Farklı proses koşullarının karamelize çikolatanın kalite özelliklerine etkisi
The effect of different process conditions on the quality characteristics of caramelised chocolate
Yazar: NURCANAN AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER SAİD TOKER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Çikolata, dünya üzerinde her yaştan bireyin keyifle tükettiği popüler bir üründür. İçeriğinde bulunan fenolik bileşenler kendine has özelliklerini kazandırmaktadır. Kakao kütlesi, süt yağı, şeker ve kakao yağı bileşimindeki farklılıklara bağlı olarak bitter, sütlü ve beyaz çikolata elde edilebilmektedir. Çikolata üretimi, kalite özelliklerini sağlayan bir dizi işlemle (karıştırma, rafine etme, konçlama, temperleme) gerçekleştirilir. Hammaddelerin türü ve miktarı üretim prosesinde farklılıklara neden olur  bu da son ürün kalitesine etki eder. Çikolata ve çikolata ürünleri birçok alanda kullanılabilmektedir. Bunlardan bir tanesi de karamelize beyaz çikolatadır. Ganaj yapımında, tablet çikolata olarak, dolgu ya da pasta kaplama malzemesi olarak kullanım alanları vardır. Karamelize çikolata, beyaz küvertürün sıcaklık uygulaması nedeniyle meydana gelen maillard reaksiyonları neticesinde karamelize olmasıyla elde edilir. Elde edilen ürün yarı akışkan bir yapıya sahip olmasından dolayı karamelize çikolatanın reolojik özellikleri proses ve ürün kalitesi bakımından büyük önem taşımaktadır. Bununla birlikte maillard reaksiyonları neticesinde meydana gelen lezzet bileşenleri ile zararlı ve kanserojenik bileşiklerin belirlenmesi ürün bazında önemli hususlardır. 
Literatürde bu konuyla ilgili herhangi bir çalışmaya rastlanılmamış olup geniş bir skalada değerlendirebilmek açısından karamelize çikolatanın reolojik karakteri, renk değişimi, duyusal özellikleri, aroma bileşenleri, Hidroksimetilfurfural oluşumu bakımından incelenmiştir. Farklı proseslerde üretilen örneklerde (110,115,120°C/30,60,90,100,120dk.) reolojik özellikleri belirlemek amacıyla Casson, Herschel-Bulkley ve Ostwald de Waele modelleri uygulanmış ve en uygun model Ostwald de Waele olmuştur. Elde edilen verilere göre ürünlerin viskozitesi artan sıcaklığa bağlı olarak azalmıştır. Kıvam katsayıları ise (Pa.sn) sıcaklık artışına bağlı olarak önce azalmış 90 dakikadan daha fazla süre karamelize edilen ürünlerde ise artmıştır. Bu durumun önce genleşme neticesinde azalan moleküler bağ sonrasında ise nemin uçması sonucu artan partikül kümelerinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu ürünler arasında dezavantaja sahip olan ürünler yüksek viskoelastik katı yapı (yüksek kıvam katsayısı) bakımından ayrışmaktadır. Maillard reaksiyonlarının önemli bir kriteri olan esmerleşme katsayısı değerleri tüm örnekler için sıcaklık ve süre arttıkça artmıştır. Kolorimetrik ölçüm sonuçlarında elde edilen L* değerleri artan sıcaklık ve süreye bağlı olarak azalmış ve renk koyulaşmıştır. Elde edilen renk analizi verileri esmerleşme kaysayısı değişimi ile örtüşmektedir.Yine artan sıcaklık ve süreye bağlı olarak örneklerde 5-HMF değeri artmıştır.Özellikle 120°C'de uygulanan karamelizasyon neticesinde elde edilen örneklerin 5-HMF düzeyi 44-162 ppm arasında oldukça yüksek bulunmuştur. Yapılan GC-MS aroma bileşenlerinin tespit analizinde ise özellikle sıcaklık arttıkça karamelizasyonu işaret eden furfural ve linalool lezzet bileşenleri tespit edilmiştir. Ancak 120°C'de yapılan karamelizasyon neticesinde örneklerde Argon gibi sağlığa zararlı olduğu bildirilen bileşenler tespit edilmiştir. Bu durum bu sıcaklıkta elde edilen örnekler için dezavantaj oluşturmaktadır. Nitekim yüksek sıcaklıkta ürün kimyasal yapısının bozulması, yüksek 5-HMF oluşumu, lezzeti bozan azotlu bileşenlerin miktarında artış ve yağ/protein denatürasyonu bu durumu açıklamaktadır.Karamelizasyon işleminin beyaz çikolatanın kalite özelliklerinde farklılıklara neden olduğu açıktır dolayısıyla optimum sıcaklık/süre kombinasyonunu belirleyerek arzu edilen duyusal karakter ortaya çıkarılabilmektedir.

