Elma suyu üretiminde ozmotik destilasyon ve membran destilasyon uygulamalarının ürün kalitesine etkileri
Effects of osmotic and membrane distillation treatments on the quality of the product at apple juice production
Yazar: PELİN ONSEKİZOĞLU
Danışman: PROF. DR. MELAHAT JALE ACAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Buharlaştırıcılar = Evaporators ; Elma suyu = Apple juice ; Elma suyu konsantresi = Apple juice concentrate ; Konsantre etme = Concentrating ; Membran süreci = Membrane process ; Membran teknolojileri = Membrane technologies ; Meyve konsantresi = Fruit concentrate ; Meyve suyu endüstrisi = Fruit juice industry ; Ultrafiltrasyon = Ultrafiltration

Özet:
Meyve sularının konsantrasyonunda uygulanan ısıl işleme dayalı geleneksel yöntemler, üründe çeşitli kalite bozulmalarını da beraberinde getirmektedir. Son yıllarda, meyve sularının atmosferik basınçta ve oda sıcaklığına yakın sıcaklıklarda uygun ?Briks değerlerine konsantrasyonuna olanak sağlayan ?membran destilasyon? ve ?ozmotik destilasyon? prosesleri yeni alternatif membran uygulamaları olarak dikkat çekmektedir. Bu çalışma kapsamında, membran destilasyon ve ozmotik destilasyon sistemlerinin bireysel ve/veya kombine kullanımlarıyla elma suyu konsantresi üretimi üzerine araştırmalar yapılmıştır.Ozmotik destilasyon ve membran destilasyon sistemleri için, sıcaklık, akış hızı, tuz derişimi gibi ana proses parametrelerinin sistem performansı üzerine etkileri full faktöriyel tasarım ile değerlendirilerek, optimum işlem koşulları belirlenmiştir.Berrak elma suyu üretim prosesi sırasında, farklı yardımcı madde kombinasyonları ile uygulanan ultrafiltrasyon işlemlerinin membran konsantrasyon üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Yeni nesil berraklaştırma yardımcı maddesinin, geleneksel bentonite kıyasla elma suyundaki kolloidal maddeleri daha iyi ölçüde adsorpladığı ve bu ürünlerde daha yüksek akı değerleri elde edildiği ortaya konulmuştur.Berrak elma sularının, membran sistemleri veya geleneksel evaporasyon ile konsantrasyonunun kalite karakteristikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Membran prosesleri ile konsantre edilen elma sularının özellikle renk ve aroma içeriği bakımından geleneksel yöntemlere kıyasla oldukça yüksek kalitede olduğu ortaya konulmuştur. Meyve sularına uygulanan ısıl işlem koşulları hakkında fikir veren ve meyve sularında bir kalite kriteri olarak değerlendirilen hidroksimetil furfural (HMF) ise yalnızca geleneksel yöntemlerle konsantre edilen örneklerde saptanmış olup, membran uygulamaları ile konsantre edilen örneklerde HMF tespit edilmemiştir.İncelenen tüm işleme teknolojileri içerisinde, yeni nesil berraklaştırma yardımcı maddeleri ile ön işlem aşamasının ardından 100 kDa ultrafiltrasyon uygulaması ile berraklaştırılan elma sularının, ozmotik ve membran destilasyon sistemlerinin bir arada kullanıldığı tümleşik sistem ile üretilen konsantrelerinın, taze elma sularının özelliklerini büyük ölçüde koruduğu saptanmıştır.

Abstract:
Concentration of fruit juices by traditional thermal evaporation processes results in deterioration of product quality. Very recently membrane distillation and osmotic distillation have been proposed as attractive membrane processes allowing very high °Brix values to be reached under atmospheric pressure and temperatures near ambient temperature. The present work was undertaken to investigate the potential of individual and/or combined applications of membrane distillation and osmotic distillation processes for production of apple juice concentrate.The effects of main process parameters involved in membrane distillation and osmotic distillation, like temperature, flow rate and brine concentration, on system performance have been investigated with full factorial design and the optimum operating conditions have been determined.The effects of ultrafiltration processes combined by different fining agents, during clarified apple juice production process, on membrane concentration performance were investigated. Improved adsorption of colloidal materials have been determined by new generation fining agents in comparison with traditional ones, besides, higher flux values were reached in these products.Concentration of clarified apple juices by membrane sytems or traditional evaporation technique were evaluated taking into account the impact on the product quality. The product quality of apple juice concentrates produced by membrane concentration techniques were significantly higher especially regarding the retention of bright natural color and pleasant aroma, which are significantly lost during thermal evaporation. Furthermore, among all the concentration treatments applied, only thermally evaporated samples resulted formation of hydroxymethyl furfural (HMF), which is an indicator of thermal conditions applied to fruit juices and hence is evaluated as a quality criteria in fruit juices.It was observed that, among all the evaluated proces technologies, concentrates produced by coupled operation of membrane distillation and osmotic distillation following clarification of through 100 kDa ultrafiltration in combination with new generation fining agents preserved the natural characteristics of fresh apple juices drastically.