plastik-ambalaj.com

Yenilebilir Polimerik Filmler ve Kaplamalar -3-

Özet

Yenilebilir film ve kaplamalardan uygulandıkları gıda ürününe göre farklı işlevleri yerine getirmesi beklenmektedir. Bu işlevleri yerine getirirken ‘Yenilebilir Polimerik Film ve Kaplamalar 1-2’ yayınlarında da bahsedilen temel ve yardımcı bileşenler formülasyonlarda kullanılmalıdır. Bunların yanında yenilebilir film ve kaplamaların gıdaya uygulanma yöntemi de üründen beklenen performans açısından çok önemlidir. Yenilebilir film ve kaplama prosesleri henüz polimer işleme endüstrisi kadar ilerleyememiş olması dolayısıyla mevcut gıda kaplama yöntemleri üzerinden devam etmektedir. Bu derlemede yenilebilir film ve kaplamaların yapı ve işlevselliği ve gıda ürünlerine uygulanma yöntemleri ele alınmıştır.

1. Yenilebilir Film ve Kaplamaların Yapı ve İşlevselliği

Yenilebilir ambalajlar bazı fonksiyonel özelliklere sahip olmalıdır. Çoğu durumda, filmlerin su bariyeri verimliliği taze et, meyve ve sebzelerin veya dondurulmuş ürünlerin yüzey dehidrasyonu geciktirmek için istenilen bir durumdur. Su emme (absorpsiyon) kuru pastaların tazelik (gevreklik) kaybını veya toz halindeki gıdaların katılaşmasına veya topaklaşmasına sebep olmaktadır. Bu durum yenilebilir kaplamalarla minimize edilebilmektedir. Özellikle oksijen gibi gazların kontrollü değişimi, meyvelerin olgunlaşmasının kontrolünü daha iyi sağlamakta veya önemli ölçüde oksijene duyarlı besinlerin oksitlenmesini ve çoklu doymamış yağların bozulmasını azaltmaktadır [1].

Organik buhar transferlerinin özellikle depolama sırasında gıdanın yapısında olan bileşenlerin uzaklaşmaması veya dışarıdan gıdanın tadını veya yapısını bozacak çözgenlerin yapıya geçmemesi için kontrol altında tutulması gerekmektedir. Kızartma esnasında yağın penetrasyonu; osmotik dehidrasyon sırasında sukroz veya sodyum klorür’ün penetrasyonu (sızma, nüfüz etme) yenilebilir bir film ile sınırlandırılabilir. Yenilebilir film ve kaplamaların ilginç uygulamalarından birisi, kompozit gıdalarda ürünün farklı bileşenleri arasındaki kütle transferlerini kontrol edilmesidir. Bu sayede hem su migrasyonu hem de ışık ve UV ışığı etkisi ile meydana gelen radikal tepkimeler minimize edilmektedir [1].

İkinci durumda, ışık etkisini önlemek için pigmentlerin veya ışık soğurucuların eklenmesiyle filmin etkinliğini geliştirilebilmektedir. Böylece, aktif filmler elde edilmektedir. Yani katkı malzemeleri veya kapsüllenmiş aktif malzemeler filmin yapısına dahil edilmektedir. Yenilebilir ambalajlar kullanım ve taşımayı kolaylaştırmak için gıdanın mekanik özelliklerini artırılabilmektedir. Bunun yanında gıdanın renk, parlaklık, şeffaflık, pürüzlülük veya yapışma gibi duyusal özelliklerini geliştirilebilmektedir. Yenilebilir film ve kaplamalar gıdanın bireysel tüketime uygun hale getirilmesi için küçük porsiyonlar şeklinde ayrılmasına imkan vermektedir. Bunun yanında bazı gıda katkı maddelerinin belirlenen dozajlarda muhafaza edilmesi ve formülasyonların açığa çıkmaması için de kullanılmaktadır [1].

Fonksiyonel verim, bileşenlerinin yapısına ve oranına bağlıdır. Film oluşturucu madde ve / veya aktif bir katkı maddesi seçimi gıda ürününün yapısına ve uygulama yöntemine bağlıdır. Dolayısıyla, reçineler, mumlar veya bazı çözünmeyen proteinler gibi lipidler veya hidrofobik malzemeler, nem transferinin geciktirilmesi için en etkili yöntemlerdendir [2]. Bunun aksine, polisakkaritler ve proteinler gibi suda çözünür hidrokolloidlerin su transferine karşı bariyer özellikleri düşüktür. Bununla birlikte, ortam gazlarına karşı geçirgenlikleri genellikle plastik filmlerin geçirgenliğinden daha düşüktür [1].

