Effect of Ultrasound Assisted Vacuum Impregnation Treatment on Drying Kinetics of Kiwi Slices

Year 2016, Volume: 14 Issue: 3, 256 - 266, 01.09.2016

Ceren Karacaoğlu Oğuz Gürsoy Yusuf Yılmaz

Abstract

Vacuum impregnation VI has been frequently used as a pre-treatment in drying technology to provide energy saving. The aim of ultrasonication process is to increase mass transfer rates by opening pores in fruits and vegetables. Simultaneous use of these two pre-treatments may improve the quality and composition of a final product while providing some advantages like the development of a new product and extended shelf life. The aim of this study was to determine the effect of ultrasound assisted VI pre-treatment on drying kinetics of kiwi slices. To determine its effect, immersion at atmospheric pressure and vacuum impregnation processes were also used separately as pre-drying treatments. In this study, kiwi slices with a thickness of 6 mm were treated with impregnation solutions at 61.8% Brix value during pre-treatments. At the end of a thirty minute long pre-treatment, water from the fruit tissues was transferred into the syrup, and mass transfer ratios were 4.21% for immersion process, 5.50% for VI process and 6.63% for ultrasound assisted VI process. After pretreatments, kiwi slices were dried in a convection drier at 60°C. Drying processes were determined by mathematical modeling. For drying processes of all pre-treated kiwi slices, Henderson-Pabis and Newtonian models were best fitted mathematical models. Color analyses of dried kiwi slices revealed that the degree of reaction kinetics for color changes was fluctuating for samples pre-treated with immersion and VI processes; however, color changes in the CIE L *, a *, b * values of kiwi slices followed a zero degree reaction kinetics. Results indicated that simultaneous application of VI process with ultrasonication increased the mass transfer rates between impregnation solution and kiwi slices

Keywords

Immersion method, Vacuum impregnation, Ultrasonication, Drying kinetics, Color degradation

Ultrasonikasyon Destekli Vakum İmpregnasyon Emdirme Tekniği İle Muamele İşleminin Kivi Dilimlerinin Kuruma Kinetiği Üzerine Etkisi

Abstract

Vakum impregnasyon Vİ tekniği kurutma teknolojisinde enerji tasarrufu sağlamak amacıyla ön işlem olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Ultrasonikasyon işleminde ise amaç meyve ve sebzelerin porlarının açılarak kütle transfer hızını arttırmaktır. İki tekniğin birlikte kullanılması son ürün bileşimini ve kalitesini arttırarak yeni ürün geliştirme ve raf ömrünü uzatmak gibi avantajlar sağlayabilir. Bu çalışmanın amacı kurutma öncesi uygulanan ultrasonikasyon destekli Vİ işleminin kivi dilimlerinin kuruma kinetiği üzerine etkisinin araştırılmasıdır. Çalışmada, ultrasonikasyon destekli Vİ işleminin etkisinin belirlenmesi için kurutma öncesi ön işlem olarak atmosfer basıncı altında daldırma işlemi ile vakum impregnasyon işlemleri tek başına uygulanmıştır. Çalışmada, 6 mm kalınlığında kesilmiş kivi dilimleri ön işlemler sırasında %61.8 Briks değerine sahip çözelti ile muamele edilmiştir. Otuz dakikalık ön işlem sonunda, meyve dokusundaki suyun şuruba transferi gerçekleşmiş ve daldırma işlemi için %4.21 olan kütle transfer % değeri, Vİ işlemi için %5.50 ve ultrasonikasyon destekli Vİ işlemi için ise %6.63 olarak hesaplanmıştır. Uygulanan ön işlemlerden sonra kivi dilimleri 60°C sıcaklıkta konveksiyonel kurutucuda kurutulmuştur. Kurutma işlemlerine ait matematiksel modellemeler belirlenmiştir. Uygulanan ön işlemlere ait kurutma işlemleri sonrası her üç ön işlem için de uygun matematiksel modellemenin Henderson-Pabis ile Newton modelleri olduğu saptanmıştır. Kurutma işlemi sırasında yapılan renk analizinde ise daldırma ve Vİ işlemlerinde ortak bir kinetik reaksiyon derecesi saptanmazken ultrasonikasyon destekli Vİ işleminde kivi dilimlerine ait CIE L*, a*, b* renk değerlerinin değişiminin sıfırıncı dereceden reaksiyon kinetiğine uygun olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonuçları, Vİ işlemi ile birlikte eş zamanlı uygulanan ultrasonikasyon işleminin, kivi dilimleri gibi ürünlere kurutma ön işlemi olarak uygulanmasının, Vİ işlemine kıyasla impregnasyon çözeltisi ve ürün arasındaki kütle transfer hızını arttırdığı görülmüştür

