Yenilikçi kurutma yöntemleriyle domates tozu eldesi, toz ürünün kalite özelliklerinin belirlenmesi ve depolama stabilitesinin araştırılması
Obtaining tomato powder using innovative drying methods, determining the quality characteristics of the powdered product and investigation of its storage stability
- Tez No: 970940
- Danışmanlar: PROF. DR. AYHAN TOPUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, yenilikçi kurutma teknolojilerinden olan kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma (KDKPK) ve ultrases destekli kırınım pencereli kurutma (UDKPK) sistemleri ile domates salçası tozu üretimi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle bölümümüzde mevcut halde bulunan kırınım pencereli kurutma (KPK) sistemine pirometre kontrollü kızılötesi lamba (IR) desteği eklenmiştir. Literatürde domates salçasının KDKPK sisteminde kurutulmasına ilişkin bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu tez çalışmasında serilebilir kıvama getirilen salça 4 farklı kurutma yaklaşımıyla optimize edilmiş koşullarda (sıcak hava kurutma hariç) kurutularak karşılaştırılmış ve salçadan domates tozu üretimi için en uygun kurutuma yöntem ve yaklaşımı belirlenmiştir. KDKPK'ya ait optimum işlem koşullarının belirlenmesi amacıyla bağımsız değişkenler olan sirlüle edilen su sıcaklığı (60-90 ºC), salça serme kalınlığı (2-3 mm) ve ürün yüzey sıcaklığı (30-36 ºC) optimize edilmiştir. Bu amaçla Design Expert paket programı kullanılarak oluşturulan deneysel tasarımda (Yanıt Yüzey Optimal Özel Tasarım) elde edilen bağımlı değişken olarak likopen içeriği, esmerleşme indeksi ve kuruma süresi test edilmiş, bağımsız değişkenlerin optimum değeri en yüksek likopen içeriği, en düşük esmerleşme indeksi ve en kısa kuruma süresini sağlayacak şekilde optimize edilmiştir. Optimum sirkülasyon suyu sıcaklığı, salça serme kalınlığı ve IR lambanın çalışması için gerekli yüzey sıcaklığı sırasıyla 82 ºC sıcaklık, 2 mm serme kalınlığı ve 32 ºC olarak belirlenmiştir. KDKPK yönteminde kuruma süresini kısaltmak için optimize edilen kurutma koşularında köpük kurutma (KK-KDKPK) yaklaşımıyla da salça kurutulmuştur. Köpük formunda kurutma yapabilmek için köpük yapıcı ajan olarak soya ve bezelye protein izolatları seçilmiş ve bu protein izolatları salça içerisinde toplamda % 1.5 olacak şekilde kullanılmıştır. Köpürtme amaçlı çırpma işleminin süresiyle birlikte bu protein izolatlarının en uygun oranları Design Expert paket programı yardımıyla oluşturulan kombine karışım tasarımı (optimal combined mixture design) kullanılarak maksimum köpük stabilitesi ve köpük kapasitesi oluşturan oran optimize edilmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon sonucunda en uygun çırpma süresi 1 dk, salçaya katkılanacak en uygun protein oranları ise % 0.4 soya protein izolatı ve %1.1 bezelye protein izolatı olarak belirlenmiştir. KDKPK sisteminde domates tozunun esmerleşme reaksiyonlarını engellemek, aroma kayıpları azatmak ve uçucu bileşenlerin stabilitesini arttırmak amacıyla iki ayrı deneme daha gerçekeştirilmiştir. Bu denemelerin ilkinde serilen domates salçasına askorbik asit (% 0.5), ikincisindinde ise ß-siklodekstrin (%1) ilave edilerek optimum kurutma koşullarında domates tozu üretilmiştir. Kızılötesi lamba desteğinin etkisini değerlendirebilnmek amacıyla IR lamba açılmadan da kırınım pencereli kurutma (KPK) sisteminde bir kontrol denemesi gerçekleştirilmiştir. UDKPK sistemi için de mevcut halde bulunan ultrases su banyosunun üzeri Mylar film ile kapatılarak, KDKPK sisteminde belirlenen optimum sıcaklık (82ºC) ve serme kalınlığında (2mm), 37-38 kHz ultrases gücünde salça kurutulmuştur. Yenilikçi kurutma yöntemlerinin yanı sıra halihazırda kullanılan konveksiyonel kurutma (SHK) ile de salça kurutulmuş olup tez çalışması kapsamında uygulanan tüm kurutma yöntemleriyle elde edilen domates tozlarının bazı fizikokimyasal özellikleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca 7 farklı uygulama ile elde edilen salça tozları 2 farklı sıcaklıkta (4 ve 25°C) depolanarak ürünlerin nem miktarı, su aktivitesi, renk, 5-hidroksimetilfurfural (HMF), toplam fenolik madde, likopen, antioksidan aktivite, pH-titrasyon asitliği, toplam şeker