Hidrokolloidler genellikle lipidler ve hidrofobik maddeler kullanılarak elde edilen yenilebilir ambalajlara göre daha yüksek mekanik özellikler sağlamaktadır. Bu nedenle, hidrokolloidler ve lipitlerden yapılan kompozit filmlerde her ikisinin avantajı kullanılabilmektedir. Proteinler gibi doğal film oluşturan malzemelere farklı katkı maddeleri ilave edilerek performansları artırılabilmektedir. Örneğin film direncini ve esnekliğini artırmak için plastikleştiriciler veya dispersiyonu artırmak için emülgatörler kullanılmaktadır [1, 3].

Farklı malzemelerin birleşimi ve farklı yöntemlerin kullanımı ile yenilebilir filmler üretilebilmektedir. Aslında, homojen filmler polisakkaritlerin homojen çözeltilerinden veya proteinlerden veya eriyik lipidlerden elde edilmektedir. Yenilebilir polimerik filmlerin görünüşü ana bileşenin yapısına bağlıdır; örneğin, suda çözünen selüloz türevleri gluten veya kazein esaslı filmler renklendirici ilave edildiğinde şeffaf ve parlak filmler elde edilmektedir. Tüm bileşenleri su veya hidroalkolik çözelti içinde tamamen çözülebilir ise, bazı proteinler ve polisakkarit karışımlarından homojen yenilebilir ambalajlar yapılmaktadır [1]. 

Kompozit ambalaj filmler veya kaplamalar olarak tanımlanan, kompozit ambalajların yapısı heterojendir. Yani, içeriğindeki bileşenlere bağlı olarak farklı tabakalardan veya anizotropik bir yapıdan oluşabilmektedir. Genellikle, çok katmanlı filmler emülsiyon bazlı filmlere ve kaplamalara göre daha iyi mekanik ve bariyer verimliliğine sahiptir. Ancak üretimde, her katman için yayma veya laminasyonun bir aşamada yapılması ve kurutmanın her tabakanın üretiminden sonra yapılması gerekmektedir. Bu nedenle, tabakalı yapıların üretiminde çok fazla adım olması sebebiyle,  endüstriyel planda kullanımı çok ilgi çekmemektedir. Diğer taraftan iseneredeyse aynı özellikleri sağlayan özellikler emülsiyon esaslı yenilebilir filmler ile tek adımda gerçekleştirilmektedir [1].

2. Yenilebilir Film ve Kaplamaların Uygulama Yöntemleri 

Kaplamanın gıda yüzeyine uygulanması dört aşamada gerçekleşmektedir [4].

• Kaplama malzemesinin (çözelti, süspansiyon, emülsiyon veya toz) püskürtme, fırçalama, yayma veya dökme yoluyla kaplanacak yüzey üzerine çökeltilmesi.

• Kaplama malzemesinin gıda yüzeyine yapışması

• Kaplamanın gıda yüzeyinde bütünleşmesi (film oluşum basamağı)

• Sürekli yapıdaki kaplama tabakasının destek veya gıda ürünü üzerindeki stabilizasyonu 

2.1.Enkapsülasyon yöntemi

Enkapsülasyon prosesi bir veya birden fazla karışım halindeki malzemenin başka bir malzeme veya sistem ile kaplanması veya hapsedilmesi işlemidir. Kaplanan malzeme genellikle sıvıdır formdadır fakat katı veya gaz formunda da olabilir ve çekirdek, çekirdek malzemesi, aktif dolgu veya iç faz gibi farklı şekillerde isimlendirilmektedir. Kaplamayı oluşturan malzeme ise duvar malzemesi, taşıyıcı, membran, kabuk veya kaplama olarak isimlendirilmektedir. Enkapsülasyon çeşitli endüstrilerde farklı teknik veya proseslerle uygulanmaktadır. Enkapsülasyon yöntemi ile ürünün tat ve koku gibi duyusal özellikleri veya bileşenleri korunabildiği gibi özel bileşikleri korumada bileşiklerin kontrollü salımı için de enkapsülasyon yönteminden faydalanılmaktadır. Bu koruma ile ışık veya oksijene maruz kalan üründe bozunma minimize edilebilecek veya buharlaşma geciktirilebilecektir [5].