Keywords

Daldırma yöntemi, Vakum impregnasyon, Ultrasonikasyon, Kurutma kinetiği, Renk degradasyonu

References

• https://tr.wikipedia.org/wiki/Kivi_(bitki)?oldid=16650 556. Erişim Tarihi: 29 Nisan 2016.
• Ordu Ticaret Borsası, www.ordutb.org.tr Üretim Desenimizdeki Yeni Motif; Kivi. Erişim Tarihi: 1 Mayıs 2016.
• Çınar, İ., 2009. Ozmotik dehidrasyon mekanizması ve uygulamaları. Gıda 34 (5): 325-329.
• Eroğlu, E., Yıldız, H., 2011. Gıdaların ozmotik kurutulmasında uygulanan yeni tekniklerin, enerji verimliliği bakımından değerlendirilmesi. Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi 6(2): 41-48.
• Us, F., 2006. Ozmotik kurutma. Türkiye 9. Gıda Kongresi (24-26 Mayıs 2006, Bolu) Bildiriler Kitabı, Gıda Teknolojisi Derneği Yayın No:33, Sayfa 65- 68, Ankara.
• Öztürk, A., Bozbıyık, N.K., Yılmaz, Y., 2012. Vakum İmpregnasyon Tekniğinin Meyve ve Sebze Ürünlerinde Kullanımı. www.gidadernegi.org/arşiv/ kongreler/ulusal/kongreler/ 11. Gıda Kongresi.
• Sayın, L., Tamer, C.E., 2014. Yüksek hidrostatik basınç ve ultrasonun gıda koruma yöntemi olarak kullanımı. Uludağ Üniversitesi. Ziraat Fakültesi Dergisi 28(1): 83-94.
• Cemeroğlu, B., Acar, J., 1986. Meyve Sebze İşleme Teknolojisi, Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları, Ankara, 582s.
• Kutlu, N., İşçi, A., Demirkol, 2015. Gıdalarda ince tabaka kurutma modelleri. Gıda 40(1): 39-46.
• Darıcı, S., Şen, S., 2012. Kivi meyvesinin kurutulmasında kurutma havası hızının kurumaya etkisinin Mühendisliği Kongresi, 13-16 Nisan 2011, Bildiriler Kitabı Sayfa: 51-58, İzmir. X. Ulusal Tesisat
• Bostan, S.Z., Günay, K., 2014. ‘Hayward’ (Actinidia deliciosa Planch) kivi çeşidinin meyve kalitesi üzerine rakım ve yöneyin etkisi. Akademik Ziraat Dergisi 3(1): 13-22.
• Albak, F., Belibağlı, K.B., 2010. Ozmotik dehidrasyon tekniğinin sakız kabağında kullanımı. Akademik Gıda 8(2): 6-10.
• Fito, P., 1994. Modelling of vacuum osmotic dehydration of food. Journal of Food Engineering 22: 313-328.
• Carcel, J.A., Benedito, J., Rosello, C., Mulet, A., 2007. Influence of ultrasound intensity on mass transfer in apple immersed in a sucrose solution. Journal of Food Engineering 78(2): 472-479.
• Talens P., Martinez N., Fito P., Chiralt A., 2002. Changes in optical and mechanical properties during osmodehydrofreezing of kiwi fruit. Innovative Food Science & Emerging Technologies 3(2): 191- 199.
• Mujica-Paz, H., Valdez-Fragoso, A., Lopez-Malo, A., Plaou, E., Welti-Chanes, J., 2003. Impregnation and osmotic dehydration of some fruits: Effect of the vacuum pressure and syrup concentration. Journal of Food Engineering 57: 305-314. [17] Hawkes, J., Flink, J.M., 1978. Osmotic concentration of fruits slices prior to freeze dehydration. Journal of Food Processing and Preservation 2: 265-284.
• Mengeş, H.O., Ertekin, C., 2007. Vişne Kurutmada Kurutmanın Çeşitli Modellerle Açıklanması. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 21(42): 4-10.
