Mikrodalga vakum kurutma yöntemi ile ekşi hamur tozu üretimi ve ekmek üretim süreçlerinde kullanımının optimizasyonu
Optimization of microwave vacuum drying of sourdough and breadmaking process
Yazar: SEVEN YAYCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL EREN ; PROF. DR. ERGÜN KÖSE
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada Manisa Kula ekmeğine özgü ekşi hamurların mikrodalga vakum kurutma (MVK) yöntemi ile kurutulması sırasında mikrobiyolojik özelliklerindeki değişimlerin incelenmesi, kurutma işlemi sırasında ortaya çıkan biyolojik aktivite kayıplarının geri kazanımı için rehidrasyon işlem koşullarının optimize edilmesi ve elde edilen ekşi hamur tozunun ekmek üretim süreçlerinde kullanımının ekmek karakteristikleri üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır.
	Mikrodalga vakum kurutma işleminde mikrodalga gücünün (200,600,1000 W) ve kurutma sıcaklığının (30,40,50ºC) ekşi hamurun laktik asit bakteri (LAB) içeriği, maya içeriği, LAB içeriğinin maya içeriğine oranı (L/ M) ile kurutma süresi  üzerindeki etkileri 32 genel faktöriyel deneme deseni kullanılarak belirlenmiştir. Deneme deseninde belirtilen koşullarda gerçekleştirilen mikrodalga vakum kurutma işlemi sonunda örneklerin nem içerikleri ortalama %8.2 ± 1,3 (w/w)'e kadar düşürülmüştür. Mikrodalga gücü kurutma işleminde ekşi hamur tozlarının kuruma süresi, laktik asit ve maya içeriğindeki azalmada en etkili parametre olarak belirlenmiştir. Ekşi hamur örneklerinin başlangıçta sırasıyla 9,491 ± 0,066 logkob/g ve 7,204 ± 0,041 logkob/g olarak tespit edilen LAB ve maya içeriklerinde, MVK işlem koşullarından bağımsız olarak sırasıyla 6,27 logkob/g ve 3.92 logkob/g değerlerine kadar bir düşüş gözlemlenmiştir. 

MVK işlemi sırasında LAB ve maya içeriklerindeki kayıpların geri kazanılması amacıyla ekşi hamur tozu farklı fermantasyon süresi ve sıcaklığı uygulanarak rehidre edilmiş ve ekmek üretiminde kullanılmak üzere bir ön hamur elde edilmiştir. Ekşi hamurların MVK işlemi ile kurutulması ve rehidrasyon koşullarının eş zamanlı olarak optimizasyonu Taguchi Metodolojisi ve Gri ilişkisel Analizi ile gerçekleştirilmiştir. Kurutma sıcaklığı (30,40 ºC), mikrodalga gücü (200,400,600 W), rehidrasyon süresi (24, 48, 72 sa) ve rehidrasyon sıcaklığı (30,35,40 ºC) bağımsız değişken ve ekşi hamurun LAB, maya içerikleri ve L/M oranları ise işlem performansını belirleyen bağımlı değişkenler olarak seçilmiştir. Ekmek üretiminde kullanılmak üzere ön hamur hazırlamak için optimum işlem koşulları 200 W mikrodalga gücü, 30 ºC kurutma sıcaklığı, 72 sa fermentasyon süresi (24 sa'lik 3 yenileme) ve 40 ºC fermanstasyon sıcaklığı olarak belirlenmiştir.  Bu noktada ön hamurun LAB içeriği 8.861 ± 0.08 logkob/g, maya içeriği 6,779 ± 0.09 logkob/g ve L/M oranı 120,84 ± 0.86 olarak belirlenmiştir.
Optimum noktada elde edilen ön hamurun biyolojik aktivitesini ve ekmek özellikleri üzerine etkisine belirlemek amacıyla ekmek hamuru hazırlanmış ve 6 sa'lik ekmek fermantasyonu süresinde hamurdaki pH, titre edilebilir asitlik (TTA), laktik asit ve asetik asit içeriğindeki değişimler belirlenmiştir. Ayrıca, karşılaştırma amacıyla liyofilize ekşi hamur tozu ve ekşi hamur kullanılarak ön hamurlar hazırlanmış ve ekmek üretimleri gerçekleştirilmiştir. Farklı ön hamurlar kullanılarak gerçekleştirilen ekmek fermantasyonunun, pH değerlerinde düşüş, TTA değerlerinde, laktik asit ve asetik asit içeriğinde artışlar gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to investigate the changes in microbiological characteristics of sourdoughs specific to Manisa Kula bread during microwave vacuum drying (MVK), to optimize the rehydration process conditions for the recovery of the biological activity losses during MVK process and to determine the effect of using sourdough powder, which was dried by MVK method, in breadmaking process in terms of bread quality characteristics.

A 32 general factorial experimental designs was used to determine the effects of microwave power (200,600,1000 W) and drying temperature (30,40,50ºC) on lactic acid bacteria (LAB) content, yeast content, ratio of LAB content to yeast content (L/M) and drying time of sourdough in MVK process. Active sourdough samplea were dired to an average final moisture content of 8.2 ± 1.3% (w/w). Microwave power was determined as the most effective parameter in reducing the drying time as well as the reduction on lactic acid bacteria and yeast content of sourdough powders. Average LAB and yeast contents of the sourdough samples, which were initially determined as 9.491±0.066 logcfu/g and 7.204 ± 0.041 logcfu/g, decreased to 6.27 logcfu/g and 3.92 logcfu/g, respectively, regardless of the MVK treatment conditions.

In order to recover the losses in LAB and yeast contents during the MVK process, sourdough powder was rehydrated by applying different fermentation times and temperatures, and a pre-ferment was obtained to be used in bread production. Simultaneous optimization of the microwave vacuum drying of sourdoughs and pre-ferment production conditions were performed by Taguchi Methodology and Gray Relational Analysis. Drying temperature (30,40 ºC), microwave power (200,400,600 W), rehydration time (24, 48, 72 h) and rehydration temperature (30,35,40 ºC) are independent variables and LAB, yeast contents and L/M of sourdough ratios were chosen as the dependent variables determining the process performance. The optimum processing conditions for drying sourdough with MVK and preparing the pre-ferment to be used in bread production were determined as 200 W microwave power, 30 ºC drying temperature, 72 h fermentation time (3 renewals of 24 h) and 40 ºC fermentation temperature. At the optimum point, the LAB content of the pre-dough was determined as 8.861 ± 0.08 logkfu/g, the yeast content was 6.779 ± 0.09 logkfu/g and the L/M ratio was 120.84±0.86.

In order to determine the bread making characteristics of the pre-ferment prepared under optimum MVK and rehydration conditions, Changes in pH, titratable acidity (TTA), lactic acid and acetic acid content were recorded during the 6 h bread fermentation process. In addition, bread production was carried out with pre-ferments prepared using lyophilized sourdough powder and sourdough for comparison purposes. A decrease in pH values, increases in TTA values, lactic acid and acetic acid contents were observed during bread fermentation carried out using different pre-ferments.