Değirmen Teknolojilerinin Tarihsel Gelişimi ve Günümüz Teknolojileri 8.6.2016

GİRİŞ
Değirmencilik denilince mineralden metale, ahşaptan taneli ürünlere varıncaya kadar öğütmede kullanılan tüm makineler anlaşılır. Bizim konumuz taneli ürünler içinde hububat, bunun da içinde buğday ve un değirmenciliğidir.

Un değirmenciliği, buğday tanesinin öğütülerek, una indirgendiği sanayi dalını ifade eder. Neredeyse insanlık tarihi kadar eski bir geçmişe sahiptir. M.Ö. 75.000 yılına kadar uzandığına dair bazı bildirimler vardır. Öğütme taşlarının 18 bin yıl önce kullanıldığına dair arkeolojik deliller mevcuttur. Endüstriyel anlamda günümüze taş değirmenler ve valsli öğütücülerle ulaşmıştır. Buhar makineleri ile “ilk fabrikalar”; dikey ve yatay taşıma sistemleri ile de “ilk otomasyon” un değirmenciliğinde uygulanmıştır. Bu sebeple eski İngilizcede “mill” kelimesi fabrika, “miller” kelimesi fabrikatör anlamında kullanılmıştır. 

Un değirmenciliğinin önemi, elde edildiği buğdayın yeryüzünde yaygın dağılışı, geniş coğrafya ve ekolojilerde yetişebilmesi, tarımı, muhafazası ve işlenmesinin kolaylığı, beslenme açısından ucuz, kolay erişilebilir ve nötr aromatik profile sahip besin kaynağı olmasından kaynaklanır. Ülkemiz açısından bakıldığında, un değirmenleri, başta ekmek olmak üzere çok çeşitli tahıl bazlı ürün için hammadde üretir. Tahıla dayalı beslenmenin hakim olduğu ülkemizdeki yıllık kişi başı un tüketimi 150 kg’dır. Değirmencilik, tarladan tüketiciye kadar önemli üretim ve hizmet alanlarında istihdam, ticaret ve ihraç imkanları oluşturarak katma değer sağlamaktadır.

Un değirmenciliği Uzak Doğu, Güney Amerika ve Afrika hariç Avrupa ve Asya ülkelerinin temel endüstri kolu konumundadır. Türkiye de un değirmenciliğinin yaygın olduğu Avrasya ülkelerinden biridir. Ancak buğdayın daha yaygın, kolay ve ucuza üretilebilmesi nedeniyle beslenmesi çeltik ve mısıra dayalı ülkeler de un değirmenciliğine yönlenmiş durumdadır. Böylece ülkemiz değirmen makineleri üreticilerine de dış pazarlarda farklı imkânlar ortaya çıkmaktadır.

UN DEĞİRMENCİLİĞİNİN DÜNYA’DAKİ VE TÜRKİYE’DEKİ DURUMU
Dünyada un değirmenciliğine bakılacak olursa aşağıdaki gelişmeler görülecektir:
1. Temel gıda tüketim maddesi olan buğdaya paralel olarak değirmen makinaları üretimi de hızla artmaktadır. Amerika, Almanya, İtalya, Fransa ve İngiltere gibi ülkeler büyük değirmen makineleri imalatçılarıdır. Türkiye de son yıllarda bu alanda büyük atılımlar yapmıştır.

2. Un değirmenciliğinde kompakt (compact) değirmenlere ilgi hızla artmaktadır. 50–100 ton kapasiteli, tek katlı, tam otomatik ve PLC kontrollü olarak imal edilen bu değirmenler; özellikle çok amaçlı değirmencilik (multi purpose milling) konseptine daha uygun düşmektedir. Ülkemiz şartları için çok uygun sayılmazlar. Bu değirmenlerin 100 ton/günden düşük kapasiteli olanları ekonomik değildir.

3. Son yıllarda değirmencilik sektöründe söz sahibi ülkelerde, 250 tonun altındaki kapasiteler yasaklanmıştır. Değirmencilik sektörü ileri ülkelerde 5–10 büyük firmanın etrafında toplanmaktadır. 250 tonun altındaki kapasitelerde maliyet yükselmekte, üzerindeki kapasitelerde ise öğütme sirkülasyonu bozulmaktadır.

4. Un değirmenciliğinde diğer bir yöneliş de ihtisas değirmenciliği ve çok amaçlı değirmenciliktir. İhtisas değirmenciliğinde değirmen tek bir ürüne göre dizayn edilir. Örneğin ekmeklik un, bisküvilik un gibi... Türkiye’de çok amaçlı değirmencilikten ziyade ihtisas değirmenciliği revaçtadır.

5. Çok amaçlı değirmencilikte, farklı özellikteki buğdaylar ve tahıl çeşitleri ayrı ayrı öğütülerek depolanır. Öğütmenin nihayetinde bu unlar paçal edilip katkılar eklenerek 50-60 çeşit un elde edilebilir. Bu uygulamanın sağladığı katma değer yüksektir. Tabii ki yatırım masrafları, bilgi, personel ve teknoloji ihtiyaçları da aynı şekilde yüksektir.

6. Un değirmenciliği ülkemizin temel endüstri alanlarından biridir. Bu alandaki gelişmelere dayalı olarak, Osmanlı döneminde de, taşlı un fabrikaları ve valsli değirmenler çok kısa sürede ithal edilip, kullanıma sunulmuştur. Günümüzde, aktif ve pasif olanlar göz ardı edildiğinde yaklaşık olarak 50 ton/gün kapasite üzerinde 1000’den fazla değirmen mevcuttur. Bunların 700-800 adedi faaldir. Kurulu kapasite 30 milyon ton/yıl civarında, kullanılan kısmı ise 10-13 milyon ton/yıl arasında değişmektedir. Un değirmenciliğinde yüksek bir atıl kapasite söz konusudur. Dolayısıyla hatırı sayılır bir üretim kapasitesine sahip değirmen makineleri sektörünün yurt içi etkinliği yok denecek kadar azdır. Bu sektör mecburen gözünü yurt dışına dikmiştir.

