Investigation of superchilling application in a home-type refrigerator on physicochemical and quality parameters of raw meat
Ev tipi buzdolabında superchilling (donma noktasına yakın, kısmi buz oluşumuna dayalı soğutma tekniği) uygulamasının çiğ etin fizikokimyasal ve kalite parametreleri üzerine etkisinin incelenmesi
- Tez No: 1010380
- Danışmanlar: PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Et tüketimi, dünya genelinde özellikle gelişmekte olan ülkelerde yükselen yaşam standartları, şehirleşme oranlarının artışı ve değişen beslenme alışkanlıkları gibi faktörlerle son yıllarda istikrarlı bir şekilde artış göstermektedir. Küresel et tüketimi ve pazarı, farklı bölgelerdeki tüketim oranlarının çeşitliliği ve değişen eğilimlerle şekillenmektedir. Etin popüler bir gıda kaynağı olmasına rağmen, üretim sürecinin çevresel etkileri ve kaliteyi koruma ile gıda israfını azaltma zorlukları gibi konular, bu alanda ele alınması gereken önemli sorunların başında gelmektedir. Etin beslenme açısından önemi büyüktür; yüksek kaliteli protein, vitamin ve mineral kaynağı olarak insan sağlığı için değerli bir besin maddesidir. Ancak kırmızı ve işlenmiş et tüketiminin kardiyovasküler hastalıklar ve bazı kanser türleri gibi sağlık sorunlarıyla ilişkili olabileceğine dair bilimsel veriler bulunmaktadır. Bu ikili yönler, etin raf ömrünü uzatmaya yönelik yenilikçi muhafaza tekniklerinin geliştirilmesi gerekliliğini ve bu süreçte sağlık faydalarının korunmasının önemini açıkça ortaya koymaktadır. Etin bozulabilirliği yüksek olan bir gıda maddesi olması nedeniyle, kalite özelliklerinin korunması ve bozulma süreçlerinin yönetilmesi önemli bir araştırma alanıdır. Etin bozulma süreçleri, mikrobiyal aktivite, enzimatik reaksiyonlar ve lipid oksidasyonu gibi biyokimyasal değişimlerin etkisiyle karmaşık bir yapı sergiler. Etin kalitesi; renk, doku, su tutma kapasitesi ve duyusal özellikler gibi çeşitli parametreler aracılığıyla tanımlanır. Bu kalite parametreleri zamanla meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişikliklerle bozulabilir. Etkili muhafaza yöntemleri, kaliteyi korumak ve raf ömrünü uzatmak amacıyla bu bozulma süreçlerini yavaşlatmayı veya durdurmayı hedeflemelidir. Bu tezde ayrıca, etin tedarik zinciri boyunca meydana gelen kayıplar ve israf da ele alınmıştır. Et üretiminden tüketimine kadar geçen süreçte önemli miktarda kayıplar meydana gelmekte ve bu kayıplar, çevresel ve ekonomik açıdan ciddi sonuçlar doğurmaktadır. Üretim aşamasında harcanan kaynaklar ve israf edilen etin neden olduğu sera gazı emisyonları gibi faktörler, et israfının olumsuz etkilerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını gerektirmektedir. Gıda israfını azaltmak, sürdürülebilirlik açısından önemli bir hedeftir ve koruma teknolojilerindeki yenilikler, tedarik zinciri boyunca kayıpların önlenmesinde önemli bir rol oynayabilir. Bu zorluklara yanıt olarak, bu tez etin korunması ve kalite kaybının önlenmesi üzerine odaklanmıştır. Geleneksel koruma yöntemleri olan soğukta muhafaza, dondurma ve modifiye atmosfer paketleme gibi teknikler, etin depolama sırasında kalitesini koruma kapasiteleri açısından değerlendirilmiştir. Her bir yöntemin avantajları ve sınırları dikkate alınmış, bu yöntemlerin modern et endüstrisindeki rolleri derinlemesine incelenmiştir. Ayrıca, yüksek basınçlı işleme, ışınlama ve doğal koruyucu maddelerin kullanımı gibi yenilikçi tekniklerin, raf ömrünü uzatma ve gıda güvenliğini sağlama potansiyelleri değerlendirilmiştir. Bu teknolojilerin geleneksel yöntemlerle entegre edilmesi hem depolama ömrünü uzatmak hem de gıdanın besin kalitesini korumak için yeni fırsatlar sunmaktadır. Buzdolabında geleneksel soğukta muhafaza yöntemi, basitliği ve yaygın kullanımı nedeniyle gıda muhafazasında en çok tercih edilen yöntemlerden biridir. Soğutmanın arkasındaki prensipler, sıcaklık kontrolü ve nem yönetimi gibi unsurlar, depolama sırasında kalite kaybını önleme kabiliyetini belirleyen temel faktörlerdir. Bununla birlikte, buzdolabında dondurma işlemi mikrobiyal aktiviteyi engelleyerek ve enzimatik reaksiyonları yavaşlatarak raf ömrünü önemli ölçüde uzatabilir. Ancak, buz kristali oluşumu