Kabin kurutucuda tarhana hamurunun kurutma koşullarının optimizasyonu ve kuruma kinetiklerinin belirlenmesi
Optimization of the drying conditions of tarhana dough in the cabinet dryer and determination of the drying kinetics
Yazar: BEDRİYE DAVULCU TÜMER
Danışman: PROF. DR. SAMİ GÖKHAN ÖZKAL
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında geleneksel (güneşte) kurutma yöntemine alternatif olarak kabin kurutma yöntemi kullanılarak, tarhananın kalite özelliklerinin korunması açısından en uygun kurutma koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla hem endüstriyel kurutma sistemi ile hem de geleneksel yöntemle tarhana üretimi gerçekleştirilmiştir. Tarhana hamurları 30 oC'de fermentasyona bırakılmıştır. Çember şeklinde ve 1 cm kalınlıkta hazırlanan tarhana hamurları 30, 40 ve 50 oC sıcaklıklarda, 0,5, 1 ve 2 m/s hava hızında, sabit bağıl nemde (%10) kurutulmuştur. Kurutulan tarhana örneklerinde; nem ve kurutma kinetiği, renk, β-karoten ve likopen analizleri ile bu bileşenlere ait değişim reaksiyonu kinetik hesaplamaları, aroma profil analizi, mikrobiyolojik analizler ve en uygun üretim koşullarının belirlenmesi amacıyla optimizasyon çalışması yapılmıştır. Kurutma kinetiği analizleri neticesinde Page ve Modifiye Page modellerin tarhana örneklerinin kuruma kinetiğini açıklayan en iyi modeller olduğu saptanmıştır. R2, χ2 ve RMSE değerleri Page ve Modifiye Page modeller için sırasıyla 0.9596-0.9981, 0.000042-0.00061 ve 0.000764-0.003041 aralığında bulunmuştur.  Kurutulan tarhana örneklerin 0.5, 1.25 ve 2 m/s hava hızları için tespit edilen difüzyon katsayısı değerleri; 30 oC için 6.99-14.79x10-8, 40 oC için 15.7-32.11x10-8 ve 50 oC için 26.64-44.98x10-8 m2/s aralığında tespit edilmiştir. Her sıcaklık ve hava hızı için tarhana örneklerinin kurutulması sırasındaki β-karoten ve likopen bozunma reaksiyonunun birinci derece kinetik modele uygun olduğu tespit edilmiştir. Buna ilave olarak, tarhana kurutma proseslerinde tüm farklı hava hızı koşulları için kurutma sıcaklığındaki artışın tarhana örneklerinin β-karoten ve likopen içeriğinde azalmaya neden olduğu da tespit edilmiştir. Tarhana hamurlarının kurutulması sürecindeki β-karoten ve likopen değişim reaksiyonu hız sabitleri sırasıyla 0.0001-0.007 dk-1 ve 0.0003-0.0014 dk-1 aralığında bulunmuştur. Tarhana örneklerinin kurutulması işleminde likopen ve β-karoten değişim oranı ile kuruma süresi için Merkezi Kompozit Tasarım modeli ile hesaplanan optimum koşul değerleri için en yüksek arzu edilirlik değerine sahip olan koşul değerlerden; sıcaklık 40.362 °C ve hava hızı 1.62 m/s olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, it is aimed to determine the most suitable drying conditions in terms of preserving the quality properties of tarhana by using a cabin drying method as an alternative to the traditional (sun) drying method. For this purpose, tarhana production was carried out both with the industrial drying system and the traditional method. Tarhana dough was left to ferment at 30 oC. Tarhana dough, prepared in a circle shape and 1 cm thick, was dried at 30, 40 and 50 oC temperatures, 0.5, 1 and 2 m/s air speed, and constant relative humidity (10%). In dried tarhana samples, Moisture and drying kinetics, color, β-carotene and lycopene analyses, change reaction kinetic calculations of these components, aroma profile analysis, microbiological analyzes and optimization studies were carried out to determine the most suitable production conditions. As a result of drying kinetics analyses, Page and Modified It was determined that Page models were the best models explaining the drying kinetics of tarhana samples. R2, χ2 and RMSE values Page and Modified Page models were found to be in the range of 0.9596-0.9981, 0.000042-0.00061 and 0.000764-0.003041, respectively. Diffusion coefficient values of dried tarhana samples determined for 0.5, 1.25 and 2 m/s air speeds; 6.99-14.79x10-8 for 30 oC, 15.7-32.11x10-8 for 40 oC and 26.64-44.98x10-8 m2/s for 50 oC It was detected in the range. β-carotene and lycopene during drying of tarhana samples for each temperature and air speed. It was determined that the decomposition reaction was suitable for the first order kinetic model. In addition, it was determined that the increase in drying temperature for all different air speed conditions in tarhana drying processes caused a decrease in the β-carotene and lycopene contents of tarhana samples. The β-carotene and lycopene exchange reaction rate constants during the drying process of tarhana dough were found to be in the range of 0.0001-0.007 min-1 and 0.0003-0.0014 min-1, respectively. In the drying process of tarhana samples, the optimum condition values calculated with the Central Composite Design Model for the lycopene and β- carotene change rate and drying time are among the condition values with the highest desirability value; The temperature was determined as 40.362 °C and the air speed was determined as 1.62 m/s.