Ohmik ısıtma işlemi kullanılarak portakal kabuğu tozundan fenolik madde ekstraksiyonunun incelenmesi
Investigation of phenolic substance extraction from orange peel powder using ohmic heating process
Yazar: HALİME OKYAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAL SABANCI ; DOÇ. DR. ALPER GÜVEN
Munzur Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Enerji = Energy ; Fenolik maddeler = Phenolic matters ; Ohmik ısıtma = Ohmic heating ; Verim = Yield

Özet:
Bu tez çalışmasında ohmik ısıtma destekli ekstraksiyon (OIDE) yöntemin kullanılarak farklı üretim koşullarında portakal kabuğu tozu örneğinden toplam fenolik madde (TFM) ekstrakte edilmiştir. Maksimum TFM ekstraksiyonu belirlemek amacıyla maserasyon (MS) uygulanmış ve OIDE yöntemiyle elde edilen toplam fenolik madde miktarının verimi belirlenmiştir. OIDE işlemi kullanılarak portakal kabuğu örneğinden TFM ekstraksiyon işlemi süresince elektriksel ve performans özellikleri (enerji, akım, zaman, sıcaklık) belirlenmiş ve istatiksel olarak incelenmiştir. OIDE yöntemi üç farklı katı: sıvı oranında, üç ayrı voltaj gradyanında (20, 25 ve 30 V/cm) ve dört ayrı sıcaklık (45, 60, 75 ve 90˚C) aralığında uygulanmıştır. Ohmik ısıtma destekli ekstraksiyon işlemi, güç ünitesi, test hücresi, mikroişlemci, bağlantı elemanları ve bilgisayardan oluşmaktadır. OIDE işleminde tüm katı sıvı oranları için 3 farklı voltaj gradyanı için 20 °C'den hedef ekstraksiyon sıcaklıklarına kadar (45, 60, 75 ve 90˚C) sıcaklık zaman ilişkisinin doğrusal bir artış olduğu tespit edilmiştir.  Bütün katı: sıvı oranlarında ve voltaj gradyanlarında hedef ekstraksiyon sıcaklığı arttıkça işlem süreleri artmıştır (p<0.05). En kısa işlem süresi 1:20 konsantrasyonda, 90˚C sıcaklıktaki 30 V/cm voltaj gradyanında elde edilmiştir. Isınma süresinin üzerinde hedef ekstraksiyon sıcaklığının ve voltaj gradyanın olumlu etkisinin olduğu fakat katı: sıvı oranın etken olmadığı belirlenmiştir (p>0.05). Ayrıca akım ve sıcaklık ilişkisinde 20˚C ile 90˚C doğrusal bir artış olduğu, R² değerinin 0.98 üzerinde olduğu belirlenmiştir. OIDE işleminde toplam harcanan enerji ve ortalama güç değerleri üzerinde ekstraksiyon sıcaklığının, voltaj gradyanının ve kat: sıvı oranın etkisi olduğu belirlenmiştir. Özellikle voltaj gradyanı değeri arttıkça harcanan enerji miktarının da azaldığı belirlenmiştir (p<0.05). Ayrıca aynı voltaj gradyanlarında tüm katı: sıvı oranları için artan ekstraksiyon sıcaklığına bağlı olarak ortalama güç değerinin arttığı tespit edilmiştir (p<0.05). OIDE işlemini portakal kabuğunun toplam fenolik madde miktarı üzerine ilişkisi incelendiğinde tüm voltaj gradyanı ve ekstraksiyon sıcaklıkları ile katı: sıvı oranları arasında en yüksek TFM miktarının 1:20 katı: sıvı oranında bulunması ve en düşük 1:60 katı: sıvı oranında bulunmuştur. Farklı üretim koşulları kullanılarak ohmik ısıtma destekli ekstraksiyon işlemi ile TFM miktarının değişimi incelendiğinde, istatiksel olarak katı: sıvı oranı ve ekstraksiyon sıcaklığının bireysel etkisi olduğu (p<0.05), ancak voltaj gradyanının etkisi olmadığı (p>0.05) tespit edilmiştir. OIDE yöntem kullanılarak yapılan ekstraksiyon işlemi için ekstraksiyon verimi tüm katı: sıvı oranlarında (1:20, 1:40 ve 1:60 g/ml), 25 V/cm voltaj gradyanı değerlerinde daha yüksek ekstraksiyon verimi tespit edilmiştir. Ayrıca dört farklı sıcaklık (45, 60, 75 ve 90˚C) değerleri arasında ve tüm koşullar içinde en yüksek ekstraksiyon verimine 90˚C' de ulaşılmıştır. En yüksek sıcaklık değerlerinde en fazla ekstraksiyon verimi elde edildiği tespit edilmiştir.  