Çikolata pre-kristalizasyon kinetiğinin ve oluşan polimorf çeşitlerinin belirlenmesine yönelik reometre temelli yeni metot geliştirilmesi
Development of a rheometer-based new method for the determinatıon of chocolate pre-crystallization kinetics and the formulation of polymorf types
Yazar: ESRA BÖLÜK
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM PALABIYIK
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Çikolata kalitesine direkt etkisi olan temperleme işlemi, erime, yağ kusmasına direnç, tekstürel, parlaklık ve duyusal özellikler açısından son derece önemlidir. Fakat, mevcut yöntemler, temperleme prosesinde oluşan polimorf çeşitlerini belirleme açısından yetersiz kalmaktadır. Tez kapsamında, çikolatada oluşan polimorf çeşidini belirlemek amacı ile reometre temelli yeni metot geliştirilmiştir; Reometrede yapılan denemeler, polimorfik kristallerin miktarları ve erime noktalarını saptamak amacı ile iki ana basamakta gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda, kristal miktarına yönelik elde edilen veriler, Gompertz 4 bilinmeyenli sigmoidal denklemine uyarlanarak her bir kristalizasyon konsepti özelinde kinetik modellemeler gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında, metot geliştirme ile birlikte proses (strain ve sıcaklık uygulamaları) ve bileşim (kakao yağı alternatifleri, sütlü, bitter ve beyaz çikolata bileşimlerindeki farklılıklar) bazlı değişkenlerin etkileri çalışılmıştır. Ayrıca, konvansiyonel temperleme prosesinin uygulanmadığı, tohumlama prosesine yönelik βv konsantrasyonu ve sıcaklığın etkisinin pre-kristalizasyon davranışına etkisi incelenmiştir. Reometreden elde edilen sonuçlar ile polarize ışık mikroskobundan elde edilen sonuçlar arasında korelasyon kurulmaya çalışılmıştır. Sonuç olarak, reometre cihazının materyallerde akış davranışının belirlenmesine yönelik olan temel kullanım amacının dışına çıkılarak, kristalizasyon oluşumu ve erime noktalarının belirlenmesine olanak sağlayan bir metot geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kakao yağı için en fazla miktarda βv  polimorfik kristallerinin oluşmasına olanak sağlayan koşullar; 26oC ve 28°C'de uygulanan %1 straindir. Çikolata bileşimlerindeki kristalizasyon koşulları için ise beyaz çikolatada 22°C, bitter çikolatada 24°C, sütlü çikolatada ise 28°C %0.1 straindir.

Abstract:
The tempering process, which has a direct effect on the quality of chocolate, is extremely important in terms of melting, resistance to fat bloom, textural, brightness and sensory properties. However, existing methods are insufficient to determine the polymorph types formed during the tempering process. Within the scope of the thesis, a novel rheometer-based method was developed to determine the polymorph type formed in chocolate; The experiments were carried out in two main steps in order to determine the amounts and melting points of polymorphic crystals by rheometer. Moreover, kinetic modeling was carried out for each crystallization concept by Gompertz sigmoidal equation with 4 unknowns. Within the scope of the thesis study, the effects of process (strain and temperature applications) and composition (cocoa butter alternatives, differences in milk, dark and white chocolate compositions) based variables were studied along with method development. Additionally, the effect of βv concentration and temperature on the pre-crystallization behavior for the seeding process, where the conventional tempering process was not applied, was examined. An attempt was made to establish a correlation between the results obtained from the rheometer and the results obtained from the polarized light microscope. As a result, a method that allows the determination of crystallization formation and melting points has been developed, going beyond the main purpose of the rheometer device, which is to determine the flow behavior of materials. According to the results obtained, the conditions that allow the formation of the highest amount of βv polymorphic crystals for cocoa butter are; It is 1% strain applied at 26oC and 28oC. For crystallization conditions in chocolate compositions, 22°C for white chocolate, 24°C for dark chocolate, and 28°C for milk chocolate with 0.1% strain.