“Kırma sisteminde, başta kepek için geçerli olmak üzere, ince parçacıklar elde edilmesi mümkün olduğunca en aza indirilmelidir. Kırma sisteminin ilk safhalarında üretilmesi halinde, unun ince kepekten ayrılmasına yönelik ortaya çıkan zorluklar, tüm değirmen sürecini kötü etkiler. Bu yüzden de un değirmenciliğinde kırma sistemi en kritik operasyondur. Değirmencinin, kırma sisteminde mümkün olduğu kadar az un üretilmesini sağlamak için bilgi ve becerilerini kullanması gerekir. Çünkü tüm işlemler sonrasında elde edilen unun miktarı ve saflığı, değirmencinin ne kadar yetenekli olduğunu gösterir.”

Prof. Farhan Alfin Buğday öğütmek, tanenin kırılarak endospermin kepek ve embriyodan ayrılması ve ardından endospermin önceden belirlenmiş boyutlara parçalanmasını amaçlar. Buğday, bir ucunda embriyo ve diğer ucunda başağınyer aldığı oblong şeklinde bir yapıya sahiptir. Buğday tanelerinin boyutları tamamen aynı değildir. Tanenin kıvrım yapısı, endospermin saf bir şekilde çıkarılmasını zorlaştırır. Kıvrımdaki kepek, taneye yapışıktır. Tane yapısı, endospermin kolayca ayrılmasını engeller. Bu yüzden de tahılın mekanik yöntemlerle kırılarak açılması gerekir (Bunn, 2000; Campbell, 2007).

Değirmencilikte başlıca üç amaç söz konusudur. Bunlar; optimum randıman, maksimum kalitede nihai ürün ve değirmenin kapasitesi olarak sıralanabilir. Bu amaçları gerçekleştirirken, bunlar arasında en iyi dengeyi sağlamaya çalışırlar (Posner ve Hibbs, 2005; Campbell, 2007). Değirmenci, amacına ulaşmak için, etkili değirmencilik tekniklerini uygulamalı ve değirmendeki her bir makineden ürün akışının optimum şekilde işlemesini sağlamalıdır (Bunn, 2000). Ürünün sistem içerisindeki yolculuğu, bu amaçla sürekli olarak takip edilir. Miktar (dağılım tablosu), kalite (kül eğrisi) ve granülasyon (kırma sistemi ve granülasyon eğrisi) verilerini takip eden değirmenci, bunlara bakar ve sistemde gerekli düzeltmeleri yapar (Posner ve Hibbs, 2005).

Bu teknikleri, bir dizi makalede ele alacağız. Bu makalede, kırma sistemi tekniklerinden bahsedeceğiz.

KIRMA SİSTEMİ Buğday değirmenciliği süreci, üç ana sistemde incelenebilir: kırma, kazıma ve indirgeme. Düşük kül oranına sahip undan yüksek ekstraksiyon oranı elde edebilmek için, değirmencinin kırma sistemiyle amaçladığı ilk şey, buğday tanesini kırmak ve mümkün olduğunca büyük parçalarda ve katışıksız endosperm parçacıklarını ortaya çıkarmak, kepeğin büyük parçacıklar haline kalmasını sağlamak ve mümkün olduğunca az un elde etmektir (Bunn, 2000; Campbell, 2007; Serna-Saldivar, 2010).

Kazıma ve indirgeme sistemlerinin amacı, parçacık boyutlarının una indirgenmesidir (Serna-Saldivar, 2010). Kazıma sistemi; endospermlerin daha dar bir parçacık boyutu aralığına getirilmesini sağlar ve indirgeme sisteminin optimum performans göstermesine yardımcı olur (Miskelly and Suter, 2010).

