Kurutulmuş buğday unu üretiminde infrared teknolojisinin kullanılabilirliğinin araştırılması ve infrared destekli ribbon mikserin tasarım parametrelerinin belirlenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, buğday unlarının termal ve hidrotermal modifikasyonunda infrared (IR) ısı kaynağı destekli ribbon mikser cihazının kullanım olanakları araştırılmıştır. IR enerjisinin farklı teknolojik özelliğe sahip unların fiziko-kimyasal, reolojik ve fonksiyonel özellikleri üzerine etkisi incelenerek, ısıl işlem görmüş unların ekmek ve kek üretiminde kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Tasarlanan ribbon mikser cihazında buğday unlarına (yüksek proteinli, düşük proteinli ve bisküvilik buğday unu); kısa ve orta dalga boylarında farklı emitter güçlerinde (600-1000 W) termal ve hidrotermal işlemler uygulanmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde, IR destekli ribbon mikserde uygulanan ısıl işlemlerin buğday unlarının fiziko-kimyasal, reolojik ve fonksiyonel özellikleri üzerine etkisinin, un tipine, işlem türüne (termal ve hidrotermal) ve koşullarına (emitter gücü ve süre) bağlı olduğu görülmüştür. Uygulanan hidrotermal işlemler sonucunda, gluten proteinlerinin denatürasyonu nedeniyle un örneklerinden gluten ekstrakte edilememiş ve gluten agregasyon özellikleri belirlenememiştir. Ayrıca, bu örneklerin ham protein içerikleri ve sedimantasyon değerleri de önemli düzeyde düşük bulunmuştur. Bununla birlikte, uygulanan termal ve hidrotermal işlemlerin, örneklerin nişasta yapılarında, ɑ-amilaz aktivitelerinde, jelatinizasyon özeliklerinde ve solvent tutma kapasitelerinde de önemli değişimlere neden olduğu görülmüştür. Özellikle hidrotermal işlem, unların viskozitelerinin ve jelatinizasyon sıcaklıklarının artmasını sağlamış, buna karşın jel stabilitelerinde ise azalmaya neden olmuştur. Sonuç olarak, buğday unlarının modifikasyonunda IR enerjisinin kullanılabileceği ortaya konmuştur. Analizler sonucunda en az besinsel kayıp ve referans unlara en yakın özellikleri gösteren işlem görmüş örnekler ekmek ve kek üretiminde kullanılmıştır. Uygulanan ısıl işlemlerin buğday unlarının protein/gluten yapısında değişikliğe neden olması, bu unlardan üretilen ekmek ve kek ürünlerinin fiziksel ve tekstürel özelliklerinde önemli değişikliklere neden olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, işlem görmemiş undan üretilen kek ile karşılaştırıldığında, depolama süresince işlem görmüş unlardan üretilen keklerin sertlik değerlerinin daha az arttığı belirlenmiştir.

In this thesis, it was investigated the potential use of a designed infrared (IR) assisted ribbon mixer system for the thermal and hydrothermal modification of wheat flours. The effect of IR radiation on physico-chemical, rheological, and functional properties of flours that have different technological properties was determined, and the potential of utilization of the processed flours in bread and cake production was investigated. In the designed ribbon mixer system, thermal and hydrothermal treatments were conducted on wheat flours (high protein wheat flour, low protein wheat flour, and biscuit wheat flour) using different IR power levels (600-1000W) either for short or medium wave IR emitters. It was seen that the effect of the heat treatments processed with the IR-assisted ribbon mixer system on the physico-chemical, rheological and functional properties of wheat flour varied depending on the flour composition and process types (thermal and hydrothermal) and conditions (emitter power and process time). Determination of gluten aggregation properties of hydrothermally IR-treated wheat flours could not possible due to the denaturation of the protein. Besides, it was found that crude protein contents and sedimentation values of hydrothermally treated samples were lower than untreated and thermally treated samples for all types of wheat flour. Moreover, it was observed that the thermal and hydrothermal treatments caused significant changes in the starch structures, ɑ-amylase enzyme activities, gelatinization properties, and solvent retention capacity of wheat flours. Especially, the hydrothermal treatment caused an increase in the viscosities and gelatinization temperatures of the flours, and a decrease in the gel stabilities. As a result, it was seen that IR radiation has a remarkable potential for use in the modification of wheat flour. As a result of the analyses, the processed samples showing the least nutritional loss and the closest properties to the reference flours were used in the production of bread and cake. It was observed that the physical and textural properties of the products from these flours changed depending on the changes caused by the applied IR treatments, especially in the protein/gluten structure of the flours. In addition, it was determined that the hardness values of the cakes produced from the treated flours increased less during storage compared to the cake produced from untreated flour.