Kayısı ve atıklarının kurutma karakteristiklerinin incelenmesi ve kalite parametrelerinin belirlenmesi
Investigation of the drying characteristics of apricot and apricot waste and determination of quality parameters
Yazar: SEDA KAYRAN
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM DOYMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kayısı kurusu = Dried apricot

Özet:
Gülgiller ailesinden gelen kayısı (Prunus armeniaca L.)  sert çekirdekli meyveler grubu içinde etli, sarı tomurcuk renkli, güzel kokulu ve tek çekirdekli meyvedir. Türkiye Dünya kayısı üretiminin %23.14'ünü tek başına üreterek birinci sırada yer almaktadır. Ülkemizde kuru kayısı ihracat kalemlerinde önemli bir yere sahiptir. Bu çalışmada, Malatya bölgesinde yetişen Hacıhaliloğlu ve Çataloğlu iki farklı kayısı türü incelenmiştir.

Üç bölümden oluşan çalışmanın ilk bölümünde Hacıhaliloğlu ve Çataloğlu kayısı türlerinin  fiziksel ve kimyasal karakteristikleri belirlemek amacıyla renk ölçümü, ortalama ağırlık, çekirdek ağırlıkları, nem tayini, kül tayini, pH, titrasyon asitliği ve çözünür kuru madde analizleri yapılmıştır. Kuru kayısı üretiminde farklı ön işlemlerin etkisinin incelenmesi amacıyla  sitrik asit çözeltisi  ve sodyum metabisulfit (SMB) çözeltileri ile muamele edilmiştir. Bu işlemden sonra kayısılar kabin kurutucuda (50, 60, 70 ve 80°C sıcaklıklarda), infrared kurutucuda (62, 74, 88, 104  ve 125 W infrared güçlerinde) ve  bu iki  kurutucunun kombine bir şekilde kullanılarak (88W+50°C, 88W+60°C, 88W+70°C ve 88W+80°C) üç farklı şekilde kurutulmuştur. Farklı kurutucuların ve uygulanan önişlemlerin Hacıhaliloğlu ve Çataloğlu kayısılarının kuruma süresi ve renk değerleri üzerine etkisi incelenmiştir. Kombine kurutmanın kabin kurutucuya ve infrared kurutucuya göre daha iyi renk değerleri verdiği tespit edilmiştir. Çataloğlu kayısıların farklı önişlemler ve sıcaklıklarda kurutulmasının rehidrasyon özelliklerine etkisi incelenmiştir. Kurutma sırasında elde edilen verilerden yararlanarak kuruma kinetiğinin belirlenmesinde on farklı matematiksel model kullanılmıştır. Bu modeller arasından tüm kurutma koşulları için en uygun modelin Midilli vd. modeli olduğu tespit edilmiştir. Kabin kurutucuda Hacıhaliloğlu kayısı için efektif difüzyon katsayısı değerleri  5.07810-10 ile 2.12510-9 m2/s arasında, Çataloğlu kayısı için 6.84910-10 ile 2.49110-9 m2/s arasında değişmiştir. İnfrared kurutucuda Hacıhaliloğlu kayısı için difüzyon katsayısı değerleri 2.37×10-9 ile 6.23×10-9 m2/s arasında, Çataloğlu için 3.98×10-9 ile 9.75×10-9 m2/s arasında değişmiştir. Aktivasyon enerjisi değerleri kabin kurutucuda kontrol, SMB ve sitrik asit çözeltisi ile önişlem uygulanan Hacıhaliloğlu kayısılar için sırasıyla 38.75 kJ/mol, 37.01 kJ/mol ve 37.47 kJ/mol, Çataloğlu kayısılar için sırasıyla 34.24, 35.39 ve 35.90 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. İnfrared kurutucu için aktivasyon enerjisi değerleri kontrol ve SMB çözeltileri ile önişlem uygulanan Hacıhaliloğlu kayısılar için sırasıyla 1.63 kW/kg, 1.67 kW/kg, önişlemsiz Çataloğlu kayısılar için 1.38 kW/kg olarak bulunmuştur.

İkinci aşamasında birçok meyve suyu işletmesinde değerlendirilmeden atılan kayısı posasının değerlendirilmesi amacıyla önce kimyasal kompozisyonu belirlenmesinde yağ, protein, kül, ham selüloz ve mineral analizleri yapılmıştır. Kayısı posasının mineral bakımından zengin bir kaynak olduğu tespit edilmiştir. Kabin kurutucu 40, 50, 60 ve 70°C sıcaklık değerlerinde ve infrared kurutucuda 62, 74, 88, 104 ve 125 W güç değerleri için posanın kurutma karakteristikleri incelenmiştir. Farklı kurucuların posanın kurutulması sırasında renk parametrelerini etkisinin incelenmesi amacıyla ile L, a, b, C, ΔE ve h renk parametreleri kullanılmıştır. Kuruma karakteristiklerinin belirlenmesi için on farklı matematiksel model arasından Midilli vd. ve Aghbashlo vd. modellerinin en uygun modeller olduğu tespit edilmiştir. Kayısı posasının kabin kurutucuda farklı sıcaklıklar için efektif diffüzyon katsayısı (Deff) değerleri 1.014×10-9 ile 1.859×10-9 m2/s ve infrared kurutucuda farklı güçler için Deff değerleri 1.67010-9 ile 6.03010-9 m2/s arasında değişmektedir. Kabin ve infrared kurutucularda kurutulan kayısı posası için aktivasyon enerji değerleri sırası ile 19.41 kJ/mol ve 2.32 kW/kg olarak bulunmuştur.

