1 Ekim 2015 | TEKNÄ°K MAKALE 86. Sayı (Eylül 2015)

Murat Gültekin Kimya Mühendisi Kazancı Çevre Tekniği

Koku, koku alma duyusuyla hissedilen, genelde çok küçük konsantrasyonlarda havada çözülmüş olarak bulunan kimyasal maddelerin yarattığı duyudur. Kokular algılamaya göre kabaca kötü veya ve hoş kokular olarak ayrılabilir. Daha ayrıntılı ve genel kabul görmüş bir sınıflama için ise Şekil 1’dekine benzer bir koku çarkı kullanılır.
Kokuların çoğu organik bileşikler tarafından oluşsa da hidrojen sülfit ve amonyak gibi inorganik maddeler de kokabilir.
Hoş veya rahatsız edici olsun tüm kokular çok küçük miktarlarda dahi olsa burnumuzca algılanırlar. Ancak en güçlü kokular bile bir süre boyunca sürekli ve düzenli şekilde koklandıklarında algılanamaz olurlar. Birçok canlıya göre koku alma duyusu pek az gelişmiş insanoğlu havada 400 milyonda bir yoğunlukta bulunan koku moleküllerinden itibaren kokuyu algılamaya başlar.
Pratik nedenlerle koku havada, gaz halinde ve algılanma yoğunluğunun üstünde bir seviyede bulunan moleküllerdir. Bu moleküllerin burun içindeki algılayıcı özel hücreleri uyarmasıyla beyne koku sinyali ulaşır. Dilimizde farklı tatları algılayan farklı bölümler olduğu gibi burnumuzda da koku molekülünün uyardığı bölüme göre beyne farklı bir koku sinyali ulaşır.


Şekil 2. Bazı koku kaynağı moleküllerin kimyasal yapısı

Yukarıda da belirtildiği gibi havada çok düşük yoğunluklarda bulunan koku molekülleri özellikle de hayati önem taşımalarına bağlı olarak etkin şekilde hissedilebilirler. Duyum eşiği olarak da kabul edilebilecek yoğunluklar bazı koku molekülleri için aşağıda örneklenmiştir.

• Hidrojen Sülfit  0,00047 ppm
• Etil Merkaptan  0,001 ppm
• Piridin               0,021 ppm

Genellikle büyük moleküller olan kokulu moleküllerin sadece belli bir kısmı burundaki koku algılayıcıları uyaracak yapıdadır. Bu yapı genellikle bir aldehid, amin, diamin sülfit, laktone, karboksilik asit, ester, kabilamin, keton veya benzeri moleküllerdir. Koku yapan tüm bu moleküllerin ortak özelliği ise son elektron halkalarındaki tek sayıda elektronun neden olduğu reaktif yapıdır.

Koku Kaynakları
Koku kaynağı olarak aşağıda kaynaklar örnek verilebilir:

• Atıksu arıtım tesisleri
• Lak-Vernik-Boya fabrikaları
• Boyahaneler
• Gıda üretim tesisleri
• Hayvan yemi fabrikaları
• Hayvan üretim çiftlikleri
• Rafineri ve petrokimya tesisleri
• Gübre fabrikaları

Koku Ölçüm Yöntemleri
Mevcut yasal düzenlemelerle koku kirliliği de kontrol altına alınması gereken bir parametre olarak kabul edilmiştir. Bu durum kokuyu oluşturan atık gazların, partiküllerin vs birer kirletici olarak kabul edilip ölçülmesinin yanı sıra artık kokunun kendisinin de bağımsız olarak ölçülmesi ve kontrol altına alınması gerekliliğini doğurur.

Kokunun ölçülmesi için kabul edilen başlıca yöntem  olfaktometrik yöntem olup, genel olarak aşağıdaki gibi açıklanabilir:

1. Olfaktometri
Temel olarak kokulu gazın kontrollü olarak belli konsantrasyonlarda insan burnuna sunulması ve bu kokunun insanın koku alma duyusu üzerinde yarattığı etkinin ölçülmesi yöntemidir.
Olfaktometri, 2 ana prensibe dayanmaktadır;
• Bilinen belli bir kokuyu bilinen konsantrasyonlarda insan burnuna sunarak ve yarattığı etkiyi ölçerek burnun koku alma yeteneğini kalibre etmek
• İnsan burnunu bir dedektör olarak kullanarak bilinmeyen koku konsantrasyonlarının şiddetini tayin etmek.
Olfaktometri yöntemini kullanarak koku konsantrasyonunu ölçen cihazlara “Olfaktometre” denilmektedir. Taşınabilirliği zor olan bu yöntemin saha operasyonlarında çözümü kısıtlıdır.
Geçerli yönetmeliklerde kabul edilmiş koku ölçüm yöntemi olfaktometri olmasına rağmen aşağıdaki yöntemler de koku ölçümlerinde ve tanınmasında kullanılmaktadır.

