Püskürtmeli kurutma yöntemi ile yoğurt tozu üretim koşullarının optimizasyonu
Optimization of spray drying conditions during yoghurt powder production
Yazar: BANU KOÇ
Danışman: PROF. DR. FİGEN ERTEKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Bölümü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Optimizasyon = Optimization ; Püskürtmeli kurutucu = Spray dryer

Özet:
Yoğurt, sütün laktik asit fermantasyonu sonucu oluşan ve yüksek kalitede protein içeriğine sahip fermente bir süt ürünüdür. Yoğurdun popülaritesinin ve yaygın tüketiminin sebebi besinsel değerinden ve yoğurt starter bakterilerinin (Lactobacillus bulgaricus ve Streptococcus thermophilus) insan sağlığı üzerine yararlı etkilerinden kaynaklanmaktadır. Yoğurdun raf ömrü 25-30oC'de 1 gün, 7oC'de 5 gün ve 4oC'de 10 gündür. Yoğurdun raf ömrünün kısalığı ticari anlamda yoğurt endüstrisinin en önemli dezavantajıdır. Yoğurdun raf ömrünü uzatmak için uygulanan en uygun yöntem kurutmadır.Bu çalışmada püskürtmeli kurutucuda yoğurt tozu üretimi için optimum kurutma koşulları yanıt yüzey yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Optimizasyon çalışmasında hava giriş sıcaklığı (150?180°C), hava çıkış sıcaklığı (60?90°C) ve besleme sıcaklığı (4?30°C) bağımsız değişkenler olarak, canlı laktik asit bakterisi kalım oranı, % nem içeriği, renk değişimi ( ? E) ve toplam duyusal özellikler ise bağımlı değişkenler olarak seçilmiştir. Ayrıca, püskürtmeli kurutucu işlem koşullarının; su aktivitesi (aw), titre edilebilir asitlik (% laktik asit) ve pH, rekonstitüsyon özellikleri (çözünürlük oranı, dağılabilirlik ve ıslanabilirlik) ve partikül boyutu üzerine etkileri de incelenmiştir.Kurutma işlemi 3 faktörlü `Central Composite Rotatable' dizayn deneme planı izlenerek gerçekleştirilmiştir. Her bir bağımsız değişken için, uygulanacak deneysel tasarıma göre belirlenmiş merkez ve eksenel noktaları da içeren 5 farklı seviyede çalışılmıştır. Denemeler, Niro-Atomizer Mobile Minor pilot tesis boyutunda, püskürtmeli kurutucuda gerçekleştirilmiştir. Denemelerden elde edilen sonuçlar (Design Expert 7.0) paket programı kullanılarak değerlendirilmiştir.Canlı laktik asit bakterisi kalım oranı ile duyusal özelliklerin maksimum, renk değişiminin minimum olduğu ve kabul edilebilir nem içeriğini sağlayan optimum işlem koşulları Desirability fonksiyonu yaklaşımı uygulanarak, hava giriş sıcaklığı 171°C, hava çıkış sıcaklığı 60,5°C ve besleme sıcaklığı 15°C olarak belirlenmiştir.Optimum noktada yoğurt tozunda canlı laktik asit bakterisi kalım oranı (N/No) 2,03*10?2, renk değişimi ( ? E) 2,97, nem içeriği %6,83 ve toplam duyusal özellikler; görünüş, doku (ağızda kıvam ve kaşıkla kıvam) ve lezzet özellikleri için 5 puanlık skalada (toplam 20 puan üzerinden değerlendirme)18,6 puan olarak hesaplanmıştır. Optimum noktada yapılan doğrulama denemelerinden elde edilen yoğurt tozunda ise, ortalama canlı laktik asit bakterisi kalım oranı (N/N0) 1,80*10?1, ortalama renk değişimi ( ? E) 2,50, ortalama nem içeriği %6,92 ve ortalama toplam duyusal özellikler 18,5 puan olarak bulgulanmıştır.

Abstract:
Yoghurt is widely consumed fermented milk product of lactic acid bacteria, with having highly valuable protein content. Its popularity and high consumption rates are due to its nutritious function and the health caring effect of the yoghurt starter bacteria (Lactobacillus bulgaricus ve Streptococcus thermophilus). The shelf life of yoghurt is 1 day at 25-30oC, 5 days at 7oC and 10 days at 4oC. As an industrial point of view, the short shelf life of yoghurt can be seen an important disadvantage. The longest shelf life yoghurt product may be achieved by drying.In this study, it was aimed to determine the optimum spray drying conditions for yoghurt powder production by Response Surface Methodology (RSM). The responses are maximum survival ratio of lactic acid bacteria (N/No) and overall sensory attributes and minimum color change ( ? E) and acceptable moisture content. The air inlet temperature (150-180°C), air outlet temperature (60-90°C) and feed inlet temperature (4-30°C) were the independent factors investigated with respect to survival ratio of lactic acid bacteria (CS), moisture content (%, wet basis) (MC), color change ( ? E) and overall sensory attributes of yoghurt powder (DK). Also, the effect of spray drying conditions on water activity(aw), titratable acidity (as percentage lactic acid) and pH, reconstitution properties of yoghurt powder (solubility index, dispersability and wettability) and particle size was determined.Experiments were designed according to Central Composite Rotatable Design with these three factors each at five different levels, including central and axial points. Experiments were conducted in a pilot scale spray dryer (Mobile Minor Niro-Atomizer) and the results were evaluated using (Design Expert 7.0) packaged program.Applying desirability function method, optimum operating conditions for yoghurt powder production were found to be air inlet temperature of 171°C, air outlet temperature of 60.5°C and feed inlet temperature of 15°C.At this optimum point, survival ratio of lactic acid bacteria, color change, moisture content, % and overall sensory evolution were found to be 2,03*10?2 (N/No), 2,97, 6,83 % (wet basis), 18,6 points/20 points, respectively. Optimum condition was experimentally verified and at this condition, survival ratio of lactic acid bacteria, color change, moisture content, % and overall sensory evolution values were experimentally found to be 1,80*10?1 (N/No), 2,50, 6,92 % (wet basis), 18,5 points/20 points, respectively.