Üçüncü aşamada Hacıhaliloğlu ve Çataloğlu kayısı çekirdeklerinin ve kayısı çekirdek yağının kimyasal özellikleri belirlenmiş ve literatürdeki çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Hacıhaliloğlu ve Çataloğlu için sırasıyla protein oranı %25.32 ve 24.29, yağ oranı %52.35 ve 54.31, selüloz oranı %6.58 ve 5.75, kül oranı %2.40 ve 2.25 olarak tespit edilmiştir. Kayısı çekirdeklerinin yağ asitleri kompozisyonu incelendiğinde Hacıhaliloğlu ve Çataloğlu kayısı çekirdekleri için sırasıyla palmitik asit miktarı %5.03 ve %5.28, stearik asit miktarı %1.00 ve %1.71, oleik asit miktarı %66.56 ve %68.73, linoleik asit miktarı %23.15 ve %22.19, linolenik asit miktarı %0.14 ve %0.11 olarak bulunmuştur. Çekirdeklerin mineral kompozisyonu incelendiğinde yüksek oranda potasyum ve fosfor, düşük oranda demir ve bakır içeriği saptanmıştır.

Abstract:
Apricot (Prunus armeniaca L.) from the family of the Rosaceae is a fleshy, yellow-colored, fragrant and single-core fruit in the group of stone fruits. Turkey alone produces 23% of world apricot production is located in the first place. Dried apricots have an important place in our exports. In this study, Hacıhaliloğlu and Çataloğlu grown in Malatya region were investigated.

The study consists of three parts. In the first part, Hacıhaliloğlu and Çataloğlu apricot species color measurement, average weight, seed weights, moisture, ash, pH, titratable acidity and soluble dry matter analyzes were performed to determine physical and chemical characteristics. In order to investigate the effect of different pre-treatments in dried apricot production, it was treated with citric acid solution and sodium metabisulphite (SMB) solutions. After this process, apricots are used in the cabinet dryer (at temperatures of 50, 60, 70 and 80 °C), in the infrared dryer (62, 74, 88, 104 and 125 W in infrared power) and in combination of these two dryers (88W + 50°C, 88W + 60°C, 88W + 70°C and 88W + 80 °C) were dried in three different ways. The effect of different dryers and pre-treatments on drying time and color values of Hacıhaliloğlu and Çataloğlu apricots were investigated. Combined drying has been found to give better color values than the cabinet and infrared dryers. The effect of drying of different pre-treatments and temperatures on the rehydration properties of dried Çataloğlu apricots was determined.Using the data obtained during drying, ten different mathematical models were used to determine the kinetics of drying. Among these models, the most suitable model for all drying conditions is Midilli et al. model. The values of effective diffusion coefficient (Deff) for Hacıhaliloğlu apricot in the cabinet dryer were between 5.078×10-10 and 2.125×10-9 m2/s, for Çataloğlu from 6.849×10-10 to 2.491 ×10-9 m2/s. The Deff values for Hacıhaliloğlu apricot in the infrared dryer were between 2.37×10-9 and 6.23 × 10-9 m2/s, ranging from 3.98×10-9 to 9.75×10-9 m2/s for Çataloğlu apricot. Activation energy values were found as 38.75 kJ/mol, 37.01 kJ/mol and 37.47 kJ/mol for Hacıhaliloğlu apricots, which were pretreated with SMB and citric acid solutions and control samples in cabinet dryer, respectively, whereas 34.24, 35.39 and 35.90 kJ/mol for Çataloğlu apricots, respectively. Activation energy values for the infrared dryer were found to be 1.63 kW/kg, 1.67 kW/kg for Hacıhaliloğlu apricots were control and SMB solution, respectively, and 1.38 kW/kg for the for Çataloğlu apricot.

In the second part, in order to evaluate the chemical composition of the apricot pomace, which was discarded in many fruit juice plants, fat, protein, ash, crude cellulose and mineral analyses were performed. Apricot pomace was found to be a mineral-rich source. Cabinet drier 40, 50, 60 and 70°C temperature and infrared dryer 62, 74, 88, 104 and 125 W power values were examined for drying characteristics of the pomace. The color parameters of L, a, b, C, ∆E and h were used to investigate the effect of color parameters during drying of the pomace. 10 different mathematical models for the determination of drying characteristics of apricot pomace, Midilli et al. and Aghbashlo et al. models were found to be the most suitable models. The Deff values of the apricot pomace in the cabinet dryer for different temperatures range from 1.014×10-9 to 1.859×10-9 m2/s and for the different powers in the infrared dryer the Deff values range from 1.670×10-9 to 6.030×10-9 m2/s. Activation energy values for apricot pomace dried in the cabinet and infrared dryers were found as 19.41 kJ / mol and 2.32 kW / kg respectively.

In the third part, the chemical properties of Hacıhaliloğlu and Çataloğlu apricot kernels and apricot seed oil were determined and compared with the studies in the literature. For Hacıhaliloğlu and Çataloğlu, respectively, protein ratio was 25.32% and 24.29%, fat content was 52.35% and 54.31%, cellulose ratio was 6.58% and 5.75%, ash ratio was 2.40% and 2.25%, respectively. When the fatty acid composition of apricot kernels is examined, the amount of palmitic acid in apricot kernels is 5.03% and 5.28%, stearic acid content is 1.00 and 1.71%, oleic acid amount is 66.56% and 68.73%, linoleic acid is 23.15% and 22.19%, linolenic is the amount of acid was 0.14% and 0.11%. When the mineral composition of the kernels was examined, high content of potassium and phosphorus, low iron and copper content were determined.