7. Türkiye’de un değirmenciliği ekmeklik una dayanır. Son yıllarda lüks un ve paketlenmiş unlar hızla yaygınlaşmaya başlamış olup, sayıları azdır. Kapasite yönünden çok büyük farklılıklar vardır. 10 ton ile 600 ton/gün arasında değişen kapasitelerde çalışan değirmenler vardır. Kurulu kapasitenin ancak % 35’i kullanılmaktadır, % 65’i atıl kapasite konumundadır. Bu da un maliyetlerinde aşırı sapmalara neden olmaktadır. 100 kg buğdayı öğütmek için küçük değirmenlerde ortalama 15 KW elektrik harcanırken, 250-350 ton kapasiteli değirmenlerde bu değer 4-5 KW’ya kadar inebilmektedir. Bunun yanında birim üretim başına işçilik maliyeti ve genel giderler büyük değirmenlerde daha düşüktür.

8. Unculuk sektörünün toplanma bölgeleri; Konya, İstanbul, Ankara, İzmir ve Gaziantep’tir. Bölgesel açıdan bakıldığında, yarısı İç Anadolu ve Marmara’da yoğunlaşmıştır.

ÖĞÜTME TEKNOLOJİSİ VE UN DEĞİRMENİ
Öğütme, mühendislik yönüyle bir boyut indirgeme olayıdır. Öğütme işleminde kullanılan öğütücüler; sıkıştırma, darbe, kesme ve sürtünme teknikleri ile boyut indirgeme olayını sağlayan elamanlardır. “Değirmen” kelimesi genelde öğütücü anlamında kullanılsa da, ıstılahta un değirmenlerini ifade eder. Un değirmenciliğinde ise ıstılahi anlamı, temizlenmiş-tavlanmış buğday tanesinin açılarak, unsu endospermin kepekten ayrılması ve una indirgenmesidir.

Bir un değirmeni, buğday depoları, temizleme ve tavlama ünitesi ile öğütme kısmından ibarettir. Değirmenlerin öğütme sistemleri ise öğütücüler, elekler ve yardımcı elemanlardan oluşur.

Öğütme işlemi, uygulanan öğütme kuvvetine bağlı baskı ve gerilme kuvvetlerinin bileşkesidir. Tane üzerine uygulanan enerji, bu kuvvetlerin etkisi ile taneyi parçalar. Enerjinin bir kısmı, kırılma yüzeylerine dağılarak öğütme materyalinin ısınmasına sebep olur. Uygulanan enerji arttıkça, “öğütme etkinliği”, yani kırma granül inceliği de beraber artar. 

Öğütme etkinliği öğütme materyalinin ortalama tanecik inceliği ile tahmin edilebilir. Öğütme pasajının ısınmasında, parçalanma ve sürtünme işlemlerinin etkisi söz konusudur. Öğütme pasajlarının belli düzeyi aşmaması gerekir. Öğütme kalitesi ise etkinlikten farklı olarak, inceltilen materyalin göstereceği kabuk-endosperm ayrışımı ile tahmin edilebilir. Bu kalitatif üstünlük, öğütme pasajındaki ürünün elenmesinin ardından elek altındaki materyalin incelik ve saflık derecesi ile tahmin edilir. Öğütme etkinliğinde; kullanılan öğütme yüzeyi ve vals toplarının malzeme, hız ve yüzey özellikleri etkili olmaktadır. 

İkinci önemli eleman, eleme sistemi içerisinde kullanılan eleklerdir. Elekler kırılan materyali inceliğine göre sınıflandırıp, önemli bir pürifikasyon işlemini başararak, kırma pasajını elek üstü kaba materyal, irmik ve un gibi alt pasajlara ayırır. Yani bunların diyagrama dağılışını sağlayarak ileri işlem basamaklarının başarısına yardımcı olur. Eleme sistemlerinde “eleme etkinliği”, eleğin talep edilen materyalin elek altı miktarı ve saflık derecesi ile tahmin edilebilir. Öğütülen veya elenen materyalin saflık derecesi ise ihtiva ettiği pike, renk ve kül miktarı ile tahmin edilir. Bunlar da organoleptik ve laboratuvar testleri ile ortaya konur.

TAŞ DEĞİRMENİN ÖĞÜTME ÖZELLİKLERİ
Alttaki sabit taş üzerinde dönen bir hareketli taştan ibaret olan taş değirmenlerde, buğdayın iki taş arasında kırılıp açılması ve kabukla endospermin mümkün olduğunca birbirinden ayrılması sağlanır. Geniş sürtünme yüzeyine sahip yüzeysel öğütme uygulanır. Taş değirmenlerin spesifik öğütme özellikleri aşağıda özetlenmiştir:
• Tek dereceli ve yüzeysel öğütme ile tek aşamada % 100 randıman sağlayabilir.
• Tek dereceli öğütmede, aşırı sürtünme ve yüksek basınçtan dolayı sıcaklık artar. Bu nedenle elde edilen kırmada veya unda, yanma olayına rastlanır. 
• Nişastanın jelatinizasyon ve glütenin gaz tutma kapasitesi zarar görür. 
• Taş değirmenlerde nişasta zedelenmesi fazladır.
• Taş değirmenlerde, kumtaşının parçalanması sonucu una ince kum zerrecikleri geçer. 
• Taş değirmenlerin kapasitesi, un verimi ve kalitesi düşüktür. 
• Elde edilen un, kaba tanecikli olup, kepek bulaşması yüksektir.
• Taş değirmende enerji tüketimi yüksektir.
Şekil 1, su gücüyle çalışan bir taş değirmenin çalışma mekanizmasını göstermektedir.