Duyusal analizde araştırılan renk, koku, ağızda kalan his, pütürlülük, kıvam ve genel beğeni gibi parametrelerde en belirgin sonuçlar koku, ağızda kalan his ve pütürlülük kriterleri bakımından zayıf olarak beğenilmeyen ürünler 120°C'de karamelize edilen örneklerdir. Bu örneklerde yoğun kumsu yapı ve ağır yanık kokusu belirtilmiştir. Genel beğeni olarak en iyi sonuçlar 110°C/60 ve 90 dk. ile 115°C/60 ve 90 dk. kombinasyon örneklerine aittir. Sonuç olarak, tüm bu parametreler göz önüne alındığında reolojik açıdan uygun, HMF miktarınca düşük, aroma bileşenleri bakımından dengeli ve genel beğenisi yüksek olan 110°C/60 ve 90 dk. ile 115°C/60 dk. prosesleri uygun bulunmuştur. Beyaz çikolatadan karamelize çikolata üretimi sırasında ürün kalite özellikleri ve oluşan toksik bileşenler açısından uygulanan proseste sıcaklık, sure parametreleri dikkate alınmalıdır.

Anahtar kelimeler: Karamelize çikolata, Reoloji, Proses, Hidroksimetilfurfural

Abstract:
Chocolate is a popular product in the world consumed by people of all age with pleasure. Phenolic compounds present in their content give their own taste. Depending on the differences in composition of cocoa mass,  milk fat, sugar and cocoa butter; there are varieties such as bitter, milk and white chocolates. Their production is carried out by a series of process (mixing, refining, conching and tempering) which provide the characteristics of chocolate. The type and quantity of raw materials cause differences in the production process, which influences final product quality parameters. Chocolate and chocolate products can be used in many different areas. One of these is caramelized chocolate. It can be used as ganache, filling, tablet chocolate and pastry enrobing. Caramelized chocolate is obtained by caramelization of the white couverture by the reaction of the maillards a result of temperature treatment. Since the obtained product has a semi-fluid structure,  the rheological properties of chocolate are of great importance in terms of process and product quality. In addition, it is important to determine the harmful and carcinogenic compounds that ocur during the caramelization process .
In the literature, no studies on this subject have been encountered so; rheological character, color change, sensory properties, aroma components, 5-HMF formation  have been examined in order to evaluate them on a wide scale. In samples produced in different processes (110,115,120° C / 30,60,90,100,120min.) to determine the rheological properties of the products; Casson, Herschel-Bulkley and Ostwald de Waele models were applied. According to the data obtained, the most suitable model was Ostwald de Waele. According to the obtained data, the viscosity of the products decreased due to increasing temperature. Consistency coefficients were decreased before the temperature increase but increased in the caramelized products for more than 90 minutes. The reason for this is thought to be the increase in the number of particles due to the mousture and decreasing molecular bond as a result of the expansion. The products which have the disadvantage between these products differ in the high viscoelastic solid structure (consistency coefficient). Browning index values, an important criterion of Maillard reactions, increased with increasing temperature and time for all samples. The L * values obtained in the colorimetric measurement results decreased with increasing temperature and time and the color get darkened. The color analysis data obtained corresponds to the browning index change. And, depending on the increasing temperature and time, the 5-HMF value was increased in the samples. The 5-HMF level of the samples obtained at 120 ° C was very high between 44-162 ppm. In the determination analysis of GC-MS aroma components, furfural and linalool flavor components which indicate caramelization were determined especially as the temperature increased. However, as a result of the caramelization carried out at 120 ° C, there are components that are declared to be harmful to health, such as Argon. This poses a disadvantage for samples obtained at this temperature. Indeed, the deterioration of the chemical structure of the product at high temperature, the formation of high 5-HMF, an increase in the amount of nitrogenous components that spoil the flavor and the fat / protein denaturation explain this situation. It is clear that the caramelization process causes differences in the quality characteristics of the white chocolate, so that the desired sensory character can be determined by determining the optimum temperature / time combination. The parameters investigated in the sensory analysis are color, smell, mouth feeling, roughness, consistency and general appreciation. 
Unsatisfactory products are caramelized at 120 ° C in terms of odor, lingering sensation and roughness criteria. In these samples, the intense sandy structure and the heavy smell of burns were indicated. As a general rating, the best results are 110 °C /60 and 90 min. with 115 °C /60 and 90 min. The combination belongs to the examples. As a result, all these parameters are considered to be rheologically relevant, low in HMF content, balanced in terms of aroma components and high overall acceptance of 110 °C /60 and 90 min. with 115 °C /60 min. processes were found suitable. During the production of caramelized chocolate from white chocolate, temperature, duration parameters should be taken into consideration in the process applied for product quality characteristics and toxic components.

Keywords: Caramelized chocolate, Rheology, Process, Hydroxymethyl furfural