Puf kurutma yöntemi ile protein içeriği yüksek atıştırmalık beyaz peynir üretimi: Uygun ön işlem koşullarının belirlenmesi, puf kurutma işlem koşullarının optimizasyonu
Production of white cheese snacks having high protein content by explosion-puff drying:  Determination of optimum pretreatment conditions, optimization of puff drying process conditions
Yazar: ÖZGÜN KÖPRÜALAN
Danışman: PROF. DR. FİGEN ERTEKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada yarım yağlı taze beyaz peynirin 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 (çerez tipi ürün) dönüştürülmesi işlemleri gerçekleştirilmiştir.  Ayrıca puf kurutma işlem koşulları olan şişirilme sıcaklığı, şişirilme süresi ve vakum sıcaklığı bağımsız değişkenlerinin Box-Behnken deneme desenine göre optimizasyonu gerçekleştirilmiştir.  Puf kurutma işlem koşullarının optimizasyonu öncesinde sabit puf kurutma koşullarında üretilen yarım yağlı taze beyaz peynir örnekleri için en uygun ön kurutma yöntemi, işlem koşulları ve ön kurutulmuş ürün nem içeriği belirlenmiştir. Elde edilen ürünlerin protein, yağ, nem ve tuz içeriği, pH değeri, su aktivitesi değeri, renk değerleri, rehidrasyon oranı, genişleme oranı, ağırlık kaybı, yığın yoğunluğu, makro (tarama yöntemi) ve mikroyapısı (mikro-CT), dokusal özellikleri (sertlik, gevreklik) ve duyusal özellikleri belirlenmiştir. 
Üç farklı (sıcak hava, dondurarak ve mikrodalga kurutma) kurutma yönteminin kullanıldığı ön kurutma denemeleri sonucunda, kombine ön kurutma yöntemi kullanılması gerektiği belirlenmiştir. Bu kapsamda mikrodalga kurutma ve dondurarak kurutma yöntemleri kombine olarak uygulanmıştır. Bu amaçla, peynir örneği mikrodalga kurutma ile 180 W mikrodalga gücünde nem içeriği %60.0±2.0'e düşürülmüş ve daha sonra 0.2 mbar vakum basıncında %45.0±2.0 nem içeriğine kadar dondurarak kurutulmuştur.
Ön kurutma yöntemi, işlem koşulları ve ön kurutulmuş örneğin nem içeriğinin belirlenmesinin ardından Box-Behnken deneme dizaynına göre bağımsız işlem değişkenleri olan şişirilme sıcaklığı 90-100 °C, şişirilme süresi 5-15 dakika ve vakum sıcaklığı 60-80°C arasındaki değerlerde optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon çalışmasında bu bağımsız değişkenlerin puf kurutulmuş beyaz peynirin protein içeriği, genişleme oranı, gevreklik (dokusal) ve tüm izlenim puanı değerleri üzerine etkileri ele alınmıştır. Design-Expert paket programı kullanılarak belirlenen optimum puf kurutma işlem koşulları; şişirilme sıcaklığı 100°C, şişirilme süresi 5 dakika ve vakum sıcaklığı 60°C şeklindedir. Belirlenen optimum işlem koşullarında 5 farklı doğrulama denemesi gerçekleştirilmiş ve modelden elde edilen koşullar deneysel olarak doğrulanmıştır. 
Anahtar Sözcükler: Beyaz Peynir, Mikrodalga Kurutma, Dondurarak Kurutma, Sıcak Hava ile Kurutma, Puf Kurutma, Peynir Atıştırmalığı

Abstract:
In this study, it was aimed to reduce the moisture content of reduced-fat fresh white cheese to the required level with different pre-drying methods (hot air drying, microwave drying and freeze drying) before puff drying and to convert into high protein snack product form (cookie type product) with puff drying method. In addition, the puff drying process conditions; which are puffing temperature, puffing time and vacuum temperature were optimized according to Box-Behnken experimental design. Optimal pre-drying method, process conditions and pre-dried product moisture content were determined for reduced-fat fresh white cheese samples produced under constant puff drying conditions prior to optimization of puff drying process conditions. Protein, fat, moisture content, salt content, pH value, water activity, color values, rehydration ratio, expansion ratio, weight loss, bulk density, macro (scanning method) and micro(micro-CT) structure, textural properties and sensorial properties of reduced-fat white cheese were determined. 
As a result of the pre-drying experiments comparing three different drying methods (hot air, freeze and microwave drying), it was determined that pre- drying step should be used in combination. Microwave drying and freeze drying methods were applied in this context. For this purpose, the moisture content of the cheese sample was reduced to 60.0 ± 2.0% at 180 W microwave power by microwave drying and then freeze-dried to a moisture content of 45.0 ± 2.0% at 0.2 mbar vacuum pressure. 
After the pre-drying method, the process conditions and the moisture content of the pre-dried sample were determined, the optimization process was carried out according to the Box-Behnken experimental design with independent process variables, puffing temperature of 90-100 ° C, puffing time of 5-15 minutes and vacuum temperature of 60-80°C. In the optimization study, the effects of these independent variables on protein content, expansion rate, crispiness (textural) and general acceptance score of puff dried white cheese samples were discussed. Optimum puff drying process conditions were determined as the puffing temperature of 100°C, the puffing time of 5 minutes and the vacuum temperature of 60 ° C using the Design-Expert packaged program. Five different validation experiments were performed under the determined optimum processing conditions and the conditions obtained from the model were experimentally verified. 
Keywords: White Cheese, Microwave Drying, Freeze-Drying, Hot-air Drying, Puffing Drying, Cheese Snack