Yenilikçi kurutma teknolojilerinin kullanımı ile zenginleştirilmiş sağlıklı ve besleyici atıştırmalık et ürünlerinin geliştirilmesi
Development of enriched healthy and nutritive snack products with the use of innovative drying technologies
Yazar: IŞIL İLTER
Danışman: PROF. DR. FİGEN ERTEKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Kırmızı pancar = Red beet ; Çiğ köfte = Raw meat ball

Özet:
Bu çalışmada köfte ürününün hammadde girdilerinin ve oranlarının belirlenmesi, farklı ön kurutma yöntemleri (sıcak hava ile kurutma, mikrodalga kurutma ve dondurarak kurutma) ile puf  kurutma öncesi sahip olması gereken nem içeriklerine düşürülmesi ve puf kurutma yöntemi ile de yüksek protein içerikli atıştırmalık ürün formuna dönüştürülmesi işlemleri gerçekleştirilmiştir. 
Puf kurutma yöntemi kullanılarak köfte atıştırmalıklarının geliştirilmesinin amaçlandığı bu çalışmada ilk aşamada köfte formülasyonu girdileri ve köfte hazırlanmasında kullanılan dana kıymanın partikül boyutlarının değişmesi büyük önem taşımaktadır. Atıştırmalık köftelerin kontrol örneğinde kullanılan girdiler ve kullanım oranları; %79 dana kıyma, %10 ekmek ve %1 baharatlar ve tuz olarak belirlenmiştir. Köfte yapımında kullanılan kıyma makinesinin ayna gözenek çapları değiştirilerek bu etki değerlendirilmiş ve 3 mm kıyma makinası ayna çapı seçilmiştir. Zenginleştirilmiş köfte formülasyonlarında glutensiz un ve sebze tozu seçimi gerçekleştirilmiştir. Karbonhidrat bazlı girdi olan ve gluten içeriği yüksek olan ekmek girdisi yerine nohut unu (nohut, fasulye ve bezelye unları arasından seçilerek) kullanılmıştır. Sebze tozu olarak da kırmızı pancar tozu (bal kabağı, yer elması, kırmızı pancar tozları arasından) fiziksel ve duyusal özellikler bakımından öne çıkmıştır. Belirlenen hammadde girdilerinin optimize edilmesi aşamasında kullanılan dana kıyma oranı, glutensiz un (nohut unu) ve sebze tozu (kırmızı pancar tozu) kullanım oranlarının, puf kurutulmuş köftenin fiziksel, kimyasal ve duyusal özellikleri üzerine etkisi ele alınmıştır. Hammadde girdilerinin puf kurutulmuş köfte üzerine etkisinin incelendiği çalışmada karışım değişkeni olarak dana kıyma oranı %70-90, nohut unu oranı %10-20 ve kırmızı pancar tozu oranı %0-10 olarak seçilmiştir. Puf kurutulmuş köfte örneklerinde hammadde girdilerinin optimizasyonu çalışmasında örneklerin toplam yağ içeriğinin minimum olması ile genişleme oranı, dokusal gevreklik, toplam fenolik madde miktarı ve duyusal tüm izlenim değerlerinin maksimum olması hedeflenmiştir. Optimum ürün formülasyonu, dana kıyma oranı %70, nohut unu oranı %20 ve kırmızı pancar tozu oranı %10 olarak tespit edilmiştir. 
Bu çalışmada atıştırmalık köfte eldesinde farklı ön kurutma yöntemleri (sıcak hava ile kurutma, mikrodalga kurutma ve dondurarak kurutma) ile puf kurutma öncesi sahip olması gereken nem içeriklerine düşürülmesi ve puf kurutma yöntemi ile yüksek protein içerikli atıştırmalık ürün formuna dönüştürülmesi işlemleri gerçekleştirilmiştir. Sabit puf kurutma koşullarında üretilen atıştırmalık köfte örnekleri için en uygun ön kurutma yöntemi, işlem koşulları ve ön kurutulmuş ürün nem içeriği belirlenmiştir. Sonuçlar doğrultusunda, dondurarak ön kurutma yöntemi ile 0.15 mbar basınçta %45 nem içeriğinin uygun olduğuna karar verilmiştir.