2.2.Daldırma yöntemi

Yenilebilir kaplamalar ürünlerin kaplama çözeltisine daldırılması ile uygulanabilmektedir ve fazla olan kaplama malzemesinin üründen akıtılarak kuruması veya katılaşması temeline dayanmaktadır [6]. Daldırma yöntemi sebze, meyve ve et ürünlerinin kaplanmasında sıklıkla tercih edilen bir yöntemidir. Ürün direk olarak kompozit kaplama çözeltisine daldırılır ve kuruduktan sonra ürün yüzeyinde ince zarımsı bir film oluşmaktadır. Kaplama kalınlığı kaplama çözeltisinin viskozite ve yoğunluğundan ve kaplanacak ürünün boyutundan ve yüzey geriliminden etkilenmektedir. [6, 7]. Daldırma ile kaplama kullanımı genellikle az miktardaki ürünler için uygundur. Kaplamanın yüzeyi üniform bir şekilde sarabilmesi için ürün yüzeyinin ıslanabilirliği oldukça önemlidir. Bununla birlikte çözücü buharlaşarak uzaklaşıncaya kadar uygulanan kaplama birkaç dakika ıslak kalabilmektedir. Ürünün sürekli bir şekilde aynı kaplama malzemesine daldırılması, bu malzemenin kirlenmesine, daldırma tankındaki organizmaların ve atıkların çürüyerek çoğalmasına sebep olabilmektedir. Daldırma tankı, gerilimi kaldırabilecek ve birikintiyi ayrıştırabilecek gözenekli elekler içermektedir. Buna ek olarak daldırma tankına giren meyveler, reçine çözeltisi veya emülsiyon kaplamalarda seyrelmeyi önlemek için tamamen kuru olmalıdır. Bu sebeplerden dolayı büyük miktarlardaki sebze ve meyvelerin kaplanmasında daldırma yöntemi yetersiz kalmaktadır [7].

2.3.Püskürtme ile kaplama yöntemi

Bazı yüzeyler için istenen ince ve üniform bir kaplama püskürtme ile kaplama yöntemi kullanılarak elde edilebilmektedir [8]. Bu yöntem özellikle yüksek basınç püskürtme aplikatörlerinin ve hava püskürtme sistemlerinin gelişmesiyle birlikte tüm sebze ve meyvelerin kaplanmasında oldukça fazla tercih edilmektedir. Püskürtme işleminden sonra kurutma işlemini hızlandırmak veya kaplamanın yüzeyde üniform dağılımını sağlamak amacıyla sıcak hava uygulanabilmektedir. Buna ek olarak püskürtme ile kaplama yöntemi sulu çözeltilerin, süspansiyonların ve eriyik yağ veya çikolataların ince veya kalın tabakalar halinde oluşmasını sağlamak için kazanda, akışkan yataklı ve diğer kaplama yöntemleri ile birleştirilerek kullanılabilmektedir [7]. Gıda endüstrisinde, püskürtme yöntemi kaplama çözeltisi viskoz olmadığında kullanılan klasik bir yöntemdir. Yüksek viskoziteye sahip çözeltiler kolay püskürtülemeyeceklerinden kalın bir kaplama elde etmek için daldırma yöntemi kullanılmaktadır. Damlacık boyutunun ve kaplama kalitesinin kontrolü, püskürtme tabancası ve memesi, sıcaklık, hava ve sıvı akış hızı, gelen havanın ve polimer çözeltisinin nemine bağlıdır [9, 10]. Buna ek olarak, kurutma süresi, sıcaklığı ve yöntemi gibi faktörlerde püskürtme yöntemi ile gıda üzerinde oluşan polimerik filmin özelliklerini etkilemektedir [11].

2.4.Damlama yöntemi

Gıda ürünleri kaplama yapılacak malzeme ile doyurulmuş döner fırça yataklarına gönderilerek gıda ürünlerinin üniform bir şekilde kaplanması sağlanmaktadır. Baş üstü damla emitörleri sebze ve meyvelerin kaplanmasında kullanılabilmektedir ve damlacık boyutuna göre farklı emitörler kullanılabilmektedir. Çeşitli damla boyutları elde etmek için farklı boyutlarda emitörler kullanılabilir [7]. Püskürtme ile kaplama uygulamaları için açıklanan kontrol sistemleri damlama yöntemi için de uygulanabilir durumdadır. Bu kaplama yöntemi en ekonomik olanıdır ve buna ek olarak kaplamayı gıda yüzeyine direk olarak veya fırçalar ile uygulama seçeneklerine sahiptir. Bununla birlikte büyük damla boyutlarından dolayı gıda yüzeyine uygulanan kaplamanın üniform olarak dağılması, gıda ürününün kaplama çözeltisi ile doyurulmuş fırçalar üzerinden yeterli dönme hareketi yapması halinde gerçekleşmektedir [6, 7].

