Ekstrüde baklagil unları eldesinde uygulanan işlem parametrelerinin ürün özelliklerine etkilerinin belirlenmesi
Determination the effects of process parameters on the product properties of extruded legume flours
Yazar: KÜBRA TULUK
Danışman: DOÇ. DR. SEHER KUMCUOĞLU ; ÖĞR. GÖR. BURAK ALTINEL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında ekstrüde maş fasulyesi, bakla ve kırmızı mercimek unlarının üretiminde vida hızı ve ekstrüder sıcaklığının un özelliklerine etkileri incelenerek optimum işlem koşullarının belirlenmesi ve optimum koşullarda üretilen ekstrüde maş fasulyesi, bakla ve kırmızı mercimek unlarının farklı oranlarda ekmek üretiminde kullanımının incelenmesi amaçlanmıştır. 
Çalışmanın ilk aşamasında optimum koşulların belirlenmesi amacıyla Yanıt Yüzey Yöntemi Merkezi Kompozit Tasarımı ile oluşturulan deneme planına göre ekstrüzyon denemeleri gerçekleştirilmiştir.  Ekstrüder sıcaklığı (135, 150 ve 165°C) ve vida dönüş hızı (200, 250 ve 300 rpm) bağımsız değişkenler; su absorplama indeksi, fitik asit ve çözünmeyen diyet lifi içerikleri ise yanıtlar olarak değerlendirilmiştir. Optimizasyon, fitik asit ve çözünmeyen diyet lifi içeriğinin minimize edilmesi ve suda çözünürlük indeksinin maksimize edilmesi ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda her üç hammadde (maş fasulyesi unu, bakla unu ve kırmızı mercimek unu) için de optimum koşullar 165°C sıcaklık ve 200 rpm vida hızı olarak belirlenmiştir. Buğday ununun, ham unların ve optimum koşullarda üretilen ekstrüde baklagil unlarının fitik asit, çözünmeyen diyet lifi, su absorplama indeksi, protein içerikleri ve renk değerleri (L*, a*, b*) belirlenmiştir. Ekstrüder sıcaklığının artışı ile unların su absorplama indeksi, fitik asit ve çözünmeyen diyet lifi miktarının azaldığı tespit edilmiştir. Bunun yanısıra, vida hızının artması ile su absorplama indeksi ve çözünmeyen diyet lifi azalırken fitik asit miktarının arttığı belirlenmiştir. Ekstrüde unların protein miktarının ham unların protein miktarına yakın değerlerde olduğu görülmüştür.
Çalışmanın ikinci aşamasında ise optimum koşullarda üretilen ekstrüde unlar ve ham (ekstrüde edilmemiş) unlar buğday unu ikamesi olarak (%12.5 ve %25 oranlarında) ekmek formülasyonlarında kullanılarak ekmek üretimleri gerçekleştirilmiş ve ekmeklerin hacim, spesifik hacim, pişme kaybı, nem, kül, renk ve tekstürel özellikleri belirlenmiştir. Bu çalışmada buğday ekmeğinin (kontrol ekmeği) spesifik hacim değerinin 5.15 cm3/g, ekmek içi sertlik değerinin 91.61 g ve çiğnenebilirlik değerinin ise 15.82 g olduğu belirlenmiştir. Buğday unu ile %12.5 ve %25 oranlarında ikame edilen ham ve ekstrüde maş fasulyesi unu, bakla unu ve kırmızı mercimek unu ile üretilen ekmeklerin spesifik hacim değerlerinin 1.72–4.46 cm3/g arasında değiştiği, ekmek içi sertlik değerlerinin 150.42–1718.81 g arasında değiştiği ve çiğnenebilirlik değerlerinin ise 31.22–240.11 g arasında değiştiği belirlenmiştir. Bu bulgular değerlendirildiğinde; buğday unu ile %12.5 ve %25 oranlarında ikame edilen ham ve ekstrüde maş fasulyesi unu, bakla unu ve kırmızı mercimek ununun ekmeğin spesifik hacim değerinde önemli seviyede bir azalma, ekmek içi sertliğinde ve çiğnenebilirliğinde ise önemli seviyede bir artış meydana getirdiği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
This doctoral thesis aimed to determine the optimum process conditions for the effects of screw speed and extruder temperature on the flour properties in the production of extruded mung bean, broad bean and red lentil flours and to examine the use of extruded mung bean, broad bean and red lentil flours produced under optimum conditions in bread production at different rates.
In the first stage of this doctoral thesis, extrusion trials were carried out according to the trial plan created with the Central Composite Design Response Surface Method to determine the optimum conditions. Extruder temperature (135, 150, and 165°C) and screw rotation speed (200, 250, and 300 rpm) were independent variables; water absorption index, phytic acid, and insoluble dietary fiber were evaluated as responses. Higher water absorption index values were preferred, while lower values for phytic acid and insoluble dietary fiber were considered optimal. As a result of the analysis, the optimum conditions for both raw materials were determined as 165 °C temperature and 200 rpm screw speed. Water absorption index, phytic acid, insoluble dietary fiber, protein content, colour values (L*, a*, b*) of the extruded flours, raw flours, and wheat flour produced under optimum conditions were determined. It was determined that as the extruder temperature increased, the flour's water absorption index, phytic acid, and insoluble dietary fiber amount decreased. As the screw speed increased, the water absorption index and insoluble dietary fiber decreased while the amount of phytic acid increased. It has been observed that the protein amount of extruded flour is close to the protein amount of raw flour.
In the second stage of this doctoral thesis, bread production was carried out by using extruded flours and raw (non-extruded) flours produced under optimum conditions as wheat flour substitutes (12.5% and 25%) in bread formulations and the volume, specific volume, baking loss, moisture, ash, color, textural properties and microstructure was determined. In this doctoral thesis, the specific volume, the crumb hardness, and the chewiness of crumb of wheat bread (control bread) were found to be 5.15 cm3/g, 91.61 g, and 15.82 g, respectively. Bread samples produced from flour blends (wheat flour was substituted with raw and extruded mung bean flour, faba bean flour, and red lentil flour at 12.5% and 25%) had the specific volume, the crumb hardness, and the chewiness of crumb ranged between 1.72–4.46 cm3/g, 150.42–1718.81 g, and 31.22–240.11 g, respectively. These findings led to the conclusion that the substitution of raw and extruded mung bean flour, faba bean flour, and red lentil flour at 12.5% and 25% levels caused a significant decrease in the specific volume of bread compared to that of the wheat bread. Besides, the substitution of raw and extruded mung bean flour, faba bean flour, and red lentil flour at 12.5% and 25% levels resulted in a significant increase in the crumb hardness, and in the chewiness of crumb of bread compared to those of the wheat bread.