Çarpan hava jeti (impingement) teknolojisi kullanılarak geliştirilmiş bir fırında, dana nuar'ın pişirilmesinin test edilerek kalite özelliklerinin belirlenmesi ve pişirme işlem koşullarının optimizasyonu
Determination of quality characteristics and optimization of cooking process conditions by testing the cooking of beef in an oven developed using impingement technology
Yazar: ESİN SELÇUK
Danışman: PROF. DR. FİGEN ERTEKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Yemek pişirme = Cooking

Özet:
Bu çalışmada dana nuarın çarpan hava jeti teknolojisi kullanılarak geliştirilmiş 
bir fırında daha kısa sürede ve daha düşük sıcaklıkta pişirilmesi ile yüksek 
kalitede pişmiş et ürünü elde edilmesi amaçlanmıştır. Dana nuar eti, çarpan hava 
jetli fırında, farklı fırın sıcaklıkları, farklı hava hızları ve farklı pişirme 
sürelerinde pişirilmiş ve pişirme işleminin etin fiziksel, kimyasal ve duyusal 
özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca klasik konveksiyonel fırında 
pişirme işlemi de etin kalite özellikleri bakımından değerlendirilmiş ve çarpan 
hava jetli fırında pişirme işlemiyle kıyaslanmıştır. Çarpan hava jetli fırında 
pişirme koşulları: orta ve üst olmak üzere 2 farklı konumda, fırın içi sıcaklıkları 
175 ve 200⁰C, olmak üzere 2 farklı sıcaklıkta, 9, 12, 15 m/s olmak üzere 3 farklı 
hava hızında 10, 15, 20 ve 25 dak. olmak üzere 4 farklı pişirme süresinde 
gerçekleştirilmiştir. Çarpan hava jetli fırında gerçekleştirilen pişirme 
denemelerinde, fırın sıcaklığı, hava hızı, tepsi konumu ve pişme süresi birer 
bağımsız değişken olarak seçilmiş olup denemeler klasik deneme desenine göre 
gerçekleştirilmiştir. Konvansiyonel fırında ise pişirme işlem koşulları: 220 ⁰C 
fırın içi sıcaklıkta, fırının turbo modunda (hava hızı 4.5 m/s), orta konumda ve 
30 dak. pişme süresi olarak belirlenmiştir. Dana nuar etleri belirlenen parametrelerde pişirilmiş, pişirilen etlerde, sıcaklık 
profili, nem içeriği (% yt), nem profili, su aktivitesi (aw), renk özellikleri ( L*, 
a* ve b*, esmerleşme indisi (Browning index) BI, ΔE, renk canlılığı, hue açısı 
h˚), pH, bileşen analizi (%yağ, % toplam protein ve % çözünür protein), pişirme 
kayıpları (Su tutma kapasitesi, ağırlık kaybı, yağ kaybı), Tekstür Analizi (TPA), 
Pişme Değeri (C değeri, dak), TBARS ((Tiyobarbitürik Asit Reaktif Maddeler) 
analizi ve duyusal analiz yapılmıştır. Ayrıca çarpan hava jetli fırında ve 
konvansiyonel fırında gerçekleştirilen pişirme denemelerinde fırının harcadığı 
enerji belirlenmiştir. Pişirme işlem koşulları olan fırın içi sıcaklık (°C), hava hızı 
(m/s), tepsi konumu ve pişme süresi (dak) bağımsız değişkenleri için 
optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon çalışmasında, bağımsız 
değişkenlere karşılık dana nuar etlerinde yanıt olarak seçilen; pişme değeri (C 
değeri, dak), % toplam protein (kt) içeriği, minimum TBARS değeri (mg 
malonaldehit/kg), minimum sertlik (tekstürel, N), maksimum çiğnenebilirlik 
(tekstürel, N) ve iç rengin kırmızılık (ay) değerleri bağımlı değişkenler olarak 
optimize edilmiştir. Ayrıca örneklerde optimizasyon çalışmasında yanıt olarak 
kullanılmayan diğer kalite özellikleride belirlenmiş olup, pişirme analizi 
sonuçları ve konvansiyonel fırında pişirme ile elde edilen sonuçlar dikkate 
alınarak değerlendirilmiştir. Design-Expert paket programı kullanılarak 
belirlenen optimum noktada pişirme işlem koşulları: 175°C fırın içi sıcaklık, 15 
m/s hava hızı, 19 dakika pişme süresi ve orta tepsi konumu olarak 
bulgulanmıştır. 