2.5.Köpük ile kaplama yöntemi

Çalkanan, kaynatılan, yüksek hızda karıştırılan veya belirli bir yükseklikten dökülen sıvıların üzerinde oluşan hava kabarcıklarına köpük denilmektedir. Köpük, köpük oluşturucu ajanlar veya yüksek mekanik kuvvetlerle oluşturulmaktadır. Köpük morfolojik açıdan değerlendirildiğinde, içi hava dolu açık veya kapalı duvarları olan hücrelerden oluşmaktadır. Köpük uygulaması bazı emülsiyon kaplamalar için oldukça uygundur. Bir köpük yapıcı malzemenin kaplama çözeltisine eklenmesi ile veya aplikatör tankına yüksek hızda hava gönderilmesi ile köpük oluşumu sağlanmaktadır. Üniform bir dağılım için etkili bir döndürme etkisine ihtiyaç duyulmaktadır. Çalkalanmış haldeki köpük emülsiyonu gıda yüzeyine döner silindirler üzerinden, kumaş örtülerin savrulması veya fırçalarla sürülerek uygulanmaktadır [6-8, 14]. Yüzeye fazla gelen kaplama malzemesi, silindirlerin altına yerleştirilen çek-paslar ile temizlenmekte ve elde edilen kaplama bazı durumlarda tekrar kullanılmaktadır. Bu tür emülsiyonlar düşük miktarda su içermekte ve çabuk kurumaktadır ancak kaplama çözeltisinin gıda yüzeyinde üniform film oluşturamaması oldukça sık karşılaşılan bir problemdir [7].

2.6.Akışkan yataklı kaplama yöntemi

Akışkan yataklı kaplamalar, düşük yoğunluğa veya küçük boyutlara sahip kuru parçacıkların üzerlerinin çok ince bir tabaka ile kaplanmasında kullanılabilecek bir yöntemdir [4]. Başlangıçta ilaç endüstrisi için geliştirilen bu yöntem gıda endüstrisinde de sıklıkla kullanılmaktadır. Akışkanlaştırma, parçacıkların sıvı akışından uzaklaştırılmadan belirli bir hıza ulaşmasını sağlayan bir yatak yardımıyla sıvı akışının yukarı doğru yönlendirilmesi ile gerçekleşmektedir. Akışkan yataklı kaplamalar, fonksiyonel bileşen ve işleme kolaylaştırıcılar (kabartıcılar ve enzimler), koruyucular (asitler ve tuzlar), güçlendiriciler (vitaminler ve mineraller), tatlandırıcılar, raf ömrünü artırmak ve tadı saklamak için baharatlar ve taşınmasını kolaylaştırmak, kontrollü salım sağlamak, görünümünü, renk ve tadını geliştirmek için kullanılan katkı maddelerinin etkisini ayarlamak veya geliştirmek için kullanılabilmektedir. Bu yöntemin en önemli dezavantajı maliyetinin oldukça yüksek olmasıdır [7, 15].

2.7.Kazanda-Tamburda kaplama yöntemi

Kazanda kaplama yöntemi genellikle şekerler, kuru yemişler ve pürüzsüz bir yüzeye sahip bazı işlenmiş gıdalarda kullanılmaktadır ve kazanda polisaj işlemiyle birlikte düzgün bir yüzeye sahip kaplanmış gıda ürünleri elde edilmektedir. Bu teknoloji yan paneller boyunca çevrelenmiş ve paslanmaz çelikten yapılmış bir kazan içermektedir. Kaplama çözeltisi bir pompa yardımıyla kazanın farklı yerlerine konumlandırılmış olan püskürtme tabancalarına gönderilmekte ve kazanın içine doğru püskürtülmektedir [6]. Kazanda kaplama, kazanın dönme hızının merkezin boyutlarına bağlı olarak değiştiği yavaş bir kaplama yöntemidir [7]. Kazanda kaplama ile aynı çalışma prensibine sahip olan tamburla kaplama, sürekli proseslerde sert veya katı gıda ürünlerin ince veya kalın tabakalar halinde kaplanabildiği en kullanışlı yöntemlerdendir (çerezler vs.). Çerezlerin yağlanması ve tuzlanması lezzet kazandırmakta, aroma eklemekte ve yağları oksidasyonunu geciktirmektedir. Mısır gevreklerinin çikolata ile kaplanması da lezzeti artırırken nem emilimini de geciktirmektedir [4].

