Livadi
29.04.2010, 17:01
Balların Reolojik Karakterizasyonu
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum
Balların Reolojik Karakterizasyonu
Ahmed Kayacıer*, Safa Karaman
Erciyes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisligi Bölümü, Kayseri
*akayacier@erciyes.edu.tr
Özet
Bal, arılar tarafından bitki nektarı ya da çam salgısından üretilen, biyolojik olarak
aktif bilesenlerce zengin, yüksek besleyicilige sahip dogal bir gıda maddesidir.
Akıskan bir yapı sergileyen balın en önemli fiziksel ve duyusal özelliklerinden
birisi ürünün reolojik karakteridir. Balın reolojik özellikleri arasında en kayda
deger olanı viskozitesidir ve genel olarak bal viskozitesi bilesim, nem, sıcaklık ve
yapıdaki kristallerin varlıgına baglı olarak degismektedir. Ayrıca bilesendeki seker
kompozisyonu ve miktarı ile yapıdaki kolloidal özellikteki diger maddeler de balın
viskozitesi üzerine etkilidir. Bal genel olarak kıvamlı bir yapıya sahiptir ve
viskozite ile ürünün diger fızikokimyasal ve duyusal özellikleri arasında bir iliski
bulunmaktadır. Balın reolojik özelliklerinin bilinmesi; ürünün islenmesi
esnasındaki davranısının tespit edilerek proses kosullarının belirlenmesi, raf
ömrünün hesaplanması ve depolama sırasındaki degisimin kontrol edilmesi
açılarından önemlidir. Genel olarak ballar Newtonian akış
özelligi göstermekte ve
uygulanan kayma hızına baglı olarak viskozitesi sabit kalmaktadır. Ancak kayma
hızındaki degisime baglı olarak viskozitesi degisen bazı bal çesitleri de
bulunmaktadır. Sıcaklık artısı balın viskozitesinde düsüse neden olmakta ve
sıcaklık ile viskozite arasındaki iliski Arrhenius esitligi ve Williams-Landel-Ferry
esitligi gibi çesitli modeller ile açıklanabilmektedir. Bu derlemede balların reolojik
karakterizasyonu ve bu konuda yapılan çalısmalar incelenmistir.
Anahtar Kelimeler: Bal, Reolojik karakterizasyon
Giriş
Bal, arılar tarafından bitki nektarı ya da çam salgısından üretilen koyu kıvamlı dogal
bir gıda maddesidir. Genel yapısı itibariyle bal, yüksek seker içerikli; organik
asitler, bazı amino asitler ile makro ve mikro besin elementleri gibi biyolojik olarak
aktif bilesenlerce zengin, yüksek besleyicilige sahip bir üründür (1). Akıskan bir
yapıya sahip olan balın en önemli fizikokimyasal ve duyusal özelliklerinden birisi
ürünün reolojik karakteridir. Ürünün reolojik karakterizasyonunun bilinmesi, isleme
esnasında ürün davranısının tespit edilerek proses sartlarının belirlenmesi, raf
ömrünün hesaplanması, depolama esnasındaki degisimin kontrol edilerek kalite
kontrolün saglanması ve duyusal analiz açılarından önemlidir (2). Balın reolojik
özellikleri arasında en önemli olanı viskozitesidir ve genel olarak bal viskozitesi,
orijin bilesim, nem miktarı, sıcaklık ve yapıdaki kristallerin varlıgına baglı olarak
degisiklik gösterebilmektedir. Ayrıca bilesimdeki seker kompozisyonu ve miktarı
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum
ile yapıdaki kolloidal özellikteki diger bazı maddeler de balın viskozitesi üzerinde
etkilidir (3,4). Akıcı özellige sahip gıda maddeleri, viskozitelerinin kayma hızının
etkisi karsısında göstermiş
oldugu davranısa baglı olarak Newton ve Newtonian
olmayan akısa sahip maddeler olarak ikiye ayrılmaktadır. Newtonian sıvıların
viskozitesi kayma hızından bagımsızken, Newtonian olmayan sıvılarda kayma
hızının viskozite üzerinde etkisi söz konusudur. Bu tip sıvılarda kayma hızının
artmasıyla viskozite artar veya azalır. Viskozitenin kayma hızının artmasıyla artış
gösterdigi davranış
tipine kayma kalınlasması (kayma koyulasması, shear
thickening), azalış
gösterdigi davranış
tipine ise kayma incelmesi (shear thinning)
adı verilmektedir (5). Genel olarak, balların reolojik karakterizasyonunda kayma
hızı ve sıcaklıga baglı olarak viskozitenin degisimi belirlenmektedir.
