Bitkisel kaynaklı hamyağlarda ultrases destekli minimal rafinasyon uygulamaları ve işlem koşullarının optimizasyonu
Application of ultrasound assisted minimal refining operation and optimization of process conditions in crude vegetable oils
Yazar: ÖZGÜR DEVRİM ABLAY
Danışman: PROF. DR. AYTAÇ GÜMÜŞKESEN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bitkisel kaynaklı tohum ve meyvelerden elde edilen ham yağların rafinasyonu, yağın yapısındaki istenmeyen bileşenlerin uzaklaştırılması ya da miktarlarının kabul edilebilir düzeye düşürülebilmesi amacıyla uygulanmaktadır. Rafinasyon işlemi sırasında istenmeyen maddeler yağdan uzaklaştırılırken ya da miktarları kabul edilebilir düzeye düşürülürken; yağda bulunan biyoaktif özellikteki bileşenler (tokoferoller, fenolik maddeler, steroller, skualen vb.) nitel ve nicel olarak kayba uğramakta, konjugasyon ve trans izomerizasyon reaksiyonları meydana gelmektedir.
Rafinasyon kademelerindeki biyoaktif madde kaybını azaltmak veya istenmeyen bileşiklerin oluşmasını engellemek için sistem içi, yenilikçi, teknik çözümlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu amaçla; yağın kalite kriterleri ve rafinasyon verimliliği göz önünde bulundurularak rafinasyon kademelerine ait işlem koşullarının, biyoaktif madde kaybını azaltmak veya istenmeyen bileşiklerin oluşmasını engellemek için optimize edilmesi önem arz etmektedir. Bu nedenle yeni uygulamalar geliştirilirken; daha düşük sıcaklıkta gerçekleştirilebilen, işlem süresinin kısaltıldığı, daha az kimyasal madde kullanılan ve ultrases uygulaması gibi yenilikçi ve kimyasal reaksiyonları hızlandırıcı etkisi olduğu bilinen tekniklerin uygulandığı rafinasyon akışlarının geliştirilmesi gerekmektedir.
Bu kapsamda araştırmanın genel amacı; bitkisel ham yağların kimyasal rafinasyonunda ultrases destekli alkali nötralizasyonu ve farklı ağartma toprakları ve yöntemlerle gerçekleştirilecek renk açma işlemlerinin geliştirilmesi ve işlem koşullarının, biyoaktif maddelerin nitel ve nicel kaybını minimize edecek şekilde optimize edilmesidir.
Ultrases destekli alkali nötralizasyon işlemi; kuvvetli ve zayıf kuvvetteki alkaliler kullanılarak, renk açma işlemi ise bentonit bazlı asitle aktifleştirilmiş ağartma toprağı ve sadece yıkama, kurutma ve boyut küçültme gibi fiziksel yöntemlerle üretilen doğal sepiyolit kullanılarak, kuru ve yaş renk açma yöntemleri ile aspir yağında gerçekleştirilmiştir.
Elde edilen sonuçlar; ultrases destekli alkali nötralizasyon uygulaması ile, geleneksel alkali nötralizasyon işleminde ulaşılan serbest asitlik seviyelerine çok daha kısa sürelerde ulaşılabildiğini (geleneksel nötralizasyon 20dakika, ultrases destekli alkali nötralizasyon en fazla 100saniye), özellikle toplam fenolik madde miktarı göz önünde bulundurulduğunda ultrases destekli alkali nötralizasyon işleminin avantajlı olduğunu ortaya koymuştur (NaOH;161,8mg/kg yağ geleneksel alkali nötralizasyon, 195,8mg/kg yağ ultrases destekli alkali nötralizasyon). Renk açma işleminde sepiyolitin karotenoidleri adsorbe etme kapasitesinin, bentonit bazlı asitle aktifleştirilmiş ağartma toprağından önemli bir farklılık göstermediği, yaş renk açma yönteminde suyun adsorbantın etrafını çevreleyerek ağartma toprağı tarafından adsorbe olarak kaybolan yağ miktarını önemli düzeyde azalttığı tespit edilmiştir.

Anahtar sözcükler: Ultrases, aspir yağı, alkali nötralizasyon

Abstract:
The refining of crude oils of vegetable seeds and fruits is applied to remove the unwanted components in the structure of the oil or to reduce their amounts to an acceptable level. During the refining process, unwanted substances are removed from the oil or while their amounts are reduced to an acceptable level; bioactive components (tocopherols, phenolic substances, sterols, squalene, etc.) in the oil are qualitatively and quantitatively lost, conjugation and trans isomerization reactions occur.
In order to reduce the loss of bioactive substances in the refining stages or prevent the formation of unwanted compounds, in-system, innovative, technical solutions need to be developed. For this purpose; considering the quality criteria and refining efficiency of the oil, it is important to optimize the processing conditions of the refining stages in order to reduce the loss of bioactive substances or prevent the formation of unwanted compounds. While developing new applications for this purpose; refining flows, which can be carried out at lower temperatures, shorten the processing time, use less chemicals, and innovative and known techniques such as ultrasound application that are known to accelerate chemical reactions, need to be developed.
In this context, the main purpose of this thesis was ultrasound-assisted alkali neutralization and the development of a bleaching process to be carried out with different bleaching soils and methods and optimizing the process conditions to minimize the qualitative and quantitative loss of bioactive substances. Ultrasound assisted alkali neutralization process was carried out using strong, medium and weak alkalis, while bleaching was carried out activated with bentonite and sepiolite-based natural bleaching soils (adsorbent) with dry and wet bleaching methods. All processing conditions were optimized.
Obtained results revealed that ultrasound assisted alkali neutralization can reach the free acidity levels achieved in the conventional alkali neutralization process in a much shorter period of time (duration of traditional alkaline neutralization was 20 mins while longest ultrasound assisted alkaline neutralization runs took 100s), therefore it is advantageous to use ultrasound assisted alkali neutralization process, especially considering the amount of total phenolic component (NaOH; 161.8mg/kg and 195.8mg/kg after traditional and ultrasound assisted alkaline neutralization, respectively). It was determined that the capacity of sepiolite to adsorb carotenoids in the bleaching process does not show a significant difference with the bentonite-based bleaching soil, but in the wet bleaching method, the water surrounds the adsorbent and significantly reduces the amount of oil separated by the bleaching soil.

Keywords: Ultrasound, safflower oil, neutralization, bleaching, sepiolite