2.8.Elektrostatik kaplama yöntemi

Elektrostatik kaplama, yüzeyin daha etkin kaplanması için yüklenmiş parçacıkların kullanıldığı bir yöntemdir. Toz halindeki parçacıklar veya püskürtülmüş sıvı başlangıçta püskürtme yöntemi kullanılarak iletken yüzeye doğru yansıtılmaktadır ve daha sonra güçlü elektrostatik yük ile yüzeye doğru hızlandırılmaktadır. Tarihsel olarak bakıldığında bu kaplama yöntemi başlangıçta boyama için kullanılmakta, sonrasında ise kaplama etkinliğini ve yüzey adhezyonunu artırmak, atık miktarını azaltmak, verimliliği artırmak ve yüzeyde daha kalıcı bir kaplamaya ulaşmak için gıda uygulamalarında da kullanılmaktadır [7, 18, 19]. Tüm toz ve sıvılar gıda yüzeyini kaplamak için yayılabilmektedir. Toz kaplamalar baharatların, tatlandırıcıların, topaklanmayı önleyicilerin ve peynirdeki küflenmeyi önleyici katkı maddelerinin kaplamalarını içermektedir [18, 20]. Bununla birlikte gıda sistemlerinin karmaşıklığından dolayı sıvı elektrostatik kaplamanın gıdada kullanımı oldukça sınırlıdır. Çoğu gıda sistemi, proteinler gibi çözeltinin yüklü yapısını azaltma eğilimi gösteren doğal tamponlayıcı bileşenler içermektedir [7, 21].

2.9.Akıtarak kaplama yöntemi (Enrobing)

Eriyik veya çözelti haldeki kaplama malzemesinin bir kafadan akıtılarak gıdaların kaplanması işlemidir. Daldırarak kaplamaya alternatif olan yöntemlerden birisidir. Bu yöntem, kaplanacak malzemenin çözelti bulamacına veya eriyik yağa daldırılarak oluşan kalın kaplama tabakalarının uygulamalarını içermektedir (çikolata esaslı kaplamalar gibi). Taşıyıcı delikli bantlar sayesinde kaplama malzemesinin fazla kısmı bir kanalda toplanmakta ve yeniden kullanılabilmektedir. Taze veya donmuş gıda ürünlerinin bulamaç veya ekmek kırıntıları ile kaplanması lezzeti artırmakta, nem kaybını ve kızartma süresince yağ emilimini azaltmaktadır [4].

2.10.Vida ile kaplama yöntemi

Vida ile kaplama yöntemi sürekli proseslerde gıda yüzeyinde katı halde ince bir tabaka oluşumuna izin vermektedir. Örnek olarak, gıda ürünleri esnek ambalajlar ile paketlendiğinde parçacıkların topaklanmasını önlemek için peynir dilimleri gibi yapışkan gıda ürünleri üzerinde ince tabakalar oluşturmak amacıyla kullanılmaktadır [4].

