Geri Dön

Evaluation of the effects of blanching and ultrasound pre-treatments on the thin layer drying kinetics of thyme

Haşlama ve ultrason ön işlemlerinin kekik bitkisinin ince tabaka kurutma kinetiği üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 968147
  2. Yazar: OSMAN YAĞIZ TURAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. FATMA EBRU FIRATLIGİL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 86

Özet

Kurutma, eş zamanlı ısı ve kütle aktarımının gerçekleştiği bir gıda ürününden nemin uzaklaştırılmasını içeren, en çok kullanılan koruma yöntemlerinden biridir. Mikrobiyal bozulmayı ve bozulma reaksiyonlarını en aza indirerek raf ömrünü uzatmak için sebze, meyve, şifalı bitkiler ve diğer tarım ürünlerine uygulanır. Sıcak havayla kurutma işlemi, düşük maliyeti ve kullanım kolaylığı nedeniyle tarımsal ürünlerin nem içeriğinin azaltılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır ancak yüksek sıcaklıklara uzun süre maruz kalması, ürün kalitesinde ciddi düşüşlere neden olmaktadır. Bu nedenle gıda maddesindeki kimyasal ve fiziksel değişimlerin en aza indirilmesi ve aynı zamanda besin kayıplarının en aza indirilmesi için kurutma parametrelerinin kontrol edilmesi gerekmektedir. Operasyon sırasında kuruma hızı, havanın ve gıda maddesinin buhar basınçlarından, havanın sıcaklık ve hız gibi özelliklerinden ve gıda maddesinin kalınlık, yüzey alanı ve ürün içindeki nem difüzyonu gibi özelliklerinden etkilenir. Kurutulmuş sebze, bitki ve meyvelere ilgi giderek artmaktadır ancak son araştırmalar tek başına uygulanan kurutmanın ürün kalitesi üzerinde renk kaybı, yapısal değişiklikler, biyoaktif içerik ve besin kayıpları gibi olumsuz etkilerinin olduğunu göstermektedir. Ayrıca kurutma hızının arttırılması ve enerji maliyetlerinin düşürülmesi de önemli konulardır. Bu nedenlerden ötürü son yıllarda kurutmadan önce ön işlemlerin uygulanmasına yönelik bir eğilim vardır. Ön işlemler, kurutma süresini ve enerji tüketimini azaltarak ve gıdalardaki besinsel ve yapısal değişiklikleri en aza indirerek kurutma verimliliğini artturmaktadır. Kurutma süreçlerini tanımlayan matematiksel modeller, kurutma sistemlerinin iyileştirilmesi veya yeni sistemlerin tasarlanması için kullanılmaktadır. Modeller kurutma işlemi parametrelerinin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Sıcaklık ve nem gibi bilgiler, kurutma prosesi ve ekipman tasarımının yanı sıra kurutulmuş gıda malzemesinin saklanması ve taşınması prosedürleri için de kritik öneme sahiptir. Bu bilgiler kurutma mekanizmalarını açıklayan modeller tarafından sağlanabilir. İnce tabaka kurutma modelleri, gıda ürünlerinin kuruma özelliklerinin tanımlanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu modeller teorik, yarı teorik ve ampirik modeller olmak üzere üç gruba ayrılmaktadır. En yaygın olarak uygulanan ince tabaka modelleri, yarı teorik ve ampirik modellerdir; çünkü bu modeller, gıda malzemesi ile hava arasındaki nem transferine karşı dış direnci dikkate alır ve böylece kuruma davranışının daha iyi tahmin edilmesini sağlar. Ampirik modeller prosesin temellerini ihmal eder ve kurutma prosesinin net bir görünümünü gösteremez, yine de deney koşulları için kuruma eğrisini ifade edebilir. Yarı teorik modeller, Fick'in ikinci yasasının genel seri çözümünün basitleştirilmesiyle türetilir ve bir gıda maddesinin geometrisi, yayınım ve iletkenliği varsayımlarına ihtiyaç duymazlar. Yaygın olarak kullanılan yarı teorik ince katman modelleri Lewis modeli, Page modeli, Henderson ve Pabis modeli ve Logaritmik modeldir. Kekik (Thymus vulgaris), Lamiaceae familyasına ait, mutfakta ve tıbbi amaçlarla kullanılan bir bitkidir. Bitki, eski çağlarda tıbbi amaçlarla kullanılmış olup, günümüzde lezzeti nedeniyle yemek pişirmede kullanılmaktadır. Kekiğin ayrıca antioksidatif etkileri vardır ve içindeki esansiyel yağlar (timol ve karvakrol) antimikrobiyal ve inflamatuar özellikler gösterir. Kekik bitkisi haziran-temmuz aylarında çiçek açar ve dünyanın her yerinde yetiştirilir. Bitkilerin muhafazası genel olarak iki işlemle gerçekleştirilir: kurutma ve ışınlama. Mevsimlik bitkileri tüm yıl boyunca depolamak için uygulanan kurutma işlemi, büyük düzeyde koruma sağlar. Bu çalışmanın amacı geleneksel kurutma işleminin meyve ve sebzelerin kimyasal ve fiziksel özellikleri