miktarı, askorbik asit ve uçucu bileşen kompozisyonu analizlerindeki değişimler izlenmiştir. KDKPK, KK-KDKPK, UDKPK, KPK ve SHK yöntemlerinde kurutma süreleri sırasıyla 40 dk, 20 dk, 50 dk, 55 dk ve 180 dk olarak hesaplanmıştır. Domates tozlarının likopen içeriği 157.54 ve 257.53 mg/100 g KM arasında değişmiş olup en yüksek likopen içeriği KK-KDKPK ve UDKPK yöntemleriyle üretilen domates tozlarında belirlenmiştir. Domates tozlarına ait en düşük esmerleşme indeksi KK-KDKPK ve UDKPK yöntemleri ile üretilen tozlarda hesaplanmıştır. Domates tozlarında en yüksek antioksidan aktivite KDKPK sisteminde % 0.5 askorbik asit ilaveli olarak kurutulan örneklerde belirlenmiştir. Salça tozlarının çözünürlük, titrasyon asitliği ve toplam şeker miktarları üzerine kurutma uygulamalarının önemli bir etkisi olmadığı görülmüştür. Salça tozlarının toplam fenolik madde içeriği ise KDKPK ile KPK ile elde edilen ürünlerde daha yüksek belirlenmiştir. Farklı sıcaklıklarda depolanan domates tozlarının depolama süresi boyunca likopen ve askorbik asit içeriği ile antioksidan aktivitelerinde istatistiksel olarak önemli düzeyde azalışlar meydana gelmiş, özellikle 25 °C'de depolanan örneklerde bu azalış daha belirgin olmuştur. Depolama süresi boyunca örneklerin HMF ve toplam fenolik madde içerikleri artış göstermiştir. Karşılaştırılan kurutma uygulamaları ile elde domates tozlarında en fazla pik alanına sahip aroma bileşeninin 6-metil-5-hepten-2-on olduğu tespit edilmiştir. Depolama boyunca bu aroma bileşenlerinin pik alanları azalmış, özellikle 25℃'de depolanan örneklerde bu azalışın daha fazla olduğu belirlenmiştir. ß-siklodekstrin katkısı domates tozlarının aroma bileşenlerin tutulması ve stabilitesini sağlamada yetersiz kalmıştır. Köpük kurutma yaklaşımı ile KDKPK sisteminde kurutulan örneklerin aroma aktif bileşenleri diğer kurutma yaklaşımlarına göre daha yüksek ve enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarının bir göstergesi olan HMF içeriği ise daha düşük düzeyde tespit edilmiştir. Köpük kurutma yaklaşımı aroma stabilitesi açısından daha başarılı bulunmuştur. KDKPK ve UDKPK sistemlerinde salçadan domates tozu üretiminde kurutma kinetiğinin belirlenmesi ve kuruma modellemesi ilk kez gerçekleştirilmiş olup her iki kurutma yönteminde de domates salçasının kurutulmasını en iyi ifade eden kurutma modelinin Newton modeli olduğu tespit edilmiştir. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde KPK sistemine IR lamba entegrasyonu ile salçanın kuruma süresi kısalmıştır Bununla birlikte, IR lambanın neden olabileceği olumsuz renk değişimlerini sınırlamak amacıyla askorbik asit ilavesi ve köpük kurutma yaklaşımı uygulanmış olup bu yaklaşımlar ile daha yüksek kaliteli domates tozu üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the aim was to produce tomato paste powder using two innovative drying technologies: Infrared-Assisted Refractance Window Drying (IRRWD) and Ultrasound-Assisted Refractance Window Drying (USRWD). To achieve this, an existing Refractance Window Drying (RWD) system in the department was modified by integrating an infrared (IR) lamp controlled by a pyrometer. There is no previous study in the literature on drying tomato paste using the IRRWD system. In this study, tomato paste adjusted to a spreadable consistency was dried under optimized conditions using four different drying approaches (excluding hot air drying), and the most suitable method for producing tomato powder was determined. For IRRWD, the independent variables optimized were: circulating water temperature (60–90 °C), paste spreading thickness (2–3 mm), and product surface temperature (30–36 °C). A response surface methodology (Design Expert software, Optimal Custom Design) was used to optimize for maximum lycopene content, minimum browning index, and shortest drying time. The optimal conditions were determined as: water temperature 82 °C, spreading thickness 2 mm, and surface temperature 32 °C. To shorten drying time in the IRRWD system, foam drying (FM-IRRWD) was also applied. For foam formation, soy and pea protein isolates were used as foaming agents at a total of 1.5% of the tomato paste. The ideal whipping duration and protein