2.11.Çözeltiden dökme yöntemi

Çözeltiden dökme, hidrokolloid yapıdaki yenilebilir filmler için oldukça fazla kullanılan bir yöntemdir. Su, su-etanol çözeltileri veya yenilebilir malzemelerin dağılımı uygun bir substrat üzerine püskürtüldükten sonra kurumaya bırakılmaktadır. Çözeltinin kuruma sırasında, çözücünün buharlaşması polimer zincirleri film oluşturmak için dizilene kadar polimerin çözünürlüğünde azalmaya ve katılaşmaya sebep olmaktadır. Çözücü buharlaştırıldıktan sonra herhangi bir hasar olmadan kolaylıkla soyulabilen filmler elde edebilmek için substrat seçimi önemlidir. Genellikle bu filmler birkaç saat boyunca etüvde kurutulmaktadırlar [22] ve kullanılan kızılötesi kurutma hazneleri kurutma prosesini hızlandırmaktadırlar [23]. Film yapısı çözeltideki polimer konsantrasyonuna, sıcaklık ve bağıl nem gibi kurutma koşullarına, başlangıçta dökülen film kalınlığına ve çözeltinin kompozisyonuna bağlıdır. Saf polimerler kullanılarak hazırlanan filmler kırılgan olma eğilimindedir ve çoğu zaman kurutma sırasında çatladıkları için plastikleştirici ilavesi gerekmektedir [11]. Genel olarak bakıldığında dökme yöntemi ile elde edilecek polimer çözeltisinin hızlı kuruması film yapısında moleküller arası etkileşimi sınırlandırmaktadır. Bu durum çözücü konsantrasyonu azaldığında polimer zincirlerinin hareketinin kısıtlanmasından kaynaklanmaktadır [24]. Hızlı kuruma filmde çatlak veya kıvrılma gibi hatalara sebep olmaktadır [11, 25]. Dökme yöntemiyle elde edilen filmler ikinci bir adımda gıda yüzeyine aplike edilebilmektedir. Dökme film üretiminin temel amacı filmlerin uygulama öncesinde karakterize edilmesidir ve kaplama işleminin optimize edilmesidir.

2.12.Ekstrüzyon film üretimi 

Plastik endüstrisinde, sentetik filmlerin çoğu ekstrüzyon yöntemi ile üretilmektedir. Polimerik filmler eriyikten balon şişirme veya eriyikten dökme yöntemine göre üretilmektedir. Yenilebilir filmlerin polimer endüstrisine tam anlamıyla adapte olabilmesi ve seri üretime geçilip, yüksek miktarlarda üretim yapılabilmesi için bu iki yöntem termoplastik özellik gösteren yenilebilir polimerler için çok önemlidir. Piyasada ve literatürde son yıllarda karşımıza en çok çıkan polimer, termoplastik nişastadır (TPN). Termoplastik nişasta ekstruderde çeşitli plastikleştiriciler ile işlenebilir forma getirilmekte ve sonrasında geleneksel ambalaj filmleri gibi üretilmektdir. Şekil 6’da çöp torbası amacıyla üretilmiş bir TPN görülmektedir. Bu ambalaj yenilebilir bir polimer olan patates nişastasından üretilmiştir. Aynı film gıda ambalajı üretim yöntemleri ile ilgili olan kanuni düzenlemeler dikkate alınarak ve gıda üretimine uygun (food grade) polimer ve yardımcı malzemelerle üretildiği takdirde yenilebilir bir polimerik film olacaktır. 

Nişasta esaslı filmler gibi yenilebilir filmlerin ekstrüzyon teknolojisindeki uygulamaları araştırmacılar tarafından raporlanmıştır [27, 28]. Ekstrüzyon prosesi, polimerlerin termoplastik özelliklerine dayanmaktadır ve ekstrüzyon prosesi esnasında polimerik ürünler  %10- 60 w/w oranında polietilen glikol veya sorbitol gibi plastikleştiricilere ihtiyaç duymaktadır [11]. Çözeltiden dökme yöntemi ile karşılaştırıldığında ekstrüzyon yöntemi çözücü ilavesi ve kuruma için zaman gerektirmediği için endüstriyel olarak oldukça caziptir. Film bileşenleri besleme bölgesinden sisteme giriş yaparak hava ile sıkıştırılmaktadır. Bununla birlikte film esnekliğini artırmak için plastikleştiricilere ihtiyaç duyulmaktadır [29, 30]. Malzeme karıştırma bölgesine geçtikçe karışımın basınç, sıcaklık ve yoğunluğu artmaktadır. Son olarak, karışım sıcaklık, basınç ve kesme kuvveti değerleri en yüksek olan ölçme bölgesine geçmektedir. Ekstrüder vidası, eriyik polimeri kafaya doğru iterek malzemenin kafada çıkmasını sağlamakta ve çıkan malzeme hızla soğumaktadır [31, 32]. Film üretimi için ekstrüzyon kullanımında kullanılacak malzemelerin sıcaklığa karşı yüksek dayanım göstermesi ve nem oranının düşük olması gerekmektedir. Yalnızca buğday gluteni, soya proteini veya peynir altı suyu proteini gibi protein esaslı yenilebilir filmlerin üretiminde ekstrüzyon yöntemi kullanılmaktadır [29, 33-36].

