Palmiye meyvelerinden (washingtonia robusta) şeker özütleme koşullarının optimizasyonu
Optimization of sugar extraction from fan palm fruits (washingtonia robusta)
Yazar: ÖZGE ŞİMŞEK
Danışman: DOÇ. DR. YALÇIN COŞKUNER
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Türkiye'nin sahil kesimlerinin neredeyse tamamında yaygın olarak yetişen Meksika yelpaze palmiye ağaçları (Washingtonia robusta); kırmızımsı ince gövdeli, büyük ve parlak koyu yeşil yapraklara sahip hızlı büyüyen bir park-bahçe ağacıdır. Kahverengi-siyah renkli, elipsoid şeklindeki yenilebilir özellikteki palmiye meyveleri Akdeniz Bölgesi'nde sonbaharda olgunlaşmaktadır. Washingtonia robusta meyveleri yüksek miktarda suda çözünür kuru madde (SÇKM, 69,90°Bx) içeriğine sahip atıl bir meyvedir. Bu çalışmada yanıt yüzey metodu (YYM) kullanılarak palmiye meyvelerinden şeker özütlemede geleneksel ve modern yöntemlerin optimum koşulları belirlenmiştir. Hem geleneksel özütleme (GÖ) hem de ultrases destekli özütleme (UÖ) yöntemlerinde; özütleme sıcaklığı (25, 50, 75°C) ve meyve:su (M:S) oranı (1:2, 1:6, 1:10, g meyve:mL su) bağımsız değişkenler olarak kullanılmıştır. Ayrıca UÖ yönteminde ultrases gücü de (%20, 50, 80) bağımsız değişken olarak belirlenmiştir. Optimizasyon işlemi SÇKM (°Bx) ve özütleme verimi (ÖV, %) değerleri en yüksek olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. YYM ile optimum GÖ koşullarında (75°C özütleme sıcaklığı ve 1:3,9 M:S oranı) tahmini SÇKM ve ÖV değerleri sırasıyla 9,17°Bx ve %38,22 olarak belirlenmiştir. Optimum UÖ koşullarında (75°C özütleme sıcaklığı, 1:2,7 M:S oranı ve %20 ultrases gücü) YYM ile tahmini SÇKM 11,93°Bx ve ÖV %36,00 olduğu tespit edilmiştir. UÖ yöntemi GÖ'ye göre daha yüksek kütle transfer katsayısına sahip olduğu için daha kısa sürede istenilen SÇKM değerine ulaşılabilmiştir. UÖ yönteminde özütleme süresinin kısalmasına bağlı olarak GÖ yöntemine göre daha az elektrik enerjisi tüketiminin (13,33 kWh) olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, UÖ ve GÖ yöntemleri işlem sürelerine göre kıyaslandığında, UÖ yöntemiyle elde edilen özütlerin bazı fizikokimyasal kalite özelliklerinin iyileştiği gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Geleneksel özütleme, ultrases destekli özütleme, özütleme verimi, suda çözünür kuru madde, Washingtonia robusta, yanıt yüzey metodu.

Abstract:
Mexican fan palm trees (Washingtonia robusta) is a fast growing park-garden tree with reddish thin stems, large and bright dark green leaves that widely grown an almost all the coastal region of Turkey. Brown-black colored ellipsoid-shaped edible palm fruits ripen in the Mediterranean Region in autumn. Washingtonia robusta fruit is an underutlized crops that has high content of water soluble dry matter (WSDM, 69.90°Bx). In this study, optimization of sugar extraction conditions from fan palm fruits by traditional and modern methods was determined by using response surface methodology (RSM). In both traditional (TE) and ultrasound assisted extraction (UAE) methods; extraction temperature (25, 50, 75°C) and fruit:water (F:W) ratio (1:2, 1:6, 1:10, g fruits:mL water) were used as independent variables. Additionly, ultrasound power (20, 50, 80%) was added to the independent variables in the UAE method, too. Optimization process was performed both both WSDM (°Bx) and extraction yield (EY, %) values that will be to maximum. Under optimum TE conditions (75°C extraction temperature and 1:3.9 F:W ratio), the estimated WSDM with RSM was determined as 9.17°Bx and EY 38.22% respectively. For optimal UAE conditions (75°C extraction temperature, 1:2.7 F:W ratio and 20% ultrasound power) the estimated WSDM with RSM was 11.93°Bx and EY 36.00%. In the UAE method, because of the higher mass transfer coefficient value than the TE method, the desired WSDM value was achieved in a shorter time. In the UAE method, less electrical energy consumption (13.33 kWh) was determined due to the shorter extraction time than the TE method. As a result, it was observed that some physicochemical quality properties of the extracts obtained by the UAE method are improved, when the UAE and TE methods were compared as regarding to processing times.

Keywords: Traditional extraction, ultrasound assisted extraction, extraction yield, water soluble dry matter, Washingtonia robusta, response surface methodology.