Tahinin reolojik karakterizasyonu

Abstract

TAHİNİN REOLOJİK KARAKTERİZASYONU ÖZET Anahtar kelimeler Tahin, reolojik karakterizasyon, süspansiyon reolojisi Bu çalışmada, tahinin reolojik davranışı ve bu davranışa sıcaklık, kayma hızı, ve depolama süresi gibi teknolojik faktörlerin etkileri araştırılmıştır. Sıcaklık ve kayma hızının etkileri tek bir model ile ifade edilmiştir. Ayrıca, tahinin başlıca bileşenlerinin (yağ ve katı madde olarak) bu ürünün reolojik davranışına katkıları irdelenmiştir. Üretici firmadan temin edilen tahin örnekleri üzerinde önce kimyasal analizler yapılmıştır. Buna göre çalışmada kullanılan tahinin kompozisyonu %58.7 yağ, %0,63 nem, %25,93 protein, %2,55 kül, %0,76 selüloz ve % 0,42 tuz olarak bulunmuştur. Bu sonuçların tahin için, tuz miktarı hariç, Türk Standartlarında belirlenen sınırlara uyduğu gözlenmiştir, öte yandan, tahinin yağ asitleri analizi yapılarak başlıca bileşenlerin oleik asit (%41,75), linoleik asit (%40.14) ve palmitik asit (%9.10) olduğu belirlenmiştir. Yağ asitleri bulgularının literatürde yer alan sonuçlara uyumlu olduğu gözlenmiştir. Tahin örneklerinde viskozite ölçümleri 20-70°C sıcaklık ve 0.13-500 s`1 kayma hızı aralıklarında Haake RT 20 reometresi ve iç-içe silindir sensörü kullanılarak yapılmıştır. Verilerin analizi sonucunda tahinin psödoplastik, yani kayma hızıyla viskozitesi düşen, davranış sergilediği belirlenmiştir. Kayma hızının etkisi üslü-yasa ile, sıcaklığın etkisi ise Arrhenius eşitliği ile temsil edilerek bu iki faktörün etkilerini içeren tek bir model oluşturulmuştur. Arrhenius eşitliğine göre tahinin akış için aktivasyon enerjisi 20 500 J/mol olarak belirlenmiştir. Reolojik özelliklere depolama süresinin etkisini belirlemek için tahin örnekleri satışa sunuldukları gibi oda sıcaklığında bekletilmiştir. Aylık periyotlarla bu örnekler üzerinde yapılan ölçümler sonucunda tahinin reolojik özelliklerinde tutarlı ve önemli bir değişim gözlenmemiştir. Tahin yağının viskozitesi, hekzan ile katı kısımdan ayrıldıktan sonra, 20-70°C sıcaklık ve 0.5-500 s'1 kayma hızı aralıklarında ölçülmüştür. Tahin yağının bu koşullarda Newtonyen davrandığı belirlenmiş ve sıcaklığın viskoziteye etkisi aşağıdaki denklem ile ifade edilmiştin ?](Pa.S) = 2,72 xl0-8xe<4295/r<*» Normalde katı madde oranı %41,30 olan tahine kendi yağından katılarak katı madde oranı kütlece %10, %20, ve %30 olacak şekilde süspansiyonlar hazırlanmıştır. Oda sıcaklığında yapılan reolojik ölçümler neticesinde, %30'luk süspansiyonun tahin gibi psödoplastik davrandığı, %10 ve 20'lik süspansiyonlann ise Newtonyen davrandığı belirlenmiştir. Ayrıca bu sonuçlara süspansiyon reolojisi için geliştirilmiş Krieger- vuıDougherty denklemi uyarlanarak tahin için maksimum hacim fraksiyonu 0,4-0,5 aralığında bulunmuştur. Bu araştırma kapsamında tahin hakkında üretilen reolojik bilgi ve veriler, hem ekipman ve proses tasarımlarının daha güvenli yapılmasına, hem de geleneksel bir ürünümüz olan tahinin daha iyi tanınarak yeni uygulama alanları bulmasına yardımcı olacaktır. IX

RHEOLOGICAL CHARACTERIZATION OF TAHINA SUMMARY Key words: Tahina, rheological characterization, suspension rheology The objectives of this study were to determine rheological properties of tahina and effects of such technological parameters as shear rate, temperature and storage time on the rheology of the product. A single rheological model was developed to express combined effects of shear rate and temperature. Moreover, relative contributions of main components of tahina (i.e., oil and solid matter) to the shear properties of the product were investigated. Tahina samples obtained from a local manufacturer were first subjected to chemical analysis. The composition of tahina used in this work was found to be 58.7 % oil, 0.63% moisture, 25.93% protein, 2.55% ash, 0.76% fiber and 0.42% salt. These values, except salt content, were in accordance with the limits set for this product in the national standards. Furthermore, fatty acid composition of the oil phase was determined to be composed of oleic acid (41.75%), linoleic acid (40.14%) and palmitic acid (9.10%). These results were in agreement with the published data. Shear viscosity measurements of tahina were made using a Haake RT20 rheometer which was equipped with a circulating water bath and a concentric cylinder sensor system. The ranges of temperature and shear rate studied were 20-70°C and 0.13- 500 s'1, respectively. Tahina exhibited a pseudoplastic or shear-thinning behavior with a strong influence of temperature on the consistency index. The activation energy of flow for tahina from Arrhenius relation was found to be 20 500 J/mol. The effect of storage time on rheological properties of tahina was monitored with monthly measurements on samples kept in their original glass jars at room temperature. There were not any consistent and important changes of the rheological properties of tahina after 6 months of storage. In order to understand the contributions of oil and solid matter to the rheology of tahina, the oil phase was separated from the solid matter by solvent extraction. Newtonian behavior of the oil in the shear rate range 0.5-500 s'1 was a strong function of temperature. Temperature dependency of the oil viscosity was successfully described by the following equation: rj{Pa.s) = 2,72 x 10-8 x e(m5lnK)) Previously separated oil was added in sufficient amounts to tahina to prepare suspensions of 10, 20, and 30% (w/w) of solid matter. At room temperature, the suspension with 30% solid matter exhibited a pseudoplastic behavior as the standard tahina. The other two suspensions with lower concentrations of solid matter demonstrated a Newtonian behavior. The suspension viscosity data werefitted to the Krieger-Dougherty model to find that the maximum packing fraction for tahina varied between 0.4 and 0.5. The information from this study on the rheology of tahina is expected to facilitate better designs of equipment and processes, and to lead increased utilization of this traditional product as an ingredient in other food formulations. XI