Belirlenen optimum işlem koşullarında 5 farklı doğrulama denemesi yapılmış ve 
tüm analizler tekrar edilmiştir. Her bir yanıt değişkeni için, modelden elde edilen 
tahminler ve deneysel olarak optimum nokta doğrulama denemelerinden elde 
edilen ortalama sonuçlar arasında istatistiksel olarak önemli bir fark olup 
olmadığı tek örnek t–testi uygulanarak belirlenmiş ve optimum nokta 
doğrulanmıştır.

Abstract:
In this study, it is aimed to obtain a high quality cooked meat product by cooking 
of beef in an oven developed using air jet impingement technology in a shorter 
time and at a lower temperature. Beef slices were cooked in an air impingement 
jet oven at different temperatures, different airflow rates and different cooking 
times, and the effects of cooking on the physical, chemical and sensory 
properties of the meat were investigated. In addition, the convectional oven 
cooking process was also evaluated in terms of the quality characteristics of the 
beef meat and compared with the results of air impingement jet oven cooking 
process. As cooking conditions in the oven with air impingement jet, 2 different 
positions, middle and top, 2 different oven temperatures, 175 and 200⁰C, 3 
different airflow rates 9, 12, 15 m/s and 4 cooking times of 10, 15, 20 and 25 
min. were evaluated. Oven temperature, airflow rate, position and cooking time 
were selected as independent variables in the cooking experiments which 
werecarried out in the air impingement jet oven, and the experiments were 
carried out according to the classical trial design. In the conventional oven, the 
cooking process conditions are 220⁰C, the oven temperature, the oven's turbo 
mode (airflow rate at the fan outlet is 4.5 m/s ), in the middle position of the oven 
and 30 minutes of cooking time.
For beef slices cooked at different cooking conditions, temperature profile, 
moisture content (% wb), moisture profile, water activity (aw), color 
characteristics ( L*, a* and b*, Browning index, BI, ΔE, Chroma value, hue angle h˚), pH, component analysis (fat, % total protein and % soluble protein), 
cooking losses (Water holding capacity, weight loss, fat loss), Texture Analysis 
(TPA), Cooking Value (C value, min), TBARS ((Thiobarbituric Acid Reactive 
Substances) analysis and sensory analysis were carried out.. In addition, the 
energy consumed by the oven was determined in the cooking experiments 
carried out in the air impingement jet oven and the conventional oven. The 
cooking process conditions, which are inside temperature of the oven (°C), air 
flowrate ( m/s), tray position and cooking time (min) as independent variables 
were optimized. In the optimization study, the oven temperature, cooking time, 
airflow rate and tray position were optimized according to the targeted values of 
cooking value (C value, minutes), % total protein (dry matter) content, minimum 
TBARS value (mg malonaldehyde/kg), minimum firmness (textural, N), 
maximum chewiness (textural, N) and redness of the inner surface color (ay) 
values. In addition, other quality characteristics that were not used as a response 
in the optimization study were determined and evaluated by taking into account 
the results of the cooking analysis and the results obtained with conventional 
oven cooking. 
Using the Design-Expert package program, the optimum cooking 
conditions were found to be 175 °C oven temperature, 15 m/s airflow rate, 19 
minutes of cooking time, and middle oven position. 5 different validation 
experiments were performed at the determined optimum process conditions and 
all analyzes were repeated. For each response variable, whether there is a 
statistically significant difference between the estimates obtained from the 
model and the mean results obtained from the experimentally optimum point 
validation experiments was determined by using the one sample t-test and the 
optimum point was verified.