Yenilikçi kurutma yöntemleriyle domates tozu eldesi, toz ürünün kalite özelliklerinin belirlenmesi ve depolama stabilitesinin araştırılması

Bu tez çalışması kapsamında, yenilikçi kurutma teknolojilerinden olan kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma (KDKPK) ve ultrases destekli kırınım pencereli kurutma (UDKPK) sistemleri ile domates salçası tozu üretimi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle bölümümüzde mevcut halde bulunan kırınım pencereli kurutma (KPK) sistemine pirometre kontrollü kızılötesi lamba (IR) desteği eklenmiştir. Literatürde domates salçasının KDKPK sisteminde kurutulmasına ilişkin bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu tez çalışmasında serilebilir kıvama getirilen salça 4 farklı kurutma yaklaşımıyla optimize edilmiş koşullarda (sıcak hava kurutma hariç) kurutularak karşılaştırılmış ve salçadan domates tozu üretimi için en uygun kurutuma yöntem ve yaklaşımı belirlenmiştir. KDKPK'ya ait optimum işlem koşullarının belirlenmesi amacıyla bağımsız değişkenler olan sirlüle edilen su sıcaklığı (60-90 ºC), salça serme kalınlığı (2-3 mm) ve ürün yüzey sıcaklığı (30-36 ºC) optimize edilmiştir. Bu amaçla Design Expert paket programı kullanılarak oluşturulan deneysel tasarımda (Yanıt Yüzey Optimal Özel Tasarım) elde edilen bağımlı değişken olarak likopen içeriği, esmerleşme indeksi ve kuruma süresi test edilmiş, bağımsız değişkenlerin optimum değeri en yüksek likopen içeriği, en düşük esmerleşme indeksi ve en kısa kuruma süresini sağlayacak şekilde optimize edilmiştir. Optimum sirkülasyon suyu sıcaklığı, salça serme kalınlığı ve IR lambanın çalışması için gerekli yüzey sıcaklığı sırasıyla 82 ºC sıcaklık, 2 mm serme kalınlığı ve 32 ºC olarak belirlenmiştir. KDKPK yönteminde kuruma süresini kısaltmak için optimize edilen kurutma koşularında köpük kurutma (KK-KDKPK) yaklaşımıyla da salça kurutulmuştur. Köpük formunda kurutma yapabilmek için köpük yapıcı ajan olarak soya ve bezelye protein izolatları seçilmiş ve bu protein izolatları salça içerisinde toplamda % 1.5 olacak şekilde kullanılmıştır. Köpürtme amaçlı çırpma işleminin süresiyle birlikte bu protein izolatlarının en uygun oranları Design Expert paket programı yardımıyla oluşturulan kombine karışım tasarımı (optimal combined mixture design) kullanılarak maksimum köpük stabilitesi ve köpük kapasitesi oluşturan oran optimize edilmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon sonucunda en uygun çırpma süresi 1 dk, salçaya katkılanacak en uygun protein oranları ise % 0.4 soya protein izolatı ve %1.1 bezelye protein izolatı olarak belirlenmiştir. KDKPK sisteminde domates tozunun esmerleşme reaksiyonlarını engellemek, aroma kayıpları azatmak ve uçucu bileşenlerin stabilitesini arttırmak amacıyla iki ayrı deneme daha gerçekeştirilmiştir. Bu denemelerin ilkinde serilen domates salçasına askorbik asit (% 0.5), ikincisindinde ise ß-siklodekstrin (%1) ilave edilerek optimum kurutma koşullarında domates tozu üretilmiştir. Kızılötesi lamba desteğinin etkisini değerlendirebilnmek amacıyla IR lamba açılmadan da kırınım pencereli kurutma (KPK) sisteminde bir kontrol denemesi gerçekleştirilmiştir. UDKPK sistemi için de mevcut halde bulunan ultrases su banyosunun üzeri Mylar film ile kapatılarak, KDKPK sisteminde belirlenen optimum sıcaklık (82ºC) ve serme kalınlığında (2mm), 37-38 kHz