Genellikle 4 ila 6 kırma valsi geçişi (1BK, 2BK, 3BK, vs.) vardır. İki kırma operasyonunun arasında, kepeğin daha büyük endosperm parçacıklarından ayrılması için kırma ürünü elenir (Miskelly and Suter, 2010; Serna-Saldivar, 2010). Kırma sisteminin çıktıları; kepek, büyük ve orta boy endosperm parçacıkları ve undur. Büyük endosperm parçacıklarının boyutları, 210-500 μm arasında değişirken ortalama boyutlar 150-210 μm arasındadır. Un ve 150 μm boyutundaki elekten geçebilen parçacık miktarı mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır (Serna-Saldivar, 2010). Kepek yassı şekilde kalmalı ve endospermden ayrılmış olmalıdır. Kepek parçacıkları 500 μm’nin üzerinde olmalıdır. Kepek fırçaları, kırma sisteminden sonra kaba kepek üzerinde kalmış un parçacıkları varsa, bunları ayırır (Miskelly ve Suter, 2010).

Birinci ve ikinci kırma valsleri, büyük ve orta ölçekteki parçacıkları, değirmenin tasarımına uygun olan boyutlarda üretirken, kepeği büyük tutar ve kepeğin küçük parçacıklara ufalanmasına mümkün olduğunca engel olur. Üçüncü ve dördüncü kırma valsleri, kepeğe yapışık kalmış endosperm varsa bunları ayırırken, yine kepeği küçük parçalara ayırmamaya özen gösterir (Bunn, 2000).

Birincil kırma valsleri (bir, iki ve üç numaralar) değirmende en çok malzemeyi işleyen unsurlardır ve bu malzemeleri irmik sasörü, kazıma valsleri ve indirgeme sistemi için hazır hale getirir. İkincil kırma valsleri (dört ve beş numaralar) un verimine yoğun bir katkı yapmakla sorumlu değildirler. Ancak, indirgeme sistemlerinin son kısmında ince parçacıkların geri kazanılması, un verimi için kritik önemi haizdir (Posner and Hibbs, 2005).

Kırma sisteminde, başta kepek için geçerli olmak üzere, ince parçacıklar elde edilmesi mümkün olduğunca en aza indirilmelidir. Kırma sisteminin ilk safhalarında üretilmesi halinde, unun ince kepekten ayrılmasına yönelik ortaya çıkan zorluklar, tüm değirmen sürecini kötü etkiler. Bu yüzden de un değirmenciliğinde kırma sistemi en kritik operasyondur. Değirmencinin, kırma sisteminde mümkün olduğu kadar az un üretilmesini sağlamak için bilgi ve becerilerini kullanması gerekir. Çünkü tüm işlemler sonrasında elde edilen unun miktarı ve saflığı, değirmencinin ne kadar yetenekli olduğunu gösterir (Bunn, 2000; Campbell, 2007).

Buğday tanelerinin, ilk kırma valsinde kırılabilmesi, buğdayın özelliğine ve bu kapsamda tane boyutlarının dağılımı, tanelerin sertliği ve nem oranına bağlıdır. Bunun yanında; valsli değirmenin tasarım ve çalıştırılma tarzı (vals hızları ve diferansiyeli, valsin yapısı, yiv profili, yiv sayısı, yiv spirali, vals boşluğu, valsteki aşınma oranı ve besleme hızı) da bu durumu etkileyen faktörler arasındadır. Bu faktörlerin etkisi, ilk kırma valsinden çıkan parçacık boyutunun dağılımında, bu parçacıkların bileşimsel dağılımında (zira büyük parçacıklar kepek bakımından, küçük parçacıklar ise katışıksız endosperm bakımından zengindir), buğdayı öğütmek için uygulanması gereken kuvvette ve valsin aşınma hızında kendisini gösterir (Campbell, 2007)

KIRMA ORANI NEDİR? Kırma oranı, elde edilen öğütülmüş materyal miktarıdır. Bu materyal daha çok; büyük ve orta boy parçacıklarla, un, ince kepekten oluşur ve bir elek deliğinde test edilen orijinal materyale göre bir oran olarak ifade edilir. Şematik bir kırma testi, Şekil I’de gösterilmiştir.

Kırma oranını hesaplamak için aşağıdaki eşitlik kullanılmalıdır. Burada W1 = numune ağırlığı, and W2 = eleme işleminden sonra elek üzerinde kalan materyalin ağırlığını ifade eder. Kırma değerleri, aslında elekten geçen materyalin yüzdesini vermektedir.