Kayma hızının viskozite üzerindeki etkisi
Yapılan arastırmalar birçok bal çesidinin, kayma hızının viskozite üzerinde etkili
olmadıgı Newtonian akış
davranısı sergiledigini ortaya koymustur, Bununla birlikte
bazı bal çesitlerinin Newtonian olmayan davranış
sergiledigi de bilinmektedir.
Yunanistan’da üretilen ballarının reolojik karakterizasyonunun belirlenmesine
yönelik yapılan bir çalısmada, analizi yapılan toplam 24 adet çam salgı balı ve 11
adet çiçek balının tamamının artan kayma hızı karsısında viskozitelerinin
degismedigi gözlenmistir (6). Yapılan bir baska çalısmada Polonya genelinden
toplanmış
5 adet çiçek, 2 adet salgı balının reolojik özellikleri incelenmiş
ve balların
hepsinin viskozitelerinin artan kayma hızı karsısında degismedigi gözlenerek tüm
örneklerin Newtonian davranısa sahip oldugu belirtilmistir (1). Avustralya’da
üretilen balların reolojik karakterizasyonunun incelendigi diger bir çalısmada ise,
analiz edilen 7 farklı balın tamamının Newtonian akış
sergiledigi bildirilmistir.
Ülkemizde ticari olarak üretilen ballar üzerinde yapılan benzer bir çalısmada da
gerek çam ve gerekse degisik orijinli çiçek ballarının hepsinde viskozitenin artan
kayma hızına baglı olarak degismedigi tespit edilmistir(3,7). Diger yandan bazı
ballarda Newtonian olmayan akış
davranısı da tespit edilmistir. Örnegin, literatürde
püren ve karabugday ballarında kayma kalınlasması, bazı okaliptüs ballarında ise
kayma incelmesi görüldügü ifade edilmektedir (8).
Sıcaklıgın viskozite üzerindeki etkisi
Balın en önemli reolojik özelligi olan viskozite, reolojik özellikler içerisinde
sıcaklıga en duyarlı parametredir (9). Genellikle, sıcaklıgın yükselmesiyle birlikte
moleküller arası sürtünmenin, dolayısıyla hidrodinamik kuvvetlerin azalması
sebebiyle bal viskozitesi azalmaktadır (10). Sıcaklıgın artması, baslangıçta
viskozitede çok hızlı bir düsüse sebep olurken, 30 oC’nin üzerindeki sıcaklıklarda
viskozite düsüsü yavaslamakta ve 45-60 oC arasında viskozitede önemli bir degisim
meydana gelmemektedir (11). Yapılan bir çalısmada, 10-40 oC arasındaki yedi farklı
sıcaklıkta gerçeklestirilen ölçümlerde, akasya balı için, 10 oC’de 126,9 Pa.s olarak
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum
belirlenen viskozite degeri 20 oC’de 28,3 Pa.s, 40oC ‘de ise 2.3 Pa.s olarak
ölçülmüstür. Aynı çalısmada ıhlamur balının 10 oC’deki viskozite degeri 233.6 Pa.s,
20 oC’de 43,8 Pa.s, 40 oC’de ise 3,4 Pa.s olarak ölçülmüstür (1). Çin’de üretilen
çesitli balların reolojik karakterinin belirlendigi bir çalısmada, sıcaklıgın viskozite
üzerine etkisi incelenmis, analize alınan bütün bal çesitlerinde sıcaklıgın artmasıyla
viskozitenin azaldıgı belirlenmistir. Örnegin, 15 oC’de akasya balına ait viskozite
degeri 0,48 Pa.s olarak ölçülürken, bu deger 30 oC’de 0,16 Pa.s’ye gerilemistir (12).
Sıcaklıgın etkisiyle balın viskozitesinde meydana gelen degisim Arhenius esitligi
veya Williams-Landel-Ferry (WLF) esitligi gibi çesitli modeller ile
açıklanabilmektedir. WLF, daha çok 0 oC ve altı gibi düsük sıcaklılardaki viskozite
degerlerinde meydana gelebilecek degisimi ifade etmek için kullanılmaktadır (13).
Birçok arastırmacı Arhenius esitligi yardımıyla balların viskoziteleri ile sıcaklık
arasındaki iliskiyi ortaya koymustur.. Arrhenius esitligi;
( Ea / RT )
.
