -( Madde 44)
Adı-Soyadı
Uyruk
Nihat YILDIRIM
TC
Gaziantep Üniversitesi, Makina Müh. Böl., 27310, Gaziantep,
TÜRKİYE
8.2. Buluşu yapan / yapanlar
Adı-Soyadı
Uyruk
Adres
Alan yeterli değil ise, formu
bilgisayar ortamında sıralı bir
şekilde genişleterek kullanınız.
HAYIR
8.1. Buluşu yapan / yapanlar
Adres
Buluşu yapanın belirtilmemesi
veya patent isteme hakkının
ne şekilde elde edildiğinin
açıklanmaması halinde
başvurunun incelenmesi işlemi
başlatılmaz
RES
Mİ
8. Buluşu Yapan / Yapanlar ile İlgili Bilgiler Buluşu Yapanın / Yapanların Başvuru Sahibi
Olup Olmadıkları ?
EVET
Başvuruda buluşu yapan
belirtilir.Eğer başvuruda
bulunan , buluşu yapan
değilse veya buluşu yapan
birden çok kişi ise başvuruda
bulunan kişinin, buluşu
yapan(lar)dan patent isteme
hakkını ne şekilde elde ettiği
başvuruda açıklanır
TEŞHİR TARİHİ
Sadettin KAPUCU
TC
Gaziantep Üniversitesi, Makina Müh. Böl., 27310, Gaziantep,
TÜRKİYE
8.3. Buluşu yapan / yapanlar
122
TARİFNAME
SERT ÇEKİRDEKLİ, ZEYTİN BENZERİ ÜRÜNLERİN HAMURUNU HAZIRLAMAK İÇİN
BİR KIRICI
Bu buluş, yağ üretimi ve benzeri işlemlere hamur hazırlamak üzere zeytin ve benzeri sert
çekirdekli yağlı meyvelerin kırılması, parçalanması için sürekli bir şekilde ve düşük hızlarda
ama istenilen kapasitelerde kırma yapmak için tasarlanmış bir kırıcı ile ilgilidir.
Bilinen kırıcılardan birincisi döner taş sistemleri olup bunlar genellikle parti mal usulü ile
çalışmaktadır ve sürekli sistemlere uygun değildir, ayrıca işçilik giderleri de nispeten
yüksektir. Bu sistemlerde zeytinler belli kapasitelerdeki tank ya da üstü açık teknelere belli
miktarlarda yüklenerek dönen taşın ağırlığı ve dönme etkisi altında kırılması ve yoğrulması
sağlanmakta olup belli bir süre sonra ise kırılmış ve yoğrulmuş hamurun işçi ve
mekanizasyon yardımı ile tekneden alınarak yerine yenisinin yüklenmesi gerekmektedir. Bu
işlemler kesintili yani süreksiz olduğu için ve işçilik gerektirdiği için taş kırma sistemleri hem
maliyeti olumsuz yönde etkilemekte hem de kapasite artırımına müsait olmamaktadır.
Diğer taraftan, bilinen ve şu anda en çok kullanılan ikinci tip kırıcılar ise temel olarak kapasite
artırımını göz önünde tutarak geliştirilmiş olan çekiçli ve benzeri metal kırıcılar olup oldukça
yüksek hızlarda çalışmaktadır. Bu kırıcıların hızları taş kırıcıların 20-50d/d olan dönme ya da
1-3m/saniye olan çevresel hızları ile karşılaştırıldığında yaklaşık 20-50 katı olan 15002800d/d dönme ya da 20-50m/saniye olan çevresel hızlara ulaşmakta olup bu yüksek
hızların hazırlanan hamura, takip eden ekstraksiyon işlemine ve çıkarılacak yağa olumsuz
etkileri olmaktadır. Yüksek hızlarda kırma işlemi çok fazla sürtünme oluşturduğu için
genellikle hamurda sıcaklık artışına ve dolayısı ile yağda kalite değişimine sebep
olabilmektedir. Diğer taraftan hareketli ve sürtünen metal parçaların aşınması da kaçınılmaz
bir durum olarak ortaya çıkmaktadır. Yağlı meyvelerden yağı daha kolay çıkarabilmek için
meyvenin kendinde bulunan su ve yağın bu işlemler sırasında emülsiyon (çözülemez veya
çözülmesi zor karışım) oluşturmaması gerekir. Halbuki yüksek hızlardaki kırma işlemi böyle
bir karışıma yardımcı olmakta ve emülsiyona sebebiyet verebilmektedir. Bu durum ise
kırmayı takip eden işlemlerdeki verimi düşürmektedir. Daha düşük hızlarda ama yeterli
kapasitedeki sürekli tip bir kırıcı bu ve benzeri dezavantajları ortadan kaldırabilecektir.
