Puf kurutma yöntemi ile atıştırmalık kaşar peynir üretimi: Uygun ön işlem koşullarının belirlenmesi ve puf kurutma işlem koşullarının optimizasyonu
Production of kashar cheese snacks by puff drying: Determination of appropriate pre-drying conditions and optimization of puff drying conditions
Yazar: ŞEYMA ARIKAYA
Danışman: PROF. DR. NURCAN KOCA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, protein içeriği yüksek, yağ içeriği düşük puf yapıya sahip atıştırmalık kaşar peyniri geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda çalışma, ön denemeler dışında başlıca 3 aşamada gerçekleştirilmiştir: 1) Üç farklı ön kurutma yöntemi (mikrodalga, sıcak hava ve dondurarak kurutma) ve farklı üretim koşulları ile kuruma kinetiklerinin elde edilmesi; 2) Üç farklı ön kurutma yöntemi arasından uygun ön kurutma yöneminin, koşulunun ve ön kurutma sonrası nem içeriğinin belirlenmesi; 3) Puf kurutma işleminin Box-Behnken deneme desenine göre optimizasyonu. 
İnce dilim yarım yağlı taze kaşar peyniri öncelikle ön kurutma işlemine tabi tutulmuş, akabinde puf kurutma işlemi gerçekleştirilmiştir. Ön kurutulmuş ve puf kurutulmuş örneklerin tuz, protein ve yağ içeriği, ağırlık kaybı, nem içeriği, su aktivitesi, pH, yığın yoğunluğu, genişleme oranı, dokusal özellikleri (sertlik, gevreklik) renk değerleri analizleri yapılmıştır. Ayrıca, puf kurutulmuş örneklerin rehidrasyon oranı, makroyapı ve mikroyapı analizleri yapılmıştır. Ön kurutma denemeleri sonuçlarına göre, istenilen fiziksel, dokusal ve duyusal özelliklerinin yanı sıra, beğeninin çok yüksek olması sebebiyle ön kurutma için, 0.15 mbar vakum altında kaşar peynirini %45 nem içeriğine dondurarak kurutma işleminin en uygun yöntem olduğuna karar verilmiştir. Belirlenen koşullarda ön kurutmaya tabi tutulan örnekler kullanılarak, bağımsız değişkenler olan puf kurutma işlem koşullarının (şişirme sıcaklığı, şişirme süresi ve sistem sıcaklığı) optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işlemi, şişirme sıcaklığı 80-100 °C, şişirme süresi 5-15 dakika ve sistem sıcaklığı 50-70 °C arasındaki değerlerde gerçekleştirilmiş olup, yanıt olarak maksimum genişleme oranı, minimum renk farkı (ΔE) ve maksimum tüm izlenim (duyusal) puanı dikkate alınmıştır. Optimum puf kurutma koşulları olarak şişirme sıcaklığı 89.29 °C, şişirme süresi 5.26 dakika ve sistem sıcaklığı 56.72 °C olarak belirlenmiştir. Yapılan doğrulama denemelerinde deneysel veriler ile modelden tahminlenen veriler arasındaki benzerlik oldukça yüksek olup, istatistiksel anlamda farkın önemli olmadığı bulunmuştur.
Yapılan çalışmalar doğrultusunda, dondurarak ön kurutma işlemi ile puf kurutma işleminin birlikte kullanılmasının son ürün kalite özelliklerinin iyileştirilmesinde etkin rol aldığı görülmektedir. Elde edilen yüksek protein içeriğine ve istenilen puf yapıya sahip atıştırmalık kaşar peyniri, gıda endüstrisinde yeni bir ürün olarak albenisi yüksek atıştırmalık kategorisinde yer alacağı düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, it was aimed to develop a snack kashar cheese having high protein, low fat and puff structure. For this purpose, the study was carried out in 3 main stages, excluding the preliminary trials: 1) Obtaining the drying kinetics using three different pre-drying methods (microwave, hot air and freeze-drying) and different production conditions; 2) Determination of appropriate pre-drying method, its conditions and moisture content after pre-drying among three different pre-drying methods; 3) Optimization of puff drying process according to Box-Behnken experimental pattern.
Firstly, thin-sliced of semi-skimmed fresh kashar cheese were subjected to pre-drying, and then to puff drying. Salt, protein and fat contents, weight loss, moisture content, water activity, pH, bulk density, expansion rate, textural properties (hardness, crispness) and color values of pre-dried and puff-dried samples were analyzed. In addition, rehydration rate, macrostructure and microstructure analyzes of puff-dried samples were performed. According to the results of the pre-drying trials, it was decided that freeze-drying process applied to kashar cheese up to 45% moisture content under 0.15 mbar vacuum was the most appropriate method and conditionals for pre-drying, due to the desired physical, textural and sensory properties, as well as the high level of taste. Optimization of the puff drying process conditions (puffing temperature, puffing time and system temperature), which are independent variables, was carried out using the samples pre-dried under the determined conditions. Optimization was performed using independent variables such as a puffing temperature range of 80-100 °C, a puffing time range of 5-15 minutes and a system temperature range of 50-70 °C, and as responses for optimization, maximum expansion ratio, minimum color difference (ΔE) and maximum overall impression (sensory) score were taken into account. As the optimum puff drying conditions, the puffing temperature, the puffing time and the system temperature was found as 89.29 °C, 5.26 minutes and 56.72 °C, respectively. In the validation trials, the similarity between the experimental data and the data estimated from the model was quite high, and their difference was not statistically significant. 
In line with the studies, it is seen that the use of freeze drying as a pre-drying process and then puff drying process plays an active role for improving of the quality characteristics of the kashar cheese snack. It is thought that the kashar cheese snack, with high protein content and desired puff structure would be in the category of high attractiveness snacks as a new product in the food industry.