EK-11 Sonuç Raporu Formatı ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOORDİNASYON BİRİMİ KOORDİNATÖRLÜĞÜNE Proje Türü :FEN Proje No : 12B4343018 Proje Yöneticisi : YRD.DOÇ.DR.ÖZGE ŞAKIYAN DEMİRKOL Proje Konusu : MİKRODALGA İLE PİŞİRİLEN FARKLI FORMÜLASYONLARDAKİ KEKLERİN VE KEK HAMURLARININ DİELEKTRİK ÖZELLİKLERİNİN SON ÜRÜN KALİTESİ ÜZERİNE ETKİLERİ Yukarıda bilgileri yazılı olan projemin sonuç raporunun e-kütüphanede yayınlanmasını; İSTİYORUM İSTEMİYORUM Proje Yöneticisi İmza Yrd. Doç. Dr. Özge ŞAKIYAN DEMİRKOL EK-11 Sonuç Raporu Formatı ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ SONUÇ RAPORU Mikrodalga ile pişirilen farklı formülasyonlardaki keklerin ve kek hamurlarının dielektrik özelliklerinin son ürün kalitesi üzerine etkileri Yrd. Doç. Dr. Özge ŞAKIYAN DEMİRKOL Prof.Dr. Berrin ÖZKAYA Proje Numarası 12B4343018 Başlama Tarihi 29.03.2012 Bitiş Tarihi 29.03.2014 Rapor Tarihi Haziran 2014 Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Ankara - 2014 EK-11 Sonuç Raporu Formatı I. Projenin Türkçe ve İngilizce adı ve özetleri: Mikrodalga ile pişirilen farklı formülasyonlardaki keklerin ve kek hamurlarının dielektrik özelliklerinin son ürün kalitesi üzerine etkileri Effects of dielectric properties of different formulated microwave baked cakes and cake batters on final product quality Özet: Bu çalışmanın amacı mikrodalga ile pişirilen değişik formülasyonlardaki keklerin ve kek hamurlarının dielektrik özelliklerinin son ürün kalitesi üzerine etkilerinin incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda; farklı kek formülasyonları mikrodalga fırında farklı koşullarda (üç farklı güçte (300W,350W,400W) ve üç farklı sürede (2,5dk,3dk,3,5dk) pişirilerek fiziksel özellikleri incelenmiştir. Farklı formülasyonlarda hazırlanan ve farklı koşullarda pişirilen kek örneklerine ait kalite parametreleri dielektrik özellikler ile ilişkilendirilerek mikrodalga ve hammadde arasındaki etkileşim ve bunun son ürün kalitesi üzerine etkileri araştırılmıştır. Çalışmalar sırasında katkı olarak kullanılan DATEM (monogliseridlerin diasetil tartarik esterleri) ve nohut unu ilavesinin son ürün kalitesi üzerine etkisi incelenmiş ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda kek yapımında buğday unu ile birlikte nohut ununun kullanılabilirliği test edilmiştir. Bu çalışmada pişirme koşullarının ve kek formülasyonunun optimizasyonu hedeflenmiştir. Bunun için yanıt yüzey yöntemi (RSM) kullanılmıştır. Optimum nokta mikrodalga gücü için 400W, pişirme süresi için 2,75 dakika, DATEM konsantrasyonu için %1,2 ve nohut unu konsantrasyonu için %30 olarak bulunmuştur. Kontrol örnekleri ile optimum koşullarda ve optimum formülasyonla mikrodalgada pişirilen kekler karşılaştırıldığında renk farkı, özgül hacim ve dielektrik değerlerinin daha yüksek, gözeneklilik değerlerinin daha düşük olduğu sonucuna varılmıştır. Abstract: In this study it was aimed to determine the effect of dielectric properties of cake batter and microwave baked cakes with different fomulations on the quality of final product. For this purpose, the physical properties of different cake formulations which were baked in microwave oven at different microwave powers (300W, 350W, 400W) and during different baking times (2,5min, 3min, 3,5min) were investigated. The quality parameters of these cake samples were correlated with dielectric properties in order to understand the interaction between microwave and sample, and to investigate the effect of this interaction on final product quality. Moreover, the effect of DATEM (diacetyltartaric esters of monoglycerides) and chickpea flour addition interms of cake quality was also examined and the EK-11 Sonuç Raporu Formatı posibility of combining chickpea flour with wheat flour was evaluated. In this study, it was also aimed to optimize the cake formulation and baking conditions by using Response Surface Methodology (RSM). The optimum point was determined as 400 W for microwave power, 2.75 min for baking time, 30 % for chickpea flour concentration and 1.2 % for DATEM concentration. When the quality values of control and optimum point were compared, it can be concluded that the color difference, specific volume and dielectric values of control samples were higher, while the porosity values were lower. II. Amaç ve Kapsam Literatürde yapılan çalışmalardan da anlaşılabildiği gibi nohut unu ile yapılan keklerde bazı kalite problemleri vardır. Kek örneklerinin kalite parametreleri üzerinde birincil etkenlerden biri olan formulasyonun optimize edilmesi bu sorunların çözümlenmesini sağlayabilir. Yanıt yüzey yöntemi (RSM) fırın ürünlerinin formülasyonlarının optimize edilebilmesi için etkili bir araçtır. Pek çok değişkenin optimal seviyelerinin tüm olası kombinasyonları denemeden tespit edilebilmesine olanak sağlar. Deneysel değişkenler ile yanıt değişkenlerinin ilişkileri RSM tarafından analiz edilir. Bu yöntem mikrodalga pişirme, kombinasyon yöntemler kullanarak pişirme ve formülasyon optimizasyonunda daha önceki araştırmalarda da kullanılmıştır (Sevimli vd 2005, Turabi vd 2008, Demirkesen vd 2011). Çalışmalar incelendiğinde keklerin formülasyon optimizasyonunda RSM kullanılmış ve rapor edilmiş olsa da literatürde nohut unu ile yapılan keklerde böyle bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmanın amaçları genel olarak aşağıdaki gibi özetlenebilir; • Mikrodalga ile pişirilen keklerde gözlemlenen kalite sorunlarının formülasyona farklı oranlarda emülgatör eklenerek çözülmesi • Nohut unu ilavesi ile fonksiyonel kek üretimi • Pişirilen örneklerde kalite parametrelerinin incelenmesi sonucu optimum kek formülasyonunun ve pişirme koşullarının belirlenmesi • Mikrodalga pişirme için büyük önem taşıyan dielektrik özelliklerin belirlenmesi ve bu özelliklerin kekin kalite parametreleri ile ilişkilendirilmesidir. III. Materyal ve Yöntem Materyal: Araştırmada kullanılan buğday unu Ülker Bisküvi Fabrikası’ndan, süt tozu, katı yağ, şeker, nohut unu, tuz ve kabartma tozu ise yerel bir marketten alınmıştır. Çalışmada kulanılan emülgatör (DATEM) Pakmaya’dan temin edilmiştir. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Yöntem Kek hamurunun hazırlanması Kek hamurunun hazırlanmasında buğday unu ve nohut unu karışımları (%70 buğday unu, %30 nohut unu; %60 buğday unu, %40 nohut unu; %50 buğday unu, %50 nohut unu olmak üzere) kullanılmıştır. Bu karışımlara %100 şeker, %25 yağ, %12 yağsız süt tozu, %9 yumurta beyazı tozu, %3 tuz, %5 kabartma tozu içeren formülasyon uygulanmıştır. Formülasyona DATEM katkı olarak eklenmiştir. DATEM ekleme oranları % 0,4, %0,8 ve %1,2 olarak belirlenmiştir. Yüzdeler un bazındadır. Kek hamuru hazırlanırken önce 100 g un için 25 g katı yağ 900 W mikrodalga enerjisi kullanılarak 40 saniye süreyle eritilmiş ve karışıma ilave edilmeden önce oda sıcaklığına kadar soğuması için bekletilmiştir. Bir kapta yağ ve şeker karıştırılmış, içerisine 9 g yumurta beyazı tozu ilave edilerek 1 dakika süreyle mikserin (Arçelik, K 1433, Türkiye) 1. kademesinde karıştırılmıştır. Başka bir kapta una 12 g yağsız süttozu, 3 gram tuz, 5 g kabartma tozu ve formülasyona göre farklı miktarlarda (0,4, 0,8 veya 1,2 g olmak üzere) emülgatör karıştırılmış, elde edilen karışım yağlı karışıma eklenmiş ve 90 ml su katılarak bir dakika mikserin 1. kademesinde, bir dakika mikserin 2. kademesinde ve iki dakika mikserin 1. kademesinde olmak üzere çırpılmıştır. Hazırlanan kek hamurları 100 g olarak tartılmıştır. Pişirme Hazırlanan kek hamurları mikrodalga fırında (Bosch, Almanya) 3 farklı güçte (300 W, 350 W, 400 W) 3 farklı süre ile (2,5dk, 3 dk ve 3,5 dk) pişirilmiştir. Fırın gücünün hesaplanmasında IMPI 2-litre testi kullanılmıştır. Fırın en yüksek derecede 2000±5g su içeren iki adet beherle çalıştırılmıştır. Başlangıç su sıcaklığı 20±2 °C olmalıdır. Beherler fırın boşluğunda yan yana olacak şekilde fırının merkezine yerleştirilmiştir. Fırın 2 dakika ve 2 saniye çalıştırıldıktan sonra son sıcaklıklar fırın kapatılır kapatılmaz ölçülmüştür. Güç ölçümü üç kere tekrarlanmıştır. Güç Eşitlik 1 kullanılarak hesaplanmıştır; ܲ(ܹ) = (∆்భ ା∆்మ ) ଶ (1) Eşitlikte ∆T1 ve ∆T2 beherdeki suların son sıcaklığı ve ilk sıcaklığı kullanılarak bulunan sıcaklık değişimleridir (Buffer 1993). Bu şekilde fırının gücü 805 W olarak tespit edilmiştir. Kontrol olarak %100 buğday unu ile emülgatör ve nohut unu ilave edilmeden hazırlanarak mikrodalga fırında pişirilen kekler kullanılmıştır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Deney tasarımı Bu çalışmada Box-Benkhen tasarımı tercih edilmiştir. Diğer yanıt yüzey yöntemleri merkezi karma tasarım (central composite design), Doethlert matrix ve üçlü seviye faktöriyel tasarım (three-level full factorial design) arasından Box Benkhen tasarımının tercih edilmesinin nedeni daha az sayıda denemeyle daha kısa sürede sonuç elde edilebilmesidir (Gong vd 2007, Lahlali vd 2008). Ferreira vd. (2007) Box Benkhen tasarımın ve Doehlert matrixin merkezi karma tasarımla kıyaslandığında daha verimli olduğunu rapor etmiştir. Dış faktörlerin etkilerini azaltmak amaçlı deney sıralaması rast gele hazırlanmıştır. Programın kullanılabilmesi için gerçek değerler kodlanmış değerlere çevrilmiştir. Hamurda yapılan analizler Tüm hamur formülasyonları için yoğunluk tayini yapılmıştır. Hamur örnekleri hacmi bilinen bir kaba konulup tartılarak kütleleri belirlenmiştir. Eşitlik (2) kullanılarak hamur yoğunlukları bulunmuştur. Eşitlikte M kütle (g), V hacim (cm3), ρ yoğunluk (g/cm3)’tür (Tan vd 2012). ρ= (2) Dielektrik özelliklerin (dielektrik sabiti ve kayıp faktörü) ölçümü için dielektrik probu ve ağ analizörü (Agient Tecnologies ES061B ENA Series Network Analyzer, ABD) kullanılmıştır. Kek hamurlarının dielektrik özellikleri 500MHz-3GHz frekans aralığında ve oda sıcaklığında ölçülmüştür. Prob su ve hava ölçümleri ile kalibre edilmiştir (Al Muhtesab vd 2010). Kekte Yapılan Analizler Proje kapsamında keklerde gerçekleştirilen başlıca analizler ağırlık kaybı belirlenmesi, renk (L*,a*,b* değerlerinin) ölçülmesi, gözeneklilik değerlerinin belirlenmesi, özgül hacim değerlerinin belirlenmesi, tekstür profilinin çıkarılması, dielektrik özelliklerin ölçülmesi şeklinde listelenebilir. Ağırlık kaybının hesaplanabilmesi için örnekler pişirme işlemi öncesi ve sonrasında tartılıp, elde edilen değerler aşağıdaki eşitlikte yerine konarak ağırlık kaybı hesaplanmıştır. Agirlikkaybi (%) = Wi − W f Wi × 100 (3) Wi örnegin fırına konmadan önceki ağırlığını Wf ise pişirme sonrasındaki ağırlığını temsil etmektedir EK-11 Sonuç Raporu Formatı (Sakiyan, 2007). Renk ölçümü için Minolta renk okuyucusu kullanılmıştır. CIE L*, a*, b* renk değerleri belirlenmiş, aşağıdaki eşitlik kullanılarak renk değişimi (ΔE değeri) hesaplanmıştır. [( ∆E = L*0 − L* ) + (a 2 * 0 − a* ) + (b 2 * 0 − b* )] 2 1/ 2 (4) Eşitlikteki L*, a*, b* değerleri örneğe, L*o, a*o ve b*o değerleri ise referans olarak alınan baryum sülfata (beyaz renk) aittir(Sakiyan 2007). Gözeneklilik değerlerinin belirlenmesinde görüntü analizi metodu kullanılmıştır. Sabit ışıkta sabit mesafeden çekilen fotoğraflar Image J programı yardımı ile işlenerek gözeneklilik hesaplanmıştır (Sakiyan,2007) . Örneklerin özgül hacmi kolza tohumu kullanılarak uygulanan yer değiştirme methodu (AACC, 1990) ile ölçülmüştür. Yapısal dağılım analizi için tekstür analizörü kullanılmıştır. Örnekler en, boy ve yüksekliği sırasıyla 20 mm, 30 mm ve 15 mm olacak şekilde kesilerek 2 N luk bir kuvvetle %25 oranında sıkıştırılarak incelenmiştir. Ölçümler sırasında çapı 4 cm olan bir silindir uç kullanılmıştır(Sakiyan 2007). Dielektrik özelliklerin (dielektrik sabiti ve kayıp fatürü) ölçümü için dielektrik probu ve network analizörü kullanılmıştır. Ölçümler sırasında kullanılan frekans aralığı 500MHz -5GHz’dir. Keklerin dielektrik özelliklerinin ölçümleri oda sıcaklığında yapılmıştır. Prob su ve hava ölçümleri ile kalibre edilmiştir (Sakiyan 2007). Kek formülasyonu ve pişirme koşulları yanıt yüzey yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Nohut unu ve DATEM miktarı ile pişirme süresi ve mikrodalga gücüne ait optimum değerler belirlenmiştir. Bu çalışmada Box-Benchen tasarımı tercih edilmiştir. Dış faftörlerin etkilerini azaltmak amaçlı deney sıralaması rast gele hazırlanmıştır. Programın kullanılabilmesi için gerçek değerler kodlanmış değerlere çevrilmiştir. Aşağıdaki çizelge kodlanmış ve kodlanmamış bağımsız değişkenleri içeren deney tasarımını EK-11 Sonuç Raporu Formatı göstermektedir. Çizelge 1 Kodlanmış ve kodlanmamış bağımsız değişkenleri gösteren deney matriksi X1 (W) X2(dk) X3 (%) X4(%) Kodlanmış Gerçek Kodlanmış Gerçek Kodlanmış Gerçek Kodlanmış Gerçek 0 350 0 3,0 -1 0,4 1 50 -1 300 -1 2,5 0 0,8 0 40 0 350 -1 2,5 -1 0,4 0 40 0 350 1 3,5 -1 0,4 0 40 0 350 0 3,0 0 0,8 0 40 1 400 0 3,0 0 0,8 1 50 0 350 -1 2,5 0 0,8 -1 30 1 400 0 2,5 1 1,2 0 40 0 350 1 3,5 1 1,2 0 40 1 400 1 3,5 0 0,8 0 40 -1 300 1 3,5 0 0,8 0 40 0 350 0 3,0 0 0,8 0 40 1 400 0 3,0 -1 0,4 0 40 0 350 1 3,5 0 0,8 -1 30 0 350 -1 2,5 0 0,8 1 50 0 350 -1 2,5 1 1,2 0 40 1 400 -1 2,5 0 0,8 0 40 0 350 0 3,0 0 0,8 0 40 0 350 0 3,0 -1 0,4 -1 30 0 350 0 3,0 1 1,2 -1 30 -1 300 0 3,0 1 1,2 0 40 -1 300 0 3,0 0 0,8 1 50 1 400 0 3,0 0 0,8 -1 30 0 350 0 3,0 0 0,8 0 40 -1 300 0 3,0 -1 0,4 0 40 0 350 1 3,5 0 0,8 1 50 -1 300 0 3,0 0 0,8 -1 30 0 350 0 3,0 1 1,2 1 50 (X1, mikrodalga gücü; X2, pişirme süresi; X3, DATEM miktarı; X4, nohut unu miktarı) EK-11 Sonuç Raporu Formatı IV. Analiz ve Bulgular Çalışmada bağımlı ve bağımsız değişkenleri birbirleri ile ilişkilendiren ikinci mertebeden bir model oluşturulmuştur. Y = b୭ + bଵ Xଵ + bଶ X ଶ + bଷ X ଷ + bସ X ସ + bହ Xଵଶ + b X ଶଶ + b X ଷଶ + b଼ X ସଶ + bଽ Xଵ X ଶ + bଵ Xଵ X ଷ + (5) bଵଵ Xଵ X ସ + bଵଶ X ଶ X ଷ + bଵଷ X ଷ X ସ Bu eşitlikte, Xi’ler bağımsız değişkenleri (X1 mikrodalga gücü, X2 pişirme süresi, X3 DATEM miktarı ve X4 nohut unu miktarı), bi’ler model sabitlerini, ve Y’ler