Stearin ve olein CBS bazlı çikolatalarda partikül boyut dağılımının kalite ve fat bloom üzerine etkileri
The effect of particle size distribution on fat bloom and quality in stearine and olein based chocolates
Yazar: MELİH ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. NEVZAT KONAR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kakao yağı ikameleri (CBS) olarak hidrojenize palm kernel olein (HPKO) ve stearin (HPKS) içeren sütlü kokolin örnekleri, ball-mill sistemi ile farklı ortalama partikül boyutu (D90) değerlerine (20.0, 25.0, 30.0, 35.0 ve 40.0 μm) sahip olacak şekilde hazırlanmıştır. HPKS örneklerinde HPKO örneklerine göre daha düşük nem miktarları belirlenmiştir (p<0.05), ancak her iki ürün grubu için de ortalama partikül boyutu ile nem miktarı arasında anlamlı bir ilişki bulunmamıştır. Örneklerin su aktivitesi değerleri 0.250-0.262 arasında değişmiştir. Kokolin örneklerinin sertlik değerleri (4239.3-5691.4 g) penetrasyon tekniği ile ölçülmüştür. HPKO örneklerinde ortalama partikül boyutuna bağlı sertlikte önemli bir değişim gözlenmezken, HPKS örneklerinde partikül boyutunun artışı ile sertlik artmıştır (P<0.05). Palm yağı türü ve partikül boyutunun renk özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiş, L* (32.93-35.48), a* (8.43-8.81), b* (10.33-11.13), kroma (13.31-14.23) ve hue açısı (50.77-51.58) değerleri belirlenmiştir. HPKS örneklerinde partikül boyutu artışı ile a* ve b* değerleri artmıştır. Örneklerin duyusal özellikleri (renk, parlaklık, sertlik, kırıntılanma, pürüzsüzlük, mumluluk, lezzet, ağızda erime) çikolata teknolojisi uzmanları tarafından değerlendirilmiştir. HPKS ve HPKO örneklerinde pürüzsüzlük ve lezzet dışında önemli farklılıklar gözlenmemiştir. Bu iki özellikte, partikül boyutunun artışı ile beğeni azalmıştır (P<0.05). 20°C ve 30°C'lik sıcaklık döngüleri ve %45 bağıl nemde 6 saatlik sürelerle 99 kez uygulanarak hızlandırılmış raf ömrü (ASL) çalışması yapılmıştır. ASL sonunda su aktivitesi değerinin 0.400'den düşük olduğu belirlenmiştir. Depolama sürecinde HPKO ve HPKS örneklerinde sertlik artmış, ancak son aşamalarda düşüş göstermiştir. Bu değişim, depolama sırasında nem miktarındaki artışa bağlanmıştır. Hızlandırılmış raf ömrü sırasında renk ölçümleri ve beyazlık indeksi (WI) değerleri belirlenmiştir. HPKS örneklerinde ΔE değeri 2'den düşük kalırken, HPKO örneklerinde partikül boyutunun 30.0 μm'nin altında olduğu durumlarda bu değer 3.0'ün üzerine çıkmıştır. 30.0 μm'nin üzerindeki HPKO örnekleri daha stabil renk değişimi göstermiştir. HPKS örnekleri 30.6-33.1, HPKO örnekleri ise 36.4-38.2 WI değerlerine sahip olmuştur. HPKS örneklerinin daha düşük WI değerleri, yüksek SFC oranı ile ilişkilendirilmiştir. Sonuç olarak, HPKS'nin kalite ve stabilite açısından avantajlı olduğu, ancak duyusal özellikler dışında partikül büyüklüğü etkilerinin ihmal edilebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, milk chocolate samples containing commonly used cocoa butter substitutes (CBS), hydrogenated palm kernel olein (HPKO), and stearin (HPKS) were prepared using a ball-mill system to achieve different average particle sizes (D90) of 20.0, 25.0, 30.0, 35.0, and 40.0 μm. HPKS samples showed lower moisture levels than HPKO samples (p<0.05), although no significant relationship between average particle size and moisture content was found for either group. Water activity values ranged narrowly between 0.250 and 0.262. Hardness values (4239.3-5691.4 g) were measured using the penetration technique. HPKO samples did not show significant changes in hardness with particle size, while HPKS samples showed increased hardness with larger particle sizes (P<0.05). The study also examined the effects of palm oil type and average particle size on color properties, determining L* (32.93-35.48), a* (8.43-8.81), b* (10.33-11.13), chroma (13.31-14.23), and hue angle (50.77-51.58) values. HPKS samples showed increases in a* and b* values with larger particle sizes. Sensory attributes (color, brightness, initial bite hardness, crumbliness, smoothness, waxiness, flavor, melt-in-mouth) were evaluated by chocolate technology experts. No significant differences were found for attributes other than smoothness and flavor, which decreased in preference with increasing particle size for both HPKS and HPKO samples (P<0.05). An accelerated shelf life (ASL) study was conducted with 99 cycles of temperature changes (20°C and 30°C) at 45% relative humidity for 6-hour intervals. Water activity values remained below 0.400 at the end of ASL. During storage, hardness initially increased but decreased in the later stages due to increased moisture levels. Color measurements and whiteness index (WI) values were recorded during ASL. HPKS samples maintained a ΔE value below 2, while HPKO samples exceeded 3 when particle size was below 30.0 μm. HPKO samples with particle sizes above 30.0 μm showed more stable color changes. WI values ranged from 30.6 to 33.1 for HPKS samples and from 36.4 to 38.2 for HPKO samples, with HPKS samples having lower WI values due to their higher SFC ratio. The study concluded that HPKS has advantages in quality and stability, while particle size effects are generally negligible outside of sensory properties.