Çiğ süt nakliyesi sırasında mikroorganizma sayılarındaki değişimin mikrofiltrasyon tekniği kullanılarak azaltılması ve bu sütlerden üretilen süt tozlarının bazı kalite özelliklerine etkisinin belirlenmesi
Reducing the change in the count of microorganisms during raw milk transportation by using microfiltration technique and determining the effects of milk powders produced from these milks on some quality characteristics
Yazar: ÜMMÜGÜLSÜM KARA
Danışman: DOÇ. DURMUŞ SERT
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yağsız süt tozu üretiminde kullanılmak üzere fabrikaya farklı süre ve şartlarda gelen sütlerin mikrobiyal popülasyonlarındaki değişimler dikkate alınarak, üretim prosesine mikrofiltrasyon (MF) tekniği dahil edilmiş ve süt tozu kalitesine çiğ sütün, MF gözenek boyutunun ve depolamanın etkisi araştırılmıştır. Üretimde kullanılan çiğ sütler sağımdan sonraki süt (30-35 °C), soğutulmamış il içi süt (20-25 °C de 3 saat) soğutularak gelen nakil süt (4-6 °C de 12 saat) ve kontrol süt olarak sınıflandırılmıştır. Bu sütlerin yağı ayrıldıktan sonra yağsız sütlere 0.5 μm ve 0.8 μm gözenek boyutu kullanılarak MF işlemi uygulanmış ve yağsız süt tozuna işlenmiştir. Elde edilen MF yağsız süt tozları oda sıcaklığında 180 gün boyunca depolanmıştır. Depolama süresinin farklı periyotlarında yağsız süt tozu örneklerinin fizikokimyasal, fonksiyonel, mikrobiyolojik, partikül boyut dağılımı ve duyusal özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca örneklerin termal stabiliteleri ve mikroyapıları da incelenmiştir. Yağsız çiğ sütlere uygulanan 0.5 μm gözenek boyutundaki MF işlemi ile toplam aerobik mezofilik bakteri, maya küf, lipolitik psikrotrofik bakteri, Bacillus ve Pseudomonas  sayısında sırası ile 2.39 log, 1.27 log, 1.58 log, 1.64 log, 1.67 log'a varan bir azalma sağlanmıştır. 0.8 μm gözenek boyutundaki MF işlemi ise aynı bakteri türlerinin sayısında sırası ile 2.31 log, 1.11 log, 1.53 log, 0.94 log, 1.34 log'a varan bir azalma sağlamıştır. Depolama süresinin artmasıyla süt tozlarının nem oranlarında artış meydana gelmiştir. En yüksek hidroksimetilfurfural içeriği 4.11 μM değeri ile kontrol sütlerden üretilen, en düşük ise 2.82 μM değeri ile soğutularak nakil sütten üretilen süt tozlarında tespit edilmiştir. 0.8 μm MF kullanılan örneklerin toplam serbest yağ asitliği miktarı (1.97 mEq/kg süt) 0.5 μm MF kullanılan örneklere (1.83 mEq/kg süt) göre daha yüksek bulunmuştur. Kontrol süt tozlarına kıyasla MF süt tozlarının tiyobarbitürik asit reaktif bileşeni (TBARS) içeriğinin daha düşük olduğu, MF süt tozları içinden de en düşük TBARS içeriğinin soğutularak nakil sütten üretilen süt tozlarında olduğu belirlenmiştir. Depolama süresince süt tozlarının ıslanabilirlik, dağılabilirlik ve çözünebilirlik oranlarının sırası ile 7-45 s, %77.50-97.07 ve %99.80-99.90 aralığında değiştiği belirlenmiş olup, MF süt tozları kontrol süt tozlarına kıyasla daha iyi fonksiyonel özellikler göstermiştir. Örneklerin depolama süresinin artması ile köpük oluşturma kapasiteleri artarken, köpük stabiliteleri düşmüştür. Yağsız süt tozlarının D4,3 ve D90 boyut sonuçları depolama süresince sırası ile 61.70-163.92 μm ve 111.54-382.25 μm aralığında değişmekle birlikte MF gözenek boyutu, çiğ süt çeşidi ve depolama süresinin süt tozlarının partikül büyüklüğünü ve boyut dağılımını etkilediği tespit edilmiştir. Tozların depolamanın başındaki camsı geçiş sıcaklıkları 51.22-62.02 °C arasında değişirken, depolamanın sonunda ise 46.01-59.99 °C arasında değiştiği belirlenmiştir. SEM görüntülerinde 0.5 μm MF'li örneklerin daha üniform bir görüntü sergilediği görülmüştür. MF süt tozlarının kontrol süt tozlarına kıyasla daha düşük bakteri içerdiği tespit edilmiştir. Sütlerin MF işleminde küçük gözenek boyutu kullanımı (0.5 μm) daha iyi bakteri inhibisyonu sağladığı ve mikrobiyolojik kalitesi en iyi tozun 0.5 μm ile soğutularak nakil sütten elde edilen süt tozu olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak; yağsız süt tozu üretiminde süte ön işlem olarak 0.5 μm veya 0.8 μm gözenek boyutunda MF uygulamasının, elde edilen süt tozlarının mikrobiyolojik kalitesi ve fonksiyonel özellikleri üzerine olumlu etkiler sağladığı belirlenmiştir.