ve çözülme sırasında meydana gelen kalite kayıpları, dondurma işleminin önemli dezavantajları arasında yer almaktadır. Superchilling, yani donma noktasına yakın, kısmi buz oluşumuna dayalı soğutma tekniği, etin korunmasında yenilikçi bir yaklaşım olarak, geleneksel soğutma ve dondurma arasındaki boşluğu kapatma potansiyeli taşır. Bu yöntem, etin sıcaklığını donma noktasının 1-2°C altına düşürerek aşırı buz oluşumunu önlerken, mikrobiyal aktiviteyi ve enzimatik reaksiyonları geleneksel soğutmadan daha etkin bir şekilde yavaşlatmayı hedefler. Superchilling tekniğinin sunduğu avantajlar arasında, dondurma ile ilişkili kalite bozulmalarından kaçınma potansiyeli yer alır. Bu çalışmada, ev tipi buzdolaplarında superchilling uygulaması incelenerek, bu yenilikçi teknolojinin tüketicilere sunulması ve ev ortamında etin raf ömrünü uzatırken israfın azaltılması için uygun bir çözüm olabileceği öne sürülmüştür. Bu tez çalışmasının ana hedefi, ev tipi bir buzdolabında -1°C ile -2°C arasında tutulan bir superchilling bölmesinin oluşturulması ve bu yöntemin etin muhafazasında sağladığı etkinliğin değerlendirilmesidir. İlk olarak, kırmızı etin donma noktalarını belirlemek amacıyla deneyler yapılmış ve superchilling işleminin optimize edilmesi için gerekli termal özellikler üzerine temel veriler elde edilmiştir. Çalışma kapsamında, superchilling'in kırmızı etin mikrobiyolojik kalite, lipid oksidasyonu ve duyusal özellikler üzerindeki etkileri, geleneksel soğutma yöntemleriyle karşılaştırılarak kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. Deneyler sırasında, farklı sıcaklık koşullarında depolanan sığır ve kuzu eti örneklerine mikrobiyolojik değerlendirme, lipid oksidasyonu ölçümleri ve duyusal analizler dahil edilmiştir. Sonuçlar, superchilling'in lipid oksidasyonunu önemli ölçüde geciktirdiğini ve thiobarbiturik asit (TBA) değerleri açısından geleneksel soğutma yöntemlerine göre daha düşük bozulma oranları gösterdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, mikrobiyal analizler superchilling uygulanmış et örneklerinde mikrobiyal büyüme oranlarının belirgin şekilde azaldığını ve toplam canlı bakteri sayılarının düşük olduğunu göstermiştir. Duyusal değerlendirme sonuçları ise superchilling uygulanmış etin, geleneksel olarak soğutulmuş örneklere kıyasla daha yüksek yumuşaklık ve sululuk puanları aldığını ve bu yöntemin et kalitesini koruma açısından avantajlı olduğunu ortaya koymuştur. Sıcaklık dalgalanmalarının çözünme kaybı üzerindeki etkileri de incelenmiş ve bu durumun etin besin değeri ve kalite özellikleri üzerinde kritik bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Superchilling bölmesinde düşük sıcaklık dalgalanmaları neticesinde 13 gün sonunda %5,99 olarak ölçülen çözünme kaybı, yüksek sıcaklık dalgalanması koşulunda %10,14 olarak gözlemlenmiştir. Bu bulgular, etin depolama sırasında kalite kaybını en aza indirmenin ve organoleptik özelliklerini korumanın depolama parametrelerinin optimize edilmesiyle mümkün olabileceğini vurgulamaktadır. Tez dahilinde gerçekleştirilen diğer bir çalışmada, dört gün boyunca farklı depolama koşullarının kırmızı etin mikroyapısı üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla mikroskobik analizler gerçekleştirilmiş ve ortalama -2°C superchilling depolaması, ortalama 0°C'de soğutma depolaması ve ortalama -18°C'de dondurarak depolaması karşılaştırılmıştır. Soğutma koşullarında buz kristallerinin oluşmadığı, su moleküllerinin görünür kaldığı ve donma işleminin gerçekleşmediği belirlenmiştir. Buna karşılık, superchilling depolamasında ikinci günden itibaren buz kristalleri oluşmaya başlamış ve bu kristaller üçüncü ve dördüncü günlerde daha belirgin hale gelmiştir. Superchilling sürecinde buz kristallerinin düzensiz dağıldığı ve zamanla büyüdüğü gözlemlenmiş olup, bu durum sıcaklık dalgalanmalarına bağlı olarak et dokusunda zarar verebilecek yeniden kristalleşmenin gerçekleştiğini göstermektedir. Bu süreç, hücre duvarının zarar görmesine, nem kaybına ve çözülme sırasında artan damla kaybına yol açarak etin dokusal ve besin değerinin bozulmasına neden olabilir. Mikroskobik görüntüleme analizleri, tamamen dondurma yönteminin daha