Dondurulmuş kıymanın ohmik çözündürülmesinin deneysel ve kuramsal olarak incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of ohmic thawing of frozen minced meat
Yazar: MUTLU ÇEVİK
Danışman: PROF. DR. FİLİZ İÇİER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, 3 farklı yağ içeriğine (%2, 10 ve 18) sahip kıyma örneklerinin 3 farklı voltaj gradyanında (10, 13 ve 16 V/cm) ohmik çözündürülmesi (OÇ) deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Ohmik çözündürme işleminin etkilerinin karşılaştırılması amacıyla geleneksel çözündürme yöntemi olarak +4°C durağan soğuk ortamda çözündürme (BÇ) ve +4°C akan soğuk su altında çözündürme (SÇ) işlemi uygulanmıştır. Ohmik ve geleneksel çözündürme yöntemlerinin çözünme süresi, çözündürme homojenliği, enerji/ekserji verimliliği, bazı kalite özellikleri (kompozisyon değişimleri, çözünme kaybı, renk ve reolojik özellikler) ve istenmeyen özellikler (mikrobiyolojik yükte artış, metal geçişi ve mutajenik oluşumlar) üzerine etkileri tespit edilmiştir. Ayrıca ohmik çözündürme işlemi kuramsal olarak da incelenmiştir. 
Ohmik çözündürme yöntemi ile kıyma örnekleri başarılı bir şekilde çözündürülmüştür. Kıyma örneklerinin efektif elektriksel iletkenlik değerinin sıcaklık arttıkça arttığı, artış hızının başlangıç çözünme sıcaklığına yaklaştıkça daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Örneğin merkez noktasının -1°C'ye ulaştığı koşulda, örnek içindeki maksimum sıcaklığın 1.50°C ile 16.17°C aralığında değiştiği, ancak oda sıcaklığının altında kaldığı belirlenmiştir. OÇ işlemlerinde yağ içeriği arttıkça Delta E ve Delta C'nin arttığı, başka bir deyişle renk değişiminin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Çözündürme yönteminin ve voltaj gradyanının kıyma örneğinin viskoelastik özelliklerindeki değişim üzerine genel olarak farklı bir etkiye neden olmadığı belirlenmiştir. Farklı çözündürme yöntemlerinin kıyma örneklerinin mikrobiyolojik özellikleri üzerine benzer etki gösterdiği belirlenmiştir. Ohmik çözündürme işleminin mutajenik oluşuma neden olmadığı ve metal geçişi açısından izin verilen sınır değerlerin altında kaldığı tespit edilmiştir. Çözündürme sistemlerinin enerjetik ve ekserjetik verimliliklerinin sırasıyla %2-45 ve %0.92-41.04 aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Yapılan kuramsal çalışma sonunda; ANSYS ve MATLAB paket programları kullanılarak elde edilen teorik model öngörülerinin (çözündürme süresi ve sıcaklık dağılımı) deneysel veriler ile iyi uyum gösterdiği belirlenmiştir.
Ohmik çözündürme işleminin dondurulmuş kıyma örneklerinin çözündürülmesi amacıyla güvenilir bir alternatif yöntem olarak uygulanabilir olduğu sonucuna varılmıştır. Elde edilen çıktıların pilot ve endüstriyel ölçekteki ohmik çözündürme sistemlerinin tasarımı için değerli veriler sunduğu düşünülmektedir.

Abstract:
In this thesis, ohmic thawing (OT) applied at different voltage gradients (10, 13, 16 V/cm) for minced beef having different fat contents (2%, 10%, 18%) was investigated experimentally and theoretically. Thawing at stationary +4°C cold ambient (RT) and thawing under running +4°C cold water (WT) were employed as conventional thawing methods to compare the effects of OT. Effects of OT and conventional thawing methods (RT and WT) on thawing time, thawing homogeneity, energy/exergy efficiency, some quality properties (composition changes, drip loss, color and rheological properties) and undesirable properties (increased microbiological load, metal transition and mutagenic formations) were determined. In addition, ohmic thawing methods have been investigated as theoretically. 
Frozen minced beef was thawed with OT method, successfully. Effective electrical conductivity values of minced beef increased as temperature increased, and rate of increase was higher near the initial thawing temperatures. In the condition at which centre temperature reached to -1°C, maximum temperature was between 1.50°C and 16.17°C but it was below room temperature. In OT, Delta E and Delta C values increased as fat content increased, in other words colour differences increased. Thawing method and voltage gradient had no significant effect on the change of viscoelastic properties of minced beef samples, in general. Similar effects of different thawing methods on microbiological properties was determined. OT did not cause any mutagenic effect, and metal migration values were below the allowable limits. It was determined that energetic and exergetic efficiencies of the thawing systems varied between 2-45 % and 0.92-41.04%, respectively. Predictions obtained from theoretical models solved by MATLAB and ANSYS programmes (thawing time and temperature distributions) were in good agreement with experimental results. 
It was concluded that ohmic thawing could be a safer alternative thawing method for thawing of minced beef. It is thought that results of present study will provide valuable data for designing pilot and industrial scale ohmic thawing systems.