bağımlı değişkenleri (toplam renk değişimi, sertlik, dielektrik özellikler, gözeneklilik, özgül hacim ve ağırlık kaybı) göstermektedir. Çizelge 2’de verilen modeller yanıt yüzey yöntemi kullanılarak hesaplanan katsayıların Eşitlik 5’te yerlerine konulması ile oluşturulmuştur. Kek formülasyonu ve pişirme koşulları yanıt yüzey yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Nohut unu ve DATEM miktarı ile pişirme süresi ve mikrodalga gücüne ait optimum değerler belirlenmiştir. Çizelge 2 Farklı mikrodalga güçleri ile farklı sürelerde pişirilen keklere ait modeler Kalite r2 Eşitlik parametresi Ağırlık Kaybı Uyum Eksikliği Y5=9,0036*+0,0583X1+3,3823*X2+0,0632X3+0,1777X42 * 91,03 7,97** 2 0,7089X1 +1,8944 X2 0,7946X32+1,3718*X42+0,0494X1X20,6981X1X3+0,0857X1X4-0,0995X2X3-2,8252*X2X4+ 0,0269X3X4 Toplam Renk Farkı Y2= 58,7210*-0,8761*X1-0,1981X2+0,5482X3-1,5821*X42 0,3913X1 1,0461X22+1,4338*X32+2,4371*X42+0,2765X1X2+ 0,2557X1X3-0,5526X1X4+2,2745*X2X3-0,5794X2X42,7823*X3X4 85,25 0,86** EK-11 Sonuç Raporu Formatı Gözeneklilik Y3= 26,2175*+0,5325X1+1,3925*X2+1,2879*X3-1,9520*X4- 89,14 0,65** 0,3429X12+1,3709*X22-0,5671X32-1,7270*X42-1,0385X1X2+ 0,5264X1X3+0,2094X1X4+1,2386X2X3+0,9700X2X4+ 0,2439X3X4 Özgül Y4=1,9001*-0,0061X1+0,1219*X2-0,1796*X3-0,0345X4+ Hacim 0,0092X12-0,0225X22-0,0892*X32-0,1087*X42+0,0243X1X2 89,19 3,48** +0,0677X1X3-0,0605X1X4-0,0438X2X3-0,0010X2X40,2095*X3X4 Sertlik Y1=0,5093*+0,0367X1+0,2572*X2+0,0196X3+0,0741*X4+ 92,74 0,93** 0,0181X1+0,2776*X22-0,1062X32+0,0128X42-0,1197*X1X20,0477X1X3+ 0,0278X1X4 -0,0578X2X3-0,0135X2X40,0074X3X4 Dielektrik Y6=10,3965*+0,6747X1-1,2189*X2+0,8627*X3+1,1913*X4+ Sabiti 0,7176X12-1,5489*X22+0,2410X32+0,5648X42+1,4369*X1X2 87,31 6,45** +2,1053*X1X3+1,2967*X1X4-0,0249X2X3-0,2968X2X41,2399*X3X4 Dielektrik Y7=2,9105*+0,2952X1-0,4004*X2+0,2580X3+0,5951*X4+ 2 2 * 2 * 87,21 1,00** 2 Kayıp Faktör 0,4322X1 -0,2401X2 +0,6360 X3 +0,5317 X4 + 1,1000*X1X2+0,8901*X1X3+0,7330*X1X4-0,5485X2X30,0805X2X4-0,4868X3X4 Nüfuz Derinliği Y8=0,0218*-0,0019*X1+0,0010X2-0,0007X3- 0,0034*X4+ 2 2 * 2 2 92,00 159,34 * 0,00005X1 +0,0001X2 -0,0039 X3 -0,0017X4 -0,0078 X1X2 -0,0028*X1X3+0,0004X1X4+0,0024*X2X3-0,0016X2X4+ 0,0016X3X4 * p≤0.05 seviyesinde fark önemlidir. ** uyum eksikliğinin p≤0.05 seviyesinde önemli olmadığını göstermektedir. (X1, mikrodalga gücü; X2, pişirme süresi; X3, DATEM miktarı; X4, nohut unu miktarı) EK-11 Sonuç Raporu Formatı Kek Yapımında Kullanılan Malzemelerin Dielektrik Özellikleri Her bir bileşenin dielektrik özellikleri 2450 MHz ve 25 0C’de ölçülmüş ve Çizelge 3’de verilmiştir. Çizelge 3 Kek hamuru bileşenlerinin dielektrik özellikleri Bileşen Dielektrik Sabiti Dielektrik Kayıp Faktörü Nüfuz Derinliği (cm) 1,4259±0,0720 0,0168±0,0020 1,9794±0,2100 Kabartma tozu 1,7144±0,3070 0,0355±0,0100 1,0746±0,2000 Nohut unu 2,2590±0,1000 0,1129±0,0100 0,3695±0,0270 Şeker 1,5942±0,1200 0,0024±0,0007 9,4064±0,0120 Su 70,4842±2,2400 9,2665±0,1800 0,0250±0,0008 Süt tozu 1,6816±0,2100 0,0365±0,0120 1,0620±0,2520 Tuz 1,9540±0,0040 0,0410±0,0030 0,9395±0,0098 Un 2,0722±0,1900 0,1396±0,032 0,2996±0,0670 Yumurta akı 1,6656±0,2200 0,0257±0,0045 1,4057±0,1460 Yağ 4,4570±0,0290 0,6330±0,0055 0,0920±0,0030 DATEM Kek Hamurunda Yapılan Analizler Yoğunluk Hamurun yoğunluk gibi fiziksel özellikleri kek kalitesinin belirlenmesinde önemli etkiye sahiptir. Yoğunluk mekanik karıştırma işlemi sırasında hamurun içine nüfuz eden havanın miktarıyla ilişkilidir (Allais vd 2006). Hamur yoğunluğu değişimi karıştırma zamanının bir fonksiyonudur ve kek hacmi de hamurun içerisine nüfuz edilen hava miktarı ile ilgilidir (Salazar vd 2004). Farklı kek hamurlarına ait yoğunluk değerleri Çizelge 4’de sunulmaktadır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Çizelge 4 Farklı kek hamuru formülasyonlarının yoğunluk değerleri Örnek Yoğunluk (g/ cm3) 0 nohut unu-0 DATEM 1,2693±0,0033 0 nohut unu-0,4 DATEM 1,2484±0,0077 0 nohut unu-0,8 DATEM 1,2150±0,0100 0 nohut unu-1,2 DATEM 1,1816±0,0124 30 nohut unu-0 DATEM 1,2917±0,0145 40 nohut unu-0 DATEM 1,3062±0,0061 50 nohut unu- 0 DATEM 1,3338±0,00459 30 nohut unu-0,4 DATEM 1,2202±0,0008 30 nohut unu-0,8 DATEM 1,1984±0,0060 30 nohut unu-1,2 DATEM 1,1916±0,0050 40 nohut unu-0,4 DATEM 1,2677±0,0021 40 nohut unu-0,8 DATEM 1,2342±0,0019 40 nohut unu-1,2 DATEM 1,2154±0,0016 50 nohut unu-0,4 DATEM 1,3028±0,0030 50 nohut unu-0,8 DATEM 1,2798±0,0038 50 nohut unu-1,2 DATEM 1,2401±0,0075 Nohut ununun buğday ununa ilave edilerek kullanılması hamur yoğunluklarını artırmıştır (Çizelge 4). Bu durum Gomez vd. (2008)’de de rapor edilmiştir. Bu çalışmada hamur yoğunluğu silindir bir kabın kullanılarak aynı hacimdeki suyun ağırlığı ile hamur ağırlıklarının ilişkilendirilmesi sonucunda hesaplanmıştır. Bu çalışmaya göre yüksek hamur yoğunluğunun düşük kek hacmine sebep olduğu bilindiğinden bu beklenen bir durumdur. Nohut unu miktarı arttıkça daha az sayıda hava molekülü hamurun içerisine nüfuz edebilmiştir. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Handleman, Conn, ve Lyons (1961) hamur yoğunluğu, hamur viskozitesi ve yüzey gerilimi ile kekin son ürün karakteristikleri arasında bir ilişki bulmuşlardır. Bununla birlikte gaz tutma miktarının ve kabartma tozunun çeşidinin kalite özellikleri üzerinde önemli etkisi olduğu da gözlemlenmiştir. Oluşan son ürün hacmi bütün bu özelliklerin interaksiyonları sonucunda belirlenmektedir. Dielektrik özellikler Formulasyona göre kek hamurlarının dielektrik özellikleri 2450 MHz ve 250C’de ölçülmüş ve Çizelge 5’te verilmiştir. Formülasyona göre kek hamurlarının dielektrik özellikleri incelendiğinde Çizelge 5’ten anlaşıldığı üzere en yüksek dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörü %50 nohut unu ve %0,8 emülgatör kullanılan formülasyonda bulunmuştur. %0 nohut unu ve %0 DATEM kullanıldğında ise en düşük değerler elde edilmiştir. Nohut unu miktarı arttıkça daha az sayıda hava molekülü hamurun içerisine nüfuz edebilmiştir. Havanın dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörü düşük olduğu için bu durum hamurun dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörünün nohut unu miktarı arttıkça artmasını sağlamaktadır. Turabi vd (2010)’a göre ksantan gum ve guar gum eklenen formülasyonlara ait hamurların 25 0C’de ölçülen dielektrik özellikleri karşılaştırıldığında en yüksek değerler ksantan gum ve guar gumın en fazla ilave edildiği değerlerdir. Öyleyse formülasyona buğday unu haricinde bir bileşen ilavesi dielektrik özellikleri arttırmaktadır denilebilir. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Çizelge 5 Farklı kek hamuru formülasyonlarının dielektrik özellikleri Örnek Dielektrik Sabiti DielektrikKayıp Nüfuz Derinliği Faktörü (cm) 0 nohut unu-0 DATEM 11,2900±3,3300 4,4000±2,1300 0,0200±0,0100 0 nohut unu-0,4 DATEM 12,6446±0,6004 5,7263±0,3390 0,0175±0,0006 0 nohut unu-0,8 DATEM 11,38617±0,4945 5,7732±0,2569 0,0166±0,0003 0 nohut unu-1,2 DATEM 11,9610±0,8856 6,0192±0,5022 0,0163±0,0007 30 nohut unu-0 DATEM 11,6638±1,4379 5,8105±0,7896 0,0168±0,0012 40 nohut unu-0 DATEM 10,2163±1,0462 4,9949±0,5783 0,0182±0,0011 50 nohut unu-0 DATEM 11,6012±0,7928 5,7467±0,3086 0,0168±0,0003 30 nohut unu-0,4 DATEM 13,8500±1,8800 6,0000±1,6200 0,0100±0,0040 30 nohut unu-0,8 DATEM 16,7000±0,9900 7,9100±0,4600 0,0100±0,0004 30 nohut unu-1,2 DATEM 16,8500±2,0500 7,7600±0,9000 0,0150±0,0009 40 nohut unu-0,4 DATEM 16,3800±2,0700 7,5400±0,8500 0,0150±0,0007 40 nohut unu-0,8 DATEM 14,7800±0,6700 6,8200±0,3800 0,0150±0,0005 40 nohut unu-1,2 DATEM 15,0060±0,7800 6,9600±0,4500 0,0150±0,0006 50 nohut unu-0,4 DATEM 16,6800±2,1400 7,8200±0,9800 0,0140±0,0008 50 nohut unu-0,8 DATEM 18,0600±1,4000 8,5300±0,6100 0,0140±0,0004 50 nohut unu-1,2 DATEM 15,5300±0,4600 7,2400±0,2600 0,0150±0,0003 EK-11 Sonuç Raporu Formatı Kek Örneklerinde Yapılan Analizler Ağırlık kaybı Ağırlık kaybı, nem kaybına ait bir belirteç olduğu için son derece önemlidir. Bağımsız değişkenlerden sadece pişirme süresinin ağırlık kaybı üzerinde önemli etkiye sahip olduğu bulunmuştur (Çizelge 2). Pişirme süresindeki artış ağırlık kaybı değerlerini pozitif yönde etkilemiştir (Şekil 1). Şekil 1 Ağırlık kaybı (%) değerinin mikrodalga gücü ve pişirme süresi ile değişimi (X3=0, X4=0) Benzer bir sonuç literatürde başka çalışmalarda da rapor edilmiştir (Demirekler vd. 2004; Turabi vd. 2008). Bu durum pişirme süresinin uzamasının ürünün daha fazla mikrodalgaya maruz kalmasına ve bu nedenle daha fazla nem kaybı oluşmasına bağlanabilir. Bir gıda materyali mikrodalga ile pişirildiğinde konvansiyonel fırında pişirilenlere göre daha fazla oluşan iç ısı gıdanın içerisinde daha çok buhar oluşmasına neden olmaktadır. Gıdanın içerisinde oluşan pozitif basınç sonucunda daha fazla buhar gıda materyalinden ayrılmaktadır (Datta 1990, Cauvain 1998). Renk Toplam renk değişimi açısından formülasyon ve pişirme koşulları değerlendirildiğinde mikrodalga gücü ve nohut unu konsantrasyonunun etkisinin istatiksel olarak önemli olduğu tespit edilmiştir (Çizelge 2). Mikrodalga gücü ve toplam renk farkı arasında negatif bir ilişki bulunmuştur (Şekil 2). EK-11 Sonuç Raporu Formatı Mikrodalga pişirmenin mekanizması gereği yüzeyde esmerleşme reaksiyonları gerçekleşmez. Bu durum renk oluşumunu engellemektedir. Mikrodalga ile renk arasındaki negatif ilişki tamamen kekin birleşenleri ve bu bileşenlerin mikrodalga ile interaksiyonu ile açıklanabilir. İçöz vd. (2004) yaptıkları çalışmada bu sonucu destekleyen verilere ulaşmışlardır. Şekil 2 Pişirme süresi ve mikrodalga gücünün renk farkı üzerine etkisi (X3=0, X4=0) Renk değişimi üzerine negatif etkisi olduğu bulunan diğer bir bağımsız değişken nohut unu konsantrasyonudur (Çizelge 2 ve Şekil 3). Bu duruma örneğin azalan L değerlerinin neden olduğu düşünülmektedir. Nohut unu konsantrasyonunun artması örneğin koyulaşmasına neden olmaktadır. Benzer bir sonuç Gomez vd. (2008) tarafından da rapor edilmiştir. Gomez vd. (2008) farklı buğday nohut unu konsantrasyonu ile hazırlanan kek örneklerinin pişme sonrası L, a, b değerlerini incelediklerinde L değerlerinin artan nohut unu konsantrasyonuyla azaldığını bulunmuşlardır. Renk için oluşturulan model incelendiğinde diğer bağımsız değişkenler olan pişirme süresi ve emülgatör konsantrasyonunun etkisi istatistiki olarak önemsiz bulunmuştur. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 3 Nohut unu konsantrasyonu ve pişirme süresinin renk farkı üzerine etkisi (X1=0, X3=0) Gözeneklilik Gözeneklilik değerleri incelendiğinde pişirme süresi, emülgatör konsantrasyonu ve nohut unu konsantrasyonunun önemli etkileri olduğu bulunmuştur (Çizelge 2). Pişirme süresi ve emülgatör konsantrasyonu gözeneklilik üzerine pozitif etkiye sahipken nohut unu konsantrasyonu negatif etkiye sahiptir. Pişirme süresindeki artışın gözeneklilik değerlerinde artışa neden olması ısınmakta olan hamurun kabarması ile açıklanabilir (Şekil 4). Isıtma sırasında gazların çözünürlüğünde bir azalma gözlenir ve sıcaklık artışı ile karbondioksit gazı serbest kalır. Böylece gözeneklilikte bir artış gözlemlenir. Bu durum başka çalışmalarda da gözlemlenmiştir (Şakıyan Demirkol 2007b). EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 4 Pişirme süresi ve mikrodalga gücünün gözeneklilik (%) üzerine etkisi (X3=0, X4=0) Şekil 5 Emülgatör konsantrasyonu ve mikrodalga gücünün gözeneklilik (%) üzerine etkisi (X2=0, X4=0) Gözeneklilik üzerine DATEM mikrarının pozitif etkisi ise literatürde değişik araştırmalarda tespit edilen bir sonuçtur (Şekil 5). Şakıyan Demirkol vd. (2007b) yaptığı çalışmada emülgatörlerin hamurun hava tutma kapasitesini artırdığını ve bu nedenle daha gözenekli bir yapıya sahip ürün elde edildiğini belirtmiştir. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 6 Image J programı görüntü analizi basamaklarına ait görseller (A-350W mikrodalga gücünde 3,5dk süreyle pişirilen %0,4 emülgatör ve %40 nohut unu kullanılarak hazırlanmış örneğe ait program çıktısı; B- 350W mikrodalga gücünde 3,5dk süreyle pişirilen %1,2 emülgatör ve %40 nohut unu kullanılarak hazırlanmış örneğe ait program çıktısı). Eşit miktarda nohut unu eklenmesiyle elde edilen keklerin aynı mikrodalga gücünde ve aynı süreyle pişirilmesi sonucunda emülgatör konsantrasyonu artışıyla gözenek sayısının arttığı ve gözenek dağılımının daha homojen bir dağılım gösterdiği tespit edilmiştir (Şekil 6). Benzeri bir sonuç Sahi ve Alava (2003) tarafından da rapor edilmiştir. Yaptıkları çalışmada kek hamuruna yüksek konsantrasyonda emülgatör eklenmesinin düzgün bir gözenek dağılımına neden olduğunu tespit etmişlerdir. Kullanılan emülgatörün türünün ve miktarının gözenek yapısı ve dağılımı üzerine etkili olduğunu ve bu durumun da son ürün kalitesini değiştirdiğini rapor etmişlerdir. Gözeneklilik üzerine etkili olduğu bulunan son bağımsız değişken nohut unu konsantrasyonudur (Çizelge 2). Daha önce de belirtildiği gibi nohut ununun gözeneklilik üzerine negatif bir etkisi olduğu bulunmuştur (Şekil 7). EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 7 Nohut unu konsantrasyonu ve mikrodalga gücünün gözeneklilik (%) üzerine etkisi (X2=0, X3=0) Bu durumun nedeni artan nohut ununu konsantrasyonunun yüksek yoğunluklu kek hamuruna neden olması (Çizelge 4) ve nohut unu konsantrasyonu arttıkça ürün formülasyonundaki gluten miktarının azalması olabilir. Bilindiği gibi hava taneciklerinin yoğunluğu düşüktür. Bu yüzden hamurun daha az hava taneciği içermesi hamur yoğunluğunu arttırmaktadır. Ayrıca nohut unu buğday unu ile kıyaslandığında gluten içermediği için nohut unu miktarının formülasyonda artması hava taneciklerini bağlayacak gluten protein matriksinin formülasyonda seyrelmesine ve sonuçta az sayıda gözenek oluşumuna neden olur (Şekil 7 ve 8). EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 8 Image J programı görüntü analizi basamaklarına ait görseller (A-350W mikrodalga gücünde 2,5dk süreyle pişirilen %0,8 emülgatör ve %30 nohut unu kullanılarak