Çeşitli egzotik meyvelerin liyofilizasyon yöntemi ile kurutulması ve kalite parametrelerinin incelenmesi
Lyophilization of various exotic fruits and examination of quality parameters
Yazar: DİLEK OTAL ŞENOL
Danışman: PROF. AZMİ SEYHUN KIPÇAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kurutma, uzun yıllardır gıda ürünlerini muhafaza etmek için kullanılan en popüler metotlardandır. Liyofilizasyon, kontrollü ısı sağlanarak vakum altında bulunan donmuş üründeki su moleküllerinin sublimasyonu ile gerçekleşir. Bu çalışmada ön işlemsiz, ultrases ve askorbik asit ön işlemleri uygulanmış kamkat ve mangosten meyveleri dondurarak kurutcuda kurutulmuş ve kurutma deneylerinden elde edilen veriler çeşitli matematiksel kurutma modellerine uygulanarak en uygun modeller belirlenmiştir. Numunelerin kurutma davranışları gözlemlenmiş, ön işlemlerin kuruma hızına etkisi üzerine değerlendirmeler yapılmıştır. Ardından efektif nem difüzyon katsayıları hesaplanmış ve kalite seviyesini belirlemek için renk değişimi, rehidrasyon kapasitesi ve fenolik içerik analizleri gerçekleştirilmiştir.
Kamkat meyvesi için uygulanan matematiksel modeller arasında Alibas , Midilli ve İki Terimli modelleri, mangosten meyvesi için ise Alibas , Midilli ve Aghbashlo vd. modelleri en yüksek R2 değerleri ve en düşük χ2 ile HKOK değerlerine sahip olduklarından en uygun modeller olarak belirlenmişlerdir.
Askorbik asit ön işlemli kamkat numuneleri diğerlerine göre daha hızlı kurumuştur. Ön işlemsiz ve 30 saniye askorbik asit ön işlemli numuneler en yüksek, ultrases ön işlemli numuneler en düşük efektif nem difüzyon katsayılarına sahiptir. Mangosten için başlangıç nem miktarı daha düşük olan numunelerin daha hızlı kuruduğu gözlemlenmiştir. Ön işlemsiz numuneler en yüksek, ultrases ön işlemli numuneler en düşük efektif nem difüzyon katsayılarına sahiptir.
Askorbik asit ön işlemli mangostenlerde fenolik içerik korunumu ultrases ön işlemli numunelerden daha yüksektir. En yüksek korunum ön işlemsiz numunelerde gerçekleşmiştir. Kamkat numunelerinde ultrases ön işlemli numunelerdeki fenolik içerik korunumu askorbik asit ön işlemli numunelerden daha yüksektir. En yüksek korunum ön işlemsiz numunelerde gerçekleşmiştir. Renk ölçümlerinde kamkat için liyofilizasyon sonrası L* değeri taze numunelere göre yükselmiştir. a* ve b* değerleri için de artış meydana gelmiştir. En az toplam renk değişimi ultrases ön işlemli numuneler için meydana gelmiştir. Mangosten numuneleri için L* ve b* değerleri tüm numuneler için artmış, a* değeri azalmıştır. Rehidrasyon kapasitesi sonuçlarına göre ultrases ön işlemli numuneler süreci daha hızlı tamamlamıştır.

Abstract:
Drying is one of the most popular methods used for preserving food products. Lyophilization occurs with the sublimation of water molecules from the frozen product under vacuum conditions with controlled heat. In this study, kumquat and mangosteen fruits were freeze-dried in a dryer without pre-treatment, with ultrasound, and with ascorbic acid pre-treatment. Data from drying experiments were applied to mathematical models to determine suitable ones. Drying behaviors of samples were observed, and the impact of pre-treatment on the drying rate was evaluated. Effective moisture diffusion coefficients were calculated, and analyses on color change, rehydration capacity, and phenolic content were conducted to assess quality.
Among the mathematical models applied, the Alibas, Midilli, and Two-term models were identified as the most suitable for kumquat, and the Alibas, Midilli, and Aghbashlo et al. models for mangosteen due to their high R2 values and low χ2 and RMSE values.
Ascorbic acid pre-treated kumquat samples exhibited faster drying. Samples without pre-treatment and those with 30 seconds of ascorbic acid pre-treatment had the highest effective moisture diffusion coefficients, while ultrasound pre-treated samples had the lowest values. For mangosteen, samples with lower initial moisture content dried faster, with samples without pre-treatment having the highest and ultrasound pre-treated samples having the lowest effective moisture diffusion coefficients.
Ascorbic acid pre-treated mangosteens showed higher preservation of phenolic content compared to ultrasound pre-treated samples, with the highest preservation in samples without pre-treatment. Ultrasound pre-treated kumquats exhibited higher phenolic content preservation than ascorbic acid pre-treated samples, with the highest preservation in samples without pre-treatment. In color measurements, L* value for kumquats increased after lyophilization, with the least total color change observed in ultrasound pre-treated samples. For mangosteens, L* and b* values increased for all samples, while a* value decreased. According to rehydration capacity results, ultrasound pre-treated samples completed the process faster.