Ayrıca, puf kurutma işlem koşulları olan şişirilme sıcaklığı, şişirilme süresi ve sistem sıcaklığı bağımsız değişkenlerinin Box-Behnken deneme dizaynına göre optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ön kurutma yöntemi, işlem koşulları ve ön kurutulmuş örneğin nem içeriğinin belirlenmesinin ardından Box-Behnken deneme dizaynına göre bağımsız işlem değişkenleri olan şişirilme sıcaklığı 90-110°C, şişirilme süresi 5-15 dakika ve sistem sıcaklığı 60-80°C arasındaki değerlerde optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Hedef olarak, yığın yoğunluğu, genişleme oranı, dokusal gevreklik ve duyusal beğeni seçilmiş olup, gerçekleştirilen optimizasyon işlemine göre, optimum puf kurutma işlem koşulları, şişirilme sıcaklığı 110°C, şişirilme süresi 5 dakika ve sistem sıcaklığı 65°C olarak bulunmuştur.
Optimum koşullarda belirlenen köfte atıştırmalıklarında antioksidan etkiyi ve depolama süresince stabiliteyi arttırmak için toz formda olan yüksek antioksidan içeriğe sahip baharat ilavesi (biberiye, yeşil çay, adaçayı) ve sıvı formda D vitamini ilavesi gerçekleştirilmiştir.  3 ay sonunda örneklerin fiziksel analizlerde ve mikrobiyolojik analizlerinde herhangi bir risk taşımadığı, atıştırmalık köfte örneklerinde olumsuz bir değişim olmadığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the determination of raw material inputs and their ratios for the production of meatball snacks, and the reduction of their moisture content to the required levels through various pre-drying methods (hot air drying, microwave drying, and freeze drying) prior to puffing, and the conversion of the product into a high-protein snack through puffing were carried out.
The aim of this study was to develop meatball snacks using the puffing method. In the initial stage, the inputs and usage ratios for the meatball formulation, as well as the particle size of the ground beef used in the preparation of the meatballs, were of great importance. The control sample for the meatball snacks consisted of 79% ground beef, 10% breadcrumb, and 1% spices and salt. The effect of changing the mesh sizes of the meat grinder used in meatball preparation was evaluated, and a 3 mm meat grinder mesh size was selected. For the enriched meatball formulations, the selection of gluten-free flour and vegetable powder was performed. Chickpea flour (selected from chickpea, bean, and green pea flours) was used as a carbohydrate-based input instead of breadcrumb, which has high gluten content. As a vegetable powder, red beetroot powder (selected from pumpkin, Jerusalem artichoke, and red beetroot powders) stood out in terms of physical and sensory properties. During the optimization of raw material inputs, the effect of beef usage rate, gluten-free flour (chickpea flour) rate, and vegetable powder (red beetroot powder) rate on the physical, chemical, and sensory properties of puffed meatballs was evaluated. As a mixing variable, the beef usage rate was selected as 70-90%, chickpea flour rate as 10-20%, and red beetroot powder rate as 0-10%. The aim was to minimize the total fat content of the samples while maximizing the expansion ratio, textural crispness, total phenolic content, and sensory overall impression values of the puffed meatballs. The optimal product formulation was determined as 70% beef usage rate, 20% chickpea flour rate, and 10% red beetroot powder rate.
In this study, different pre-drying methods (hot air drying, microwave drying, and freeze drying) were used to reduce the moisture content of the meatballs to the required level before puffing, and then puffing was performed to convert them into high-protein snack products. For the puffed meatball samples produced under fixed puffing conditions, the most suitable pre-drying method, process conditions, and moisture content of the pre-dried samples were determined. According to the results, freeze drying was chosen as the optimum pre-drying method, and the appropriate moisture content was determined to be 45% under 0.15 mbar vacuum pressure.
Furthermore, the optimization of puffing process conditions, namely puffing temperature, puffing time, and system temperature, was carried out according to the Box-Behnken design. After determining the pre-drying method, process conditions, and moisture content of the pre-dried samples, the independent process variables of the puffing process, puffing temperature (90-110°C), puffing time (5-15 minutes), and system temperature (60-80°C), were optimized using the Box-Behnken design. The target variables were bulk density, expansion ratio, textural crispness, and sensory preference. According to the optimization process, the optimum puffing process conditions were determined as puffing temperature of 110°C, puffing time of 5 minutes, and system temperature of 65°C.
To enhance antioxidant activity and stability during storage, high-antioxidant spice additions in powdered form (rosemary, green tea, sage) and liquid form of vitamin D were added to the optimized meatball snacks. At the end of the 3rd month, the samples showed no risk in physical and microbiological analyses, and no adverse changes were observed in the meatball snack samples.