Elma suyunun vakumlu mikrodalga evaporatör sistemi ile konsantre edilmesi ve kalite özelliklerinin belirlenmesi
Concentration of apple juice by vacuum microwave evaporator system and determination of quality characteristics
Yazar: HAMZA BOZKIR
Danışman: PROF. DR. TANER BAYSAL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Geleneksel konsantrasyon teknikleri meyve sularının vitaminler, fenolik maddeler, antioksidanlar gibi biyoaktif bileşenlerinde ve aynı zamanda renk, lezzet, aroma maddeleri gibi duyusal özelliklerinde azalmalara neden olmaktadır. Meyve sularının konsantreye işlenmesinde ortaya çıkan olumsuzlukları gideren yeni konsantrasyon teknikleri son yıllarda önem kazanmıştır. Vakumlu mikrodalga evaporasyon yeni konsantre etme teknikleri arasında bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, vakumlu mikrodalga evaporatör, döner evaporatör ve yükselen film evaporatör sistemleri ile konsantre elma sularının üretimi ve konsantrasyon uygulamalarının elma suyu kalitesi üzerine etkilerini incelemektir.
Bu çalışmada, vakumlu mikrodalga evaporatörün (VME) optimum çalışma koşulları elma suyu konsantresi üretimi için yanıt yüzey metoduyla (RSM) saptanmıştır. İkinci aşamada, VME'e ait optimum çalışma koşullarında (668 W, 500 mbar ve 82 ºC)  vakumlu mikrodalga evaporatör, yükselen film evaporatör (YFE) ve döner evaporatör (DE) (82 ºC, 500 mbar) ile elma suyu konsantrelerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. VME, DE ve YFE sistemleriyle elma suları sırasıyla 66.40, 66.48 ve 66.50 °Briks'e konsantre edilmiştir. Üçüncü aşamada ise vakumlu mikrodalga evaporatör, yükselen film evaporatör ve döner evaporatör ile üretilen elma suyu konsantreleri kalite açısından değerlendirilmiştir. Dördüncü aşama olan depolama aşamasında,  üç farklı yöntemle üretilen elma suyu konsantreleri 3 ay (+4 °C) süreyle depolanarak, depolama süresince konsantrelerin kalite özellikleri incelenmiştir.
Depolamanın başlangıcı ve sonunda VME, DE ve YFE sistemleri ile üretilen konsantre elma sularında şeker bileşenleri (fruktoz, glikoz ve sakaroz), SÇKM, viskozite ve bulanıklık kalite değerlerinde farkın önemsiz olduğu belirlenmiştir. Geleneksel konsantrasyon tekniklerine göre vakumlu mikrodalga evaporatörün elma sularının renk değerlerini (L*, a* b*, ∆E, ∆C ve Hue açısı) ve spektrofotometrik renkte en az değişikliği oluşturduğu bulgulanmıştır. Vakumlu mikrodalga evaporatör sistemi ile elma sularının toplam fenolik madde ve fenolik madde bileşenlerini (klorojenik asit, epikateşin, prosiyanidin, kateşin ve p-kumarik asit) ve organik asit bileşenlerini (malik asit, sitrik asit ve şikimik asit) konvansiyonel konsantrasyon yöntemlere kıyasla koruduğu saptanmıştır.
Sonuç olarak, döner ve yükselen film evaporatörler kullanılarak yapılan evaporasyon işlemlerine göre vakumlu mikrodalga evaporatörün daha hızlı, kolay ve uygulanabilir bir teknik olduğu saptanmıştır. Ayrıca, vakumlu mikrodalga evaporatör ile konsantre edilen elma sularının fiziko-kimyasal, biyokimyasal ve duyusal özelliklerinin geleneksel ısı uygulamaları ile elde edilen konsantrelerden daha iyi olduğu saptanmıştır.

Abstract:
Traditional concentration techniques cause decreases in the bioactive compounds such as vitamin, phenolic content, antioxidants and sensory properties such as color, flavor, aroma compounds. In recent years, novel concentration methods that preserve fruit juices from the adverse processing effects of fruit juice concentration. Vacuum microwave evaporation is among the novel concentration techniques. The purpose of this study is to examine the effects of the production and concentration applications by vacuum microwave evaporator, rotary evaporator and rising film evaporator systems on the quality properties of apple juice.
In this study, optimum working conditions of vacuum microwave evaporator (VME) were determined by response surface methodology (RSM) for apple juice concentrate production. In the second stage, apple juice concentrates were produced with vacuum microwave evaporator, rising film evaporator (RFE) and rotary evaporator (RE) (82 ºC, 500 mbar) under optimum operating conditions of VME (668 W, 500 mbar and 82 ºC). With VME, RE and RFE systems, apple juices were concentrated to 66.40, 66.48 and 66.50 °Brix, respectively. In the third stage, apple juice concentrates produced by vacuum microwave evaporator, rising film evaporator and rotary evaporator were evaluated in terms of quality. In the fourth stage, storage stage, apple juice concentrates produced by three different methods were stored for 3 months (+4°C) and the quality characteristics of the concentrates during storage were examined. 
It has been determined that the difference between the sugar components (fructose, glucose, and sucrose), total soluble solids, viscosity, and turbidity quality property values are not statistically significant in concentrated apple juices produced by the VME, RE and RFE systems at the beginning and at end of the storage. According to the conventional concentration techniques, the vacuum microwave evaporator was found to have the lowest effect on the color values (L *, a *, b *, ΔE, ΔC, and Hue angle) and spectrophotometric color of apple juices. It has been found that the vacuum microwave evaporator system preserves the total phenolic and phenolic constituents (chlorogenic acid, epicatechin, procyanidin, catechin, and p-coumaric acid) and organic acid components (malic acid, citric acid, and shikimic acid) of apple juices compared to conventional concentration methods.
As a result, vacuum microwave evaporator was found to be a faster, easier and more applicable technique compared to evaporation processes using rotary and rising film evaporators. Furthermore, it has been determined that the physicochemical, biochemical and sensory properties of apple juices concentrated by vacuum microwave evaporator are better than concentrates obtained by traditional heat applications.