Farklı kurutma yöntemleri ile bal tozu üretim koşullarının optimize edilmesi ve depolama stabilitesinin belirlenmesi
Optimization of honey powder productiion conditions with different drying methods and determining the storage stability
Yazar: MEHMET KOÇ
Danışman: PROF. DR. FİGEN ERTEKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Bal = Honey ; Dondurarak kurutma = Freeze drying ; Kurutma yöntemleri = Drying methods ; Püskürtmeli kurutma = Spray drying

Özet:
Sıvı balın viskoz ve yapışkanımsı özelliklerinden ötürü doğrudan gıda sanayinde kullanımı oldukça zor olması nedeniyle bu çalışma kapsamında bal püskürtmeli ve dondurarak kurutma yöntemleri ile sıvı formdan toz forma dönüştürülmüştür. Kurutma işlemlerinin öncesinde besleme karışımının % kurumadde içeriği, % anti-kekleşme ajanı oranı, % bal ve % maltodekstrin oranını belirlemek amacıyla sabit püskürtmeli kurutucu işlem koşullarında D-optimal birleşik dizayn kullanılarak optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Bal tozu üretimi için optimum besleme çözeltisi içeriği kurutma sonunda elde edilen toz ürünün verimi, akabilirliği (CI) ve Hunter b değeri (sarılık indeksi) dikkate alınarak belirlenmiştir. D-optimal birleşik dizayna göre elde edilen modeller doğrultusunda optimum besleme karışımının içeriği; %58 bal ve %42 maltodekstrin, %30 besleme çözeltisi kuru madde içeriği ve %0.25 son toz üründeki anti-kekleşme ajanı oranı olacak şekilde belirlenmiştir.
Besleme karışımının içeriğinin belirlenmesinin ardından CCRD deneme desenine göre püskürtmeli kurutma yöntemi ile bal tozu üretiminde hava giriş sıcaklığı, hava çıkış sıcaklığı ve atomizasyon basıncının etkileri incelenmiştir. Optimizasyon çalışmasında, bu bağımsız değişkenlerin, bal tozunun aroma içeriği, camsı geçiş sıcaklığı, HMF içeriği ve akabilirlik değeri üzerine etkileri incelenmiştir. Design-Expert paket programı kullanılarak belirlenen optimum püskürtmeli kurutucu koşulları; hava giriş sıcaklığı 187°C, hava çıkış sıcaklığı 75°C, atomizasyon basıncı 462 kPa şeklindedir. Optimizasyon çalışmasında yanıt olarak kullanılmayan fakat bal tozunun kalite özellikleri açısından oldukça önemli olan nem içeriği, su aktivitesi, higroskopisi, Hunter L, a ve b renk değerleri, partikül çapı, açıklık, tekdüzelik, partikül yoğunluğu, partikül morfolojisi, yığın ve sıkıştırılmış yoğunluk, sıkıştırılabilirlik, ıslanabilirlik, dağılabilirlik ve çözünürlük özellikleri de incelenmiştir.
Bal tozu üretiminde kurutma yöntemlerinin etkisini incelemek için optimum içeriğe sahip besleme karışımı püskürtmeli kurutma yöntemi yanı sıra dondurarak kurutma yöntemi ile de kurutularak bal tozu üretimi gerçekleştirilmiş ve elde edilen ürünlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri karşılaştırılmıştır. 
Optimum içeriğe sahip besleme karışımı, CCRD deneme desenine göre tespit edilen optimum püskürtmeli kurutucu işleme koşullarında kurutulmuş ve üretilen bal tozu alüminyum kaplı polietilen ambalaj materyali içerisinde 4, 25 ve 45°C'ta depolanmıştır. Depolama süresince bal tozu örneklerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri incelenmiştir. 
Ayrıca püskürtmeli ve dondurarak kurutma yöntemleri ile elde edilen bal tozu örneklerinin adsorpsiyon özellikleri 4, 25 ve 45°C'ta çeşitli doygun tuz çözeltileri kullanılarak statik-gravimetrik yöntemle belirlenmiştir.

Abstract:
Direct usage of honey in the food industry is very difficult due to its viscous and sticky features. In this study, honey was converted from liquid form to a powder form via spray and freeze drying methods. In order to determine the feeding solution properties in terms of dry matter content of feeding solution (%), anti-caking agent ratio (%) and  the ratio of honey to maltodextrin prior to drying process, optimization study was carried out at constant spray drying conditions according to D-optimal combined design. Optimum composition of feeding solution honey powder production was determined considering production yield, flowability (CI) and Hunter b value (yellowness index) of obtained honey powder. In accordance with the obtained model by D-optimal combined design, the optimum feeding solution parameters were defined as the ratio of honey to maltodextrin of 58:42, dry matter content of feeding solution of 30% and the amount of anti-caking agent in the final product of 0.25%. 
After determination of the optimum feeding solution content, the effect of spray drying process conditions in terms of air inlet temperature, air outlet temperature and atomization pressure were investigated based on CCRD experimental design. The effect of these independent variables on aroma content, glass transition temperature, HMF content and flowability of honey powder were determined in the optimization study. The optimum spray drying conditions were selected as 187°C air inlet temperature, 75°C outlet air temperature and 462 kPa atomization pressure by using Design-Expert software. Moisture content, water activity, hygroscopicity, Hunter L, a and b values, particle diameter, span, uniformity, particle density, particle morphology, bulk and tapped density, wettability, dispersibility, and solubility of honey powder obtained at different spray drying conditions were also determined. But these properties were not used as response in optimization study.
To investigate the effect of drying method in honey powder production, the feeding solution having the same composition was also dried in freeze dryer as well as spray dryer and the physical and chemical properties of obtained honey powder were compored to those of spray dried.  
After that the feeding solution having 58% honey and 42% maltodextrin was dried at optimum spray drying conditions, the product was packaged in aluminium polyethylene pouches and stored at different temperature of 4, 25 and 45°C. During the storage period physical and chemical properties of spray dried honey powder were analysed.
The adsorption properties of honey powder produced via spray and freeze drying methods were determined at different temperatures of 4, 25 and 45°C according to the static-gravimetric method by using saturated salt solutions.