Ev tipi soğutucu cihazlarda hızlı dondurma için güncel teknolojilere dayalı prototip geliştirilmesi ve model gıda olarak etin donma davranışının deneysel olarak incelenmesi
Developing a prototype based on current technologies for rapid freezing in domestic refrigerators and experimental investigation of the freezing behavior of meat as a model food
Yazar: HİRA YÜKSEL SARIOĞLU
Danışman: PROF. DR. SAFİYE NUR DİRİM
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Donma işleminin, gıdaların güvenli bir şekilde muhafaza edilerek tüketiciye sunulmasını sağlayan bir yöntem olduğu bilinmektedir. Mikrobiyal ve enzimatik inaktivasyonun sağlamasında, kalite ve besleyici özelliklerinin korunmasında etkili olan donma işleminde, yüksek donma hızlarında oluşan küçük buz kristalleri yapıda homojen dağılarak etin dokusuna verilen zararı önemli ölçüde engellemektedir. Bu tez çalışmasının amacı, ev tipi buzdolabının dondurucu bölmesine entegre edilen kabinin bulunduğu modifiye buzdolabında hızlı donma sağlayabilen ve güncel teknolojileri içeren bir buzdolabı geliştirerek, yüksek kalitede donmuş et tüketimini sağlamaktır. Bu amaçla, farklı dondurma yöntemleriyle dondurulan et örneklerinin pişirilmesiyle, pişirilen et örneklerinin kalite özellikleri de incelenmiştir. İlk olarak, M paketleriyle ve seçilen buzdolabı modelinde yapılan testlerle, kabinin yerine üst raf-sol taraf olarak; kabin tasarımına, arkadan fan ile giren havanın, önden emiş fan ile çekildiği tasarım olarak karar verilmiştir. Bu aşamadan sonra gıda ile denemelere başlanmış olup, ilk olarak farklı enerji sınıflarında (C, D, E) üretilen buzdolabı modeli seçimi amaçlanmıştır. Farklı enerji sınıfına ait buzdolaplarında gerçekleştirilen dondurma işlemlerinde, en kısa donma süresini ve en düşük, ağırlık kaybı, sıkıştırma kaybı, pişirme kaybı, toplam renk değişimi, TBARS, ortalama gözenek çapı değerlerini veren D enerji sınıfına ait buzdolabı seçilmiştir. En yüksek donma hızına ve kırmızılık değerine de sahip olan D enerji sınıfına ait buzdolabında dondurulan et örneklerinin, mikroyapılarının da daha iyi korunduğunu gözlenmiştir. Daha sonra, seçilen D enerji sınıfına ait buzdolabına en uygun fan tipi ve hızı seçilmesi amaçlanarak, farklı fan tipleri (eksenel ve radyal) ve hızları (1100 rpm, 1500 rpm, 1900 rpm) kullanılarak gerçekleştirilen dondurma işlemlerinde; en kısa donma süresine/en yüksek donma hızına; en düşük, ağırlık kaybı, sıkıştırma kaybı, pişirme kaybı, toplam renk değişimi, TBARS değerlerine sahip olan örneklerin eksenel fan ile dondurulan örnekler olduğu görülerek en uygun fan olarak seçilmiştir. Eksenel fan kullanılarak gerçekleştirilen dondurma işlemleriyle, dokusal özelliklerin ve mikroyapının daha iyi korunduğu, protein denatürasyon sıcaklıklarının daha yüksek olduğu görülmüştür. Bu aşamadan sonra, metal plaka destekli ve ultrason destekli dondurma işlemleri, D enerji sınıfına ait ve eksenel fana sahip kabinli buzdolabında gerçekleştirilmiştir. Metal plaka destekli dondurma işleminde, et örneklerinin en kısa donma sürelerine ve en yüksek donma hızlarına ulaştığı tespit edilmiştir. Metal plaka destekli dondurulup çözündürülen et örneklerinin sıkıştırma kaybı değerlerinin arttığı, dondurulup çözündürüldükten sonra pişirilen et örneklerinin sıkıştırma kaybı, pişirme kaybı ve a* değerlerinin azaldığı gözlenmiştir. Metal plaka destekli dondurulup çözündürülen ve çözündürüldükten sonra pişirilen et örneklerinin TBARS değerleri, protein denatürasyon sıcaklıkları, sertlik, çiğnenebilirlik ve kesme kuvveti değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Donma hızını arttırmak ve kalite özelliklerini korumak amacıyla uygulanan ultrason destekli dondurma işleminde, en kısa donma süresi ve en yüksek donma hızına; çözündürülen ve pişirilen örneklerde en az toplam renk değişimi ve TBARS değerlerine, %40 ultrason gücü kullanılarak dondurulan et örneklerinin sahip olduğu görülmüştür. Aynı zamanda, %40 ultrason gücü kullanılarak dondurulan ve pişirilen örneklerin mikroyapılarının daha homojen olduğu ve ultrason gücünün artmasıyla, protein denatürasyon sıcaklıklarının azaldığı görülmüştür. Böylece, ultrasonun uygulandığı güç değerlerine bağlı olarak etin kalite özellikleri üzerine önemli etkilerinin olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma ile, daha hızlı donma işlemi ve daha iyi kalite özellikleri sağlayabilen bir ev tipi buzdolabı modifikasyonu gerçekleştirilmiş ve dondurma işlemlerinde geleneksel (metal plaka) ve yeni teknoloji (ultrason) kullanılarak dondurulmuş et örneklerinin kalite özelliklerine etkileri incelenmiştir.