.
.
123
İSTEMLER
1. Azalan hacim prensibi ile çalışan etli ve/veya çekirdekli meyve kırıcısı olup
özelliği;
a. motor mili(9),
b. motor miline bağlı kol(10),
c. motor miline bağlı dış dişli(5),
d. dış dişinin içerisinde hareket ettiği üst üste aralarında aralıklar kalacak
şekilde yerleştirilmiş levhalardan oluşan bir iç dişli(4),
e. Levhalar aralarına yerleştirilmiş pulların (11) levhalar üzerinde daha
önceden bırakılan deliklerden (12) geçen cıvata (13) ve pimler,
f.
alt kapak (3),
g. üzerinde kanal ve delikler bulunan üst kapağı (2),
içermesidir.
2. İstem 1 deki gibi bir kırıcı olup özelliği;
a. Dış dişli (5) ana parçasının tek parça olarak veya çoklu levhalardan
oluşması,
b. Diş profil şeklinin; dönel hareketin iletilmesi için involüt profil ve daire
parçası dahil olmak üzere dönel harekete müsaade eden herhangi bir
şekilde olabilmesi,
c. Dış dişli üzerindeki dişlerin episikloid hareket yapması,
d. Dış dişlide (5) de iç dişlide (4) olduğu gibi kırılmış ve ezilmiş meyvelerin
geçeceği açıklıkların bırakılabilmesi,
e. Plakalardan oluşturulan dış dişli (5) plakalarından bazılarının iç dişlide
oluşturulan aralıklara bir miktar girecek şekilde boyutları biraz daha büyük
olarak dizayn edilmiş olmasıdır.
3. İstem 1 deki gibi bir kırıcı olup özeliği
a. İç dişlinin(4) , takılıp sökülebilinir çoklu saç levhalardan yapılması,
b. İç dişlinin (4) diş profil şekli ve büyüklüğünün, dış dişlinin (5) dişleri ile
uyumlu olması,
c. İç dişli (4) aynı geometrideki birden çok saç levhanın üst üste getirilerek ve
aralarında belli bir boşluk (15) bırakılarak montaj edilmiş olması,
.
.
.
124
DESCRIPTION
A CRUSHER TO PRODUCE PASTE OUT OF OLIVES AND OLIVE LIKE OILY AND JUICY
FRUITS WITH STONES
This invention relates to a crusher which can be used to crush continuously the olive and like
fruits with stones but at a relatively low crushing speeds and satisfactory working capacity for
oil and juice extraction purposes.
The first one of the conventional crushers is the rotating stone crusher which handles olive
on batch basis therefore not suitable for continuous operations and creates relatively higher
labour cost. In this type of crushing systems, a fixed amount of olives, a batch, is usually
loaded onto a skip in which the olives are forced by the combined effect of both weight and
rotation of the heavy Stone(s). For certain duration in the skip the olives are both crushed
and mixed thoroughly and then the paste is removed from the skip to load a new batch of
fresh olives either manually or by means of some automation process. Because of the
reasons of both having an intermittent/discontinuous process due to batch processing of
olives and the labour force required the conventional Stone crushers are not fit to increase
the capacity as required and also the cost of processing is relatively higher.
On the other hand, the most widely used and accepted second type crushers are the
hammer or like metal based crushers which rotate at much higher speeds to be able to
increase the working capacity. Compared to 20-50rpm rotational or 1-3m/s tip velocity of the
Stone crushers, metal crushers rotate at almost 20-50 times more speeds, around 15002800rpm rotational or 20-50m/s tip velocity, and cause negative effects on the paste itself
hence the processes following crushing and the oil quality. High speed crushing in rotational
form usually creates high friction which at the end causes temperature increase and likely oil
quality changes. Wear of metal parts under rubbing and forcing actions is also an
unavoidable situation under high speed conditions. For an easy extraction of oil from the oily
fruits with natural water content, the oil and water drops should not be forced to an
emulsification state. Whereas the high speed crushing naturally may help the drops to
emulsify during crushing process. This then can cause a low yield during processes
afterwards. A low speed crusher with satisfactory capacity, on the other hand, is likely to
avoid such disadvantages that the conventional metal crushers present.
125
RESİMLER
7
1
6
2
13
8
3
Şekil 1
5
10
9
4
11
12
A
A
Şekil 2
Şekil 3
126
127
128
EK-3: YENİ SIZMA YAĞ ÜNİTESİ PATENT BAŞVURULARI
129
130
131
132
133
134