Abstract:
This study aimed to produce skimmed milk powder with reduced microbial load by applying a
microfiltration process to milk supplied at different times and conditions and to investigate the effects on
milk powder of MF pore size, raw milk and storage parameters. Raw milk used in production is classified
as milk after milking (30-35 °C), uncooled inner-city milk (3 hours at 20-25 °C) and cooled transport milk
(12 hours at 4-6 °C) and control milk. After separating the fat of these milks, MF treatment was applied to
the skimmed milk using 0.5 μm and 0.8 μm pore sizes and processed into skimmed milk powder, and the
produced MF skimmed milk powders were stored at room temperature for 180 days. During storage,
physicochemical, functional, microbiological, particle size distribution, thermal stability, microstructure
and sensory properties of skimmed milk powder samples were determined. MF treatment with 0.5 μm pore
size applied to skimmed raw milk resulted in a reduction of up to 2.39 log, 1.27 log, 1.58 log, 1.64 log, and
1.67 log in the total aerobic mesophilic bacteria, yeast mold, lipolytic psychrotrophic bacteria, Bacillus and
Pseudomonas, respectively. MF treatment with 0.8 μm of skimmed raw milk provided a reduction of up to
2.31 log, 1.11 log, 1.53 log, 0.94 log, 1.34 log in the counts of the same bacterial species, respectively. The
moisture content of milk powders increased with the increase in storage time. The highest
hydroxymethylfurfural content was found in the milk powders produced from control milk with a value of
4.11 μM, while the lowest value was determined in milk powders produced from cooled transport milk with
a value of 2.82 μM. The total free fatty acidity of the samples produced using 0.8 μm MF (1.97 mEq/kg
milk) were higher than the samples obtained using 0.5 μm MF (1.83 mEq/kg milk). It was determined that
the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) content of MF milk powders was lower compared to
control milk powders, and the lowest TBARS content between MF milk powders was found in milk
powders produced from the cooled transport milk group. During the storage, the wettability, dispersibility
and solubility values of milk powders varied between 7-45 s, 77.50-97.07% and 99.80-99.90%, respectively
and MF milk powders showed better functional properties compared to control powders. While the foaming
capacity of the samples increased during storage, the foam stability decreased. The D4,3 and D90 values of 
skimmed milk powders ranged from between 61.70-163.92 μm and 111.54-382.25 μm, respectively.
Factors such as MF pore size, raw milk type and storage time shown a significant effect on particle size and
size distribution. While the glass transition temperatures of milk powders at the beginning of storage range
from 51.22 °C to 62.02 °C, this values varied between 46.01°C and 59.99 °C at the end of storage. In the
SEM images, it was observed that samples with 0.5 μm MF showed a more uniform appearance than that
of others. Lower bacterial counts were obtained with MF milk powders compared to control milk powders.
Small pore size MF treatment was more effective in bacterial removal in milk, and the milk sample
transported by cooled and processed in 0.5 μm was determined to be superior in terms of microbiological
quality. In conclusion; in the production of skimmed milk powder, it has been determined that the use of
MF with 0.5 μm or 0.8 μm pore size to milk as a pre-treatment had positive effects on the microbiological
quality and functional properties of milk powders.
Keywords: Physicochemical properties, functional properties, microfiltration, microstructure,
milk powder