Isıya Dayanıklı Kokolin Geliştirilmesi

thumbnail.default.placeholder
Tarih
2016-10-07
Yazarlar
Doğan, Evindar
Süreli Yayın başlığı
Süreli Yayın ISSN
Cilt Başlığı
Yayınevi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Özet
Çikolata, tropik kakao ağacının tohumlarından elde edilen, içerisinde kakao yağı, kakao tozu, şeker, genellikle süttozu ve çeşitli katkı maddeleri bulunduran, kodeks standartlarına dayalı üretilen ve kalıplanarak son şekli verilen bir gıda ürünüdür. İçerisindeki katı taneciklerin genellikle kakao yağı içeren bir sıvı matris içerisinde dağılmış olarak bulunduğu bir süspansiyon olarak tanımlanır. Çikolata esaslı veya kaplamalı gıda ürünlerinin yüksek miktardaki talebinden dolayı uzun yıllardır dünya çapında en çok tercih edilen gıda çeşidi ve aromasıdır. Ancak gerçek çikolata 33.8 °C de tamamen eriyen bir yapıya sahip olduğundan tropikal ülkeler için tüketimi oldukça elverişsiz olduğundan geliştirilmesi arzu edilmektedir. Bu çalışmanın amacı, fırıncılık ve pastacılık ürünlerinin kaplaması amacıyla kullanılmayı hedefleyen ve 35 °C de yapısını ve şeklini koruyacak ısıya dayanıklı kokolin geliştirmektir. Üretilecek ürün mumsu, yapışkan tatta olmamalı, temperleme işlemsiz tüketime elverişli olmalı ve kaplama için gerekli akış özelliklerine sahip olmalıdır. Bu kokolin, içeriğinde kakao yağı yerine bitkisel yağlar içerdiğinden gerçek bir çikolata değil, çikolata türevi bir üründür. Maliyeti azaltma, ısıya dayanım verme ve maksimum ölçüde gerçek çikolata tadı, görünüşü ve yapısını aratmama hedefleri ile tasarlanmıştır. Kokolin, konçlama veya temperleme işlemlerine ihtiyaç duymaz; tat olarak ilk etapta gerçek çikolatadan kolayca ayırt edilir. Çikolata üretimi kakao çekirdeğinden itibaren çok çeşitli proseslere maruz kaldığından karışık bir süreçtir ve süre, sıcaklık, hammadde kalitesi ve üretim parametreleri gibi çok sayıda faktör çikolata üretimini etkiler. Fakat dünya çapında yürürlükte olan gıda kanun ve yönetmeliklerine dayanarak söylenebilir ki, çikolata çeşidi içerdiği hammaddeye göre isimlendirilir ve kakao kitlesi ilavesi ve/veya süt içerimine bakılarak bitter, sütlü veya beyaz çikolata olduğuna karar verilir. Gerçek çikolata yapımında üç çikolata çeşidi için de temel işlemler uygulanır. En belirleyici üretim aşamaları hammadde karışımı, inceltme, konçlama, viskozite ayarlama ve temperlemedir. İşleme öncesi bitter ve sütlü çikolatalar için hem kakao tozu hem de sıvı formda saf kakao kitlesi içeren kakao likörü alkalizasyon işlemine tabi tutulur. Beyaz çikolata, kakao türevlerinden sadece kakao yağı içerdiğinden alkalizasyona ihtiyaç duymamaktadır. Kokolin yapımında, hammaddeler ilk olarak toz halde karıştırılır ve pürüzsüz bir yüzey elde etmek için inceltilir. Daha ucuz bitkisel yağlar ve kakao tozu sırasıyla kakao yağı ve kakao likörünün yerine kullanıldığından konçlama ya da temperleme işlemleri olmadan da çikolata üretilebilir. Zaman-sıcaklık kombinasyonuna dayanan hammadde karışımı çikolatada ilk üretim prosesidir. Sabit kıvam elde etmek için, sürekli veya kesintili çalışan karıştırıcılardan yararlanılır. Kesintili karıştırmada, hammaddeler 12-15 dakika arası çikolata çeşidine bağlı olarak 40–50 °C arasında karıştırılır. Sürekli