KIRMA ORANI NİÇİN GEREKLİDİR? Kırma oranlarının niçin gerekli olduğuna geçmeden önce, “değirmen dengesi” kavramına açıklık getirilmelidir. “Değirmencilik Terimleri Sözlüğü”ne göre değirmen dengesi, “ekipmana iş yükünün uygun şekilde aktarılması ve değirmende yüksek verimliliğin sağlanması için materyalin, akış şemasında belirtildiği gibi, değirmen sisteminin çeşitli kısımlarına uygun şekilde dağıtılmasıdır” (Gwirtz, 2002).

Bir değirmende tüm makinelerde optimum verimliliğin sağlanması için değirmenin tüm kısımlarının tam olarak çalıştırılması gerekir ve değirmenci de sistemi dengede tutmak için doğru miktardaki malzemenin kırma valslerinden diğer değirmen valslerine, eleklere, ayırıcılara geçmesini sağlar. Malzemenin türü ve kalitesi ile parçacık boyutu ve miktarı önemlidir. Eğer bu miktarlar herhangi bir sebeple değiştirilmişse, değirmenin bazı kısımları düşük kapasiteyle çalışırken diğer bazı kısımlarına aşırı yük binecektir ve değirmen sisteminde bir dengesizlik ortaya çıkacaktır. Bu denge bozukluğu da düşük değirmen verimliliğine yol açarak; kötü ekstraksiyon, düşük un kalitesi, yüksek değirmen maliyetleri ve daha düşük değirmen kapasitesine neden olacaktır (Bunn, 2000; Posner and Hibbs, 2005).

Değirmende eleğe doğru akışta bir dengesizlik söz konusu olduğunda, un kalitesi kötüleşmektedir. Bir eleğe çok fazla ürün beslemesi geldiğinde, geçişlere aşırı yük binecek ve sistemde tıkanıklık meydana gelecektir. Eleğe yeterli malzeme gelmediğinde ise daha düşük kalitede ince malzeme elekten geçecek ve bundan sonraki ekipmana da düşük kalitede malzeme gitmesine neden olacaktır (Bunn, 2000).

Kırma oranlarının kullanım amaçlarını şu şekilde sıralayabiliriz: (Bunn, 2000; Posner and Hibbs, 2005) 1) Karışımlarda, değirmen süreçlerinin ilk safhalarında büyük-küçük parçacıklar veya un akışını etkileyen değişiklikler ya da koşullandırma dolayısıyla meydana gelebilecek dalgalanmalara karşı değirmenin dengesini koruyarak, değirmen performansını optimize etmek ve bu sayede değirmenin kapasitesinin en iyi şekilde kullanılması, maksimum miktarda, yüksek ve standart kalitede un elde edilmesini sağlamak.

2) Değirmen valslerinin zaman içerisindeki performanslarını değerlendirmek. Başka bir deyişle, vals yivlerindeki aşınmayı izlemek. Vals yivleri aşındıkça, değirmencinin kırma sisteminden arzu edilen miktarda ince malzemeyi alabilmesi için valslere daha fazla baskı uygulaması gerekir. Bu da daha fazla kuvvet gerektirir. Modern değirmenlerin büyük çoğunluğunda vals motorlarının her birinde bulunan ampermetreler sayesinde bu değerler anında ölçülebilmektedir.

KIRMA ORANLARI NASIL TAKİP EDİLİR? Test sonuçlarında uyumsuzlukları engellemek için kırma sistemi ölçü yöntemleri kontrol altında olmalıdır, aksi takdirde elde edilen veriler hiçbir değer ifade etmez. Baş değirmenci, prosedür hakkında çalışanları eğitmeli, aynı yöntem ve ekipmanın her seferinde ve istisnasız uygulanmasını sağlamalıdır (Bunn, 2000; Fowler, 2012).