 
Şekil 1. Taş değirmenlerde öğütme mekanizması

Endüstriyel anlamda öğütme teknolojisindeki ilk gelişmeler, taş değirmenler üzerinde sağlanmış, valsli değirmenler bu süreci hızlandırmış, bunun üzerine de yeni bir teknoloji ortaya konulamamıştır. Ana hatları ile söz konusu gelişme süreçleri aşağıdaki gibi cereyan etmiştir. 

UN DEĞİRMENCİLİĞİNDE ÖĞÜTMEYE HAZIRLIK TEKNOLOJİLERİ
A. Hammadde Temini, Kalite Kontrolü ve Muhafaza
Un değirmenciliğinin temel hammaddesi, hekzoploid karakterli Tr. aestivum ekmeklik buğday çeşitleridir. İlaveten Tr. compactum ve özel amaçlarla Tr. durum çeşitleri de kullanılabilmektedir. Amaca yönelik kalite ve speklerde un üretimi, hammaddenin uygun şekilde temini, seçimi ve laboratuar analiz ve testleri ile başlar. İyi planlanmış ve donatılmış bir laboratuvar, paçal yapımı ve tüm üretim aşamalarının çok önemli paydaşıdır. Hammadde seçim uygulamaları, ucuz, kaliteli, standart ve sürekli üretim için uluslararası buğday pazarı ve un değirmenciliğinin olmazsa olmaz disiplinlerinden biridir.

Elde edilen hammadde önce en az 15 günlük stok depolarına, sonra 1-3 günlük öğütme planına göre öğütme silolarına alınır. Depolanan materyalin en çok 15 günlük periyotlarla kontrolü gerekir. Sanitasyona uygun depolama uygulamalarının yanı sıra ihtiyaca göre organik depolama metotları da uygulanabilmektedir.

B. Temizleme ve Tavlama
Temizleme uygulamaları, son ürün ve işlem basamaklarında, hijyen ve sanitasyon konsepti yanında değirmenin korunması amacına yönelik olarak çok büyük öneme sahiptir. Çevrecilik açısından kuru sistem tercih edilirken, tavlama etkinliği ve çok kirli buğdayların daha etkin şekilde temizlenebilmesi nedeniyle yaş sistem, yani yıkama makineleri de hala kullanılmaktadır. Kuru temizleme uygulamasında yer verilen LOOP SİSTEM uygulaması, kapasite ve etkinlikte önemli avantajlar sağlamakta, sisteme, uygun mekanizasyon ve otomasyon teknikleri uygulanmaktadır. Temizlemede, ayırma veya temizleme etkinliği ve kapasitesi önemlidir. Ayırma etkinliğinde, ayrılabilen yabancı madde miktarı, kül ve mikrobiyel floradan arındırma oranı ölçüm parametresi olarak kullanılır.

Un değirmenciliğinde, büyük değirmen ustalarının, en hassas davrandığı, telafisinin çok güç olduğuna inandıkları iki işlem aşaması vardır. Bunlardan birincisi, kabuk endosperm ayrışımının sağlandığı ve un saflığı ve inceliğinin kontrol edilebildiği tavlama işlemi; ikincisi ise unda esas irmiğin yeterli miktar ve saflıkta elde edilebildiği kırma sisteminin kontrolüdür. Yaş temizleme sistemlerinin kullanıldığı değirmenlerde, ıslatma veya yıkama işleminin ve tavlamanın ilk aşaması bu şekilde sağlanır. Lüks un değirmenciliğinde bu tip yıkama işleminin tavlamada daha iyi sonuç verdiği kanaati yaygındır. İkinci aşamada buğdayın sertlik derecesine göre, rutubet optimum tane suyuna tamamlanır. 

Tavlama işlemi, temizlemeyi takip eden en önemli hazırlık aşamasıdır. Optimum su ve ısıl işlem ile yeterli mozaikleşmeyi sağlayabilecek dinlendirme süresi uygulamaları, önemli tav parametreleridir. Unculuk sektörünün amaçladığı un kalitesi ve inceliğine bağlı olarak süre 72 saate kadar uzatılabilir. Süre hususunda farklı sertlikteki buğdayların ihtiyaçları da göz önünde bulundurularak, uygun kapasite ve otomasyon özelliğinde tav siloları inşa edilmekte ve kullanılmaktadır. Tavlama işlemi sert ve yumuşak buğdaylarda ayrı ayrı yapılır, bilahare paçal da kullanılır. Tavlamada tane suyu optimizasyonu, yumuşak buğdaylarda tek aşamada gerçekleşirken % 50’nin üzerindeki sertlik derecelerinde, ıslatma iki aşamada tamamlanır. Kuru temizleme üzerine yapılan tavlama işlemleri yıkamalı sistemlerle karşılaştırıldığında; kuru sistemde optimum tav etkinliğinin % 90 civarında sağlanabildiği ve çevresel olarak su atığının çok önemli düzeyde düşürüldüğü bilinmektedir. Tavlamada ısıl işlem uygulamaları süreyi kısalmaktadır. En yaygın olanı tav muamele sıcaklığının 42 oC’yi aşmadığı ılık tavlamadır. Özel amaçlarla sıcak ve buharlı tavlama metotları da kullanılabilmektedir.

