Ekstrüder ve geleneksel yöntemle prejelatinize nişasta üretimi
Pregelatinizied starch production by extruder and traditional method
Yazar: EMRE DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE NESLİHAN DÜNDAR
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Buğday nişastası = Wheat starch ; Modifiye nişasta = Modified starch

Özet:
Bu tez çalışması, ekstrüder ve geleneksel yöntemlerle prejelatinize nişasta üretimini karşılaştırmayı amaçlamaktadır. Araştırmada temel malzeme olarak buğday nişastası kullanılmıştır. Prejelatinize nişasta, suyu hızla emme ve şişme yeteneği sayesinde gıda endüstrisinde sıkça kullanılan bir bileşendir. Çalışmada, her iki yöntemle üretilen prejelatinize nişastaların fiziksel ve kimyasal özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir.
Ekstrüder yöntemi, nişastanın yüksek sıcaklık ve basınç altında işlenmesiyle gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde tek vidalı ekstrüder kullanılarak nişasta yüksek sıcaklık ve basınç altında jelatinize edilmiştir. Geleneksel yöntem ise nişastanın su ile karıştırılarak çirişlendirme sıcaklığına getirilip kurutulmasıyla uygulanmıştır.
Her iki yöntemle üretilen prejelatinize nişastaların su tutma kapasitesi, çözünürlük, jelatinleşme sıcaklığı, renk özellikleri, mikroyapısal özellikler ve kimyasal yapıları analiz edilmiştir. Su tutma kapasitesi santrifüj yöntemiyle belirlenirken, jelatinleşme sıcaklığı diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile ölçülmüştür. Renk ölçümleri için Hunter kolorimetresi kullanılmış, mikroyapısal özelliklerin belirlenmesi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve kimyasal yapı analizleri için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) kullanılmıştır.
Elde edilen sonuçlar, ekstrüder yöntemiyle üretilen prejelatinize nişastaların su tutma kapasitesinin (8,28 g/g) ve çözünürlüğünün (%7,57) geleneksel yöntemle üretilen nişastalardan (sırasıyla 5,59 g/g ve %1,21) daha yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca, ekstrüder yöntemiyle üretilen nişastaların jelatinleşme sıcaklığı (114,06 °C) geleneksel yöntemle üretilen nişastaların (95,76 °C) üzerindedir. Bu durum, ekstrüzyon işleminin nişastanın moleküler yapısını önemli ölçüde değiştirerek daha fazla su tutma kapasitesine ve yüksek çözünürlüğe sahip olmasına yol açtığını göstermektedir.
Renk analizleri, ekstrüder yöntemiyle üretilen nişastaların daha açık ve daha az sarımsı olduğunu ortaya koymuştur. FT-IR analizleri, ekstrüder yönteminin nişastanın kimyasal yapısında belirgin değişikliklere neden olduğunu göstermektedir. SEM analizleri ise ekstrüder yönteminin nişasta granüllerinin boyutlarını küçülterek daha homojen bir yapı oluşturduğunu ortaya koymuştur.
Bu bulgular, ekstrüder yönteminin hızlı işlem süreci ve iyileştirilmiş fonksiyonel özellikleri ile endüstriyel ölçekli uygulamalar için uygun bir seçenek sunduğunu göstermektedir. Geleneksel yöntem ise daha doğal nişasta yapısının korunduğu uygulamalar için tercih edilebilir. Sonuç olarak, bu çalışma, prejelatinize nişasta üretiminde hangi yöntemin hangi durumlarda tercih edilmesi gerektiği konusunda önemli bilgiler sunmaktadır.

Abstract:
This thesis aims to compare the production of pre-gelatinized starch using extruder and traditional methods. Wheat starch was used as the primary material in the research. Pre-gelatinized starch is a commonly used ingredient in the food industry due to its ability to rapidly absorb water and swell. The study examines the physical and chemical properties of pre-gelatinized starch produced by both methods in detail.
The extruder method involves processing the starch under high temperature and pressure using a single-screw extruder. In contrast, the traditional method entails mixing the starch with water, heating it to the gelatinization temperature, and then drying the resulting gel.
The study analyzed the water absorption capacity, solubility, gelatinization temperature, color properties, microstructural characteristics, and chemical structures of the pre-gelatinized starch produced by both methods. Water absorption capacity was determined by centrifugation, gelatinization temperature was measured using differential scanning calorimetry (DSC), color measurements were conducted using a Hunter colorimeter, microstructural properties were assessed with a scanning electron microscope (SEM), and chemical structure analyses were performed using Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy.
The results showed that the pre-gelatinized starch produced by the extruder method had a higher water absorption capacity (8.28 g/g) and solubility (7.57%) compared to the starch produced by the traditional method (5.59 g/g and 1.21%, respectively). Additionally, the gelatinization temperature of starch produced by the extruder method (114.06 °C) was higher than that of starch produced by the traditional method (95.76 °C). This indicates that the extrusion process significantly alters the molecular structure of the starch, resulting in higher water absorption capacity and solubility.
Color analyses revealed that starch produced by the extruder method was lighter and less yellowish. FT-IR analyses indicated significant changes in the chemical structure of the starch due to the extruder method. SEM analyses showed that the extruder method produced smaller and more homogeneous starch granules.
These findings suggest that the extruder method, with its rapid processing and improved functional properties, is suitable for industrial-scale applications. The traditional method, on the other hand, may be preferred for applications where the natural structure of the starch is desired. In conclusion, this study provides valuable insights into which method should be preferred under different circumstances for the production of pre-gelatinized starch.