Sonuç olarak ohmik ısıtma destekli ekstraksiyon işleminde TFM elde edilmesi için sıcaklığın önemli bir etken olduğu, işlem süresi ve performans değerleri üzerine ise hem uygulanan voltaj gradyanın hem de uygulanan sıcaklık değerinin önemli bir etken olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca kullanılan katı: sıvı oranın ekstraksiyon işlemi için önemli bir koşul olduğu bu yüzden çalışmalarda dikkate alınması gereken önemli bir uygulama olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, total phenolic substance (TFS) was extracted from orange peel powder sample under different production conditions using ohmic heating assisted extraction (OHAE) method. In order to determine the maximum TFS extraction, maceration (MS) was applied and the yield of the total amount of phenolic substance obtained by the OHAE method was determined. The electrical and performance properties (energy, current, time, temperature) were determined and statistically investigated during the TFS extraction process from the orange peel sample using the OHAE process. The OHAE method was applied at 3 different solid: liquid ratios, 3 different voltage gradients (20, 25 and 30 V/cm), and 4 different temperatures (45, 60, 75 and 90˚C). OHAE system consists of power unit, test cell, microprocessor, connectors and computer. A linear increase in the temperature-time relationship from 20 °C to target extraction temperatures (45, 60, 75 and 90˚C) was found for all solid-liquid ratios and voltage gradients in the OHAE process. Process times increased with increasing target extraction temperature for all solid: liquid ratios and voltage gradients (p<0.05). The shortest processing time obtained at the solid to liquid ratio of 1:20, 90˚C and voltage gradient of 30 V/cm. It was determined that the target extraction temperature and voltage gradient had a positive effect on the heating time, but the solid: liquid ratio did not effect (p>0.05). In addition, it was determined that there was a linear increase in the current and temperature relationship between 20˚C and 90˚C, and the R² value was above 0.98. It was determined that the extraction temperature, voltage gradient and solid: liquid ratio had an effect on the total energy and average power values in the OHAE process. It has been determined that the amount of energy consumed decreases as the voltage gradient value increases (p<0.05). It was also found that the average power value increased with increasing extraction temperature for all solid: liquid ratios at the same voltage gradients (p<0.05). When the relationship of the OHAE process on the total phenolic substance content of the orange peel is examined; the highest TFM amount was found at 1:20 solid: liquid ratio and the lowest 1:60 solid: liquid ratio for all voltage gradient and extraction temperatures. When the change in the amount of TFM with the OHAE process using different production conditions was examined; statistically, it was determined that the solid: liquid ratio and the extraction temperature had an individual effect (p<0.05), but the voltage gradient had no effect (p>0.05). In the extraction process using the OHAE method, higher extraction efficiency was determined at 25 V/cm voltage gradient for all solid: liquid ratios (1:20, 1:40 and 1:60 g/ml). In addition, the highest extraction efficiency was achieved at 90˚C between four different temperatures (45, 60, 75 and 90˚C) for all other conditions. The highest extraction efficiency was obtained at the highest temperature value. As a result, it has been determined that the temperature is an important factor for obtaining TFM in the OHAE process, and both the applied voltage gradient and the applied temperature have a significant effect on the process time and performance values. In addition, the solid: liquid ratio is an important condition for the extraction process, so it is an important factor to be considered in the studies.