Ultrasonik ön işlem uygulamalarının üzümsü meyvelerin kurutma süreçlerine etkisinin incelenmesi
The investigation of the effect of ultrasound pretreatment applications on the drying process of berries
Yazar: SENA SÜRER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EKİN KIPÇAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Frenk üzümü (Ribes rubrum), küçük, ekşi tatlı meyveleri olan ve vitaminler açısından zengin, Ribes cinsine ait bir bitki türüdür; soğuk iklimleri sever ve genellikle Kuzey Avrupa, Asya ve Kuzey Amerika'da yetiştirilir. Yaban mersini (Vaccinium myrtillus) ise küçük, tatlı ve besleyici meyveleri olan bir bitki türüdür; genellikle serin iklimlerde yetişir ve Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya'da yaygın olarak bulunur. Her iki üzümsü meyve de C vitamini, K vitamini ve antioksidanlar bakımından zengindir, bu özellikleri sayesinde bağışıklık sistemini güçlendirir ve genel sağlık üzerinde olumlu etkiler yaparlar. Ayrıca yüksek lif içeriği sindirim sağlığına katkıda bulunur. Anti-inflamatuar özellikleri sayesinde kalp sağlığını destekler, kanser riskini azaltabilir ve genel vücut sağlığını korurlar. Hem tatlı hem de ekşi aromalarıyla çeşitli tariflerde kullanılan bu meyveler, tatlılar, reçeller, jöleler, meyve suları gibi ürünlerde sıkça yer alır. Taze olarak tüketildikleri gibi, kurutulmuş veya dondurulmuş olarak da bulunabilirler. Yaban mersini ve frenk üzümü nemli iklimleri tercih ederler; Avrupa, Asya ve Kuzey Amerika gibi bölgelerde doğal olarak yetişirler. Tarım ve ticaret acısından da önemli ürünlerdir, geniş çapta yetiştirilir ve ticareti yapılır. Bu özellikleriyle hem besleyici hem de çok yönlü meyveler olarak öne çıkarlar, sağlık için değerli bir tercih oluştururlar. Ancak dönemsel meyvelerdir ve raf ömürleri kısadır. Bu nedenle, bu iki önemli üzümsü meyvenin korunabilmesi için farklı kurutma yöntemleri kullanılabilir. Literatürde, bu meyvelerin antioksidan kapasiteleri ve besin içerikleri üzerine odaklanan birçok makale bulunmasına rağmen, kurutma kinetiği ve çeşitli ön işlemlerin sürece olan etkilerini inceleyen çalışmalar hala sınırlıdır. Literatürdeki bu açığı doldurmak amacıyla, bu çalışmada, frenk üzümü ve yaban mersini meyvelerinin vakum etüvde kurutulması ve kızılötesi kurutulmasında ultrasonik ön işlem etkisi araştırılmaktadır. Deneyler sırasında seçilen kurutma sıcaklıkları 70 ve 80 ºC'dir. Her yöntem için, 1 dakika, 5 dakika, 10 dakika, 15 dakika, 20 dakika, 25 dakika ve 30 dakika süreli ultrasonik ön işlem ile deneyler gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları ön işlemsiz kurutulan şahit deney verileriyle karşılaştırılmıştır. Her bir deney için etkili nem difüzyon katsayıları (Deff) hesaplanmış olup literatürde en çok bilinen matematiksel modelleme denklemleriyle de kuruma eğrileri modellenmiştir. Kurutma suresinin kurutma sıcaklığı arttıkça azaldığı görülmüş ve vakum etüvle yapılan kurutma işlemlerinde kızılötesi kurutma işlemlerine kıyasla daha kısa kurutma süreleri elde edilmiştir. Ancak, frenk üzümleri ve yaban mersinleri üzerinde yapılan çalışmalarda, ultrasonik ön işlemin kuruma suresi üzerinde olumlu bir etkisinin olmadığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
Red Berry (Ribes rubrum) is a plant species belonging to the genus Ribes, with small, sour-sweet fruits rich in vitamins; It likes cold climates and is generally grown in Northern Europe, Asia and North America. Blueberry (Vaccinium myrtillus) is a type of plant with small, sweet and nutritious fruits; It generally grows in cool climates and is widely found in North America, Europe and Asia. Both berries are rich in vitamin C, vitamin K and antioxidants, thanks to these properties, they strengthen the immune system and have positive effects on general
health. Additionally, its high fiber content contributes to digestive health. Thanks to their anti-inflammatory properties, they support heart health, reduce the risk of cancer and protect general body health. These fruits, which are used in various recipes with both sweet and sour flavors, are frequently included in products such as desserts, jams, jellies and fruit juices. While they can be consumed fresh, they can also be found dried or frozen. Blueberries and red berries prefer cool, moist climates; They grow naturally in regions such as Europe, Asia and North America. They are also important crops in terms of agriculture and commerce and are widely grown and traded. With these features, they stand out as both nutritious and versatile fruits, making them a valuable choice for health. However, they are seasonal fruits and their shelf life is short. Therefore, different drying methods can be used to preserve these two important berries. Although there are many articles in the literature focusing on the antioxidant capacities and nutritional contents of these fruits, studies examining the drying kinetics and the effects of various pretreatments on the process are still limited. In order to fill this gap in the literature, in this study, the effect of ultrasonic pretreatment on vacuum oven drying and infrared drying of red berry and blueberry fruits is investigated. The drying temperatures chosen during the experiments were 70 and 80°C. For each method, experiments were carried out with ultrasonic pretreatment for 1 minute, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes, 20 minutes, 25 minutes and 30 minutes. The test results were compared with the blank test data dried without pretreatment. Effective moisture diffusion coefficients (Deff) were calculated for each experiment, and drying curves were modeled with the most well-known mathematical modeling equations in the literature. It was observed that the drying time decreased as the drying temperature increased, and shorter drying times were obtained in vacuum oven drying processes compared to infrared drying processes. However, in studies conducted on red berries and blueberries, it was observed that ultrasonic pretreatment did not have a positive effect on drying time.