Fırında pişirme parametrelerinin muffinlerin kalite özelliklerine etkisi ve termal kamera ile ölçülen yüzey sıcaklıkları ile kalite özelliklerinin ilişkisinin araştırılması
Investigation of effects of baking parameters on the quality characteristics of muffins and the relationship between surface temperatures measured by thermal camera and quality characteristics
- Tez No: 905266
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRBÜZ GÜNEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Pişirme işlemi, yiyeceğin sıcaklığının kademeli olarak artması ve su kaybı ile sonuçlanan eşzamanlı ısı ve kütle transferini içermektedir. Pişirme özel olarak, fırın ortamından yiyecek yüzeyine ısının transferini içermektedir, bu da ürün içinde sıcaklık gradyanlarına neden olmaktadır ve hem yüzey hem de iç sıcaklıkları etkilemektedir. Geleneksel olarak, pişirme sırasında sıcaklık ölçümleri, termometreler, termokulplar, termistörler ve direnç sıcaklık dedektörleri gibi cihazlar kullanılarak yapılmaktadır. Bununla birlikte, kızılötesi termal görüntüleme, sıcaklık ölçümü için temassız ve tahribatsız bir alternatif sunar ve incelenen malzemenin sıcaklık haritasını çıkarmaktadır. Bu çalışma, termal kamera ile ölçülen yüzey sıcaklığı ve yüzey renk değeri, yükseklik, nem, tekstür gibi diğer kalite özellikleri ile pişirme parametreleri arasındaki ilişkinin belirlenmesini amaçlamaktadır. Ev tipi elektrikli konveksiyonel fırında farklı sıcaklıklar (150°C, 160°C), fırın modları (turbo ve statik) ve sürelerde (15, 20, 23, 26, 29, 32, 35 dakika) pişirilen muffinlerde yüzey sıcaklığı ve diğer kalite özellikleri ile pişirme parametreleri arasındaki ilişkinin incelenmesine dayanmaktadır. Her parametre değişiminde yeni bir örnek hazırlandı ve toplamda 68 pişirme denemesi yapıldı. Muffinler, IEC/EN 60350-1 Ev Tipi Elektrikli Pişirme Cihazları- Bölüm 1 standardında belirtilen tarife göre hazırlandı. Deneysel ölçümlerde yüzey sıcaklığı için Flir A40M termal kamera, yüzey renk değeri için Minolta CM-5 renk ölçüm cihazı, yükseklik ölçümü için kumpas, nem ölçümleri için Mettler Toledo HB43-S nem ölçüm cihazı, doku ölçümü için TA-XTPLUS 100C cihazı ve AACC 36mm silindir prob kullanılmıştır. Deneysel veriler Minitab 16 istatistik programı kullanılarak analiz edilmiştir. Yüzey renk değişimi iki aşamada gerçekleşmiştir. Yüzey sıcaklığı 105°C'ye ulaşana kadar daha yavaş bir renk artışı gözlemlenirken, 105°C üzerindeki sıcaklıklarda ise renk değişimi hızlanarak, muffinlerin yüz renginin koyulaştığı görülmüştür. İç nem zamanla azalmıştır. Kabuk nemi, 15 ile 23 dakika arasında hızla azalırken, 23 ile 35 dakika arasında bu düşüş yavaşlamıştır. Muffin yüksekliği 15. dakikaya kadar iki katına çıktığı, pişirme sonuna doğru ise artış hızının yavaşladığı tespit edilmiştir. Pişirmenin 15. dakikasından önce yetersiz kabuk oluşumu tespit edilmiştir. Kabuk sertliği, pişirme süresi ile sürekli olarak arttığı ve 23. dakikadan sonra hızlandığı gözlemlenmiştir. Muffinlerin yüzey sertliği, yüzey renk değişimi ve sıcaklık artışı ile paralel olarak artmıştır. Elde edilen veriler, yüksek sıcaklık ve uzun pişirme süresinin yüzey sıcaklığını artırdığını göstermektedir. Yüzey sıcaklığı artışında turbo modun, statik moddan daha etkili olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, yüzey sıcaklığının muffinlerin fiziksel özellikleri, dış görünümü ve kalite üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Termal kamera ile yapılan ölçümler, pişirme sürecindeki ısı transferini hassas bir şekilde izlemeyi mümkün kılmıştır. Sonuç olarak, muffin pişirme sürecinin optimize edilmesinin hem kaliteyi artırmak hem de enerji verimliliği sağlamak açısından önemli olduğunu vurgulamaktadır. Fırın sıcaklığı, pişirme süresi ve fırın modu gibi parametrelerin dikkatli bir şekilde ayarlanması, istenen sonuçların elde edilmesinde kritik bir faktördür. Aynı zamanda yüzey sıcaklığının muffinlerin çeşitli fiziksel özellikleri üzerindeki etkileri, üretim süreçlerinin optimizasyonunda dikkate alınması gereken önemli bulgular sunmaktadır. Deneysel veriler incelendiğinde ideal pişirme parametreleri şu şekilde önerilebilir; pişirme modu turbo, pişirme sıcaklığı 160°C ve pişirme süresi 15 dakikadır. Kabul gören kalite özellikleri açısından incelendiğinde ideal yüzey sıcaklığı ise 105°C ve altındaki değerlerdir.
