UHT süt üretiminde farklı basınçlarda uygulanan aseptik homojenizasyon ve depolama sıcaklığının jelleşme sorunu üzerine etkisi ve bu etkinin yapay sinir ağları ile incelenmesi

Abstract

UHT sütün raf ömrü sürecinde protein destabilizasyonuna baglı olarak gelisebilen jellesme kusuru,ürünün raf ömrünün ve piyasa potansiyelinin sınırlanmasına yol açan, süt endüstrisinin önemlisorunlarından biridir. Bu çalısmada, UHT süt üretiminde vazgeçilmez basamaklardan biri olan aseptikhomojenizasyonun, jellesme sorunu üzerine etkisi, bir baska önemli parametre olan depolamasıcaklıgının etkisi ile birlikte arastırılmıstır. Bu amaçla üç farklı homojenizasyon basıncı (150, 175, 200bar) kullanılarak üretilen UHT sütler, üç farklı depolama sıcaklıgında (10, 20, 40oC) depolanmıs ve rafömrü olan 120 gün boyunca her onbes günde bir yapılan kapsamlı analizlerle sütlerin jellesmedurumları incelenerek, duyusal, fiziksel ve kimyasal özellikleri ortaya konmustur. Bu kapsamda temelbilesen analizlerinin (kuru madde, yag, protein) yanısıra, jellesmeyi etkileyen faktörlerden biri olarakgörülen proteoliz, hem Üre-PAGE, hem RP-HPLC hem de pH 4.6'da çözünür azot degerlerindekidegisim ile izlenmis ve farklı yönlerden incelenerek, olası etmenleri ortaya koyulmaya çalısılmıstır.Çalısma sonucunda, depolama sıcaklıgının jellesmeye etki eden en önemli faktörlerden biri oldugubulunmustur. Jellesme sırası, depolama sıcaklıgına göre 10oC > 40oC > 20oC olarak belirlenmistir.Jellesme üzerine denatüre olan serum proteini miktarının da önemli etkide bulundugu saptanmıs,özellikle yüksek depolama sıcaklıgında hızlanan Maillard reaksiyon ürünlerinin ise jellesmeyi geciktiricietkide bulundugu tezi, bulgularla desteklenmistir. Jellesmenin sadece proteolize baglı bir kavramolmadıgı, UHT süt üretiminde kullanılan normlar, çig süt kalitesi, çevresel kosullar ve süt bilesenlerindeolan etkilesimlerin de jellesme üzerine etkili oldugu, bulgularla desteklenerek savunulmustur.Çalısmanın ikinci kısmında; Yapay Sinir Agları Yöntemi'nin farklı basınç, depolama sıcaklıgı ve rafömrü degerlerinde deneysel olarak elde edilen bagıl viskozite degerlerini tahmin etmedeki basarısıincelenmistir. Bu kapsamda tasarımı ve yazılımı gerçeklestirilen YSA modelinin, tahmin ettigi bagılviskozite degerleri ile deneysel olarak bulunan degerler arasında yüksek bir korelasyon (R2=0.9837)bulundugu ve yöntemin proses kosullarını tahmin etmede basarılı oldugu saptanmıstır. Bütün verisetinde bulunan verilerin yaklasık % 25'i aga daha önce hiç tanıtılmadıgı halde, Yapay Sinir Agı, %0.4'lük ortalama hata payı ile verileri dogru tahmin etmekte ve ara noktalarda alınması gereken ölçümmaliyetinden tasarruf edilmesini saglamaktadır.Anahtar Kelimeler: UHT süt, jellesme, proteoliz, yapay sinir agları, YSA

The gelation defect which may be developed depending on protein destabilization in the course of shelflife of UHT milk is one of the most important problems in dairy industry, leading to the limitation of theshelf life and market potential of the product. In this study, both the effects of storage temperature andaseptic homogenization, a basic step of the UHT milk production were examined. For this purpose, theUHT milk produced by using three different homogenization pressures (150, 175, and 200 bar) werestored under three different storage temperatures (10, 20, and 40ºC). The organoleptic, physical andchemical properties of milk were determined by observing the gelation status of the samples throughcomprehensive analysis made in each fifteenth day of shelf life period (120 days). In line with basiccomponent analysis (dry matter, fat, protein), proteolysis that seems to be one of the factors affectinggelation was examined through the variation in the values both in urea-PAGE, RP-HPLC and pH 4.6soluble nitrogen. As a result, it was found that the storage temperature was one of the significantfactors affecting gelation. The gelation order was determined as 10ºC>40ºC>20ºC, according to thestorage temperature. The amount of denaturated serum protein had also a significant effect ongelation. The theory that the products of Maillard reaction accelerated particularly under high storagetemperature have a delaying effect on gelation was also supported by our findings. It was alsodemonstrated that, the gelation is not dependent only upon the proteolysis, but also the UHT milkprocessing conditions, raw milk quality, environmental conditions and the interactions between the milkcomponents.In the second part of the study, the Artificial Neural Network Methodology was examined by means ofits performance on estimating the relative viscosity values found on different storage days with differenthomogenization pressures and storage temperatures. In this context, the designed and coded ANNmodel was found to be successful with a high correlation (R2=0.9837) between the estimated andexperimentally found relative viscosity values. Although, 25 % of the data in the entire data set werenot introduced to the network, the ANN still estimated the right results with a mean error of 0.4% whichsaves us from the cost of the measurements have to be taken in the midpoints.Keywords: UHT milk, gelation, proteolysis, artificial neural networks, ANN