Akışkan yatak kaplama teknolojisi ile kontrollu salınıma sahip kuru ekmekmayası üretimi ve optimum koşullarda kaplanmış mayanınmodel gıda olarak ekmek üretiminde test edilmesi
Production of the controlled release dry bread yeast with the fluidized bed coating technology and testing of the coated yeast in breadproduction as an optimal model
Yazar: ÖZGÜL ALTAY
Danışman: PROF. DR. FİGEN ERTEKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada ekmek mayasına nem geçişinin engellenebilmesi amacıyla mayanın yağ, protein ve karbonhidrat bazlı kaplama materyalleri ile katman şeklinde kaplanması işlemi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kaplama işleminde önemli değişkenler olan maya miktarı, nozul basıncı ve kaplama materyalinin mayaya oranı bağımsız değişkenlerinin D-Optimal birleşik dizayn deneme desenine göre optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. 
İşlem koşullarının optimizasyonu öncesinde ilk olarak kaplama materyallerinin konsantrasyonları üzerinde çalışılmış ve en düşük su buharı geçirgenliği değerini veren yağ, protein ve karbonhidrat konsantrasyonları belirlenmiştir. Ardından akışkan yatak kaplama sisteminde önemli olan işlem parametreleri belirlenmiştir.  2 farklı yağ, 3 farklı protein ve 5 farklı karbonhidrat bazlı kaplama materyalleri arasından en uygun kaplama materyali kombinasyonu ve kaplama işlemi yönü; su buharı geçirgenliği, su aktivitesi, kuru madde, yığın-sıkıştırılmış yoğunluk, çözünürlük, maya aktivitesi, ekmek hacmi ve higroskopisite analizleri değerlendirilerek belirlenmiştir.
Uygun kaplama işlemi yönü ve kaplama materyali kombinasyonunun belirlenmesi amacıyla 30 farklı kombinasyonda kaplama materyalleri ile ekmek mayası alttan ve üstten olmak üzere kaplanmıştır. Kaplanmış mayalarda yapılan su aktivitesi, kuru madde, yığın-sıkıştırılmış yoğunluk, çözünürlük, maya aktivitesi, ekmek hacmi ve higroskopisite analizleri sonucunda alttan kaplama yöntemi, palm yağı, jelatin, pektin kaplama materyalleri kombinasyonu en uygun yöntem ve kaplama materyalleri olarak seçilmiştir. Kaplama işlemi yönü ve kaplama materyali kombinasyonlarının belirlenmesinin ardından kaplama materyallerinin optimum konsantrasyonlarının belirlenmesi amacıyla D-Optimal birleşik deneme desenine göre oluşturulan 55 denemeye göre film dökme işlemi gerçekleştirilmiş ve yapılan su buharı geçirgenliği sonuçlarına göre, %17.5 palm yağı, %70 protein ve %12.5 karbonhidrat oranı ile oluşturulmuş filmlerde en düşük su buharı geçirgenliği sonucu elde edilerek bu oranlar optimum nokta olarak seçilmiştir. Aynı zamanda maya miktarı, nozul basıncı ve kaplama materyalinin mayaya oranı bağımsız değişkenlerinin belirlenmesi amacıyla 50-100 gram maya miktarı, 0.1-0.3 MPa nozul basıncı, %10-20 kaplama materyalinin mayaya oranı değişkenleri kullanılarak D-Optimal birleşik dizayn deneme desenine göre kaplama işlemleri gerçekleştirilmiş ve sonuç olarak optimum nokta 50 gram maya miktarı, 0.25 MPa nozul basıncı ve %13.09 kaplama materyali: maya oranı optimum nokta olarak belirlenmiştir. Optimum noktada 5 doğrulama denemesi yapılmış ve ve modelden elde edilen koşullar deneysel olarak doğrulanmıştır. 
Optimum noktada kaplama işlemi gerçekleştirilen mayalar ve bu mayalarla hazırlanan un karışımları 3 ay depolanmış ve ilk 2 hafta haftada bir kere, sonraki günlerde ise 2 haftada bir kere olmak üzere yapılan su aktivitesi, kuru madde, yığın-sıkıştırılmış yoğunluk, çözünürlük, maya aktivitesi, ekmek hacmi, un aktivitesi ve higroskopisite analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan depolama analizleri sonucuda kaplama işleminin mayaya nem geçişini önemli ölçüde engellediği, kaplanmamış, kontrol grubu mayanın analiz sonuçları ile karşılaştırıldığında kaplanmış mayanın aktivitesini daha uzun süre koruduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, in order to prevent the moisture transition to the bread yeast, a layer coating process was carried out in the fluidized bed dryer with oil, protein and carbohydrate based coating materials. In addition, fluidized bed coating independent parameters, which were the amount of yeast, the nozzle pressure and the ratio of coating materials to the yeast, were optimized based on D-Optimal design. The storage stability of yeasts coated at the optimum point was examined.
Prior to the optimization of the process conditions, concentrations of the coating materials were first studied and, oil, protein and carbohydrate concentrations targeting the lowest water vapor permeability value were determined. Then, the most important process parameters in the fluidized bed coating system were determined. The most appropriate combination of the coating materials among 2 different fats, 3 different proteins and 5 different carbohydrate based coating materials, and the direction of the coating process were selected according to the results of water vapor permeability, water activity, dry matter content, bulk-tapped densities, solubility in water, yeast activity, bread volume and hygroscopicity analysis. 
In order to determine the appropriate coating process direction and combination of coating material, bread yeast was coated with 30 different combinations with bottom and top coating methods. As a result of the analysis of water activity, dry matter, bulk-tapped density, solubility, yeast activity, bread volume and hygroscopicity in coated yeasts, the bottom coating method and the combination of palm oil, gelatin and pectin were chosen as the most suitable.  Then, in order to determine the optimum concentrations of the coating materials, the film was poured according to 55 different experiments created in the D-Optimal design and the lowest water vapor permeability was obtained as the optimum point in the films formed with 17.5% palm oil, 70% protein and 12.5% carbohydrate ratio. 
In addition, in order to determine the variables of yeast amount, nozzle pressure and the ratio of coating material to the yeast, the coating processes were carried out according to D-Optimal combined design using 50-100 grams of yeast, 0.1-0.3 MPa nozzle pressure, 10-20% of the ratio of coating material to the yeast as variables and the optimum point was determined as 50 grams of amount of yeast, 0.25 MPa nozzle pressure and 13.09% ratio of coating material to the yeast. At the optimum point, 5 different verification experiments were performed and the conditions that obtained from the model were experimentally verified.
Yeasts coated with optimum process conditions and flour mixtures prepared using these coated yeasts were stored for 3 months and water activity, dry matter content, bulk-tapped density, solubility in water, yeast activity, bread volume, flour activity and hygroscopicity were analyzed once a week for the first 2 weeks and once every 2 weeks on the following days. As a result, it was observed that the coating process significantly prevented the  moisture transfer to the yeast and retained its activity for a longer period of time compared to the uncoated control group.