küçük ve daha düzenli buz kristali dağılımı sağladığını, böylece donma sırasında oluşan büyük buz kristallerinin et dokusuna verdiği zararı azaltma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Superchilling uygulamasının etkileri, taze çiğ sığır ve kuzu etinin kalite özellikleri üzerinde araştırılmış ve sonuçlar, çalışmanın nihai prototipi üzerinden karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Bu bağlamda, çiğ sığır etinin dondurma süreçleri de incelenmiş; dondurma noktaları ile sığır etinin geometrik merkez sıcaklık profili detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Superchilling uygulamaları, ortalama -2.5°C hava sıcaklığında ±0.8°C dalgalanma ile gerçekleştirilirken, soğutma koşulları ortalama +0.5°C hava sıcaklığında ±0.1°C dalgalanma ile sağlanmıştır. Bu iki sıcaklık profiline ait koruma etkinlikleri, lipid oksidasyon derecesinin, mikrobiyolojik büyümenin ve duyusal kalitenin ölçülmesi ile değerlendirilmiştir. Superchilling uygulamasının, çiğ sığır ve kuzu etinin lipid oksidasyonunu önemli ölçüde geciktirdiği ve sığır etinin mikrobiyolojik olarak raf ömrünü 4,7 kat uzattığı tespit edilmiştir. Ayrıca, superchilling uygulaması duyusal değerlendirme puanlarına göre çiğ sığır ve kuzu etine 16 günden fazla raf ömrü sağlarken, soğutma uygulaması sırasıyla 4,5 gün ve 6,0 gün raf ömrü sunmaktadır. Sonuç olarak, bu tez çalışması, superchilling'i geleneksel soğutma ve dondurma yöntemlerine umut verici bir alternatif olarak tanımlamaktadır. Superchilling'in, kırmızı et ürünlerinin raf ömrünü etkili bir şekilde uzatma yeteneği üzerinde durulmaktadır. Araştırma, superchilling'in altında yatan mekanizmaların kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlayarak, gelecekteki yenilikçi gıda koruma teknolojileri için temel oluşturmaktadır. Bu bulgular, ev ortamında gıda muhafaza yöntemlerinin geliştirilmesi açısından önemli bir zemin sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
The global demand for meat has been steadily increasing over the past few decades, driven by rising incomes, urbanization, and changing dietary preferences, especially in developing countries. The global meat consumption patterns change across different regions; the disparities in intake and trends that shape the global meat market. Despite its popularity, the environmental effects associated with meat production, combined with challenges in maintaining quality and reducing waste, presents significant issues that need addressing. Meat is an important source of high-quality protein, essential vitamins, and minerals. However, people should be aware of health concerns linked to excessive consumption of red and processed meats, such as an increased risk of cardiovascular diseases and certain cancers. Understanding these dual aspects emphasizes the need for innovative preservation techniques to prolong the shelf life of meat while preserving its nutritional benefits. Meat is highly perishable, and its quality attributes and deterioration process involve complex biochemical changes that lead to spoilage. Factors like microbial growth, enzymatic activity, and lipid oxidation play crucial roles in the deterioration process. Some parameters that define meat quality include color, texture, water-holding capacity, and sensory attributes, and some mechanisms contributing to quality loss over time. Effective preservation methods must address these factors to prevent spoilage and prolong shelf life. The thesis also explores the meat supply chain and waste, highlighting that significant meat losses occur at various stages, from production to consumption. The environmental and economic impacts of meat waste are discussed, including the resources expended during production and the greenhouse gas emissions associated with wasted meat. Addressing meat waste is essential for sustainability, making advancements in preservation technology a crucial component in reducing losses throughout the supply chain. In response to these challenges, the thesis examines meat preservation and maintaining quality. Various methods such as chilling, freezing, and more advanced technologies like modified atmosphere