=.
e
0
seklinde ifade edilmektedir. Burada .
viskozite (Pa.s), 0 sabit, Ea aktivasyon
enerjisi (j/g mol) R universal gaz sabiti (8,314 J/kg K) ve T mutlak sıcaklıktır (K).
Bu esitlik vasıtasıyla ölçülen viskozite degerlerine karsılık sıcaklık degerlerinin
eksponansiyeline ait dogru egiminden ürünün aktivasyon enerjisi hesaplanmakta ve
bu deger, viskozitenin sıcaklık degisimine duyarlılıgını ortaya koymaktadır.
Aktivasyon enerjisinin yüksek olması, bal vizkositesinin sıcaklıktan o kadar fazla
etkilendiginin bir göstergesidir. Örnegin, farklı balların viskozitelerinin ölçüldügü
bir çalısmada, örneklere ait aktivasyon enerjisi degerleri 69,1-93,75 kj/mol; diger
bir çalısmada ise farklı çesitteki ballarda 92,34-105,25 kj/mol olarak hesaplanmıstır
(6,1). Türkiye’de üretilen balların reolojik özelliklerinin incelendigi benzer bir
çalısmada en yüksek aktivasyon enerjisi kekik balında (78,5 kj/mol), en düsük
aktivasyon enerjisi ise turunç balında (63,4 kj/mol) tespit edilmistir.(3,7).
Sonuç
Kıvamlı bir yapı gösteren balların reolojik karakterizasyonunu ortaya koymak üzere
birçok çalısma yapılmıstır. Özet olarak, balların çogunlugunun reolojik özellikler
bakımından Newtonian akış
gösterdigi, artan kayma hızı karsısında viskozitelerinde
herhangi bir degisimin meydana gelmedigi belirlenmistir. Sıcaklıgın yükselmesinin,
balın viskozitesinde azalmaya yol açtıgı, viskozite ile sıcaklık arasındaki iliskinin
Arhenius esitligi ile modellenebilecegi belirtilmistir. Balların reolojik özelliklerinin
bilinmesi, hem ürünün proses sartlarının belirlenmesi hem de kalite kontrolün
saglanması açısından önemlidir. Ayrıca tüketici begenisinin ürün reolojisinden
dogrudan etkilendigi de göz önüne alındıgında, bal gibi akıskan özellikteki ürünler
için reolojik karakterizasyonun önemi daha da iyi anlasılmaktadır.
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum
Balların Reolojik Karakterizasyonu
Ahmed Kayacıer*, Safa Karaman
Erciyes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisligi Bölümü, Kayseri
*akayacier@erciyes.edu.tr
Özet
Bal, arılar tarafından bitki nektarı ya da çam salgısından üretilen, biyolojik olarak
aktif bilesenlerce zengin, yüksek besleyicilige sahip dogal bir gıda maddesidir.
Akıskan bir yapı sergileyen balın en önemli fiziksel ve duyusal özelliklerinden
birisi ürünün reolojik karakteridir. Balın reolojik özellikleri arasında en kayda
deger olanı viskozitesidir ve genel olarak bal viskozitesi bilesim, nem, sıcaklık ve
yapıdaki kristallerin varlıgına baglı olarak degismektedir. Ayrıca bilesendeki seker
kompozisyonu ve miktarı ile yapıdaki kolloidal özellikteki diger maddeler de balın
viskozitesi üzerine etkilidir. Bal genel olarak kıvamlı bir yapıya sahiptir ve
viskozite ile ürünün diger fızikokimyasal ve duyusal özellikleri arasında bir iliski
bulunmaktadır. Balın reolojik özelliklerinin bilinmesi; ürünün islenmesi
esnasındaki davranısının tespit edilerek proses kosullarının belirlenmesi, raf
ömrünün hesaplanması ve depolama sırasındaki degisimin kontrol edilmesi
açılarından önemlidir. Genel olarak ballar Newtonian akış
özelligi göstermekte ve
uygulanan kayma hızına baglı olarak viskozitesi sabit kalmaktadır. Ancak kayma
hızındaki degisime baglı olarak viskozitesi degisen bazı bal çesitleri de
bulunmaktadır. Sıcaklık artısı balın viskozitesinde düsüse neden olmakta ve
sıcaklık ile viskozite arasındaki iliski Arrhenius esitligi ve Williams-Landel-Ferry
esitligi gibi çesitli modeller ile açıklanabilmektedir. Bu derlemede balların reolojik
karakterizasyonu ve bu konuda yapılan çalısmalar incelenmistir.