C. Paçal Oluşturma
Tavlanan farklı özellikteki buğdayların, talep edilen unun spektleri dikkate alınarak belli oranlarda karıştırılmasıdır. Paçal yapımında buğday çeşidiyle sağlanan protein miktar ve kalitesi ile sertlik derecesi en önemli aşamayı teşkil eder. İkinci aşama ise bu kalitenin ucuza mal edilmesidir ve un maliyetinin yaklaşık %85’inin hammaddeden kaynaklandığı unutulmamalıdır. Karışım oranlarının tespitinde Pearson karesi tekniği ve kütle denkliği hesapları veya bu denklik prensibine göre oluşturulan programlardan faydalanılır.

ÖĞÜTME TEKNOLOJİLERİNDEKİ GELİŞMELER
Öğütme teknolojileri denilince, mekanizasyon üniteleri, sistem oluşturma ve diyagram ile otomasyon çalışmaları akla gelir. 

Konuyu basitleştirip, günümüze kadar uzattığımızda un değirmenciliğini öğütme taşlarından başlayarak, tamamen komputerize edilmiş light off değirmencilik uygulamalarına kadar götürebiliyoruz. İşletmecilik boyutunda ise ihtisas değirmenciliğinden başlayan sektörümüzde, son yıllarda ürün çeşitliliğine bağlı olarak ilgi görmeye başlayan çok amaçlı değirmenciliğe, multipurpse milling konseptine kayış görülmektedir.

Un değirmenciliği günümüze erişinceye kadar oldukça büyük gelişmelere uğramıştır. Bunları, tarihsel gelişimi de dikkate aldığımızda, aşağıda belirtilen önemli başlıklar altında özetlemek mümkündür.

A. Güç Kaynağındaki Değişimler
İnsan, hayvan, su, rüzgar gücü ile başlayan muharrik kuvvet kullanımı, 18. yy sonunda buhar makinesi, 19. yy’da patlamalı ve 20. yy’da elektrik motorları ile son noktaya ulaşmıştır. Buhar makineleri, patlamalı motorlar ve elektrik motorları, ilk defa taş değirmenlerde kullanılmıştır. Hala nostaljik ve organik üretim konseptiyle bu güç kaynaklarını merkezi muharrik sistemi ile kullanan işletmeler mevcuttur. Ancak günümüz değirmenciliği tamamıyla elektrik motorlarına odaklanmıştır.

Elektrik motorları kullanılarak, değirmenler merkezi hareket sisteminden üniter hareket sistemine geçirilmiş, her makine için ayrı bir veya birkaç motor kullanılmış, böylece transmisyon kayıpları giderilerek enerji sarfiyatı düşürülmüştür. Elektrik motorlarındaki son gelişmeler, enerji sarfiyatında önemli düşüşlere sebep olmuştur. 

Mevcut durumda, un maliyeti açısından enerjinin payı oldukça düşük düzeylere indirgenmiştir. Klasik elektrik üretim kaynakları yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu sebeple alternatif olarak düşünülen yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı çalışmalar, yatırım masrafları dikkate alındığında ve geri dönüşü itibariyle fizibil görülmemektedir

B. Taş Dizaynındaki Gelişmeler
Endüstriyel anlamdaki ilk gelişmeler taş değirmenlerde görülmüş ve öğütme kalitesini artırmada ilk önemli adım atılmıştır. Önceleri doğal kumtaşı, sonra daha dayanıklı suni döküm taşlar kullanılmıştır. Taş aralığının açılması ile aşırı basınç altında öğütmenin olumsuz etkileri giderilmiş, taşların birbirine bakan yüzeyleri yivlenerek sırt sırta yiv pozisyonu uygulanmış, yiv özellikleri değiştirilerek kırma ve öğütme işlemleri merkezden çevreye doğru taşınmış ve öğütme yüzeyinin farklı bölgelerine dağıtılmıştır. Daha sonraki önemli bir adım olan çok dereceli öğütme sistemlerine adım atılmış, öğütme kalitesinde önemli artışlar sağlanmıştır. Bu gelişmeler, valsli değirmenlerin geliştirilmesinde çok önemli bilgi ve birikim kaynağı olmuştur.

C. Tek Dereceliden, Çok Dereceli Öğütme Sistemine Geçiş
Çok dereceli öğütme, buğdayın öğütülmesinde çok aşamalı boyut indirgeme işlemidir. İlk defa taş değirmenlerde 19. yy’da uygulanmıştır. Şekil 2’de sol tarafta görüldüğü gibi tek dereceli öğütme sistemlerinde, buğday tanesi tek aşamada kırılmakta veya una indirgenebilmektedir. Tek dereceli öğütme, yüksek basınç altında çalışan taş değirmenlerde, nişasta zedelenmesi yaşanmakta ve bunun sonucunda amilaz aktivitesi yükselmektedir. Bununla birlikte un hamura işlendiğinde aşırı dekstrizasyon sonucu yapışkan bir yapı kazanmakta, işleme zorlaşmaktadır. Bu undan elde edilen ekmek hacimsiz, içi hamursu ve esmer olur. Çok dereceli öğütme bu olumsuzlukları giderir. Şekil 2’nin sağ tarafında gösterilen çok dereceli öğütme sisteminde ise, ilk kırma aşamasında taş arlığı geniş tutulmakta, her öğütme kademesinde taşların arası biraz daha daraltılarak, buğday tanesi istenilen incelik derecesine kademeli olarak indirgenmektedir. Bu işlem, resimde görüldüğü şekilde önce taş değirmenlerde uygulanmış, buğday 3–4 aşamada una kadar indirgenmiştir. Çok dereceli öğütme 18. yy sonlarında ilk defa Fransa’da uygulanmış, 19. yy başlarında Avusturya’da kullanılmış, bilahare diğer Avrupa ülkelerine yayılmıştır. Öğütmede valslerin kullanılması ile öğütme kademelerinin artışı ve aralık kontrolünde çok dereceli öğütme büyük işlerlik kazanmış, öğütme kapasitesi ve kalitesi açısından çok büyük katkılar sağlanmıştır.


