Kuru soğanların yüzey dekontaminasyonu amacıyla kızılötesi uygulama ve endüstriyel ölçekte proses tasarım için hesaplamalı matematiksel model geliştirilmesi
Infrared process for surface decontamination of dry onions and developing a computational mathematical model for industrial scale process design
Yazar: EDA COŞKUN
Danışman: PROF. DR. FERRUH ERDOĞDU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Kızılötesi = Infrared ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Salmonella = Salmonella ; Soğan = Onion

Özet:
Mikrobiyal kontaminasyon taze meyve ve sebzelerde doğrudan tüketime sunuldukları için önemli bir gıda güvenliği problemidir. 2020 yılında CDC tarafından belirtilen, kuru soğanlarda görülen Salmonella kaynaklı salgın ve geri çağırma bu tez çalışmasının temel çıkış noktasını oluşturmuş ve tüketime sunulmadan önce ürün yüzeyine uygulanacak olan dekontaminasyon işleminin bu probleme bir çözüm olacağı düşünülmüştür. Bu amaçla düşük dalga boyu ve sınırlı penetrasyon özelliğine bağlı olarak, kuru soğanlara yüzey dekontaminasyonu amacıyla kızılötesi ısıtma prosesi uygulanmıştır. Tez çalışması kapsamında, işlemin mikrobiyal açıdan dekontaminasyon etkinliği araştırılmış; termal bir proses olan kızılötesi uygulamanın ürünün tüketici nezdinde kabul görmesi için önemli olan renk ve doku gibi kalite parametreleri üzerine etkisi de incelenmiştir. Laboratuvar ölçekli kızılötesi sistemde 400 °C kızılötesi kaynak sıcaklığında yapılan 60-80-100 ve 120 s'lik uygulamalarda zamana bağlı olarak ürün yüzeyinde sıcaklık değişimleri belirlenmiş ve COMSOL Çoklu Fizik yazılımı kullanılarak hazırlanan matematiksel model bu veriler kullanılarak doğrulanmıştır. Buna ek olarak mikrobiyal analizler ile 400 °C 120s kızılötesi uygulamanın sarı ve beyaz kuru soğanlardaki Salmonella popülasyonunda sırasıyla 3,3 ve 2,4 log10 CFU/cm2 azalma sağladığı da belirlenmiştir. Renk ve dokusal analizler ile de uygulanan kızılötesi işlemin ürün kalite özelliklerine önemli bir etkisi olmadığı da ayrıca tespit edilmiştir. Geliştirilen matematiksel model ve uygulamanın endüstriyel ölçeğe uyarlanabilmesi için kızılötesi sistem tasarımı çalışmaları da gerçekleştirilerek optimum proses koşulları belirlenmiştir. Deneysel verilerle doğrulanan modelllerin ardından hazırlanan endüstriyel tasarım modellerinden altıgenimsi kesite sahip, 36 adet seramik kızılötesi kaynak içeren bir kızılötesi sistemin soğanların yüzey dekontaminasyonunda uygulanabilirliği de ayrıca gösterilmiştir.

Abstract:
Microbial contamination is an important food safety problem especially in fresh fruits and vegetables since they are offered for direct consumption. The epidemic and recalls caused by Salmonella strains in dried onions reported by CDC in 2020 constituted the focus of this study. Dry onions are presented to consumer as peeled, and the peels are regraded to be the carrier medium for microbial contamination. It was considered that a surface decontamination process might be a solution for the problem in onions. For this purpose, an infrared heating process, suitable for surface decontamination due to its shorter wavelength and penetration depth, was applied to the dried onions. The microbial decontamination efficiency of this process was determined, and the effect of infrared process on the quality parameters such as color and texture were also investigated. Time dependent surface temperature change of the onios was measuredat 60-80-100 and 120 s of the infrared process applied at 400 °C source temperature in a laboratory scale system, and the mathematical model developed using COMSOL Multi-Physics software was validated with the experimental data. 120 s infrared process resulted in 3.3 and 2.4 log10 CFU/cm2 reductions in Salmonella populations in yellow and white onions, respectively while there was no significant change noted in the quality in terms of color changes and textural attributes. Following the model validation, scale-up industrial scale process studies were also also carried out.