Anahtar Kelimeler: Bal, Reolojik karakterizasyon
Giriş
Bal, arılar tarafından bitki nektarı ya da çam salgısından üretilen koyu kıvamlı dogal
bir gıda maddesidir. Genel yapısı itibariyle bal, yüksek seker içerikli; organik
asitler, bazı amino asitler ile makro ve mikro besin elementleri gibi biyolojik olarak
aktif bilesenlerce zengin, yüksek besleyicilige sahip bir üründür (1). Akıskan bir
yapıya sahip olan balın en önemli fizikokimyasal ve duyusal özelliklerinden birisi
ürünün reolojik karakteridir. Ürünün reolojik karakterizasyonunun bilinmesi, isleme
esnasında ürün davranısının tespit edilerek proses sartlarının belirlenmesi, raf
ömrünün hesaplanması, depolama esnasındaki degisimin kontrol edilerek kalite
kontrolün saglanması ve duyusal analiz açılarından önemlidir (2). Balın reolojik
özellikleri arasında en önemli olanı viskozitesidir ve genel olarak bal viskozitesi,
orijin bilesim, nem miktarı, sıcaklık ve yapıdaki kristallerin varlıgına baglı olarak
degisiklik gösterebilmektedir. Ayrıca bilesimdeki seker kompozisyonu ve miktarı
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum
ile yapıdaki kolloidal özellikteki diger bazı maddeler de balın viskozitesi üzerinde
etkilidir (3,4). Akıcı özellige sahip gıda maddeleri, viskozitelerinin kayma hızının
etkisi karsısında göstermiş
oldugu davranısa baglı olarak Newton ve Newtonian
olmayan akısa sahip maddeler olarak ikiye ayrılmaktadır. Newtonian sıvıların
viskozitesi kayma hızından bagımsızken, Newtonian olmayan sıvılarda kayma
hızının viskozite üzerinde etkisi söz konusudur. Bu tip sıvılarda kayma hızının
artmasıyla viskozite artar veya azalır. Viskozitenin kayma hızının artmasıyla artış
gösterdigi davranış
tipine kayma kalınlasması (kayma koyulasması, shear
thickening), azalış
gösterdigi davranış
tipine ise kayma incelmesi (shear thinning)
adı verilmektedir (5). Genel olarak, balların reolojik karakterizasyonunda kayma
hızı ve sıcaklıga baglı olarak viskozitenin degisimi belirlenmektedir.
Kayma hızının viskozite üzerindeki etkisi
Yapılan arastırmalar birçok bal çesidinin, kayma hızının viskozite üzerinde etkili
olmadıgı Newtonian akış
davranısı sergiledigini ortaya koymustur, Bununla birlikte
bazı bal çesitlerinin Newtonian olmayan davranış
sergiledigi de bilinmektedir.
Yunanistan’da üretilen ballarının reolojik karakterizasyonunun belirlenmesine
yönelik yapılan bir çalısmada, analizi yapılan toplam 24 adet çam salgı balı ve 11
adet çiçek balının tamamının artan kayma hızı karsısında viskozitelerinin
degismedigi gözlenmistir (6). Yapılan bir baska çalısmada Polonya genelinden
toplanmış
5 adet çiçek, 2 adet salgı balının reolojik özellikleri incelenmiş
ve balların
hepsinin viskozitelerinin artan kayma hızı karsısında degismedigi gözlenerek tüm
örneklerin Newtonian davranısa sahip oldugu belirtilmistir (1). Avustralya’da
üretilen balların reolojik karakterizasyonunun incelendigi diger bir çalısmada ise,
analiz edilen 7 farklı balın tamamının Newtonian akış
sergiledigi bildirilmistir.
Ülkemizde ticari olarak üretilen ballar üzerinde yapılan benzer bir çalısmada da
gerek çam ve gerekse degisik orijinli çiçek ballarının hepsinde viskozitenin artan
kayma hızına baglı olarak degismedigi tespit edilmistir(3,7). Diger yandan bazı
ballarda Newtonian olmayan akış
davranısı da tespit edilmistir. Örnegin, literatürde
püren ve karabugday ballarında kayma kalınlasması, bazı okaliptüs ballarında ise
kayma incelmesi görüldügü ifade edilmektedir (8).