hazırlanmış örneğe ait program çıktısı; B- 350W mikrodalga gücünde 2,5dk süreyle pişirilen %0,8 emülgatör ve %50 nohut unu kullanılarak hazırlanmış örneğe ait program çıktısı). Kohajdova vd. (2011) yaptığı araştırmada kraker pişirilirken nohut unu ilave edilmesinin, gözeneklilik miktarını azalttığını tespit etmiştir. Gözeneklilik miktarının azalması bu çalışmada gluten miktarının seyrelmesiyle birlikte gluten protein matriksinin daha az gaz tutabilmesi ve bu nedenle daha az gözenekli bir ürün elde edilmesiyle açıklanmıştır. Gomez vd. (2008)’de bu durumun nedenini nohut ununun düşük pik viskozite değerine sahip olmasının gaz tutma miktarını ve hacmen genişleme oranını düşürmesine neden olduğunu savunmuşlardır. Keklerin gözenek boyutları incelendiğinde formülasyona bağlı olmaksızın tüm keklerde büyük çukurlar gözlemlenmiştir (Şekil 8). Bu çukurların nedeni mikrodalga ile pişirme sırasında gerçekleşen düzgün olmayan ısınma sonucu oluşan lokal sıcak noktalardır. Mikrodalga ile pişirilen kek içinde oluşan yüksek basınç nedeniyle gevşek ve gözenekli yapıya sahip olmuş olabilir. Bu sonuçlar başka araştırmalarda da bulunmuştur (Şakıyan Demirkol, 2007b). EK-11 Sonuç Raporu Formatı Özgül hacim Kekin kalitesinin değerlendirilebilmesi için önemli parametrelerden biri de özgül hacimdir. Şekil 9 Özgül hacmin (g/cm3) mikrodalga ve pişirme süresi ile değişimi (X3=0, X4=0) Çalışmada elde edilen özgül hacim değerleri incelendiğinde istatistiksel olarak önemli etkisi bulunduğu tespit edilen değişkenler pişirme süresi ve emülgatör (DATEM) konsantrasyonudur. Özgül hacim değerleri ile pişirme süresi arasında pozitif bir ilişki bulunmuştur (Çizelge 2). Hamur içerisinde bulunan hava gözeneklerinin genleşip yapı içerisindeki gözenekleri oluşturabilmesi ve kek yapısının oluşabilmesi için belli bir süre geçmesi gereklidir. Bu durum pişirme süresi ile özgül hacim arasındaki pozitif ilişkiyi açıklamaktadır (Şekil 9). Başka çalışmalarda da keklerin özgül hacminin pişirme zamanı artışıyla arttığı rapor edilmiştir. Demirekler (2004) yaptığı çalışmada ekmek örneklerinde pişirme süresi artışının özgül hacmi arttırdığını rapor etmiştir. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 10 Özgül hacmin (g/cm3) emülgatör konsantrasyonu ve mikrodalga gücü ile değişimi (X2=0, X4=0) Özgül hacim üzerine etkili olan diğer bir bağımsız değişken emülgatör konsantrasyonudur. DATEM miktarı ile özgül hacim arasında elde edilen negatif korelasyon DATEM’in mikrodalgada pişirilen kek örnekleri için uygun bir emülgatör olmadığı düşüncesini oluşturmuştur (Şekil 10). Çalışmada incelenen diğer bağımsız değişkenler olan mikrodalga gücü ve nohut unu konsantrasyonunun özgül hacim üzerine etkisi önemli değildir (Çizelge 2). Nohut unu konsantrasyonunun nispi etkisi değerlendirildiğinde negatif olduğu sonucuna varılmıştır. Bu sonuç nohut unu kullanılarak üretilen diğer ürünlerde de bulunmuştur. Nohut unu kullanılarak üretilen krakerlerin kullanılmayanlara göre %30 daha düşük hacimde olduğu bulunmuştur (Kahajdova 2011). Bu durum Gomez vd (2008) ve Hemeda ve Mohamed (2010) tarafından keklerde de %20-30 hacim azalışı olarak gözlemlenmiştir. Gomez vd. (2008) buğday ununa göre nohut ununun protein miktarının fazla ve aminoasit yapısının değişik olmasının düşük hacimli kek elde edilmesinde etkili olabileceğini söylemişlerdir. Nohut unu ayrıca buğday ununa göre daha düşük pik viskoziteye sahip olduğu için daha düşük gaz bağlanmasına ve daha düşük genişlemeye neden olmaktadır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Kohajdova 2011’de yaptığı çalışmasında nohut ununun yüksek su tutma ve emülsüyon oluşturma kapasitesine sahip olduğunu ancak çok düşük su alıkoyma, şişme ve emülsiyon satabilitesi oluşturma yeteneğine sahip olduğunu belirtmiştir. Bu durum nedeniyle emülgatör ile nohut unu arasında oluşan interaksiyon sonucunda emülgatör hacim azalışına neden olmuş olabilir. Sertlik analizi Tekstür özelliklerinden biri olan sertlik üzerine önemli etkisi bulunan bağımsız değişkenler pişirme süresi ve nohut unu miktarı olarak bulunmuştur. Etkisi istatistiksel olarak önemli olmayan değişkenler ise mikrodalga gücü ve emülgatör konsantrasyonu olduğu tespit edilmiştir (Çizelge 2). Artan pişirme süresinin örneklerin sertlik değerlerinde artışa neden olduğu tespit edilmiştir (Çizelge 2). Pişirme süresindeki artış kek örneklerinin daha fazla mikrodalga radyasyonuna maruz kalmasına neden olmuş ve bu durum nem kaybının artışı ile sonuçlanmıştır. Örneklerin düşük nem içeriği daha sert bir yapıya sahip olmasına neden olmaktadır (Şekil 11). Sertlik değişimi pişirme işlemi süresince nem miktarı değişimi ile ilişkilidir. Benzeri sonuçlar diğer araştırmacılar tarafından da rapor edilmiştir. Demirkesen vd (2011) kestane unu ve pirinç unu karışımı ile mikrodalgada pişirilen ekmek örneklerinde pişirme zamanı arttıkça sertliğin arttığını rapor etmiş bu durumun pişirme süresi boyunca artan nem kaybı ile ilişkili olduğunu söylemiştir. Benzer bir sonuç Demirekler vd. (2004)’de buğday unu ile yapılan ekmeklerde de gözlemlenmiştir. Sevimli vd. (2005)’e göre mikrodalga ile pişirilen fırın ürünleri yüksek nem kaybına uğradıkları için sert tekstüre sahiptirler. Bu durum mikrodalganın hızlı ısıtma prensibinden kaynaklanan yüksek buharlaşma miktarı ile açıklanmaktadır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 11 Pişirme süresi ve mikrodalga gücünün sertlik (kgf) üzerine etkisi (X3=0, X4=0) Nohut unu miktarı arttıkça örneklerin sertlik miktarı artmaktadır (Şekil 12). Bu sonuç Gomez vd. (2008) tarafından da bulunmuştur. Gomez vd. nohut unu konsantrasyonu artışının kek örneklerinde sertlik değerini arttırdığını gözlemlemiştir. Daha önceden de belirtildiği gibi nohut konsantrasyonunun artışı gözeneklilik miktarının düşmesine neden olmuştur. Nohut unu buğday unu ile kıyaslandığında gluten içermediği için nohut unu miktarının formülasyonda artması hava taneciklerini bağlayacak gluten protein matriksinin formülasyonda seyrelmesine ve sonuçta az sayıda gözenek oluşumuna neden olur. Bu durum da daha sert ürün elde edilmesine neden olmaktadır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 12 Nohut unu konsantrasyonu ve mikrodalga gücünün sertlik (kgf) üzerine etkisi (X2=0, X3=0) Dielektrik sabiti Dielektrik özellikler mikrodalga enerjisinin gıdalar ile interaksiyonlarını anlayabilmek için gerekli özelliklerdir. Bir materyalin mikrodalgayı ısıya çevirebilme yeteneği onun dielektrik özellikleri bilinerek anlaşılabilir. Dielektrik özelliğin gerçek kısmı elektrik enerjisinin depolanma özelliğini simgeleyen dielektrik sabiti olarak adlandırılır (Cemeroğlu 2005). Pişirme süresi ve emülgatör konsantrasyonu dielektrik sabiti üzerine etkili parametrelerdir (Çizelge 2). Pişirme süresi ile dielektrik sabiti arasında negatif bir ilişki vardır (Şekil 13). Bu durum nem kaybı ve gözeneklilik artışı ile açıklanabilir. Zuercher vd (1990) yaptıkları çalışmada nem miktarının dielektrik sabiti için en baskın değişken olduğunu söylemişlerdir. Yapılan çalışmada dielektrik sabiti 12,2’den (toplam pişirme süresinin üçte birinde) 4,5’e düşerken buna bağlı olarak dielektrik kayıp faktörü de 4,5’tan 1,2’e düşmüştür. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 13 Pişirme süresi mikrodalga gücünün dielektrik sabiti üzerine etkisi (X3=0, X4=0) Mikrodalga ısıtmanın bir mekanizması olan dipolar rotasyon yüzünden nem miktarı önemlidir. Eğer sistemde daha çok bağımsız su molekülü var ise elektrik alanda örneğin birim başına düşen polarize olmuş dipol kuvvet sayısı daha fazla görülür (Şakıyan 2007a). Yine benzer bir şekilde pişirme süresi boyunca gözeneklilik değerlerinde artış gözlemlenmektedir. Bu bilgi yapı içerisindeki hava miktarının arttığını gösterir. Artan hava miktarının düşük dielektrik sabiti örneğin de dielektrik sabitinin azalmasına neden olmuştur. Benzeri bir sonuç literatürde başka çalışmalarda da rapor edilmiştir (Şakıyan vd 2007a). Dielektrik sabiti ile DATEM konsantrasyonu arasında pozitif bir korelasyon bulunmaktadır. Emülgatör miktarı artması dielektrik sabitini arttırmıştır (Şekil 14). Çizelge 3 incelendiğinde hamur örneklerine DATEM eklenmesinin formülasyonun dielektrik sabitini arttırdığı görülmektedir. Bu durum DATEM’in dielektrik özellikler üzerine olumlu bir etkisi olduğunu göstermektedir. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 14 Nohut unu konsantrasyonu ve emülgatör konsantrasyonunun dielektrik sabiti üzerine etkisi (X1=0, X2=0) Dielektrik sabiti ile nohut unu konsantrasyonu arasında da pozitif bir ilişki bulunmaktadır (Çizelge 2). Daha önce de belirtildiği gibi nohut unu miktarı arttıkça gözeneklilik miktarı azalmaktadır (Şekil 7, 8). Gözeneklilik miktarındaki azalma daha az sayıda hava molekülünün kek yapısına katılması anlamına gelmektedir. Havanın dielektrik sabiti düşük olduğu için bu durum daha yüksek dielektrik sabiti değerinin oluşmasıyla sonuçlanmaktadır. Dielektrik sabiti ile sertlik değeri arasında negatif korelasyon bulunmaktadır. (korelasyon katsayısı 0,753, p değeri 0,000). Dielektrik sabiti ve gözeneklilik değeri arasında da negatif korelasyon bulunmuştur (korelasyon katsayısı -0,405, p değeri 0,033). Dielektrik sabiti ve ağırlık kaybı arasında negatif korelasyon bulunmaktadır (korelasyon katsayısı -0,732, p değeri 0,000). Dielektrik sabiti ile renk farkı ve özgül hacim değerleri arasında korelasyon bulunmamıştır. Dielektrik kayıp faktörü Dielektrik özelliğin sanal kısmı elektrik enerjisinin ısıya dönüşebilme yeteneğini belirten dielektrik kayıp faktörüdür. Gıdanın mikrodalga içerisinde ısınabilirliğinin bir göstergesidir. Mikrodalga enerjisinin bir materyali aşarken uğradığı enerji kaybına, o materyalin ‘kayıp faktörü’ denilmektedir (Cemeroğlu 2005). EK-11 Sonuç Raporu Formatı Çalışma bulguları incelendiğinde pişirme süresi ve nohut unu konsantrasyonunun etkisinin önemli olduğu sonucuna varılmıştır. Pişirme süresi azaldıkça dielektrik kayıp faktörünün arttığı ve bu değişimin önemli olduğu bulunmuştur (Çizelge 2, Şekil 15). Bu durum nem kaybı ile ilişkilidir. Dielektrik özellikler gıdanın nem miktarı ve sıcaklığına bağlıdır (Calay vd 1995). Dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktöründeki artış nem miktarı ile ilişkilidir (Roebuck vd 1972, Nelson vd 1991). Nelson vd (1991) dielektrik sabiti ve kayıp faktörünün sıcaklık artışına bağlı olarak gıdadaki bağlı ve serbest su miktarıyla ilişkili olduğunu göstermiştir. Şekil 15 Pişirme süresi ve mikrodalga gücünün dielektrik kayıp faktörü üzerine etkisi (X3=0, X4=0) İstatistiki analiz incelendiğinde nohut unu miktarının dielektrik kayıp faktörü ile pozitif bir ilişkisi olduğu görülebilir (Şekil 16). Dielektrik sabiti açıklanırken de değinildiği üzere nohut unu miktarı arttıkça gözeneklilik miktarı azalmaktadır (Şekil 7, 8). Gözeneklilik miktarındaki azalma daha az sayıda hava molekülünün kek yapısına katılması anlamına gelmektedir. Havanın dielektrik kayıp faktörü düşük olduğu için bu durum daha yüksek kayıp faktörü değerinin oluşmasıyla sonuçlanmaktadır. Dielektrik kayıp faktörünün gözeneklilik değeri ile arasında negatif bir korelasyon bulunmuştur (korelasyon katsayısı -0,464, p değeri 0,013). Dielektrik kayıp faktörünün sertlik, özgül hacim, renk farkı ve ağırlık kaybı ile arasında korelasyon yoktur. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 16 Nohut unu konsantrasyonu ve pişirme süresinin dielektrik kayıp faktörü üzerine etkisi (X1=0, X3=0) Nem miktarının fazla olmasına bağlı olarak dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörü hamur örneklerinde kek örneklerine göre daha yüksek bulunmuştur. Bu durum başka çalışmalarda da gözlemlenmiştir (Şakıyan Demirkol 2007a). Nüfuz derinliği İstatistiki analiz incelendiğinde nüfuz derinliğinin mikrodalga gücü ile ve nohut konsantrasyonu artışı ile azaldığı pişirme süresi artışı ile arttığı görülmektedir. Nüfuz derinliği üzerine mikrodalga gücünün ve nohut unu konsantrasyonunun etkisi istatistiki olarak önemli bulunmuştur (Çizelge 2). Dielektrik özellikler ve nüfuz derinliği pişirme süresine bağlı olarak değişmektedir. Nüfuz derinliği dielektrik özellikler ile negatif bir şekilde değişir (Şekil 17). Bütün formülasyonlar incelendiğinde pişme süresi artışının dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörünü azalttığı ve nüfuz derinliğini arttırdığı görülmektedir. Bu durum örneklerin gözeneklilik miktarının pişirme süresi ile artmasına bağlanabilir. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 17 Mikrodalga gücü ve pişirme süresinin nüfuz derinliğine etkisi (X3=0, X4=0) Daha fazla hava molekülünün bağlanması dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörünü düşürür, bu da nüfuz derinliğinin artmasına neden olur. Ayrıca daha önce de belirtildiği gibi pişirme süresinin artışı ağırlık kaybının artmasına yani nem miktarının azalmasına neden olur ki bu durum da dielektrik sabitini ve dielektrik kayıp faktörünün düşmesiyle sonuçlanarak nüfuz derinliğini arttırmaktadır. Bu sonuç Şakıyan Demirkol (2007a)’de de rapor edilmiştir. Nem miktarı oldukça önemli bir parametredir. Eğer sistemde daha çok bağımsız su molekülü var ise elektrik alanda örneğin birim başına düşen polarize olmuş dipol kuvvet sayısı daha fazla görülür. Formülasyon da dielektrik özellikler üzerine etkilidir. Nohut unu eklenmesi dielektrik özelliklerin artmasına ve nüfuz derinliğinin azalmasına neden olur (Şekil 18). Nohut unu eklenmesi gözeneklilik miktarını azaltmaktadır, bu nedenle daha az hava molekülü içeren kek örnekleri daha yüksek nüfuz derinliğine sahip olacaktır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Şekil 18 Nohut unu konsantrasyonu ve mikrodalga gücünün nüfuz derinliğine etkisi (X2=0, X3=0) Pişirme Koşulları ve Formülasyonun Optimizasyonu Optimum mikrodalga gücünü, pişirme zamanını, nohut unu miktarını ve emülgatör miktarını bulmak için MINITAB 16 programı içerisindeki yanıt