isolate ratios were optimized using Design Expert (optimal combined mixture design) to maximize foam stability and capacity. The optimal conditions were: 1-minute whipping time, 0.4% soy protein, and 1.1% pea protein. To prevent non-enzymatic browning, reduce aroma loss, and improve volatile stability in IRRWD, two additional trials were conducted: one with 0.5% ascorbic acid and one with 1% β-cyclodextrin added to the paste before drying. A control test was also performed using the RWD system without the IR lamp to assess the effect of IR. For the USRWD system, an existing ultrasonic water bath was covered with Mylar film, and drying was carried out at the same optimal temperature (82 °C) and thickness (2 mm), using ultrasonic power at 37–38 kHz. Conventional hot air drying (CHD) was also conducted for comparison. The physicochemical properties of tomato powders obtained from all methods were compared. The powders were stored at two different temperatures (4 °C and 25 °C), and changes in moisture content, water activity, color, HMF (5-hydroxymethylfurfural), total phenolics, lycopene, antioxidant activity, pH–titrable acidity, total sugars, ascorbic acid, and volatile compound composition were monitored. The drying times were as follows: IRRWD (40 min), FM-IRRWD (20 min), USRWD (50 min), RWD (55 min), and CHD (180 min). Lycopene content ranged from 157.54 to 257.53 mg/100g dry matter, with the highest levels in FM-IRRWD and USRWD powders. The lowest browning index was also recorded in these two methods. The highest antioxidant activity was found in the IRRWD sample with 0.5% ascorbic acid. Drying method had little effect on solubility, titratable acidity, and total sugar content, while total phenolics were higher in IRRWD and RWD powders. During storage, lycopene, ascorbic acid, and antioxidant activity significantly decreased, especially at 25 °C. HMF and total phenolic content increased. The main volatile component in all samples was 6-methyl-5-hepten-2-one, which decreased over time, more so at 25 °C. β-cyclodextrin was ineffective in preserving aroma components. Foam drying in the IRRWD system resulted in better aroma compound retention and lower HMF levels, indicating better suppression of non-enzymatic browning reactions. This approach was found to be the most effective for aroma stability. For the first time, drying kinetics and modeling were established for both IRRWD and USRWD systems using tomato paste, and the Newton model was identified as the best fit for both methods. Integration of IR into the RWD system significantly reduced drying time. Additionally, ascorbic acid addition and foam drying effectively mitigated the color degradation associated with IR, resulting in higher-quality tomato powder.
Benzer Tezler
- Farklı kurutma yöntemleriyle kurutulan zeytin hamurlarının fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physicochemical attributes of olive pastes dried with different drying methods
FATMA GÜL ÇAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR KETENOĞLU
- Kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma sisteminde yüksek kaliteli soğan tozu üretimi
High quality onion powder production in infrared-assisted refractance window drying system
ECEM VURAL
Doktora
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN TOPUZ
- Design, development and performance characterization of innovative P84/polyester hybrid felts
Yenilikçi P84/polyester hibrit keçelerin tasarımı, geliştirilmesi ve performans karakterizasyonu
İREM YAĞMUR MUTU
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İKİLEM GÖCEK
- Siyah havuçtan (Daucus carota L.) cips üretim yöntemlerinin incelenmesi
Investigation of chips production methods from black carrot (Daucus carota L.)
ABDULSAMET ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM BALTACIOĞLU
- Farklı yöntemlerle enkapsüle edilen mikroalglerin fonksiyonel özelliklerinin belirlenmesi ve model gıdalarda kullanımı
Determination of functional properties of microalgae encapsulated by different methods and their use in model foods
FARUK TAMTÜRK
Doktora
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER SAİD TOKER
PROF. DR. YAŞAR DURMAZ