üzerindeki olumsuz etkilerini azaltmak ve kurutulmuş ürünlerin besin kalitesini arttırmaktır. Çalışmalar sırasında ön işlem görmüş ürünlerin kurutma kinetiğinin ortaya konulması ve kurutma işlemlerinin ince tabaka özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Kurutma işlemi hava kurutması (60, 70 ve 80°C) ve mikrodalga kurutması (30% - 390 W, 50% - 650 W, and 70% - 910 W) olmak üzere iki farklı yöntem ile gerçekleştirilmiştir. Öncelikle karşılaştırma amacıyla her iki yöntem ile de ön işlemsiz kurutma gerçekleştirilmiş ve zamana karşı olarak ölçülen nem değişim oranlarının Lewis, Page, Henderson ve Pabis, Midilli ve Logaritmik modellerine olan uyumluluğu araştırılarak kinetik veriler modellenmiştir. Buna ek olarak, zamanla nem değişim oranı verilerinden yararlanılarak efektif difüzivite ve kurutma aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Son olarak, kurutma işlemlerinin kekik yapraklarının rengi üzerindeki etkisini yorumlayabilmek amacıyla renk ölçüm cihazı kullanılarak CIE değerleri ölçülmüştür. Bu çalışmada hava ve mikrodalga kurutmalarının öncesinde kurutma verimini geliştirmeye ve kurutulmuş ürünün kalitesini arttırmaya yönelik olarak haşlama ve ultrasonikasyon ön işlemleri uygulanmıştır. Numuneler haşlama ön işlemine 1, 2 ve 3 dakika süresince, ultrasonikasyon işlemine ise 5, 10 ve 15 dakika süresince tabi tutulmuştur. İki farklı yöntem ile belirtilen üç farklı seviyede kurutma işlemlerinin gerçekleştirilmesi sırasında zamana bağlı olarak ölçülen nem değişim oranlarının Lewis, Page, Henderson ve Pabis, Midilli ve Logaritmik modellerine olan uyumluluğu araştırılarak kinetik veriler modellenmiştir. Buna ek olarak, zamanla nem değişim oranı verilerinden yararlanılarak efektif difüzivite ve kurutma aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Son olarak, kurutma işlemlerinin kekik yapraklarının rengi üzerindeki etkisini yorumlayabilmek amacıyla renk ölçüm cihazı kullanılarak CIE değerleri ölçülmüştür. Sonuç olarak, her iki kurutma yöntemi için de iki farklı ön işlem uygulamasının kurutma süresi üzerine olan etkisi karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Buna ek olarak, hiç işlem görmemiş taze, ön işlem uygulanmadan kurutulan ve ön işlem uygulaması sonrası kurutulan kekik yaprağı numunelerinin renk ölçümü sonuçları kıyaslanarak farklı kurutma yöntemlerinin ve farklı ön işlem uygulamalarının ürünün kalitesi üzerine etkileri yorumlanmıştır. Elde edilen verilere göre, her iki kurutma türünde de ön işlem uygulamaları kurutma süresini kısaltacak şekilde etki etmiştir. Bu bağlamda, ön işlem uygulamasının enerji tasarrufuna katkıda bulunabileceği sonucuna varılmıştır. 60°C'de gerçekleştirilen hava kurutmasında 2 dakikalık haşlama ön işleminin diğerlerine göre daha iyi bir seçenek olduğu değerlendirilmiştir. Bu sıcaklıkta ultrasonikasyon uygulaması kurutma süresini kısaltsa da farklı uygulama seviyeleri arasında değişiklik gözlemlenmemiştir. 70°C'de gerçekleştirilen hava kurutması öncesinde 2 dakikalık haşlama uygulaması en iyi seçenek olarak ortaya çıkmaktadır. Aynı sıcaklıkta gerçekleştirilen hava kurutması öncesinde ultrasonikasyon uygulaması yapılan numunelerin sonuçlarına bakıldığında 15 dakikalık uygulamanın diğerlerine göre daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir. 80°C'de hava kurutması öncesinde yapılan haşlama uygulaması ultrasonikasyon uygulamasından daha iyi sonuç vermekte fakat uygulama seviyeleri arasında herhangi bir fark gözlemlenmediğinden zaman tasarrufu açısından en kısa süreli ön işlem uygulamalarının tercih edilebileceği souncuna varılmıştır. Mikrodalga kurutması sonuçlarına bakıldığında, %30 güç seviyesinde kurutma öncesinde haşlama işlemi uygulanması durumunda kurutma süresinin 7 dakika olduğu görülürken, ultrasonikasyon işlemi uygulandığında kurutma süresinin 5 dakika olduğu gözlemlenmiştir. %50 ve %70 güç seviyelerinde ise mikrodalga kurutması öncesinde 15 dakika ultaronikasyon uygulaması diğer uygulamalara göre anlamlı şekilde daha iyi sonuç vermiştir. Kurutma işlemleri sonrasında ölçülen L*, a* ve b* renk değerleri, haşlama ön işleminin numunelerin koyuluğunu artırdığını, yeşilliğini ise azalttığını göstermektedir ve bu durum yüksek sıcaklık uygulamalarına bağlı olarak ısıya duyarlı klorofil içeriğindeki kayba bağlanabilir.