Şekil 1. Taş değirmenlerde taş dizaynı ve çok dereceli yüksek öğütme sistemi


Çok dereceli öğütme sisteminin fayda ve fonksiyonlarını aşağıdaki gibi özetlemek mümkündür; 
a.    Kabuk endosperm ayrışımı artar. Kabuk tabakalarında parçalanma azalır.
b.    Enerji sarfiyatı düşer. 
c.    Mekanik nişasta zedelenmesi azalır. 
d.    Unda ısınma zararı, yani yanma olmaz. Öğütmede sıcaklık, 55oC’yi geçtiğinde nişasta, 70 oC’yi geçtiğinde ise glüten zarar görür. 
e.    Öğütme kapasite ve kalitesi yükselir.
f.    Daha düşük pike ve küle sahip un elde edilir.

D. Eleklerin Kullanılması
Elekler, un değirmenciliğinde öğütücülerden sonra ikinci temel mekanizasyon elemanıdır. Eleme işlemi, bir saflaştırma prosesidir. İlk defa 19. yy’da İngiltere’de silindirik elekler kullanılmıştır. Daha önceleri öğütülen materyal ayrı bir elek veya eleme sisteminde % 5 kadar kaba kepeği ayrılmak suretiyle pürifikasyona tabi tutuluyor, artanı un olarak değerlendiriliyordu. Sırasıyla önce silindirik, sonra altıgen ve darbeli santrifüj tipi döner elekler, nihayet yatay tablalı dik dörtgen ve kare elekler kullanılmaya başlandı. Şekil 3’te sözü edilen elekler görsel olarak sunulmuştur.

 
Şekil 3. Un değirmenciliğinde kullanılan elek sistemleri

Silindirik eleklerin keşfi ile eleme işlemi otomatik sisteme dahil edilerek sürekli sistemde kullanılabilmiştir. Bu tür eleklerde merkezkaç kuvvetinin etkisiyle tıkanmalar meydana gelmekte, eleme yüzeyinin ancak 1/3’ü kullanılabilmekteydi. Daha sonraları, eleme etkinliği daha yüksek olan altıgen elekler kullanılmıştır. Bu eleklerde, dönüş esnasında bir yüzeyden diğerine yıkılma etkisi sebebiyle tıkanmalar asgariye inmiş, daha sonra ise eleğe ters istikamette dönen palet sistemleri ilave edilerek tıkanmaların tamamen önüne geçilmiştir. Günümüzde santrifüj elek diye bilinen bu elekler, gerekli yerlerde hala kullanılmaktadır.  

Yatay tablalı ve düzlemsel hareket eden eleklerin keşfi ile dikdörtgen ve kare elekler öğütmede geniş kullanım alanı bulmuşlardır. Bu eleklerin ilk örnekleri ileri-geri (reciprocating) ve sağ-sol düzlemsel hareket edebilen dikdörtgen elekler olup, çok katlı ve çok pasajlı olarak imal edilebilmektedirler. Hala kullanıldığı un değirmenleri mevcuttur.

Son yıllarda ise kare kasalı ve yarı dairesel (gyrating) hareket yapan kare elekler (plansifter) hızla yayılmıştır. Bu elek, günümüzde kullanılan en yaygın elek tipidir. Bu eleklerde uygulanan yarı dairesel hareketin bir taraftan merkezkaç kuvvetini kırması, diğer taraftan da ince kısımların alta, kaba materyalin üste sınıflandırılmasını sağlaması, elemeyi kolaylaştırmaktadır. Kare elekler az yerde çok iş başarırlar. Diyagram ve bakım nedeniyle değiştirilmeleri kolaydır. Konstrüksiyon olarak 2-10 üniteli ve üst üste 30 adet kasa olarak kullanılabilmektedir. Kare eleklerde çok katlı kullanım eleme yüzeyini arttırırken, kare şekilli kasalar kolay değiştirilebilme özelliği kazandırmaktadır.  

Günümüzde elekler üzerine araştırma ve geliştirme çalışmaları hızla sürdürülmektedir. Farklı malzemelerle mekanik aksamın hafifletilmesi, yüke ve harekete karşı dayanıklılığın artırılması, montaj ve demontaj kolaylığı, kasa içinde ölü bölgelerin minimize edilmesi, elek kumaşlarının eleme yüzeyi ve ömürlerinin artırılması üzerine çalışmalar sürdürülmektedir. Eleklerin eleme etkinliğinde önemli olan, pasaj yük ve inceliğine göre eleme hızı, fırlama mesafesi, elek kumaşlarında sağlamlık ve eleme yüzeyi açıklığı gibi etkenlerin dikkate alınması gerekmektedir. Ayrıca diyagram gidişine göre kullanım imkânları da hala araştırılmaktadır.

Günümüzde kare eleklerin yerine bazı dairesel tablalı elekler de piyasaya sürülmekte; ölü bölgeden ari olan bu makineler, doğal olarak yüzey kaybına uğramaktadır. Eleme etkinliğinin artırılması ve tıkanmaların minimize edilmesinde çok değişik elek malzemesi ve tapoten modelleri yanında, değişik strok ve titreşim mekanizmalarının kullanılması üzerine çalışmalar mevcuttur.
    