packaging are assessed for their ability to retain meat's quality during storage. Each method's benefits and limitations are considered to understand their role in the modern meat industry. Techniques such as high-pressure processing, irradiation, and natural preservative treatments are explored for their potential to enhance shelf life and safety. The integration of these technologies with traditional methods offers new possibilities for extending meat's storage life while ensuring safety and nutritional quality. Conventional chilling in refrigerator remains one of the most commonly applied preservation techniques due to its simplicity and effectiveness. It is important to understand the principles behind chilling, including temperature control, moisture management, and the limitations in preventing spoilage for extended periods. Similarly, conventional freezing in refrigerator is also a method to further extend shelf life by inhibiting microbial activity and slowing enzymatic reactions. However, challenges such as ice crystal formation and quality degradation during thawing are significant drawbacks of conventional freezing. Superchilling application as a novel approach for preservation of meat is an innovative technique that holds the potential to bridge the gap between chilling and freezing. Superchilling, which involves lowering the meat's temperature slightly below its freezing point without causing extensive ice formation, offers several advantages. It slows down microbial growth and enzymatic reactions more effectively than traditional chilling while avoiding the quality issues associated with freezing. The application of superchilling in home-type refrigerators aims to bring this novel technology to consumers, providing an efficient way to extend meat's shelf life and reduce waste at the household level. The core of this thesis revolves around the establishment of a superchilling compartment within a household refrigerator, maintaining temperatures between -1°C and -2°C. Initial experiments were conducted to calculate the freezing points of red meat, establishing a foundational understanding of the thermal properties crucial for optimizing the superchilling process. By conducting extensive evaluations, the effectiveness of superchilling in extending the shelf life of red meat was thoroughly assessed against conventional chilling methods. Throughout the study, various analyses, including microbiological evaluations, lipid oxidation assessments, and sensory evaluations, were performed on beef and lamb samples stored under different temperature conditions. Notably, the research demonstrated that superchilling significantly inhibits lipid oxidation, as indicated by the thiobarbituric acid (TBA) values, which showed a lower rate of rancidity compared to conventional chilling conditions. Moreover, the microbial analyses revealed a substantial reduction in bacterial growth rates in superchilled samples, with total viable counts. The sensory evaluation also indicated improved quality retention, with superchilled meat receiving higher scores for tenderness and juiciness compared to traditionally chilled samples, further supporting the advantages of the superchilling technique. Temperature fluctuation effect on drip loss is a critical factor affecting the nutritional value and quality of meat. It was found that low temperature fluctuations in the superchilling compartment resulted in significantly less drip loss, measured at 5.99% after 13 days, compared to a 10.14% loss in the high temperature fluctuations superchilling condition. These results highlight the importance of optimizing storage parameters to minimize quality deterioration and maintain the organoleptic properties of meat. Microscopic analysis was performed to examine the the influence of various storage conditions on the microstructural characteristics of red meat over four days, comparing superchill storage (average -2°C), chilled storage (average 0°C), and frozen storage (average -18°C). In chilled storage at 0°C, no ice crystals were detected, and water molecules remained visible throughout, indicating no freezing