2.13.Basınçla kaplama

Basınçla kalıplama, sıvı bileşenlerin kalıba dökülmesini ve sonrasında sıcaklık ve basınç yardımıyla çözücünün buharlaştırılarak malzemeye kalıbın şeklinin verilmesi işlemlerini içermektedir [32]. Bu yöntem, protein esaslı yenilebilir filmlerde proteinin yüksek ısıl özelliklerinin polisakkarit ve yağ esaslı yenilebilir filmlerden daha iyi olmasından dolayı daha kullanışlıdır. Bu yöntemle, soya proteini izole edilmiş gliserol filmler 150°C, 10 MPa basınçta 2 dk içerisinde üretilebilmektedir [29, 37]. Aynen ekstrüzyonla film üretiminde olduğu gibi, polimer endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bu yöntemin yenilebilir kalıp üretimine adaptasyonu ile bu alanda önemli kazanımlar elde edilecektir.  

Sonuç

Son yıllarda çevresel kaygıların artması sonucu gündeme gelen yenilebilir film ve kaplamaların üretiminde kullanılan bileşenlerin yapısına ve oranına bağlı olarak film ve/ veya kaplamadan beklenen özelliklerde değişiklik göstermektedir. Lipidler veya hidrofobik malzemeler nem geçişini geciktirirken polisakkarit ve proteinlerde bu durum tam tersidir ancak polisakkarit ve proteinlerde gaz geçirgenlikleri ticari polimerik malzemelere göre daha düşüktür. Bu bileşenlerin istenen özellikleri karşılayabilmeleri için kompozit veya çok tabakalı film ve/ veya kaplamalar kullanılabilmektedir. Bunların yanında kullanılan aplikasyon yöntemine bağlı olarak gıdanın tat, doku ve raf ömrü gibi özellikleri ve üretim maliyetlerini etkileyebilmektedir. Henüz endüstriyel anlamda gelişme sürecinde olan yenilebilir film üretiminde gıda kaplama yöntemleri kullanılmaktadır. Fakat yakın zaman piyasaya sürülen %100 biyobozunur olan filmler geleneksel ekstrüzyonla film üretimi yöntemleriyle üretilmektedir. Polimer işleme sektöründen alınan teknolojilerin yenilebilir polimerlerin işlenmesi için kullanılması, gerekli modifikasyonların yapılması ile sektörde önemli ilerlemeler sağlanacaktır.

Kaynaklar

1.Debeaufort, F., J.-A. Quezada-Gallo, and A. Voilley, Edible films and coatings: tomorrow’s packagings: a review. Critical Reviews in Food Science, 1998. 38(4): p. 299-313.

2. Gontard, N. and S. Guilbert, Biopackaging: technology and properties of edible and/or biodegradable material of agricultural origin, in Food packaging and preservation. 1994, Springer. p. 159-181.

3. Debeaufort, F. and A. Voilley, Effect of surfactants and drying rate on barrier properties of emulsified edible films. International journal of food science & technology, 1995. 30(2): p. 183-190.

4. Debeaufort, F. and A. Voilley, Lipid-based edible films and coatings, in Edible films and coatings for food applications. 2009, Springer. p. 135-168.

5. Risch, S.J., Encapsulation: overview of uses and techniques, in Encapsulation and Controlled Release of Food Ingredients. 1995, ACS Publications.

6. Grant, L.A. and J. Burns, Application of coatings. Edible Coatings and Films to Improve Food Quality. Technomic Publishing Company, Lancaster, 1994: p. 189-200.

7. Zhao, Y., Application of commercial coatings 10. Edible coatings and films to improve food quality, 2011: p. 319.

8. Cutter, C.N. and S.S. Sumner, Application of edible coatings on muscle foods, in Protein-based films and coatings. 2002, CRC Press.

9. Bergeron, V., et al., Controlling droplet deposition with polymer additives. Nature, 2000. 405(6788): p. 772-775.

10. Bergeron, V., Designing intelligent fluids for controlling spray applications. Comptes Rendus Physique, 2003. 4(2):p. 211-219.

11. Skurtys, O., et al., Food hydrocolloid edible films and coatings. Food Hydrocolloids: Characteristics, Properties, Nova Science Publishers, Inc, 2010.