karıştırma yöntemi büyük ölçekli çikolata fabrikaları tarafından tercih edilir ve sert bir yüzey ve plastik kıvam üretmek için iyi bilinen otomatik yoğuruculardan geçirilir. Modern çikolata endüstrisinde istenen pürüzsüz çikolata yüzeyini elde etmek için, inceltme en önemli basamaktır. Çikolata çeşidine bağlı olarak, gerçek çikolata beş silindirli inceltici ile inceltilir; kokolinde ise 30 μm den az tanecik büyüklüğü elde etmek için bilyeli öğütücüler kullanılır. Konçlama, çikolatanın aroması, vizkozitesi ve son yüzeyini geliştiren en temel üretim basamağıdır. 50 °C den yüksek sıcaklıkta birkaç saat çikolata sarsılarak karıştırılır. Çikolatanın çeşidine bağlı olarak değişen süre ve sıcaklıkta ilk aşamada nem azalır, konçlamanın sonlarına doğru ise ekstra kakao yağı ve emülsifiye edici maddeler uygun vizkozite değerine ulaşmak için ilave edilir. Temperleme parlak görünüş sağlamak ve istenmeyen beyaz yağ çiçeklenmelerini engellemek için olmazsa olmazdır. Ayrıca, iyi temperlenmiş çikolata güzel şekilli, stabil, daha sert ve daha ısı dayanımlıdır. Bitter çikolata kakao katı maddeleri ile şeker parçacıklarının kakao yağının kesintisiz fazı içinde bir süspansiyonudur. Bu faz 25-36% arasında değişen katı yüzdesine sahiptir ve 32 °C civarlarında erir. Reolojik çerçevede bakıldığında, çikolatanın en etkileyici durumlarından biri, çok küçük değişikliklerin akış özelliklerinde çarpıcı değişiklikler yaratabilmesidir. Çikolata çok parametreli ve zor bir üretim sürecine ihtiyaç duyan, birçok değişkeninin reolojik, duyusal ve fonksiyonel olarak sürekli kontrol altında tutulması gereken bir gıda ürünüdür. Kokolinlerin tercih görmesinin nedenleri arasında kakao yağının düşük süt toleransı, yüksek sıcaklıklardaki stabilizasyon eksikliği ve yağ çiçeklenmesi eğilimidir. Ayrıca, kakao yağının ekonomik ve teknolojik durumları göz önüne alındığında, alternatiflerinin arayışına başlanmıştır. Kakao yağı yerine geçen bitkisel alternatifler laurik asitten elde edilen ve edilmeyen diye ikiye ayrılır. Hindistancevizi yağı ve palm çekirdeği yağı (PKO) laurik yağ kaynaklarıdır ve kakao yağıyla bazı uyuşmazlıklar gösterse de benzer fiziksel özelliklere sahiptir. Laurik alternatif yağlar stearin yada olein gibi fraksiyonlarına ayrıldığında, daha güzel yüzeye, stabiliteye ve aroma açığa çıkışına sahip olurlar. Ek olarak, kısa zincirli yağ asitlerince zengin olan bu yağlar maliyetçe daha düşüktür ve temperlenme gerektirmezler. Palm çekirdeği stearinleri (PKS) kakao yağından kimyasal olarak tamamen farklıdır ve sadece fiziksel olarak bazı yüzey benzerlikleri vardır. Gevreklik ve başlangıçtaki parlaklığı sağladığı için iyi kalitede kaplama sonucu verir. Ayrıca, iyi oksidatif stabilite, temperlenmeden hızlı katılaşma ve kakao yağından daha uzun raf ömrü avantajlarına sahiptir. Ancak, kaplama yönünden kakao yağıyla uyuşmazlık ve neme maruz kaldığında sabunsu kötü tada sahip olma gibi dezavantajları mevcuttur. Bir diğer kaplama amaçlı kakao yağı alternatifi de hidrojenize edilen laurik yağlardır. Hem ucuz olması hem de kullanım kolaylığı açısından en çok tercih edilen kaynak hidrojenize palm çekirdeği yağıdır (HPKO). Ürünü hidrojence zenginleştirme katılaşmasını sağlar. Önce