• Polatoğlu, B., Beşe, A.V., 2012. Konvektif, mikrodalga ve güneşte kurutma prosesleri ile kızılcık meyvesinin kuruma kinetiğinin incelenmesi ve matematiksel modellenmesi. Onuncu Ulusal Kimya Kongresi, 3-6 Eylül 2012, Koç Üniversitesi, İstanbul.
• Özel, Ö.F., 2010. Balkabağının Farklı Kurutma Şartlarındaki Belirlenmesi. Üniversitesi Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya.
• Karakteristiklerinin Yüksek Lisans Tezi. Selçuk
• Doğantürk, M., 2016. Taşköprü Sarımsağındaki Allisin’in Degradasyon Kinetiği Üzerine Farklı Kurutma Sıcaklıklarının Etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı. Burdur.
• Jokic, S., Lukinac, J., Velic, D., Bilic, M., Magric, D., Planinic, M., Optimization of drying parameters and color changes of pretreated organic apple slices. Department of Process Engineering, Faculty of Food Technology, University J.J. Strossmayer of Osijek, Osijek, Hırvatistan.
• Simal, S., Femenia, A., Garau, M.C., Rossello, C., 2005. Use of exponential, Page’s and diffusional models to simulate the drying kinetics of kiwi fruit. Journal of Food Engineering 66: 323–328.
• Mohammadi, A., Rafiee, S., Djomeh, Z.E., Keyhani, A., 2008. Kinetic models for colour changes in kiwifruit slices during hot air drying. World Journal of Agricultural Sciences 4(3): 376-383.
• Huirem, B., Shakya, B.R., 2015. Thin layer drying kinetics of kiwifruits (var. Monty). International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR) 4(5): 1736-1746.
• Garavand, A.T., Rafiee, S., Keyhani, A., 2011. Mathematical modeling of thin layer drying kinetics of tomato influence of air dryer conditions. International Transaction Journal of Engineering, Management, & Applied Sciences & Technologies 2: 147-160.
• Nowacka, M., Wictor, A., Sledz, M., Jurek, N., Rajchert, D.W., 2012. Drying of ultrasound pretreated apple and its selected physical properties. Journal of Food Engineering 113(3): 427–433.
• Francisca, N., Garcia, J., Oliveira, I.P., Gallão, M.I., Weller, C.L., Rodrigues, S., Fernandes, F.A., 2010. Ultrasound-assisted strawberries: Effect of pretreatment time and ultrasonic frequency. Journal Drying Technology 28(2): 294-303. dehydration of
• Demiray, E., 2009. Kurutma İşleminde Domatesin Likopen, β-Karoten, Askorbik asit ve Renk Değişim Kinetiğinin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Denizli.
• Tülek, Y., Demiray, E., 2014. Farklı sıcaklık ve ön işlemlerin Trabzon hurmasının renk ve kuruma karakteristiklerine etkisi. Tarım Dergisi 20: 27-37.
• Mohammadi, A., Rafiee, S., Djomeh, Z.E., Keyhani, A., 2009. Moisture content modeling of sliced kiwifruit (cv. Hayward) during drying. Pakistan Journal of Nutrition 8(1): 78-82.
• Maskan, M., 2001. Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying. Journal of Food Engineering 48: 169-175.