Özet (Çeviri)

Drying is one of the mostly used preservation methods which involves the removal of moisture from a food product while a simultaneous heat and mass transfer takes place. It is applied to vegetables, fruits, herbs and other agricultural products to minimize microbial spoilage and deterioration reactions thus extending the shelf life. Hot air drying process is widely used in reducing the moisture content of agricultural products due to its low cost and ease of operation, but extended times of exposure to high temperatures causes significant decrease in the product quality. Therefore, it is required to control drying parameters in order to minimize chemical and physical changes in food material, and also to minimize nutritional losses. The drying rate during the operation is affected by the vapor pressures of air and food material, properties of air such as temperature and velocity, and properties of the food material such as thickness, surface area and moisture diffusion within the product. There is an increasing interest in dried vegetables, herbs, and fruits, however recent researches have shown that, application of drying barely has some negative impacts on the quality of the products such as, color loss, structural changes, bioactive content and nutritional loses. Additionally, improving the drying rate and reducing the energy costs are important issues. Thus, there is a tendency for application of pre-treatments before drying. Pre-treatments improve drying efficiency, by reducing drying time and energy consumption and by minimizing nutritional and structural changes of the foods. Mathematical models that describe drying processes are used for improving drying systems or designing new systems. Models provide an improved understanding of the drying process parameters. Information such as temperature and moisture are critical for drying process and equipment design, also for storage and handling procedures of the dried food material. These information can be provided by models that describe drying mechanisms. Thin layer drying models are widely used in describing drying characteristics of food products. These models are classified into three groups namely, theoretical, semi-theoretical and empirical models. Most widely applied thin layer models are semi-theoretical and empirical models as these models consider external resistance to moisture transfer between food material and air, thus providing a better prediction of drying behavior. Empirical models neglect the fundamentals of the process and cannot show a clear view of the drying process, still may express the drying curve for the conditions of the experiment. Semi theoretical models are derived by simplifying the general series solution of Fick's second law and they do not need assumptions of geometry, diffusivity and conductivity of a food material. Widely used semi theoretical thin layer models are the Lewis model, the Page model, the Henderson and Pabis model, and the Logarithmic model. Thyme (Thymus vulgaris) is an herb belonging to the Lamiaceae family, used as culinary and medicinal purposes. The plant has been used for medicinal purposes in ancient times and currently being used for its flavor in cooking. Thyme also has antioxidative effects and its essential oils (thymol and carvacrol) shows antimicrobial and inflammatory properties. Thyme plant blooms in June to July and is cultivated all around the world. Preservation of herbs is performed by two operations in general: drying and irradiation. Drying process is used to store seasonal plants all year round, provides a great level of preservation. The aim of this study was to reduce the adverse effects of conventional drying process on the chemical and physical properties of fruits and vegetables and increase the nutritional quality of dried products. During the studies, it was aimed to demonstrate the drying kinetics of pre-treated products and to determine the thin layer characteristics of the drying operations. The drying process was carried out with two different methods, namely air drying (60, 70 and 80°C) and microwave drying (30% - 390 W, 50% - 650 W, and 70% - 910 W). First of all, for the comparison, drying without pre-treatment was carried out with both methods and the kinetic data were modeled by investigating the compatibility of the moisture change ratios with the Lewis, Page, Henderson and Pabis, Midilli and Logarithmic models. In addition, effective diffusivity and drying activation energy were calculated using the moisture change ratio data. Finally, International comission on illumination (CIE) values were measured using a color measurement device in order to interpret the effect of the drying processes on the color of thyme leaves. In this