E. Öğütmede Valslerin Kullanılması
Valsler ilk defa 1860’da Macaristan’da kullanılmıştır. Türkiye’ye ise 1885 yılında getirilmiş ve İstanbul’da uygulanmıştır. Öğütmede valslerin kullanılması; 
a.    Öğütmede kapasite ve kaliteyi artırmış,
b.    Enerji sarfiyatını düşürmüş,
Valslerin yivlemeye uygun olması, çok daha yüksek hızda çalışması, çok dereceli öğütmeye ve otomasyona daha uygun olmaları sebebiyle öğütme etkinliği ve verimlilik artmıştır.

Şekil 4, diyagramatik olarak vals teknolojisi, vals içinde top yerleşimi ve yivleme ile ilgili görüntüleri kabaca özetlemektedir.

 
Şekil 4. Öğütme Valsi ve Yerleşimi, Vals Standı, Top Yerleşimi ve Yivleme 

Vals topları sürekli çizgisel öğütme hareketi sağlayarak, bir taraftan sürtünme yüzeyini ve enerji sarfiyatını minimize ederken, doğrunun türevi şeklinde yüzeysel öğütme etkisi göstermektedir. Bu sebeplerle valsların dönüş hızı çok fazla miktarda arttırılabilmiş, buna bağlı olarak da öğütme kapasitesi yükselmiştir. Diyagram konumuna göre farklı hız diferansiyeli ile öğütmede kesme ve sürtünme etkisi dengelenebilmiştir. Günümüzde hız limiti, etkin bir soğutma ile 800 devir/dakikaya kadar yükseltilebilmekte, bunun üzerinde aşırı nişasta zedelenmesine engel olunamamaktadır. 

Çelik vals toplarının, özel malzemelerle kaplanması sonucu taşa göre daha dayanıklı olması, vals top aralığının kolayca ayarlanabilmesi, farklı öğütme aşamalarına göre daha hassas ve farklı yivleme yapılabilmesi, farklı yiv pozisyonlarının kolaylıkla kullanılabilmesi önemli yararlar sağlamıştır. Valsler çok dereceli öğütme uygulamalarını kolaylaştırmış, kabuk endosperm ayrışımını, un verimi ve kalitesini artırarak öğütme kalitesine çok önemli katkıda bulunmuştur. Vals toplarına uygulanan değişik yivleme teknikleri ve yiv özellikleri, tanenin karın girintisi bölgesinde hapsolan endosperm parçacıklarını çözerek veya kazıyarak un veriminde artış sağlamıştır. Bütün bu faydalar öğütmeyi kolaylaştırarak birim un üretimi için enerji sarfiyatını da düşürmüştür. 

Günümüzde öğütme valslerinin yerini tutacak yeni bir teknoloji henüz keşfedilemedi. Adı geçen bazı laboratuvar sonuçları söz konusu olsa da endüstrileşmesi ve ticarileşmesi zor görülüyor. 

AR-GE ve inovasyon çalışmaları; daha hafif, titreşimi ve sesi daha düşük, toplardaki sürtünme ve ısınmanın minimize edildiği, çalışırken boyut değişikliğine uğramayan, sağlam yataklı, hareketli parçaları azaltılmış, daha düşük ölü bölgeye sahip, soğutma etkinliği yüksek, hijyen ve sanitasyona uygun, daha düşük öğütme yüzeyi ile daha etkin çalışabilen valsler üzerine odaklanmıştır. Montaj ve demontaj kolaylığı, kolay top değişikliği, bakım ve tamirat kolaylığı, bunların da ötesinde kullanım ömrünün uzunluğu ilgi odağı olmaktadır.

F. İrmik Sasörlerinin (Purifier) Kullanılması
Bunlar, daha saf un için kırma sisteminde elde edilen irmiği sınıflandırıp, hava akımı ile uçar nitelikte olan ince kepeği ayıran makinelerdir. Böylece una geçebilecek şekilde incelebilen kontaminasyon kaynaklarını ortamdan uzaklaştırarak, una bulaşan pike ve un külünün düşmesine yardımcı olurlar. İrmik sasörleri ilk defa ABD’de 20. yy başlarında kullanılmıştır. Değirmencilikte devrim olarak nitelendirilmiş, beyaz lüks un üretimi için zorunlu olduğu kabul edilerek Amerika ve Avrupa’da hızla yayılmıştır. Günümüzde öğütme teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak etkin temizleme, etkin tavlama, optimum kırma sağlayabilecek diyagram uygulamaları ve öğütmede etkin kontrol işlemlerine bağlı olarak daha saf irmik elde edilebilmektedir. İrmik sasörlerinin sevk idaresi de çok kolay değildir. Dolayısıyla irmik sasörlerinin önemi, sekonder konuma düşmüştür. Özellikle ekmeklik ve yüksek randımanlı un diyagramlarında kullanılmayabilirler. Lüks un ve irmik değirmenciliğinde temel eleman olarak kullanılırlar.

İrmik sasörlerine ihtiyaç duyan ilgi alanları için az yer kaplayan ve çok kaliteli iş çıkarmaya dayalı malzeme hafifliği, montaj ve demontaj kolaylığı, kapasite ve etkinlik derecesinin artırılması, etkin ve düşük hava kullanımı gibi yenilikler üzerine çalışmalar yürütülmektedir.