Abstract:
It is known that freezing is a method that ensures safe preservation and presentation to the consumer. In the freezing process, which is effective in ensuring microbial and enzymatic inactivation and preserving the quality and nutritional properties, small ice crystals formed at high freezing rates are distributed homogeneously in the structure and significantly prevent the damage to the tissue of the meat. The aim of this thesis is to ensure the consumption of high-quality frozen meat by developing a refrigerator that can provide fast freezing and includes new technologies in a modified refrigerator with a cabin added to the freezer compartment of a household refrigerator. For this purpose, the quality properties of the cooked meat samples were examined by cooking the meat samples frozen with different freezing methods. Initially, in the selected refrigerator model, through tests with M packages, the cabin was replaced by the upper shelf-left side and the design was decided to be a cabin where the air entering from the rear with an axial fan is drawn from the front with a suction fan. After this stage, food samples were used with the aim of choosing refrigerator model produced in different energy classes (C, D, E). In the freezing processes carried out in refrigerators of different energy classes, the refrigerator belonging to energy class D was chosen, which gave the shortest freezing time and the lowest weight loss, compression loss, cooking loss, total color change, TBARS, and average pore diameter values. It was observed that the microstructures of meat samples frozen in the refrigerator belonging to energy class D, which also has the highest freezing rate and redness value, were better preserved. Then, with the aim of selecting the most suitable fan type and velocity for the refrigerator belonging to energy class D, in the freezing processes carried out using different fan types (axial and radial) and velocities (1100 rpm, 1500 rpm, 1900 rpm); shortest freezing time/highest freezing rate; the lowest weight loss, compression loss, cooking loss, total color change, and TBARS values were seen to be the samples frozen with an axial fan and were selected as the most suitable fan. The textural properties and microstructure were better preserved, and protein denaturation temperatures were higher with an axial fan. After this stage, metal plate and ultrasound-assisted freezing processes were carried out in a refrigerator belonging to energy class D having a cabin with an axial fan. It was determined that meat samples reached the shortest freezing times and highest freezing rates in the metal plate-assisted freezing process. The compression loss values of meat samples, frozen with metal plate assisted, increased, while the compression loss, cooking loss, and a* values of meat samples cooked after thawing decreased. The TBARS values, protein denaturation temperatures, hardness, chewiness, and shear force values of meat samples frozen with metal plate assisted and cooked after thawing increased. In the ultrasound-assisted freezing process, which is applied to increase the freezing rate and preserve quality properties, the meat samples frozen using 40% ultrasound had the lowest freezing time and highest freezing rate; the least total color change and TBARS values in thawed and cooked samples. At the same time, the microstructures of the samples frozen and cooked using 40% ultrasound were more homogeneous, and their protein denaturation temperatures decreased as the ultrasound power increased. Thus, it was determined that it had significant effects on the quality properties of meat, depending on the power values applied. With this study, a household refrigerator modification that can provide a faster freezing process and better quality properties was carried out. Additionally, the effects of using conventional (metal plate) and new technology (ultrasound) in freezing processes on the quality properties of frozen meat samples were examined.