Bitkisel yağlarda ağartma prosesinin ultrasonik sistemin entegrasyonu ile geliştirilmesi
Improvement of bleaching process of vegetable oils by integration with ultrasonic system
Yazar: NECATTİN CİHAT İÇYER
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMED ZEKİ DURAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bitkisel yağlar = Plant oils ; Kolza yağı = Rape oil ; Pamuk yağı = Cotton oil ; Soya yağı = Soybean oil ; Sıvı yağlar = Liquid oils ; Tohum yağları = Seed oils ; Yağ ağartma = Oil bleaching

Özet:
Geçmişten günümüze gelişen teknolojiyle bağlantılı olarak tüketicilerin sağlıklı ve güvenli gıda talebi gün be gün artmaktadır. Bu amaçla gıdaların işlenmesi sürecinde biyoyararlılığı yüksek bileşenlerin olumsuz etkilenmesini en aza indirgemek, kaliteyi arttırmak ve gıda güvenliğini korumak için tasarlanan hızlı gelişen tekniklerden birisi de ultrasonik sistemlerdir. İnsan beslenmesinde önemli bir yere sahip temel besin maddelerinden olan yağlar arasında, zeytinyağı gibi yalnızca presleme ve süzme işlemlerinden geçirilerek doğrudan tüketilebilen niteliğe sahip çok az yağ bulunmaktadır. Diğer yağlar içerdikleri yağ benzeri maddelerden dolayı yoğun, istenmeyen renk, koku ve tatta olduklarından dolayı rafinasyon işlemine tabi tutulmaları gerekmektedir. Bu rafinasyon işlemleri arasında en önemli adımlardan birisi de ağartma (dekolorizasyon) aşamasıdır. 
Bu tezin amacı; ağartma işleminde ultrasonik işlemin entegrasyonu sağlanarak yağa uygulanan sıcaklık değeri ile işlem süresinin azaltılabilme ve ağartma toprağının renk giderim kapasitesinin arttırabilme potansiyelinin belirlenmesidir. Bunun yanında ağartma işlemini etkileyen parametreler arasında etkileşimin olup olmadığı, eğer istatistiksel olarak anlamlı bir etkileşim varsa hangi etkileşimin daha baskın olduğu, prosesin hangi bağımsız değişkene daha duyarlı olduğunun tespit edilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca oluşturulan deneme tasarımında tek faktör olan sıcaklıktan bağımsız ultrasonik işlemin ne düzeyde etkin olduğunun tespit edilmesi, konvansiyonel ve ultrasonik ağartma işlemleri benzer şartlarda uygulanarak renk giderim kapasitelerinin yanı sıra oksidatif etkilerinin de karşılaştırılması amaçlanmıştır.
Bu tez çalışmasında kanola, soya ve pamuk yağları ayrı ayrı kullanılmış, ağartma işlemi için sıcaklık/ultrasonik güç, işlem süresi, ağartma toprağı miktarı gibi parametreler göz önünde bulundurularak	 merkezi kompozit tasarım ile optimizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Optimum noktada elde edilen veriler ile ağartma işlemleri yapılmış ve renk giderim değerleri, oksidatif etkilerindeki (serbest yağ asitliği, peroksit, p–anisidin, TOTOX, konjuge dien ve trien değerleri ve yağ asidi profili) değişim incelenmiştir.
Çalışma sonucunda görülmüştür ki ultrasonik yöntemin en önemli avantajlarından birisi ağartma toprağının adsorbsiyon kapasitesini arttırarak renk giderimini hızlandırmasıdır. Her yağın farklı özelliklere sahip olduğunu ve sonuçların uygulanan yöntemlere göre değişebileceği göz önünde bulundurulmalıdır. Yağların türüne, yapısına, ön işlem koşullarına bağlı olarak ultrasonik yöntemin konvansiyonel yönteme göre sıcaklık derecesini % 10–25 aralığında düşürebildiği, işlem süresini % 17–50 aralığında kısaltabildiği ve işlem süresinin uzamasına bağlı olarak % 3–34 aralığında daha fazla renk giderimi yapabildiği belirlenmiştir. Ultrasonik ve konvansiyonel işlemlerin yağa olan oksidatif etkileri incelendiğinde, serbest yağ asitliği miktarı ile yağ asidi profili analizlerinde istatistiksel bir fark olmadığı, birincil ve ikincil oksidasyon ürünlerinin oluşumunda uygulanan işlem koşullarına bağlı olarak istatistiksel olarak önemli farklılıklar olduğu tespit edilmiştir. Ultrasonik işlemin uygulanma şiddeti ve uygulama süresinin artmasının yağın oksidatif kararlılığını olumsuz etkilediği belirlenmiş ve ultrasonik işlemin gereğinden fazla uzatılmaması gerektiği sonucuna varılmıştır. Bu çalışmanın sonuçları ultrasonik yöntemin yağ ağartma işlemlerinde sağladığı katkı ile endüstriyel yağ üretiminde işletmelere birçok avantaj sunduğunu göstermiştir.

Abstract:
The healthy, safe food demand of consumers is increasing day by day in connection with the developing technology. For this purpose, ultrasonic systems are one of the fast developing techniques designed to minimize the negative effects of high bioavailability components, improve quality and protect food safety. Among the essential nutrients that have an important place in human nutrition, there are very few oils which can be consumed directly by being pressed and filtered like olive oil. Other oils must be refined due to the fat–like substances they contain because of their intense, unwanted color, odor and taste. One of the most important steps among these refining processes is the bleaching stage.
The aim of this study is to integrate the ultrasonic process in the bleaching process and to determine the potential of reducing the processing time with the temperature applied to the oil and increasing the color removal capacity of the bleaching earth. Besides, it is aimed to determine whether there is interaction between the parameters affecting the bleaching process, if there is a statistically significant interaction, which interaction is more dominant and which process is more sensitive to the independent variable. In addition, it was aimed to determine how effective the temperature independent of the single factor which is the design of the experimental design. The conventional and ultrasonic bleaching processes are applied in similar conditions and the color removal capacities as well as the oxidative effects are aimed to be compared.
In this thesis, canola, soybean and cotton oils were used separately, central composite design and optimization processes were performed by considering parameters such as temperature / ultrasonic power, processing time and bleaching earth for bleaching. Bleaching operations were performed with the data obtained at the optimum point and the color removal values, oxidative effects (free fatty acid, peroxide, p–anisidine, TOTOX, conjugated diene and triene values and fatty acid profile) were investigated.
As a result of the study, it has been seen that one of the most important advantages of the ultrasonic method is that it increases the adsorption capacity of the bleaching earth and accelerates the color removal. It should be noted that each oil has different properties and the results may vary according to the methods applied. Depending on the type, structure and pretreatment conditions of the oils, it can be determined that the ultrasonic method can reduce the temperature in the range of 10–25% according to the conventional method, shorten the processing time in the range of 17–50% and more color removal within the range of 3% to 34% depending on the processing time. When the oxidative effects of the applied processes on the oil were examined, it was determined that there was no statistical difference in free fatty acid content and fatty acid profile analyzes and statistically significant differences were found in the formation of primary and secondary oxidation products. It has been determined that the application of ultrasonic treatment has a negative effect on the oxidative stability of the oil and increase in the application time of ultrasonic process. The results of this study showed that the ultrasonic method has many advantages in oil bleaching processes and offers many advantages to enterprises in industrial oil production.