G. Taşıma Sistemleri
Un değirmenciliğinde yatay ve dikey taşıma sistemleri mekanik otomasyonun başlangıç noktasını oluşturur. Bu uygulamalar fabrikasyonda ilk otomasyon şansını da un değirmenciliğine vermiştir. Kovalı ve helezon taşıyıcılar hala konumuna göre, özellikle temizleme ve tavlama sistemlerinde, kullanılmaktadır. Daha fazla enerji sarfiyatına rağmen negatif ve pozitif basınç etkili pnömatik taşıyıcılar günümüzde daha yaygın kullanılmaya başlanmıştır. Pnömatik taşıyıcılar hava ile temas sonucu unun daha hızlı olgunlaşmasına da yardımcı olurlar. Mühendislik uygulamalarına dikkat edildiği ve montaj hatalarına düşülmediği takdirde çok verimli taşımacılık sağlayabilmektedirler. 

H. Un Paçal ve Katkılama Sistemleri ve Paketleme
Genel olarak paçalın buğday aşamasında gerçekleştirildiği bir dünyada yaşıyoruz. En etkili ve çok amaçlı değirmenciliğe en uygun paçalın, un paçalı ile gerçekleştirilebileceği unutulmamalıdır. 

Katkılama “feeder”ler kullanılarak undaki eksikliklerin tamamlanması işlemidir. Aşırılıktan kaçınmalı, uluslararsı kodeksler göz ardı edilmemelidir. 

Paketlemede çok yüksek kapasiteli paketleme sistemleri geliştirilmiştir. En uygun paketleme malzemeleri kondanzasyona izin vermeyen kağıt bazlı malzemelerle sağlanmaktadır.

I. Otomasyon ve Komputerizasyondaki Gelişmeler
Bu alan, sanayileşme sürecinin son halkasını oluşturmaktadır. Otomatize ve komputerize olamayan bir sanayinin, acımasız rekabet ortamında ayakta kalması düşünülemez. Bir taraftan işgücünden tasarrufu sağlarken, diğer taraftan etkin mekanizasyon ve proses kontrolü, enerji tasarrufu, işlem standardizasyonu ve personel kaynaklı hataların giderilmesi gibi hususlar da katma değer sağlar. 

Öğütme işleminin teknolojik evrimini özetleyecek olursak, manuel öğütmeyi, mekanik, elektromekanik, PC ve PLC kontrollü otomasyon uygulamaları takip etmiştir.

Un değirmenlerinin teknoloji tarihinde, buhar makineli ile ilk fabrika; elevatör ve konveyörleri kullanarak üretimde sürekliliği sağlayan ilk mekanik otomasyona sahip işletme olma özellikliğine sahiptir. İlk otomatik üretim 19. Yy’da İngiltere’de gerçekleştirilmiş, Türkiye’ye 1872 yılında Hereke’de kurulan bir un değirmeni ile girmiştir. 

Un değirmenciliğinde verimli bir öğütme yapabilmek için güç kaynaklarının, üretim makinelerinin, öğütülen materyal miktarının ve kalitesinin sürekli olarak kontrol edilmesi gerekir. Bunların insanlar tarafından manuel olarak gerçekleştirilmesi, fazla miktarda personelin istihdamını zorunlu kılmaktadır. Son yıllarda, değirmenlerde kontrol işlemlerini kolaylaştırmak, kaliteyi ve verimliliği artırmak amacıyla üretim kontrolünde bilgisayarlar kullanılarak otomasyon çalışmaları başlamıştır. Bu yolla % 30 civarında prodüktivite artışı sağlanabilmektedir. 

İlk otomasyon uygulamalarında, elektrik panoları üzerinden kumanda edilen elektromekanik devre kesiciler kullanılmıştır. Elektromekanik röleli kontrol sistemleri, makinelerin ve mekanik sistemlerin kontrolünde kullanılmaktadır. Bu tür sistemler düşük otomasyonlu sistemler olarak bilinir. Bunun ileri aşamasını ise sabit kablolu elektronik entegre sistemler oluşturmaktadır. Bu sistemlerle, merkezi bir pano yardımıyla makineler üzerinde bulunan kontaktörlere emir verilerek kontrol panosundan tüm değirmenin sevk ve idaresi gerçekleştirilmektedir.

Daha sonra, un değirmenlerinin komputerizasyon aşamasına geçilmiş, PC (programmable controller) kullanımı ile çok geniş kumanda panoları, bir bilgisayar monitörüne sığdırılmış, yoğun kablolu iletim sistemlerine son verilmiştir. PC kontrolle, verilen bir programa uygun olarak değişik çalışma senaryolarına göre değirmen çalıştırılabilir veya durdurulabilir. Bu yolla stok kontrol, dur-kalk, arıza alarm, enerji sarfiyatı, proses kontrol, akış ve kalite kontrol, üretim envanteri, öğütme değeri, makine ve alt proseslerde performans gibi kontrol uygulamaları yapılabilir. 

Günümüzde ise PLC sistemleri kullanılarak, değişen şartlara göre üretim parametrelerini düzenleyebilen “light off” un değirmenleri geliştirilmiştir. Bu değirmenler tamamen kapalı sistemde inşa edilip, tamamıyla değirmen dışından, bir monitörden idare edilmektedir. Ne yıkamacıya ne de valsatöre ihtiyaç duyulmaktadır. PLC sistemlerinde bir karar merkezi oluşturulmakta, çevreden veya öğütme makinelerinden bilgisayara gelen sensörler tarafından ölçülmüş bilgilere göre logic ünitesi belirli bir programa karar vermekte ve bu kararı komut şeklinde makinelere iletmekte, değişen dataya göre de uygulamayı yönlendirmektedir. Bu sistemin uygulanabilmesi için değirmenin; temizleme, tavlama, paçal, öğütme kontrolü, un paçalı ve paketleme gibi alt disiplinlere ayrılması ve otomatize edilip programlanması gerekir. Mevcut işleme teknolojisinde, tavlama işlemi ile öğütmeyi birlikte otomatize etmek mümkündür. Bu disiplinler üzerinde ayrı ayrı çalışmak gerekir.

