Kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutma sisteminde yüksek kaliteli soğan tozu üretimi

Soğan (Allium cepa L.), biyoaktif bileşikler açısından çok zengin olan ve dünya çapında farklı gıdaların hazırlanmasında kullanılan önemli bir tarımsal üründür. Bu ürün taze olarak tüketiminin yanı sıra kurutulmuş, yarı kurutulmuş ve dondurulmuş olarak endüstriyel hazır gıda üretiminde ana girdilerden biri olarak kullanılmaktadır. Bu amaçla uygulanan geleneksel kurutma yöntemleri çevresel kontaminasyonlara ve oksidasyona sebep olduğu için üründe önemli renk, aroma ve besin kayıplarına yol açmaktadır. Ayrıca tüm dünyada karbon salınımını ve enerji girdilerini düşürmeye yönelik tedbirleri içeren uluslararası yeşil mutabakata hizmet edebilecek yeni kurutma yöntem ve yaklaşımları önem kazanmıştır. Bu amaçla geleneksel ve modern kurutma tekniklerini birleştiren yenilikçi hibrit kurutma yaklaşımları öne çıkmaya başlamıştır. Bu çalışmada, pirometre kontrollü kızılötesi lamba kullanılarak yenilikçi kurutma yöntemlerinden biri olan kırınım pencereli kurutma sistemi hibrit bir teknolojiye dönüştürülmüştür. Projenin hedef ürünü olan yüksek aroma içerikli soğan tozu püre haline getirilmiş soğanın kontrollü koşullarda kızılötesi destekli kırınım pencereli hibrit kurutma sistemiyle kuruma koşulları optimize edilmiştir. Bu optimum kurutma koşullarında ayrıca püreye taşıyıcı ekleyerek kurutma ve köpük kurutma yaklaşımları denenmiştir. Optimizasyon çalışmasında Design-Expert sürüm 13 yazılımında (Design-Expert for Windows, Stat-Ease Inc., ABD) Box-Behnken deney tasarımı kullanılmış olup, bağımsız değişkenler olarak sirkülasyon suyu sıcaklığı (75-95°C), püre yüzey sıcaklığı (30-40°C) ve hava hızı (0-1.2 m/s) seçilmiştir. İstenilen aroma bileşen miktarı (maksimum toplam alan), istenmeyen aroma bileşen miktarı (minimum toplam alan), kuersetin miktarı (maksimum), esmerleşme indeksi (minimum) ve kurutma süresi (minimum) bağımlı değişkenler olarak seçilmiş ve Yanıt Yüzey Metodolojisi ile optimize edilmiştir. Optimum koşullarda soğan püresinin daha hızlı bir şekilde kurutulurken istenen biyoaktif bileşenlerin korunması ve istenmeyenlerin bileşenlerin ve değişimlerin azaltılması hedeflenmiştir. Tüm örnekler, 2 mm kalınlığında serilerek %3.5 ± 0.5 son nem içeriğine ulaşana kadar kurutulmuş olup, kuruma süreleri kaydedilmiştir. Optimum kurutma koşulları; 89.71°C sirkülasyon suyu sıcaklığı, 30°C püre yüzey sıcaklığı ve 1.2 m/s hava hızı olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda kuruma süresi 14 dk. olarak kaydedilmiştir. Soğan püresinin geliştirilen hibrit kurutucuda kurutulmasına yönelik belirlenen optimum koşullarda taşıyıcı eşliğinde karışım kompozisyon optimizasyonu da gerçekleştirilmiştir. Bu optimizasyon çalışması Design-Expert sürüm 13 yazılımı (Design-Expert for Windows, Stat-Ease Inc., ABD) kullanılarak Karışım Optimal Deneysel tasarımıyla yürütülmüştür. Püre kuru maddesinin %50'si kadar (4 g) olacak şekilde taşıyıcı karışım kullanılması planlanmış ve bu karışım bileşenlerinin β-siklodekstrin (0-1 g), Na-aljinat (0-1 g), Maltodekstrin (0-4 g) ve Arap gamı (0-4 g) olması kararlaştırılmıştır. Yanıt olarak istenilen aroma bileşen miktarı (maksimum toplam alan), istenmeyen aroma bileşen miktarı (minimum toplam alan), kuersetin miktarı (maksimum), esmerleşme indeksi (minimum) ve kurutma süresi (minimum) seçilmiş ve optimum karışım içeriği 2.08 g maltodekstrin ve 1.92 g Arap gamı olarak tespit edilmiştir. Ancak optimum karışım eşliğinde gerçekleştirilen kurutma işleminde kuruma süresi 24 dk. olarak kaydedilmiştir. Köpük püre kurutma yaklaşımı için öncelikle farklı miktarlarda çöven ekstraktı eklenerek farklı köpürtme sürelerinde oluşturulan soğan püresi köpüklerinin yoğunluğu ve stabilitesi incelenmiş, köpük oluşturma koşulları optimize edilmiştir. Minimum köpük yoğunluğunun ve maksimum köpük stabilitesinin %0,5 çöven ekstraktı eklenmiş pürenin 3 dk. boyunca köpürtülmesiyle elde edildiği tespit edilmiştir. Çöven ekstraktı eklenmeden önce soğan 1 dk. boyunca parçalanmış böylece hem enzim aktivitesine izin verilmiş hem de çöven ekstraktının parçalayıcı haznesinde kalması engellenmiştir. Köpük püre kurutma yaklaşımında kuruma süresi 10 dk.'ya düşmüştür. Optimum koşullarda üretilen soğan tozu örneği, ticari olarak piyasada bulunan ithal ve yerli muadilleriyle farklı model gıda denemeleri yapılarak kıyaslanmıştır. Duyusal analiz sonuçları; geliştirilen hibrit teknoloji kullanılarak yerli soğandan üretilen soğan tozlarının ticari örneklerden daha çok beğenildiğini ortaya koymuştur. Konvektif kurutma ve dondurarak kurutma yöntemleriyle kıyaslandığında; tez çalışmasındaki kurutma yaklaşımlarının hem kurutma süresinin saatlerden dakikalara düşürerek önemli ölçüde kısalttığı tespit edilmiş, hem de istenilen niteliklere uygun, yüksek kalitede soğan tozu elde edildiği görülmüştür. Özellikle katkısız sade soğan tozu üretimi için yeni geliştirilen hibrit sistem olan pirometre kontrollü kızılötesi destekli kırınım pencereli kurutucu, çoğu fiziksel ve kimyasal kalite özellikleri bakımından yaygın kullanılan geleneksel yöntem olan konvektif kurutmayla üretilen soğan tozundan daha nitelikli ürün elde edilmesini sağlamıştır. Elde edilen sonuçlar geliştirilen hibrit kurutma yöntemiyle kısa sürede daha yüksek kalitede ve yüksek aroma içeriğinde soğan tozu üretiminin sağlandığını göstermiştir.