optimizasyonu aracından yararlanılmıştır. Optimum noktalar minimum ağırlık kaybı, minimum sertlik, maksimum renk farkı, maksimum gözeneklilik, maksimum özgül hacim, maksimum dielektrik sabiti ve maksimum dielektrik kayıp faktörü incelenerek belirlenmiştir. Program optimum noktaları kodlanmış olarak X1 için 1, X2 için -0,515152, X3 için 1 ve X4 için -1 olarak bulmuştur. Bu kodlanmış değerlerden kodlanmamış değerler hesaplandığında optimum nokta mikrodalga gücü için 400 W, pişirme süresi için 2,75 dakika (210 saniye), DATEM konsantrasyonu için %1,2 ve nohut unu konsantrasyonu için %30 olarak bulunmaktadır. Bu kodlanmamış değerlerin deneysel olarak bulunan değerleri renk farkı için 57,8072, dielektrik sabiti için 7,2120, dielektrik kayıp faktörü için 2,0464, ağırlık kaybı için %7,9683, sertlik için 1,791 kgf, özgül hacim için 1,822 g/cm3 ve gözeneklilik için % 18,946 olarak listelenebilir. Ayrıca kontrol olarak optimum koşullarda mikrodalga fırında %100 buğday ununu ve %0 emülgatör kullanılarak pişirilen kekler kullanılmıştır. Kontrol değerleri yaklaşık olarak renk farkı için 63,1027, dielektrik sabiti için 7,8504, dielektrik kayıp faktörü için 2,4371, ağırlık kaybı için %7,9230, sertlik EK-11 Sonuç Raporu Formatı için 1,035 kgf, özgül hacim için 1,8647g/cm3 ve gözeneklilik için %18,28 olarak bulunmuştur. Kontrol olarak pişirilen keklerle optimum koşullarda ve optimum formülasyonla mikrodalgada pişirilen kekler karşılaştırıldığında renk farkı, özgül hacim ve dielektrik değerlerinin daha yüksek, gözeneklilik değerlerinin daha düşük olduğu görülmektedir. V. Sonuç ve Öneriler Bu çalışmada mikrodalga pişirme için büyük önem taşıyan dielektrik özelliklerin belirlenmesi ve bu özelliklerin kekin kalite parametreleri ile ilişkilendirilmesi amaçlanmıştır. Dielektrik özellikler ve nüfuz derinliği mikrodalga enerijinin gıdalar ile interaksiyonlarını anlayabilmek için yararlı olabilecek özelliklerdir. Bu bağlamda bu çalışmadan elde edilen veriler mikrodalgada pişirilen fırın ürünlerinin geliştirilmesinde faydalı olabilecektir. Yanıt yüzey yöntemi başarı ile nohut unu ilave edilerek mikrodalgada pişirilen kekler için uygulanabilmiştir. Mikrodalga gücü renk farkı ve nüfuz derinliği üzerine; pişirme süresi ağırlık kaybı, gözeneklilik, sertlik, özgül hacim, dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörü üzerine; emülgatör konsantrasyonu gözeneklilik, özgül hacim ve dielektrik sabiti üzerine; nohut unu konsantrasyonu ise gözeneklilik, sertlik, renk farkı, dielektrik sabiti, dielektrik kayıp faktörü ve nüfuz derinliği üzerine etkisi önemli bulunan bağımsız değişkenlerdir. Dielektrik sabiti ile sertlik, gözeneklilik ve ağırlık kaybı arasında; dielektrik kayıp faktörü ile ise gözeneklilik arasında negatif korelasyon tespit edilmiştir. Keklerde aranan kalite kriterleri yüksek gözeneklilik değerine, düşük ağırlık kaybına, yüksek dielektrik sabitine, yüksek dielektrik kayıp faktörüne, yüksek hacme ve yumuşak tekstüre sahip bir yapıda olmasıdır. Ayrıca arzu edilen kahverengi kabuk rengine ulaşmak da önemli bir kriterdir. Tüm bunlar göz önüne alınarak optimize edilen kek formülasyonu belirlenmiştir. Optimum nokta mikrodalga gücü için 400W, pişirme süresi için 2,75 dakika, DATEM konsantrasyonu için %1,2 ve nohut unu konsantrasyonu için %30 olarak bulunmuştur. Eklenen emülgatör (DATEM) keklerin dielektrik özellikleri üzerine olumlu etkiler göstermesine karşın seçilen işlem koşullarında yeterli ölçüde sertlik ve özgül hacim gibi kriterler üzerine etki gösterememiştir. Bu durumun nedeni DATEM gibi emülgatörlerin kısa işlem süresinde kalite parametreleri üzerine etkili olamaması olabilir. DATEM’in hacim artışı sağlayabilmesi için daha uzun pişirme süresine ihtiyaç vardır. Bu yüzden katılan emülgatör (DATEM)’ün mikrodalgada pişirilen ve EK-11 Sonuç Raporu Formatı nohut unu içeren kek örnekleri için uygun olmadığı ve farklı emülgatör çeşitlerinin denenmesinin yararlı olabileceği söylenebilir. Bu çalışmada nohut unu ilavesiyle fonksiyonel kek üretimi hedeflenmiştir. Ancak yüksek oranlarda nohut unu ilavesinin sert tekstürlü, düşük hacimli keklere neden olduğu görülmüştür. Bu nedenle nohut unu ilavesinin sınırlı miktarda tutulması gerekmektedir. Ayrıca üretilen kekler için duyusal analizler yapılması, tüketici gruplarının isteklerine göre aroma ve katkı maddeleri ilave edilmesi suretiyle lezzet ve görünüm açılarından daha uygun kek üretimi yapılması düşünülebilir. VI. Geleceğe İlişkin Öngörülen Katkılar Bu çalışma mikrodalga enerjisinin pişirme işlemi üzerine bir uygulamasını içermektedir. Ancak mikrodalga enerjisi gıda işleme açısından pek çok farklı uygulamada kullanılabilir. Kurutma, ekstraksiyon, çözdürme gibi pek çok faklı gıda prosesi gerçekleştirilirken mikrodalgalardan faydalanılabilmektedir. Mikrodalga enerjisine karşı gıdanın tepkisini ifade eden en önemli iki özellik daha önce de belirtildiği üzere dielektrik özelliklerdir (dielektrik sabiti ve dielektrik kayıp faktörü). Bu anlamda her türlü mikrodalga uygulamasında proses iyileştirme için dielektrik özelliklerin büyük katkısı bulunmaktadır. Ayrıca sadece mikrodalga uygulamaları için değil, tüm elektromanyetik alan uygulamalarında (RF gibi) dielektrik özellikler büyük önem taşımaktadır. VII. Sağlanan Altyapı Olanakları ile Varsa Gerçekleştirilen Projeler Bu proje kapsamında sağlanan alt yapı olanakları ile başka bir proje gerçekleştirilmemiştir. VIII. Sağlanan Altyapı Olanaklarının Varsa Bilim/Hizmet ve Eğitim Alanlarındaki Katkıları Bu proje kapsamında sağlanan alt yapı olanakları ile iki adet yüksek lisans tezi yürütülmüştür. Bu tezlerin başlıkları ‘NOHUT UNU İLAVESİNİN KEKİN DİELEKTRİK ÖZELİKLERİ VE KALİTE PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİSİ’ ve ‘MUZ VE KİVİNİN DİELEKTRİK ÖZELLİKLERİNİN MİKRODALGA VE KIZILÖTESİ- MİKRODALGA KOMBİNASYONU İLE KURUTMA KARAKTERİSTİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ’ olarak sıralanabilir. Yüksek lisans çalışmalarının yanı sıra proje kapsamında alınan network analizörü ve dielektrik probu GDM 413414 GIDA MÜHENDİSLİĞİNDE TASARIM UYGULAMALARI dersinde verilen bir bitirme ödevinde de aktif olarak kullanılmıştır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı IX. Kaynaklar AACC (1990) Approved Methods of the AACC. American Association of Cereal Chemists, St Paul, MN. Al- Muhtaseb, A. H., Hararah, M.A., Megahey, E.K., McMinn, W.A.M. and Magee, T.R.A (2010) Dielectric properties of microwave baked cake and its constituent over a frequency range of 0,915-2,450 GHz. Journal of Food Engineering. 98, 84-92. Allais, I., Edoura-Gaena, R. B., and Dufour, E (2006) Characterisation of lady finger batters and biscuits by fluorescence spectroscopy—relation with density, color and texture. Journal of Food Engineering, 77, 896–909. Buffler, C (1993) Microwave cooking and processing: Engineering fundamentals for the food scientist. New York. Avi Book. Calay, R. K., Newborough, M., Probert, D. and Calay, P. S (1995) Predictive equations for dielectric properties of foods. International Journal of Food Science and Technology. 