Ambalajlanmış gıdalarda su aktivitesine duyarlı bir akıllı etiketin geliştirilmesi
Design of water activity sensitive smart label for packaged foods
Yazar: MÜZEYYEN TURHAL
Danışman: PROF. DR. FİKRET NAFİ ÇOKSÖYLER ; PROF. DR. İSA CAVİDOĞLU
Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Su aktivitesi gıdanın su buharı basıncının, gıda ile aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına oranıdır. Gıdalarda su aktivitesi kimyasal ve biyokimsal olaylar üzerine, gıdanın fiziksel özelliklerine, raf ömrüne ve mikrobiyolojik değişimler üzerine etkilidir. Su aktivitesinin belirlenmesinde birçok yöntem kullanılmaktadır. Fakat bu yöntemler hem zaman alan hem de özel cihazlara gereksinim duyan yöntemlerdir. Bu tez çalışmasında, tüketiciye ambalajı açmadan gıdanın su aktivitesi hakkında bilgi veren gıdalarda su aktivitesine duyarlı bir etiketin geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Geliştirilen etiket, farklı su aktivitesi düzeylerini güvenli olarak kontrol eden 4 ayrı sensör içermektedir. Her bir sensör, indikatörü olduğu sınır değerin altındaki su aktivitesi değerlerinde kesinlikle reaksiyon vermemekte, bu da ürünün o düzey ve temsil ettiği risk yönünden güvenli olduğunu göstermektedir.
Pozitif reaksiyon sensörün içinde bulunan gizli bir çizginin net görünür hale gelmesidir. Pozitif reaksiyon sensörün ilgili olduğu tehlike yönünden gıdanın riskli "olabileceği" anlamına gelmektedir. Sensörlerin güvenli olarak kontrol ettikleri güvenlik sınırları ve eş değer oldukları su aktivitesi düzeyleri sırası ile gevreklik için 0.45, fungal gelişim için 0.60, bakteri gelişimi için 0.75 ve patojen bakterilerin gelişimi için 0.85 olarak alınmıştır. Bu 4 sensörü bir dizin halinde içeren akıllı etiket önce farklı su aktivitelerine ait gliserol referans çözeltileri içeren cam ambalajlarda denenmiş ve her bir sensörün temsil ettiği sınır değerleri tam olarak kontrol ettiği gösterilmiştir. Daha sonra değişik nem düzeylerine getirilen un, çiğ iç fıstık ve çubuk kraker olmak üzere 3 farklı gıda, orijinal ambalaj, polietilen ve cam kavanoz olmak üzere 3 farklı ambalaj içine yerleştirilmiştir. 180 günlük depolama süresi boyunca gevreklik ve küf gelişimi elle ve gözle incelenerek kontrol edilmiştir. Depolama süresi sonunda açılan ambalajlarda su aktivitesi tayini yapılmıştır. Depolama süresince gevreklik kaybı ve
küflenme ile sensörlerin pozitif reaksiyonları arasında sıkı bir ilişki gözlenmiş ve fungal gelişimi kontrol eden 2. sensörün pozitif reaksiyon vermediği hiçbir üründe küflenme gözlenmemiştir.
Geliştirilen etiketin, imalatı ucuz, ambalaja eklenmesi kolay, gözlenmesi pratiktir ve tez sunumundan önce patent için Türk Patent Enstitüsüne başvuruda bulunulmuştur. Bu çalışma teknoloji geliştirmeye yönelik yüksek lisans tezleri için bir örnek teşkil etmektedir.

Anahtar kelimeler: Su aktivitesi, Akıllı ambalaj, Akıllı etiket

Abstract:
Water activity is the ratio of food vapor pressure to pure water vapor pressure at the same temperature. In foods, water activity affects the biochemical reaction, food properties, shelf life and microbial activity. There are numerous methods used for determination of water activity, but most of them require time and special equipments. In this study, a smart label is designed to inform the water activity (aw) level of packaged food to consumers. The label contains four sensors which are sensitive to different water activity levels. Each sensor does not definitely react at lower arranged aw levels and this means that the food is safe with respect to its limit and its representative risk.
The positive reaction is clearly visibilization of a hidden mark. The positive reaction of any sensor means that the food "may be" risky for representing hazards. The safety limits controlled by sensors and the counterpart aw levels for brittleness, mould development, bacterial development and pathogen development were 0.45, 0.60, 0.75 and 0.85, respectively. Each label having 4 different sensors, has been tested versus the aw of glycerol reference solutions in glass containers and consequently each sensors representative limits were determined. Later 3 food items (wheat flour, raw peanut kernel and bar cracker) which were moistured to a series of water content, were stored in 3 packaging (glass jar, polyethylene pouch and original packaging) equipped with smart label. At during the 180 days of storage, brittleness and mould development are controlled by hand and visual inspection. At the end of the storage period, aw measurements are performed. The results showed that there was a high correlation between brittleness deterioration and mould development and positive reactions (signs)
of sensors. None of the foods showed fungal development if the second sensor sign was not positive.
Designed smart label is practical and economically feasible. Application for patenting the water activity sensitive smart label to Turkish Patent Institute has also been performed. This thesis is an example for the thesis intended to technology development.

Key words: Water activity, Smart packaging, Smart label