Sıcaklıgın viskozite üzerindeki etkisi
Balın en önemli reolojik özelligi olan viskozite, reolojik özellikler içerisinde
sıcaklıga en duyarlı parametredir (9). Genellikle, sıcaklıgın yükselmesiyle birlikte
moleküller arası sürtünmenin, dolayısıyla hidrodinamik kuvvetlerin azalması
sebebiyle bal viskozitesi azalmaktadır (10). Sıcaklıgın artması, baslangıçta
viskozitede çok hızlı bir düsüse sebep olurken, 30 oC’nin üzerindeki sıcaklıklarda
viskozite düsüsü yavaslamakta ve 45-60 oC arasında viskozitede önemli bir degisim
meydana gelmemektedir (11). Yapılan bir çalısmada, 10-40 oC arasındaki yedi farklı
sıcaklıkta gerçeklestirilen ölçümlerde, akasya balı için, 10 oC’de 126,9 Pa.s olarak
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum
belirlenen viskozite degeri 20 oC’de 28,3 Pa.s, 40oC ‘de ise 2.3 Pa.s olarak
ölçülmüstür. Aynı çalısmada ıhlamur balının 10 oC’deki viskozite degeri 233.6 Pa.s,
20 oC’de 43,8 Pa.s, 40 oC’de ise 3,4 Pa.s olarak ölçülmüstür (1). Çin’de üretilen
çesitli balların reolojik karakterinin belirlendigi bir çalısmada, sıcaklıgın viskozite
üzerine etkisi incelenmis, analize alınan bütün bal çesitlerinde sıcaklıgın artmasıyla
viskozitenin azaldıgı belirlenmistir. Örnegin, 15 oC’de akasya balına ait viskozite
degeri 0,48 Pa.s olarak ölçülürken, bu deger 30 oC’de 0,16 Pa.s’ye gerilemistir (12).
Sıcaklıgın etkisiyle balın viskozitesinde meydana gelen degisim Arhenius esitligi
veya Williams-Landel-Ferry (WLF) esitligi gibi çesitli modeller ile
açıklanabilmektedir. WLF, daha çok 0 oC ve altı gibi düsük sıcaklılardaki viskozite
degerlerinde meydana gelebilecek degisimi ifade etmek için kullanılmaktadır (13).
Birçok arastırmacı Arhenius esitligi yardımıyla balların viskoziteleri ile sıcaklık
arasındaki iliskiyi ortaya koymustur.. Arrhenius esitligi;
( Ea / RT )
.
=.
e
0
seklinde ifade edilmektedir. Burada .
viskozite (Pa.s), 0 sabit, Ea aktivasyon
enerjisi (j/g mol) R universal gaz sabiti (8,314 J/kg K) ve T mutlak sıcaklıktır (K).
Bu esitlik vasıtasıyla ölçülen viskozite degerlerine karsılık sıcaklık degerlerinin
eksponansiyeline ait dogru egiminden ürünün aktivasyon enerjisi hesaplanmakta ve
bu deger, viskozitenin sıcaklık degisimine duyarlılıgını ortaya koymaktadır.
Aktivasyon enerjisinin yüksek olması, bal vizkositesinin sıcaklıktan o kadar fazla
etkilendiginin bir göstergesidir. Örnegin, farklı balların viskozitelerinin ölçüldügü
bir çalısmada, örneklere ait aktivasyon enerjisi degerleri 69,1-93,75 kj/mol; diger
bir çalısmada ise farklı çesitteki ballarda 92,34-105,25 kj/mol olarak hesaplanmıstır
(6,1). Türkiye’de üretilen balların reolojik özelliklerinin incelendigi benzer bir
çalısmada en yüksek aktivasyon enerjisi kekik balında (78,5 kj/mol), en düsük
aktivasyon enerjisi ise turunç balında (63,4 kj/mol) tespit edilmistir.(3,7).
Sonuç
Kıvamlı bir yapı gösteren balların reolojik karakterizasyonunu ortaya koymak üzere
birçok çalısma yapılmıstır. Özet olarak, balların çogunlugunun reolojik özellikler
bakımından Newtonian akış
gösterdigi, artan kayma hızı karsısında viskozitelerinde
herhangi bir degisimin meydana gelmedigi belirlenmistir. Sıcaklıgın yükselmesinin,
balın viskozitesinde azalmaya yol açtıgı, viskozite ile sıcaklık arasındaki iliskinin
Arhenius esitligi ile modellenebilecegi belirtilmistir. Balların reolojik özelliklerinin
bilinmesi, hem ürünün proses sartlarının belirlenmesi hem de kalite kontrolün
saglanması açısından önemlidir. Ayrıca tüketici begenisinin ürün reolojisinden
dogrudan etkilendigi de göz önüne alındıgında, bal gibi akıskan özellikteki ürünler
için reolojik karakterizasyonun önemi daha da iyi anlasılmaktadır.
Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, Erzurum