Numune alma Elek analizi için numune almak zorlu bir görev olabilir ve bu konuda tecrübe önemlidir. Tanımlayıcı nunumeler, öğütme valslerin altından ve gerçekten tanımlayıcı olan numunelerin sürekli alınabilmesini sağlayacak şekilde alınır. Numuneler, valslerin altından ve öğütülen malzemenin her iki yanından ve gerekirse de ortasından alınmalıdır. Numuneler, tutarlı bir şekilde alınmak zorundadır (Bunn, 2000; Fowler, 2012). Bazı değirmenciler, valslerin altından aldıkları materyal miktarının tam olarak kontrol altında olmasını sağlamak adına, bıçaklı bir kapağa sahip hazneler kullanır. Farklı boyutlardaki hazneler, farklı materyaller için kullanılır. Numunelerin toplam ağırlığı kaydedilir ve kırma sitemi testinde bu veriden yararlanılır (Posner and Hibbs, 2005; Fowler, 2012).

Alınan numune, doğrudan elekten geçirilebilir ya da numunenin küçük bir kısmı tartılır. Numunenin tamamının kullanıldığı ilk yöntemde, ayrışmayı önler ancak buna uygun boyutlarda numune alınmasını ve elekten geçen materyalin yüzdelik oranı belirlemek için hesaplamalar yapılmasını gerektirir.

Bir valsin altından alınan numuneden küçük bir kısmın tartılması, ekstra hesaplamalara gerek kalmaz ancak numunede öngörülmeyen sapmalar söz konusu olabilir (Bunn, 2000; Fowler, 2012). Daha ince parçacıklar, numune haznesinin alt tarafına doğru toplanacaktır. Orijinal numunenin bir kısmını almak, büyük ihtimalle, kırma sistemi değerinin, gerçekte olduğundan daha düşük çıkmasına yol açacaktır (Fowler, 2012). Bundan dolayı, 100-200 gramlık numunelerin tamamı elekten geçirilmelidir. Numune miktarları, haznenin hacmi ve/veya numune alma süresi ayarlanarak kontrol altına alınabilir. Numunenin bir kısmını hesaba katma işleminde, alınacak alt numunenin boyut dağılımı bakımından ana numuneyle farklılık göstermemesi gerekir. Numunenin ve eleme testinin ardından bileşenlerin doğru şekilde tartılması önemlidir (Posner and Hibbs, 2005).

Eleme Değirmen valslerinde kırma ve öğütme işlemlerinden elde edilen ara ürünlerin belirlenmesinde eleme testi prosedürleri önem taşımaktadır. Kullanılan deneme eleği, alınan numunenin tamamını işleyecek büyüklükte olmalıdır (Fowler, 2012).

Geçmişte, kırma sistemlerini takip etmek için manuel olarak kullanılan eleklerden yararlanılıyordu. Son dönemde, zaman ayarlı mekanik elekler yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Değirmencinin seçtiği test elekleri, değirmende mevcut olan kırma sistemi elekleriyle benzer nitelikte olmalı ve numuneleri aynı süre boyunca elemelidir (Posner ve Hibbs, 2005; Fowler, 2012). Uygun eleme süresi, 10 saniyelik zaman aralıkları boyunca eleme işlemi yapılarak ve orijinal numune ağırlığı temelinde sapmanın yüzde 1’den az olma şartının sağlanmasına göre belirlenir. (Gwirtz, 2018). Toplam materyalin orijinal numune ağırlığına göre yüzdelik bir oran olarak verilmesi için; genellikle elek üzerinde kalan materyal tartılı ve bu değer, orijinal numune ağırlığından çıkarılır (Gwirtz, 2002).

Değirmenciler, kırma sisteminden çıkan ürünü otomatik olarak belirleyebilmek için farklı yaklaşımlardan da yararlanmaktadır. Granülasyon dağılımını Partikül Boyutu Ölçüm Aparatı ile ölçmeye yönelik yenilikçi bir çözüm mevcuttur. Söz konusu aparat, tesise monte edilebilir ya da portatif olarak kullanılabilir. Partikül Boyutu Ölçüm Apartı, klasik laboratuvar eleklerine bir alternatif teşkil etmektedir (Ziolko, 2018).