29, 699-713. Cauvain, S.P (1998) Improving the control of staling in frozen bakery products. Trends Food Sci. Technol. 9, 56-61. Cemeroğlu, B (2005) Dondurulmuş ürünlerin çözülmesi. Gıda mühendisliğinde temel işlemler, Başkent Klişe Matbaacılık, 278-281, Türkiye. Datta, A. K (1990) Heat and mass transfer in the microwave processing of food. Chem. Eng. Progr. 47–53. Demirekler P (2004) Optimization of microwave -halogen lamp baking of bread. M.Sc., Department of Food Engineering, METU. Ankara. Demirkesen I, Sumnu G, Sahin S & Uysal N (2011) Optimization of formulations and infraredmicrowave combination baking conditions of chest-nut breads. International Journal of Food Science and Technology, 46(9), 1809-1815. Ferreira, S. L. C., Bruns, R. E., Ferreira, H. S., Matos, G. D., David, J.M. and Brandão, G. C (2007) Box-Behnken design: an alternative for the optimization of analytical methods. AnalyticaChimica Acta, 597, 179–186. Go´mez M., Oliete B., Rosell C. M., Pando V. and Ferna´ndez E (2008) Studies on cake quality made of wheat chickpea flour blends. Food Science and Technology 41, 17011709. Gong, W. J., Zhang, Y. P., Xu, G. R., Wei, X. J., and Lee, K. P. (2007). Optimization EK-11 Sonuç Raporu Formatı strategies for separation of sulfadiazines using Box-Behnken design by liquid chromatography and capillary electrophoresis. Journal of Central South University Technology, 14(2), 196–201. Handleman, A. R., Conn, J. F., and Lyons, J. W (1961) Bubble mechanics in thick foams and their effects on cake quality. Cereal Chemistry, 38, 294-305. Hemeda, H.M. and Mohamed E.F (2012) Functional attribute of chickpea and defatted soybean flour blends on quality characteristics of shortening cake. Eur. J. Appl. Sci., 2, 44-50. Icoz, D., Sumnu, G. and Sahin S (2004) Color and texture development during microwave and conventional baking of breads. International Journal of Food Properties. Vol. 7, No: 2, 201-213. Kohajdová, Z., Karovičová, J. and Magala M (2011) Utilisation of chickpea flour for crackers production. Acta Chimica Slovaca, Vol.4, No.2, 98 – 107. Lahlali, R., Massart, S., Serrhini, M. N., & Jijakli, M. H (2008) A Box-Behnken design for predicting the combined effects of relative humidity and temperature on antagonistic yeast population density at the surface of apples. International Journal of Food Microbiology, 122, 100–108. Nelson, S., Prakash, A. and Lawrence, K., 1991. Moisture and temperature dependence of the permitivities of some hydrocolloids at 2.45 GHz. The Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy. 26, 178-185. Roebuck, B. D., Goldblith, S. A. and Westphal, W. B (1972) Dielectric properties of carbohydrate-water mixtures at microwave frequencies. Journal of Food Science 37, 199-204. Sahi, S. S., and Alava, J. M (2003) Functionality of emulsifiers in sponge cake production. Journal of Food Science and Agriculture, 83, 1419-1429. Sakiyan O (2007) Investigation of physical properties of different cake formulations during baking with microwave and infrared-microwave combination. PhD Thesis. Department of Food Engineering, METU, Ankara, Turkey. Sakıyan, Demirkol, Ö., Sumnu G., Sahin S. and Meda V (2007a) Investigation of dielectric properties of different cake formulations during microwave and ınfrared–microwave combination baking. Institute of Food Technologists Journal Of Food Science. Vol. 72, Nr. 4, 205-213. Sakıyan Demirkol, Ö, Sumnu, G. ve Sahin, S (2007b) Farklı fırınlarda pişirilen ve farklı formülasyonlara sahip keklerin gözeneklilik ve gözenek boyutu dağılımlarının görüntü analiz yöntemi ile incelenmesi. Gıda, 33, (5), 213-223. EK-11 Sonuç Raporu Formatı Salazar, J., Turo, A., Chavez, J. A., and Garcia, M. J (2004) Ultrasonic inspection of batters for on-line process monitoring. Ultrasonics, 42, 155–159. Tan, M.C., Chin, N.L., and Yusuf, Y.A (2012) A Box-Behnken design for determining the optimum experimental condition of cake batter mixing. Food Bioprocess Technollogy. 5, 972-982. Turabi E., Sumnu G. and Sahin S (2008) Optimization of baking of rice cakes in infrared microwave combination oven by response surface methodology. Food Bioprocess Technology. 1, 64-73. Turabi E., Sumnu G. and Sahin S (2010) Quantitative analysis of macro and microstructure of gluten-free rice cakes containing different types of gums baked in different ovens, Food Hydrocolloids24, 755-762. Zuercher, J.L., Hoppie, R., Lade, S., Srinivasan, M.D (1990) Measurement of the complex permittivity of bread dough by open-ended coaxial line method at ultra-high frequency. J. Microwave Power Electromagnet. Energy 25 (3), 161–167 X. Ekler a. Mali Bilanço ve Açıklamaları Proje kapsamında alınan tüm sarf malzeme, hassas terazi ve network analizörü çalışmalar sırasında oldukça verimli bir şekilde kullanılmıştır. Projenin başlangıç ödeneği 90.618 TL’dir. Proje bütçesi ile ilgili tablo aşağıda sunulmaktadır. Başlangıç ödeneği Harcanan Kalan 90.618 TL 79.178 TL 11.440 TL b. Makine ve Teçhizatın Konumu ve İlerideki Kullanımına Dair Açıklamalar Tamamlanan proje ile alınan network analizörü ve hassas terazi Gıda Mühendisliği Bölümü Temel İşlemler Laboratuarına yerleştirilmiştir. Mevcut durumuyla bundan sonra bölümümüzde gerçekleştirilecek her türlü lisans ve lisans üstü çalışması için kullanıma uygundur. c. Teknik ve Bilimsel Ayrıntılar (varsa Kesim III'de yer almayan analiz ayrıntıları) Materyal ve Yöntem bölümünde belirtilmeyen her hangi bir analiz ayrıntısı bulunmamaktadır. EK-11 Sonuç Raporu Formatı d. Sunumlar (bildiriler ve teknik raporlar) (Altyapı Projeleri için uygulanmaz) Alifakı, Ö., Şakıyan Demirkol, Ö. 2013. THE VARIATION OF COLOUR, POROSITY AND VOLUME OF MICROWAVE BAKED CAKES. Eurofoodchem XVII, 7-10 Mayıs, İstanbul Alifakı, Ö., Şakıyan Demirkol, Ö. 2013. EFFECTS OF FORMULATION, BAKING TIME AND MICROWAVE POWER ON DIELECTRIC PROPERTIES OF CAKE DURING BAKING WITH MICROWAVE OVEN. Eurofoodchem XVII, 7-10 Mayıs, İstanbul. Alifakı, Ö., Şakıyan Demirkol, Ö. 2014. OPTIMIZATION OF FORMULATION AND BAKING CONDITIONS OF MICROWAVE BAKED CAKES. 2nd International Congress on Food Technology, 5-7 November, Kuşadası, Turkiye. a. Yayınlar (hakemli bilimsel dergiler) ve tezler (Altyapı Projeleri için uygulanmaz) Alifakı, Ö., Şakıyan Demirkol, Ö. 2014. Application of Response Surface Methodology to Optimize Baking Conditions and Formulation of Microwave Baked Chickpea Flour Cakes. Journal of Food Quality. (Under Review) Alifakı, Ö., Şakıyan Demirkol, Ö. 2014. Investigation of Dielectric Properties of Microwave Baked Chickpea Flour Cakes. Journal of Food Science and Technology. (Under Review) Alifakı, Y.Ö. 2013. Nohut unu ilavesinin kekin dielektrik özellikleri ve kalite parametreleri üzerine etkisi. Ankara Üniversitesi. Yüksek lisans tezi. Ankara.
© Copyright 2024 Paperzz