occurred. In contrast, superchill storage (average -2°C) showed changes in the meat's microstructure. Ice crystals began forming on the second day, becoming more prominent on the third and fourth days, with uneven distribution and increasing size over time. This growth suggests recrystallization, where larger crystals form due to temperature variations, potentially damaging the meat's cellular structure. This can lead to cell wall rupture, moisture loss, and increased drip loss upon thawing, negatively affecting the meat's texture and nutritional quality. In addition to these findings, the research included microscopic imaging analyses to evaluate ice crystal formation and its effects on meat texture. The results illustrated that superchilled meat exhibited smaller, more uniformly distributed ice crystals, which are less damaging to cellular structures compared to the larger ice crystals found in frozen meat. This evidence underscores the potential of superchilling to preserve the structural integrity of meat while preventing the adverse effects typically associated with freezing. The effects of superchilling application investigated and compared it with chilling preservation on quality attributes of fresh raw beef and lamb with the analyses carried out on the final prototype. Furthermore, the freezing processes of raw beef were examined; freezing points and the geometric center point temperature profile of beef were examined. Superchilling applications were provided as -2.5°C of average air temperature with ±0.8°C fluctuation and chilling condition was provided with +0.5°C of average air temperature with ±0.1°C fluctuation while the compartment was loaded with food. Preservation effectiveness of these two temperature profiles was assessed by measuring lipid oxidation degree, microbiological growth and sensory quality. Superchilling application has been demonstrated to slow lipid oxidation in raw beef and lamb and prolong the shelf life of beef and lamb 4.7 times microbiologically. Besides, superchilling application provides more than 16 days shelf life according to sensory evaluations scores in raw beef and lamb while chilling application provides 4.5 days and 6.0 days shelf life, respectively. Ultimately, this thesis establishes superchilling as a promising alternative to traditional chilling and freezing techniques, highlighting its ability to prolong the shelf life of red meat products effectively. By providing a comprehensive understanding of the mechanisms underlying superchilling, the research lays the groundwork for future innovations in food preservation technologies within domestic settings.
Benzer Tezler
- Investigation of interaction energies of topoisomerase I inhibitor topotecan
Topoizomeraz I inhibitörü topotecanın etkileşim enerjilerinin incelenmesi
AYŞE KUMRU DİKMENLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VİKTORYA AVİYENTE
YRD. DOÇ. DR. ŞARON ÇATAK
- Investigation of the effect of DNA topoisomerase IIβ on neuronal survival by regulating LPS-induced microglia-mediated neuroinflammation
DNA topoizomeraz IIβ'nin LPS ile indüklenen mikroglia aracılı nöroinflamasyonu düzenleyerek nöronal sağkalım üzerindeki etkisinin araştırılması
NAKİ BURAK AKÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyolojiÜsküdar ÜniversitesiMoleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİM IŞIK
- Investigation of dynamic mechanism of the toprim & 5y-cap domains of a type IIA topoisomerase
Tip IIA topoizomerazlarının toprim ve 5y-cap kısımlarının dinamik mekanizmalarının araştırılması
SÜLEYMAN ÜÇÜNCÜOĞLU
- Investigation the effect of some medicinal plants against Stenotrophomonas maltophilia bacteria isolated from clinical sample
Bazı tıbbi bilgilerin Stenotrophomonas maltophilia bakterileri üzerindeki etkisinin klinik örnekten izole edilmesi üzerine araştırmalar
ASMAA DAWOOD AL ITHAWI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
BiyolojiGaziantep ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM HALİL KILIÇ
YRD. DOÇ. DR. SİBEL BAYIL OĞUZKAN
- Investigation of production and service parameters of proximal femoral prosthesis
Başlık çevirisi yok
HACER AYGÜN