ultrases gücünde salça kurutulmuştur. Yenilikçi kurutma yöntemlerinin yanı sıra halihazırda kullanılan konveksiyonel kurutma (SHK) ile de salça kurutulmuş olup tez çalışması kapsamında uygulanan tüm kurutma yöntemleriyle elde edilen domates tozlarının bazı fizikokimyasal özellikleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca 7 farklı uygulama ile elde edilen salça tozları 2 farklı sıcaklıkta (4 ve 25°C) depolanarak ürünlerin nem miktarı, su aktivitesi, renk, 5-hidroksimetilfurfural (HMF), toplam fenolik madde, likopen, antioksidan aktivite, pH-titrasyon asitliği, toplam şeker miktarı, askorbik asit ve uçucu bileşen kompozisyonu analizlerindeki değişimler izlenmiştir. KDKPK, KK-KDKPK, UDKPK, KPK ve SHK yöntemlerinde kurutma süreleri sırasıyla 40 dk, 20 dk, 50 dk, 55 dk ve 180 dk olarak hesaplanmıştır. Domates tozlarının likopen içeriği 157.54 ve 257.53 mg/100 g KM arasında değişmiş olup en yüksek likopen içeriği KK-KDKPK ve UDKPK yöntemleriyle üretilen domates tozlarında belirlenmiştir. Domates tozlarına ait en düşük esmerleşme indeksi KK-KDKPK ve UDKPK yöntemleri ile üretilen tozlarda hesaplanmıştır. Domates tozlarında en yüksek antioksidan aktivite KDKPK sisteminde % 0.5 askorbik asit ilaveli olarak kurutulan örneklerde belirlenmiştir. Salça tozlarının çözünürlük, titrasyon asitliği ve toplam şeker miktarları üzerine kurutma uygulamalarının önemli bir etkisi olmadığı görülmüştür. Salça tozlarının toplam fenolik madde içeriği ise KDKPK ile KPK ile elde edilen ürünlerde daha yüksek belirlenmiştir. Farklı sıcaklıklarda depolanan domates tozlarının depolama süresi boyunca likopen ve askorbik asit içeriği ile antioksidan aktivitelerinde istatistiksel olarak önemli düzeyde azalışlar meydana gelmiş, özellikle 25 °C'de depolanan örneklerde bu azalış daha belirgin olmuştur. Depolama süresi boyunca örneklerin HMF ve toplam fenolik madde içerikleri artış göstermiştir. Karşılaştırılan kurutma uygulamaları ile elde domates tozlarında en fazla pik alanına sahip aroma bileşeninin 6-metil-5-hepten-2-on olduğu tespit edilmiştir. Depolama boyunca bu aroma bileşenlerinin pik alanları azalmış, özellikle 25℃'de depolanan örneklerde bu azalışın daha fazla olduğu belirlenmiştir. ß-siklodekstrin katkısı domates tozlarının aroma bileşenlerin tutulması ve stabilitesini sağlamada yetersiz kalmıştır. Köpük kurutma yaklaşımı ile KDKPK sisteminde kurutulan örneklerin aroma aktif bileşenleri diğer kurutma yaklaşımlarına göre daha yüksek ve enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonlarının bir göstergesi olan HMF içeriği ise daha düşük düzeyde tespit edilmiştir. Köpük kurutma yaklaşımı aroma stabilitesi açısından daha başarılı bulunmuştur. KDKPK ve UDKPK sistemlerinde salçadan domates tozu üretiminde kurutma kinetiğinin belirlenmesi ve kuruma modellemesi ilk kez gerçekleştirilmiş olup her iki kurutma yönteminde de domates salçasının kurutulmasını en iyi ifade eden kurutma modelinin Newton modeli olduğu tespit edilmiştir. Tez kapsamında elde edilen sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde KPK sistemine IR lamba entegrasyonu ile salçanın kuruma süresi kısalmıştır Bununla birlikte, IR lambanın neden olabileceği olumsuz renk değişimlerini sınırlamak amacıyla askorbik asit ilavesi ve köpük kurutma yaklaşımı uygulanmış olup bu yaklaşımlar ile daha yüksek kaliteli domates tozu üretilmiştir.