İrmikaltı undan vital gluten ve etanol üretimi üzerine bir araştırma
A study on production of vital gluten and ethanol from durum clear flour
Yazar: MEHMET KOYUNCU
Danışman: PROF. DR. SELMAN TÜRKER ; YRD. DOÇ. DR. ABDULVAHİT SAYASLAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Biyoyakıtlar = Biofuels ; Buğday gluteni = Wheat gluten ; Liyofilize gluten = Lyophilise gluten ; Makarnalık buğday = Durum wheat ; Vital gluten = Vital gluten

Özet:
Durum buğdayı (Triticum durum), makarna üretiminde kullanılan irmiğe öğütülürken ekonomik değeri düşük olan yaklaşık %8 oranında irmikaltı (elekaltı) un elde edilmektedir. Türkiye'de yıllık 90.000 ton civarında üretilen irmikaltı un için yem sanayi dışında katma değeri yüksek yeni kullanım alanları aranmaktadır. Bu çalışma kapsamında, San-Tez projesi ortağı Komgıda A.Ş. ile birlikte toplamda üç irmik/makarna fabrikasından sağlanan irmikaltı unların katma değeri yüksek vital gluten ve yakıt amaçlı etanol üretimine uygunluğu araştırılmıştır. İrmikaltı unlardan üç farklı yaş öğütme yöntemiyle (Hamur-yıkama, Hamur-su dispersiyonu, Un-su dispersiyonu) vital gluten üretimi denenmiş; bu yöntemlerden Hamur-su ve Un-su dispersiyonu yöntemleriyle kabul edilebilir saflık (%71.2-82.1 protein, Nx5.7, km), verim (%10.1-14.3, km)  ve randımanda (%48.7-76.8) vital gluten üretimi gerçekleştirilebilirken, Hamur-yıkama yöntemiyle ancak pratikte karşılığı olmayan tuzlu su kullanımı ve manuel işlemeyle vital gluten üretilebilmiştir. İrmikaltı unlardan üretilen glutenlerin vitaliteleri (kaliteleri) ekmek üretimi başta olmak üzere farklı yöntemlerle test edilmiştir. İrmikaltı unlardan elde edilen vital glutenlerle yaklaşık %2 oranında katkılanan ekmeklik unların hamur yoğurma özellikleri ve ekmeklik kaliteleri, ticari vital glutenle aynı oranda katkılanan una yakın bulunmuştur. Vital gluten üretiminden arta kalan irmikaltı un bileşenleri (nişasta başta olmak üzere şekerler, selüloz ve hemiselülozlar), sırasıyla i) eşzamanlı pişirme (nişastanın çirişlendirilmesi) ve α-amilaz ile dekstrinlere hidroliz ii) eşzamanlı amiloglikozidaz ile şekerlendirme ve maya (Saccharomyces cerevisiae) fermantasyonu işlemlerine tabi tutulmuş; irmikaltı un esasına göre %32.2-33.5 (g/g, km) verim ve %80.5-87.6 randımanla etanol üretimi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca,  irmikaltı unda az miktarda (%11.6-13.1, km) bulunan selüloz ve hemiselülozlardan da etanol üretimi gerçekleştirebilmek için selülaz ve hemiselülaz enzimlerinin kullanımı denenmiş,  ancak etanol veriminde önemli bir değişim görülmemiştir (P>0.05). Vital gluten ve etanol üretiminden arta kalan yan ürünün kimyasal bileşimi belirlenmiş; yüksek protein (%35-40, Nx5.7, km) ve yağ (%7-8, km) içeriğinden dolayı yem sanayinde kullanılabileceği öngörülmüştür. Bu sonuçlar, irmikaltı unlardan Hamur-yıkama yöntemi hariç Un-su dispersiyonu ve Hamur-su dispersiyonu yöntemleriyle kabul edilebilir saflık, verim, randıman ve kalitede vital gluten ve yakıt etanol üretilebileceğini, böylece irmik fabrikası yan ürünü olan irmikaltı una katma değer kazandırılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
During milling of durum wheat (Triticum durum) into semolina used for pasta processing, certain amount of clear flour (~8%) with low economic value is obtained. Search has been underway to discover new areas of value-added usage for this by-product, manufactured about 90.000 tons annually in Turkey. Within the scope of this San-Tez supported research, partnered by Komgıda A.Ş., it was aimed at determining the suitability of durum clear flours, collected from three different semolina mills including Komgıda A.Ş., for the production of value-added vital gluten and fuel ethanol. For this purpose, durum clear flours were wet-processed into vital gluten by three wet-milling methods (Dough-washing, Dough-water dispersion, Flour-water dispersion). Vital glutens with acceptable purities (71.2-82.1% protein, Nx5.7, dm), yields (10.1-14.3%, dm) and recoveries (48.7-76.8%) were attained by the Dough-water dispersion and Flour-water dispersion methods. However, vital gluten by the Dough-washing method could only be isolated when salted-water and manual-washing were used, which is of no industrial application. The vitalities (qualities) of the glutens were assessed through breadmaking trials and other quality tests. The dough-mixing and breadmaking qualities of a bread flour fortified with approximately 2% of vital glutens from clear flours were found to be quite similar to the flour fortified at the same level with commercial vital gluten. The remnants of clear flours upon isolation of glutens (primarily starch, but also sugars, cellulose and hemicelluloses) were subjected to sequential processes of i) simultaneous cooking (starch gelatinization) and α-amylase liquefaction ii) simultaneous amyloglucosidase saccharification and yeast (Saccharomyces cerevisiae) fermentation, leading to recspective ethanol yields and recoveries of 32.2-33.5% (g/g, based on clear flour solids) and 80.5-87.6%. Additionally, effects of cellulase and hemicellulase enzymes on the production of further ethanol from the minor flour components of cellulose and hemicelluloses (11.6-13.1%, dm) were investigated; yet, no significant influence (P>0.05) was determined. Furthermore, the chemical composition of clear flour remnants upon vital gluten and ethanol production was determined. Due to high protein (35-40%, dm) and fat contents (7-8%, dm), this fraction was deemed suitable for feed production. In summary, except for the Dough-washing method, vital gluten and fuel ethanol with acceptable purities, yields, recoveries and qualities can be produced by the Dough-water dispersion and Flour-water dispersion methods. It is thus possible to add value to the durum clear flour, a by-product of semolina plants.