Özet (Çeviri)
The cooking process involves simultaneous heat and mass transfer, resulting in a gradual increase in the temperature of the food and loss of moisture. Specifically, cooking encompasses the transfer of heat from the oven environment to the surface of the food, which causes temperature gradients within the product and affects both surface and internal temperatures. Traditionally, temperature measurements during cooking are made using devices such as thermometers, thermocouples, thermistors, and resistance temperature detectors. However, infrared thermal imaging offers a non-contact and non-destructive alternative for temperature measurement, producing a temperature map of the material being examined. This study aims to determine the relationship between surface temperature measured with a thermal camera and other quality attributes such as surface color value, height, moisture, and texture with cooking parameters. It is based on the examination of muffins baked at different temperatures (150°C, 160°C), oven modes (turbo and static), and durations (15, 20, 23, 26, 29, 32, 35 minutes) in a household electric convection oven. A new sample was prepared for each parameter change, resulting in a total of 68 baking trials. The muffins were prepared according to the recipe specified in the IEC/EN 60350-1 standard for Household Electric Cooking Appliances - Part 1. Experimental measurements were conducted using a Flir A40M thermal camera for surface temperature, a Minolta CM-5 color measurement device for surface color value, a caliper for height measurement, a Mettler Toledo HB43-S moisture measurement device for moisture measurements, a TA-XTPLUS 100C device for texture measurement, and an AACC 36mm cylindrical probe. The surface color of muffins changed in two distinct phases. During the first phase, as surface temperature increased to 105°C, color changes were relatively slow. However, once the surface temperature exceeded 105°C, the color change accelerated significantly, with muffins developing a darker, more intense color. This change was particularly pronounced in the turbo oven mode, where the increased airflow resulted in faster surface temperature rises compared to the static mode. The study found a strong correlation between surface temperature and color change, particularly for the L* value (lightness). As surface temperature increased, the muffins became darker (lower L* values). A similar trend was observed for a* (redness) and b* (yellowness), though these changes were less pronounced compared to L*. Internal moisture content decreased steadily over the baking period. The moisture loss was most rapid between 15 and 23 minutes, after which the rate of loss slowed. Crust moisture exhibited a similar trend, with significant moisture loss occurring in the early stages of baking. By the end of the baking process, moisture content had stabilized, particularly in the turbo mode, where the higher airflow facilitated faster evaporation of water from the muffin surface. Crust hardness increased consistently with baking time. The study observed a marked increase in crust hardness after 23 minutes of baking, which corresponded with a faster color change and surface temperature rise. This trend was more evident in muffins baked at 160°C, especially in the turbo mode, where higher temperatures and greater airflow led to more rapid moisture loss and crust formation. The texture analysis showed that muffins baked for shorter durations (under 20 minutes) had softer crusts, while longer baking times resulted in significantly harder crusts. Muffin height increased rapidly during the first 15 minutes of baking, with the height doubling in most cases. After this initial rise, the rate of increase slowed, and by the end of the baking process, the muffins reached their final height. The turbo mode promoted more uniform height increases compared to the static mode, likely due to better heat distribution within the oven. However, excessive baking times (beyond 30 minutes) did not contribute further to muffin height, as the structure had already set by that point. The turbo oven mode was found to be more effective in increasing surface temperature compared to the static mode. This led to faster color changes, increased crust hardness, and more rapid moisture loss. Muffins baked at 160°C exhibited faster overall changes in color, moisture, and texture compared to those baked at 150°C, underscoring the