Köpük kurutma yöntemi ile mandalina suyu tozu eldesi ve bazı kalite özelliklerinin incelenmesi
Mandarin juice powder production by foam-mat drying method and determination of some quality characteristics
Yazar: SEVGİ ŞULE ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. TANER BAYSAL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Tez çalışmasında köpük kurutma yöntemiyle mandalina suyu tozu üretmek amaçlanmıştır. Çalışmada optimum köpük üretim koşullarını belirlemek amacıyla Design Expert yazılım programı kullanılarak bir dizi deneysel tasarım oluşturulmuş ve yanıt yüzey metodolojisi (Face-Centered Central Composite Design) ile optimum üretim koşulları saptanmıştır. Optimizasyon aşamasında köpürtme ajanı ve köpük stabilizatörü konsantrasyonu ile çırpma süresi bağımsız değişken olarak seçilmiştir. Çalışmada köpürtme ajanı olarak yumurta albümini (YA), köpük stabilizatörü olarak ise karboksimetil selüloz (CMC) ve gliserol monostearat (GMS) kullanılmıştır. Denemeler sonucunda mandalina suyu köpüğü oluşumu için uygun olan köpük stabilizatörünün CMC olduğu kararlaştırılmıştır. İstenebilirlik fonksiyonu yaklaşımıyla tespit edilen optimum üretim koşullarının %3 YA, %2 CMC içeren mandalina suyu karışımının 6 dk. 20 s. çırpılmasıyla elde edildiği belirlenmiştir. Üretilen mandalina suyu köpükleri sıcak hava ile kurutma ve dondurarak kurutma teknikleriyle kurutulmuştur. Sıcak hava ile kurutma işlemleri 50, 60 ve 70 ℃ sıcaklıklarda, sabit hava akış hızında (1 m/s) koşullarda gerçekleştirilmiştir. Dondurarak kurutma işlemleri ise -52 ℃ sıcaklıkta, 0.001 mbar basınç altında gerçekleştirilmiştir. Kurutma işlemleri esnasında sıcak hava ile kurutma için her 5 dk.'da bir ağırlık kayıpları, dondurarak kurutma için ise her 30 dk.'da bir ağırlık kayıpları incelenerek kurutma verileri kaydedilmiştir. Elde edilen kurutma kinetiği verilerinin matematiksel modellerle uyumluluğunun test edilmesi amacıyla toplam 7 farklı model uyumluluğu SPSS programı kullanılarak test edilmiştir. Çalışmada kullanılan her bir kurutma işlem koşulu ile uyum gösteren ince tabaka kurutma modelinin "Page Modeli" olduğu saptanmıştır. Kurutma işlemleri sonucunda elde edilen mandalina suyu tozu örneklerinin bazı kalite özellikleri incelenmiştir. Mandalina suyu tozu örneklerinin su aktivitesi değerleri 0.19-0.30, nem değerleri %2.05-4.46, suda çözünür kuru madde değerleri %89.44-90, pH değerleri 4.39-4.43, toplam titre edilebilir asitlik değerleri %7.36-%7.72, L*, a* ve b* değerleri sırasıyla 77.06-84.42, 16.76-18.04 ve 39.07-53.22, C* değerleri 41.12-55.79, yığın yoğunluğu değerleri 0.11-0.23 g/cm³, sıkıştırılmış yığın yoğunluğu değerleri 0.12-0.26 g/cm³, Carr İndeks ve Hausner Oranı değerleri sırasıyla 12.51-14.93 ve 1.14-1.17, su tutma kapasitesi ve suda çözünürlük indeksi değerleri sırasıyla 1.12-1.24 ve %79.52-83.17, toplam fenolik madde miktarı değerleri 4.65-6.13 mg GAE/g KM, toplam flavonoid madde miktarı değerleri 0.60-0.63 mg QE/g KM, antioksidan aktivite değerleri ABTS ve DPPH radikal yakalama yöntemine göre sırasıyla 0.027-0.029 ve 0.199-0.233 mg TEAC/g KM aralığında değişkenlik gösterdiği saptanmıştır. Tez çalışması sonucunda köpük kurutma yöntemiyle mandalina suyu tozu eldesi sağlanabileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the aim was to produce mandarin juice powder using the foam-mat drying method. A series of experimental designs were created using the Design Expert software program to determine the optimal foam production conditions. The optimum production conditions were determined using response surface methodology (Face-Centered Central Composite Design). In the optimization phase, the concentration of foaming agent and foam stabilizer, as well as the whipping time, were selected as independent variables. Egg albumin (EA) was used as the foaming agent, and carboxymethyl cellulose (CMC) and glycerol monostearate (GMS) were used as foam stabilizers. The experiments determined that CMC was the suitable foam stabilizer for the formation of mandarin juice foam. The desirability function approach identified the optimal production conditions as whipping a mixture containing 3% EA and 2% CMC for 6 minutes and 20 seconds.The produced mandarin juice foams were dried using hot air drying and freeze drying techniques. Hot air drying was performed at 50, 60, and 70 ℃ with a constant airflow rate of 1 m/s. Freeze drying was conducted at -52 ℃ under a pressure of 0.001 mbar. During the drying processes, weight losses were recorded every 5 minutes for hot air drying and every 30 minutes for freeze drying. To test the compatibility of the obtained drying kinetics data with mathematical models, the compatibility of seven different models was tested using the SPSS program. It was determined that the "Page Model" was the thin-layer drying model compatible with each drying condition used in the study. Some quality characteristics of the mandarin juice powder samples obtained from the drying processes were examined. The water activity values of the mandarin juice powder samples ranged from 0.19 to 0.30, moisture content from 2.05% to 4.46%, soluble solid content from 89.44% to 90%, pH values from 4.39 to 4.43, and total titratable acidity from 7.36% to 7.72%. The L*, a*, and b* color values were 77.06-84.42, 16.76-18.04, and 39.07-53.22, respectively, with C* values ranging from 41.12 to 55.79. Bulk density values ranged from 0.11 to 0.23 g/cm³, and tapped density values ranged from 0.12 to 0.26 g/cm³. The Carr Index and Hausner Ratio were 12.51-14.93 and 1.14-1.17, respectively. The water holding capacity values ranged from 1.12 to 1.24, and the water solubility index values ranged from 79.52% to 83.17%. Total phenolic content ranged from 4.65 to 6.13 mg GAE/g DM, total flavonoid content from 0.60 to 0.63 mg QE/g DM, and antioxidant activity values, measured by ABTS and DPPH radical scavenging methods, ranged from 0.027 to 0.029 mg TEAC/g DM and 0.199 to 0.233 mg TEAC/g DM, respectively.The study concluded that mandarin juice powder could be successfully obtained using the foam-mat drying method.