12. https://bakerpacific.net,http://www.sprayanalysis.com, https://www.amazon.com. (Son ziyaret tarihi: 2017)

13. http://www.everlastrubbermulch.com. (Son ziyaret tarihi: 2017)

14. Baldwin, E.A. and B. Wood, Use of edible coating to preserve pecans at room temperature. HortScience, 2006.41(1): p. 188-192.

15. Dewettinck, K. and A. Huyghebaert, Fluidized bed coating in food technology. Trends in Food Science & Technology, 1999. 10(4): p. 163-168.

1 6 . h t t p s : / / w w w . g o o g l e . c o m . t r /search?q=Panning+COAT, https://www.adelaidehills.org, https://i.ytimg.com,https://www.google.com.tr/ url?sa. (Son ziyaret tarihi: 2017)

17. http://www.glatt.com,http://mykitchenjourney.blogspot.com.tr. (Son ziyaret tarihi: 2017)

18. Amefia, A.E., J.M. Abu-Ali, and S.A. Barringer, Improved functionality of food additives with electrostatic coating. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2006. 7(3): p.176-181.

19. Barringer, S., Coating snack foods. Handbook of food science, technology and engineering, 2006: p. 169-1699.

20. Setyo, D. and S. Barringer, Effect of hydrogen ion concentration and electrostatic polarity on food powder coating transfer efficiency and adhesion. Journal of food science, 2007. 72(6): p.E356-E361.

21. Abu-Ali, J., FOOD COATING APPLICATIONS IN: ELECTROSTATIC ATOMIZATION, NONELECTROSTATIC COATING AND ELECTROSTATIC POWDER COATING. 2004, The Ohio State University.

22. Cha, D., et al., Release of nisin from various heat-pressed and cast films. LWT-Food Science and Technology, 2003. 36(2): p. 209-213.

23. Tharanathan, R.N.S., P. C.; Ramesh, M. N., A process for production of biodegradable films from polysaccharides. 2002: India.

24. Sperling, L.H., Introduction to physical polymer science. 2005: John Wiley & Sons.

25. Obara, S. and J.W. McGinity, Influence of processing variables on the properties of free films prepared from aqueous polymeric dispersions by a spray technique. International journal of pharmaceutics, 1995. 126(1-2): p.1-10.

26. http://www.cook.com.tr/tr/urun/cook-dogal-cop-torbalari/. (Son ziyaret tarihi: 2018)

27. Finkenstadt, V.L. and J. Willett, A direct-current resistance technique for determining moisture content in native starches and starch-based plasticized materials. Carbohydrate polymers, 2004. 55(2): p. 149-154.

28. Guan, J. and M.A. Hanna, Selected morphological and functional properties of extruded acetylated starch–cellulose foams. Bioresource technology, 2006. 97(14): p. 1716-1726.

29. Lin, S., Development of Edible Packaging for Selected Food Processing Applications, in Food Science and Technology Graduate Program. 2012, The Ohio State University.

30. Peressini, D., et al., Starch–methylcellulosebased edible films: rheological properties of film-forming dispersions. Journal of Food Engineering, 2003. 59(1): p. 25-32.

31. Hauck, B. and G. Huber, Single screw vs twin screw extrusion. Cereal foods world (USA), 1989.

32. Hernandez-Izquierdo, V. and J. Krochta, Thermoplastic processing of proteins for film formation—a review. Journal of food science, 2008. 73(2): p.R30-R39.

33. Redl, A., et al., Extrusion of wheat gluten plasticized with glycerol: Influence of process conditions on flow behavior, rheological properties, and molecular size distribution. Cereal Chemistry, 1999. 76(3): p. 361-370.

34. Zhang, J., P. Mungara, and J.-l. Jane, Mechanical and thermal properties of extruded soy protein sheets. Polymer, 2001. 42(6): p. 2569-2578.

35. Pommet, M., et al., Intrinsic influence of various plasticizers on functional properties and reactivity of wheat gluten thermoplastic materials. Journal of cereal science, 2005. 42(1): p. 81-91.

36. Hernandez-Izquierdo, V.M., Thermal transitions, extrusion, and heatsealing of whey protein edible films. 2007.

37. Cunningham, P., et al., Tensile properties of soy protein isolate films produced by a thermal compaction technique. Journal of Food Science, 2000. 65(4): p. 668-671.

Ayşe TURGUT, Yonca KARTAL, Hatice Aylin KARAHAN TOPRAKÇI

Yalova Üniversitesi Polimer Mühendisliği Bölümü