J. Enerji Tasarrufu
Un değirmenciliğinde enerji sarfiyatı un maliyetinin % 6,0 - 8,0’ini oluşturur. Enerji tasarrufunun en önemli bileşenleri aşağıdaki gibi özetlenebilir;
• Uygun elektrifikasyon sistemi seçilmeli ve etkin kontrolü (ışıklandırma, ısıtma, vs.) sağlanmalıdır.
• Doğru motor seçimi (güç, teknoloji farkı) yapılmalıdır.
• Otomasyon ve bilgisayarlı kontrol (proses, güç, performans, arıza) sağlanmalıdır.
• İşletmede periyodik olarak enerji sarfiyatının analizi, mekanizasyon üniteleri ve sistemlerin bakımı yapılmalıdır.
• Yüksek temizleme ve öğütme kapasitesi tercih edilmelidir. 
• Daha az kat sayısı, kat yüksekliği ve taşıma mesafesi dikkate alarak diyagram oluşturmalıdır. 
• Doğru taşıyıcı seçimi yapılmalıdır (kovalı, helezon, pnömatik seçimi “pozitif-negatif”). Pnömatik sistemde düşük yatay taşıma ve dirsek kullanımından sakınılmalıdır. 
• Doğru diyagram (temizleme, tavlama, öğütme, pnömatik) yapılmalı, optimum hava kullanımı (aspirasyon, sasör, pnömatik) gerçekleştirilmelidir. 
• Amaca uygun mekanizasyon seçimi çok önemlidir.
• Yüksek makine performansı ve teknoloji (düşük enerji, titreşim, ses) gerekir. 
• Mekanizasyonda dar boğaz ve atıl kapasite yokluğu (uygun ünite debisi) dikkate alınmalıdır.
• Temizlemede LOOP sistem uygulanmalıdır. 
• Postada Pretempering (ön tav) uygulanmalıdır. 
• Tavlamada sürekli (FIFO) sistem uygulanmalıdır. 
• Ilık tavlama ve atık ısı kullanımı sağlanmalıdır.
• Öğütmenin etkin kontrolü ve öğütme balansı (mekanizasyon, yük, akış miktar ve kalitesi, sanitasyon) sağlanmalıdır.
• Hava ve basınç stabilizasyonu (atık rutubet ve ısının kullanılması, pozitif basınç) sağlanmalıdır.

SONUÇ VE TAVSİYELER
Sonuç olarak, ihtiyaçlarda çeşitliliğin artmasına paralel olarak ihtisas değirmenciliğinden çok amaçlı değirmenciliğe geçiş sağlanmalıdır. Her yeni yapılanmada global kriterler ve uluslararası talepler göz önüne alınmalıdır. Hammadde temini ve kalite kontrolünde laboratuar imkanları kullanılmalı, güven, kalite ve standardizasyonda süreklilik sağlanmalıdır. Kalite ve karlılığın hammaddeden geçtiği unutulmamalıdır. 

Un değirmenciliğine teknolojik açıdan valslerin ve kare eleklerin ötesine geçilemediği hatırdan çıkarılmamalıdır. Tüm inovasyon ve AR-GE çalışmaları bunlar ve bunlara yardımcı olan elemanların fonksiyonel, ergonomik ve estetik özelliklerinin geliştirilmesi ve otomasyonu üzerine yoğunlaşmaktadır.

Mekanizasyon teknolojileri hem makine hem de bunların oluşturdukları sistemler için önemlidir. Bu üretim faaliyetlerinde yer ve mekândan kazanma, kolay kontrol, estetik ve ergonomi, bakım ve tamirat kolaylığı ve azlığı, daha sessiz ve titreşimsiz, hareketli parçaların azlığı, otomasyona ve uluslararası güvenlik kriterlerine uygunluk gibi konuların dikkatle ele alınması gerekir.

Diyagram, makine ve sistemlerin amaca yönelik en iyi sonucu sağlayacak şekilde dizayn edilmesini ifade eder. Diyagramcılıkta ekoller vardır, ancak ne okulu ne de kitabı mevcuttur. Sonuç olarak her değirmenin bağımsız bir diyagramı mevcuttur. Çok disiplinli bir çalışmanın ürünü olduğu zaman başarılı olur.

Öğütmenin kontrolü; akış miktarı ve bunun dengelemesi, ekstraksiyon kontrolleri, irmik ve un kalitesinin takibi ve etkin bir un paçalı ile gerçekleşir. Etkin bir temizleme ve tavlama olmaksızın yüksek öğütme ve karlılığın yakalanması mümkün değildir.

Otomasyon ve komputerizasyon uygulamaları hem maliyetlerin düşürülmesi hem kalitenin sürekliliği hem de pazarın korunması açısından önemlidir.

Un değirmenciliğinde enerji tasarrufu hammadde ve personelden sonra üçüncü sırada yer almaktadır. Diyagram; montaj, mekanizasyon, elektrifikasyon, otomasyon ve yönetim disiplinlerini içine alan müdahaleleri içerir. 

Yeni teknolojilerin en acil ihtiyacı kaliteli personeldir. Kaliteli personel, yani insan faktörü sağlanmadığı takdirde tüm gelişme ve tavsiyeler yerini bulamaz, hedeflere ulaşılamaz. Eğitime gerekli desteğin sağlanması gerekir.