importance of temperature control in achieving optimal muffin quality. The findings from this study highlight the critical role that surface temperature plays in determining the overall quality of muffins. The use of a thermal camera allowed for detailed, non-contact monitoring of surface temperatures, providing valuable insights into how heat is distributed across the muffin surface during baking. The results showed that optimizing baking parameters—particularly oven mode, temperature, and baking time—can significantly enhance muffin quality, with higher temperatures and the turbo mode leading to faster and more pronounced changes in surface color, texture, and moisture content. Furthermore, the strong correlation between surface temperature and quality attributes such as crust hardness and color suggests that thermal imaging can be an effective tool for real-time monitoring and control during the baking process. By carefully adjusting baking parameters, manufacturers can improve product consistency and quality while also reducing energy consumption, as shorter baking times and more efficient heat transfer (as seen in the turbo mode) can achieve desired results more quickly. This study demonstrates the effectiveness of using a thermal camera to monitor and analyze the baking process for muffins. The research underscores the importance of surface temperature in determining key quality attributes such as color, texture, moisture, and height. It also highlights the benefits of optimizing baking parameters, particularly oven temperature, mode, and time, to achieve consistent product quality. By leveraging the capabilities of infrared thermal imaging, bakers and manufacturers can improve both the quality and energy efficiency of their processes, ensuring better outcomes for consumers and reduced operational costs. In summary, the thermal camera provided a comprehensive view of how heat transfer influences muffin quality, offering a valuable tool for improving the baking process in industrial and domestic settings. The data gathered from this study suggests that optimizing baking conditions can lead to significant improvements in product quality, with potential applications extending to other baked goods and food products. When the experimental data is examined, the ideal cooking parameters can be suggested as follows; cooking mode is turbo, cooking temperature is 160°C and cooking time is 15 minutes. When examined in terms of accepted quality features, the ideal surface temperature should be 105°C and below.
Benzer Tezler
- Aynı hacimde pişirilen farklı gıdaların kokularının karışmasını önleme yöntemleri geliştirilmesi ve parametrik olarak incelenmesi
Development of preventive methodologies against mixing of aroma of different foods cooked in the oven under the same environment and parametrical inspection
MERVE MÜHÜRCÜOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gıda MühendisliğiAbant İzzet Baysal ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLSÜN AKDEMİR EVRENDİLEK
- Benekli karides (Metapenaeus monoceros) ve kırmızı karides (Aristaeomorpha foliacea) etinin çerez gıda üretiminde kullanımı ve üretim parametrelerinin ürün kalitesi üzerine etkilerinin incelenmesi
The use of speckled shrimp (Metapenaeus monoceros) and red shrimp (Aristaeomorpha foliacea) meats for snack food production and investigation of effects of process variables on product quality
OSMAN KADİR TOPUZ
Doktora
Türkçe
2011
Gıda MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NALAN GÖKOĞLU
- Optimization of microwave-halogen lamp baking of bread
Mikrodalga-halojen lamba ile ekmek pişirilmesinin optimizasyonu
PINAR DEMİREKLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLÜM ŞUMNU
DOÇ. DR. SERPİL ŞAHİN
- Anamur muzu lifi ile üretilen köftelerde kalite ve verimlilik parametrelerinin araştırılması
Investigation of quality and productivity parameters in meatball produced with anamur banana fiber
GİZEM KUTKU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaVeteriner Besin Hijyeni ve Teknolojisi Ana Bilim dalı
DOÇ. DR. SERKAN KEMAL BÜYÜKÜNAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKAY TURHAN KARA
- Çeşitli tahıl, baklagil ve yağlı tohumların oksidan ve antioksidan parametrelerinin tayini ve pişirme ısısının bu parametreler üzerine etkisi
Determination of oxidant and antioxidant parameters of various grains, legumes and oilseeds and effect of cooking temperature on these parameters
NAZLI SEDA DURAK KILIÇASLAN