KIRMA ORANLARI NE ZAMAN KONTROL EDİLMELİDİR? Kırma sistemler, değirmen valsleri ya da eleklerde herhangi bir değişiklik olduğunda kontrol edilmelidir.

Buğdaydaki nem oranının yanlış olması , yanlış tavlama süreleri, sertlik ya da yumuşaklık, yanlış yerleştirilen besleme valsleri, hatalı vals boşlukları, etkisiz vals fırçaları, yanlış elekler, hasarlı ya da aşınmış elek temizleyiciler gibi küçük sorunlar bir araya geldiğinde, iyi bir değirmenin kötü sonuçlar almasına neden olabilir (Bunn, 2000).

Kırma oranları, rutin olarak ve en azından her vardiya öncesinde yeniden belirlenir. Karışımlarda herhangi bir değişiklik olduğunda, baş değirmenci kırma valsi geçişlerini yeniden ayarlamalıdır (Bunn, 2000; Posner ve Hibbs, 2005).

Bir değirmende Kül Eğrisi grafiği çıkarılacağı zaman, kırma oranlarının kontrol edilmesi ve önceden belirlenmiş bir protokole göre ayarlanması zorunludur.

OPTİMUM KIRMA ORANI DEĞERLERİ NELERDİR? Buğday türü, buğdayda nem oranı, öğütme sisteminde materyal akışının kat ettiği mesafe, öğütme valslerinin durumu ve elde edilmek istenen unun kalitesi; tüm değirmen operasyonlarında optimum kırma sistemi değerlerini etkileyen faktörler arasındadır (Fowler, 2012). Üretilen unun içerdiği kül miktarı, optimum kırma sistemi değerleri için iyi bir göstergedir. İlk üç kırma valsinde yapılan ayarlamalar, nihai üründeki toplam kül oranını ve değirmendeki malzeme dağılımını etkiler (Sakhare and Inamdar, 2014).

Değirmen için optimum kırma oranı planını belirlerken, test işlemlerinin gerektiği gibi yönetilmesi ve kırma oranının ayarlanması; doğru değirmen dengesi ve kaliteli ürün ekstraksiyonunu azami seviyeye çıkarmak olan nihai hedef açısından kritik öneme sahiptir (Fowler, 2012, Fowler, 2014).

Örneğin, dört ya da beş kırma valsi geçişine sahip bir değirmende, valsler aşağıdaki gibi aralıklarla ayarlanabilir (Posner ve Hibbs, 2005; Sebastian, 2018):

Kaynaklar Bunn J., 2000, BREAK RELEASES - THEIR IMPORTANCE TO THE FLOUR MILLER, 12th AOM Middle East and East Africa Conference and Trade Show. 9 – 11 October, Antalya, Turkey. Campbell G. M., 2007, Roller Milling of Wheat, in: Handbook of Powder Technology, Cilt 12, Elsevier Ltd., Amsterdam Fowler, M., 2012, Optimizing Break Release, Milling, 20(4):30. Fowler, M., 2014, Adjusting the break system, World Grain 32(4):114. Gwirtz, J., 2002, Break Release Measurement, A Management Issue?, AOM Bulletin April, 7777- 7781. Gwirtz, J., 2018, Measuring break release, World Grain, 36(9):72-76 Miskelly D. ve Suter D. A. I., 2010, Processing wheat to optimise product Quality, in: C. W. Wrigley and I. L. Batey, Cereal grains Assessing and managing quality, Woodhead Publishing Limited. Posner E. S. ve Hibbs A. N., 2005, Wheat Flour Milling, American Association of Cereal Chemists, Inc, St. Paul Minnesota. U.S.A. 489p. Sakhare, S. D. ve Inamdar, A. A., 2014, The cumulative ash curve: a best tool to evaluate complete mill performance, Journal of Food Science and Technology, 51(4): 795–799. Sebastian, R., 2018, The importance of break system in flour milling process, Miller Magazine 12(105):80. Serna-Saldivar S. O., 2010, Cereal Grains Properties, Processing, and Nutritional Attributes, CRC Press. 747p. Ziolko, T., 2018, Measuring particle sizes and optimizing processes, Miller Magazine, 12(105):76.