2. Gaz Kromatografisi
Gaz kromatografisi bir gaz karışımı içindeki bileşenlerin ayrılmasında ve belirlenmesinde kullanılan bir yöntemdir. Gaz karışımının kompozisyonu bu yöntemle bulunabilir. Çok kesin nitel ve nicel analizlerin istendiği durumlarda gaz kromatografının ardına bir kütle spektrometresi eklenir.
İlk yatırım ve ölçüm maliyetleri oldukça yüksektir. Analiz süreleri uzundur. Bu nedenle, taşınabilirliği olan ve daha uygun maliyetlerle kullanılabilecek cihazlar geliştirilmiştir.
Bu yöntem koku şiddetini doğrudan ölçemese de kokuyu oluşturan gazların bileşimi ve yoğunluğunun ölçülmesiyle kokuyu tanımlayabilir.

3. Elektronik Koku Şiddeti Ölçüm Cihazı
Koku şiddeti ölçüm cihazları koku analizi için sayısal olarak koku şiddeti ölçebilen ve özelliklerine göre koku sınıflandırması yapabilen cihazlardır. El tipi kullanıma uygun olan basit modeller sahip oldukları sensörlerle koku cinsini ayırt etmeksizin ortamdaki koku şiddetini sayısal ve sürekli olarak verebilir.


Grafik 1. Elektronik koku şiddeti ölçüm grafiği

Bu tip cihazlar sahada kullanımı ve anlık koku şiddeti değişimlerini göstermesiyle yapılacak koku nötralizasyon çalışmalarında basit ve kullanışlı yapısıyla kolaylık sağlamaktadır. Çalışma sonucu, anlık verilerdeki azalma ile koku gideriminin verimi ölçülebilir.


Şekil 3. Elektronik koku şiddeti ölçüm aleti

Hidrojen sülfür, metil merkaptan, amonyak, toluen, v.b. karakteristik ürünler için geliştirilmiş el tipi koku şiddeti ölçüm cihazları da mevcuttur. Spesifik ürünler için üretilen bu cihazlar, atıksu arıtım tesisi, hastane, gıda üreticileri, gübre sanayi gibi işletmelerde hassas ölçümler alabilir .
İsteğe bağlı olarak sonuçlar bilgisayar ortamında sayısal veya grafik olarak izlenebilir.
Göreceli olarak daha ekonomik olan bu cihazlar taşınabilir olmalarına karşın genel olarak tüm koku türleri üzerinde ölçüm yapılmasını sağlayacak sayıda algılayıcıya sahip olmadıklarından (Ekonomik olmalarının da nedeni budur) kimi durumlarda farklı cihaz tiplerini kullanmak gerekebilir.
Aynı mantıkta çalışan ancak daha gelişkin ve sabit cihazlar kullanılarak alınan ölçümlerse uygun yazılımlarla yönetmeliklerde kabul edilen koku birimi cinsinden sonuç verebilmektedir. Teknolojinin geldiği bu nokta bir anlamda olfaktometrik yöntemin tam olarak elektronik burunla uygulanması olarak düşünülebilir.


Şekil 4. Sabit elektronik burun cihazı

4. Kokuyu Tanımlayan Elektronik Burun Cihazları
Dünyanın değişik araştırma geliştirme merkezlerinde, insandaki koku alma sisteminin elektronik kopyaları üretilmeye çalışılmaktadır. Burun örnek alınarak geliştirilen bu cihazlara "elektronik burun" adı verilmektedir. İnsan burnundaki proteinlerden oluşan reseptörlerin yerine, elektronik benzerlerinde, bir dizi kimyasal alıcı kullanılır. Bu alıcıların okuduğu değerler özel olarak geliştirilmiş yazılımlarla şiddet ve koku karakteri yönünden burnun algıladığının aynı etkileri ölçebilecek şekilde yorumlanır.


Şekil 5. Taşınabilir elektronik burun cihazı

Sonuçta ortaya çıkan sistem gelişkin bir donanım ve yazılımın birlikte çalışmasıyla özel kokuları, aromaları, formülasyonları, dökülmeler ve sızıntılar sonucu oluşan kokuları, karmaşık kimyasal karışımları hatta kanserli hücreleri tanımlamak kullanılabilen tam entegre el tipi bir algılama aracıdır. Bu ölçümlerin yanı sıra basit karışımlar ve tek tek kimyasal bileşiklerin tanımlanması için de kullanılabilir. Elektronik burun petrokimya, kimya, gıda ve içecek, ambalaj malzemeleri, plastik, evcil hayvan gıda, kağıt, tıbbi araştırma, ve daha birçok sektör dahil olmak üzere çeşitli koku kaynağı olan sektörlerde kullanılabilmektedir.
Elektronik burunla yapılan ölçümlerde koku algısı sayısal değerler kümesi veya aşağıda görüldüğü gibi grafik sonuçlar olarak görsel hale getirilebilir.


Grafik 2. Elektronik burun 3 boyutlu analiz sonuçları


Grafik 3. Elektronik burun Smellprint sonuçları

 

---

R E K L A M