study, blanching and ultrasonication pre-treatments were applied to improve drying efficiency and increase the quality of the dried product before air and microwave drying. Samples were subjected to blanching pre-treatment for 1, 2 and 3 minutes and ultrasonication pre-treatment for 5, 10 and 15 minutes. The compatibility of moisture change ratios with Lewis, Page, Henderson and Pabis, Midilli and Logarithmic models was investigated and kinetic data were modeled. In addition, effective diffusivity and drying activation energy were calculated using moisture change ratio data. Finally, CIE values were measured using a color measurement device in order to interpret the effect of drying processes on the color of thyme leaves. Consequently, the effects of two different pre-treatment applications on drying time for both drying methods were compared and interpreted. In addition, the color measurement results of un-treated fresh, dried without pre-treatment and dried after pre-treatment thyme leaf samples were compared and the effects of different drying methods and different pre-treatment applications on the quality of the product were interpreted. According to the obtained data, pre-treatment applications before both drying types had an effect in a way that shortened the drying time. In this context, it was concluded that pre-treatment application could contribute to energy saving. For 60°C air drying, 2-minute blanching pretreatment was evaluated as a better option compared to others. Although ultrasonication application at this temperature shortened the drying time, no difference was observed between different application levels. 2-minute blanching application before air drying performed at 70°C emerged as the best option. When the results of samples to which ultrasonication was applied before air drying performed at the same temperature were examined, it was observed that 15-minute application gave better results than the others. Blanching application before air drying at 80°C gave better results than ultrasonication application, but since no difference was observed between application levels, it was concluded that the shortest pre-treatment applications could be preferred in terms of time saving. When microwave drying results considered, it was observed that the drying time was 7 minutes when the boiling process was applied before drying at 30% power level, while it was observed that the drying time was 5 minutes when the ultrasonication process was applied. At 50% and 70% power levels, 15 minutes of ultrasonication application before microwave drying gave significantly better results than other applications. Color values, L*, a* and b* measured after drying operations showed that blanching pre-treatment caused the darkness of samples to increase and greenness to decrease and this may be attributed to the loss of heat sesitive chlophyll content due to the high temperature applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    115827

    Dinamik manyetik rezonans görüntüleme ve ultrason kontrast ajanlı power doppler ultrasonografi ile meme lezyonlarında benign ve malign ayrımı

    Başlık çevirisi yok

    FAİK SUNGURLU

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    OnkolojiMarmara Üniversitesi

    Radyodiagnostik Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. ERKİN ARIBAL

  2. Tez No

    292672

    Aktif ambalajlama ve yeni muhafaza yöntemleri ile çileğin raf ömrünün arttırılması

    Active packaging and new preservation methods for extending shelf life of fresh strawberries

    MEHMET SEÇKİN ADAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Gıda MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CENGİZ CANER

  3. Tez No

    455267

    2007-2015 yılları arasında kliniğimizde böbrek biyopsisi yapılan olguların değerlendirilmesi

    Evaluation of kidney biopsy cases in our clinic between 2007-2015

    BİLAL ALTUNIŞIK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    NefrolojiÇukurova Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NESLİHAN SEYREK

  4. Tez No

    825

    Patates çeşitlerinin dondurulmasında ön işleme teknikleri ve kaliteye etkileri

    Başlık çevirisi yok

    Y.BİROL SAYGI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1984

    Gıda MühendisliğiEge Üniversitesi

    Gıda Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SUZAN KINCAL

  5. Tez No

    28714

    Bezelye konservelerinde işleme ve depolama aşamalarında meydana gelen duyusal fiziksel ve kimyasal değişmeler üzerinde bir araştırma

    Başlık çevirisi yok

    SEVİL KANIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Gıda MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Gıda Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE ERKUT

Geri Dön