fraksiyonlarına ayırıp stearin veya olein formunu alan oldukça güçlü bir kakao yağı alternatifi olan PKO daha sonra hidrojenize edilerek iki kat daha etkili bir form istenirse alabilir. Düşük katı yağ içerikli palm çekirdeği oleini hidrojenize de edilirse katı yağ içeriği (SFC) yükseltilmiş olur. Hidrojenize yağlar arasında en keskin erime profilini sergileyen yağ hidrojenize palm çekirneği stearinidir (HPKS), onu da HPKO takip eder. Hidrojenize palm çekirdeği oleini (HPKOo) de bu iki yağ çeşidine göre düşük sıcaklıklarda daha yumuşak bir eğilim gösterme içindedir. Bu projede bütün faktörler göz önüne alınarak ilerde kaplama amaçlı endüstriyel düzeyde kullanılan ve tropik ülkelere satışı yapılan ısıya dayanıklı bitter kokolin çalışmaları yapılmıştır ve kakao yağı yerine geçen bitkisel alternatif yağ çeşitleri denenmiştir. PKO ve onun yukarda bahsedilen hidrojenize stearin ve olein fraksiyonları deneylerde kullanılmıştır. Yağ bileşimlerinin adaptasyonu üzerine yoğunlaşılmış ve 35 °C de ki ısı dayanımı incelenmiştir. Birbirlerinden kimyasal ve fonksiyonel özellikleri farklı çeşitli yağ karışımlarının termal analizleri yapılmış ve SFC profilleri çıkarılmıştır. Ayrıca çeşitli hidrokolloidler eklenerek de denemeler yapılmış, yağda askıda kalma veya su ve şekerle kombine edilerek ekleme metodları uygulanmıştır. Mikrokristalin selüloz ve/veya karboksimetil selüloz gibi hidrokolloidlere ayrıca çeşitli emülgatörler eklenerek de çalışmalara devam edilmiştir. Emülsifiye edici özelliği olan lesitinlerden yararlanılmış, akma geriliminin ve erimiş çikolatanın vizkozitesinin azaltılması sağlanmıştır. Lesitinlerin rolü su emici şeker taneciklerini topaklanmadan limitlemek ve istenen akışkanlığa destek olmaktır. Çalışmalar nişasta denemeleriyle sonlanmış ve tüm deney sonuçlarına göre en elverişli, uygun fiyatlı, yapısını ve tadını bozmayan hammaddelere karar verilmiştir. Deneyler süresince, tablet çikolata şeklinde kokolinler üretilmiş ve donut, kek, muffin, bisküvi, gofret gibi çeşitli pastacılık ürün uygulamaları kaplanmıştır. Bu ürünlerin başlangıç yağ miktarları birbirinden farklı olduğundan sonuçların farklılık gösterdiği saptanmıştır. Bir ve iki haftalık raf ömrü çalışmaları yapılmış ve sonuçlara başarısı dahil edilmiştir. Proje boyunca üretilen kokolinlerin üretim sürecinde, inceltme işlemi için bilyeli öğütücü kullanılmış ve kokolin üretimi sadece hammadde karıştırma ve inceltme süreçlerinden geçmiştir; konçlama ve temperleme uygulanmamıştır. Parlak görünüm, zaman ve maliyet kazancı hedefleri tek seferde elde edilmeye çalışılmıştır. Üretim yapılırken hem klasik çırpıcılardan hem de yüksek hızlı karıştırıcılardan yararlanılmış, benzer akış özellikleri gösterip göstermedikleri ve sonuca etkileri gözlenmiştir. Öğütme inceliği kontrolleri sürekli her inceltme işleminden sonra kontrol edilmiş, 18-23 µm arasında kaldığından emin olunmuştur. Deneyler sonunda 35 °C de tüm hedefleri sağlayan ısıya dayanımlı kokolin geliştirilmiş, ve proje başarıya ulaşmıştır. Çalışmalar Belcolade, Puratos Group, Belçika da tamamlanmış olup endüstriyel düzeyde daha başarılı ve kullanıma elverişli, daha ekonomik, daha yüksek ısıya dayanıklı çikolata veya çikolata türevi ürün hedefi ile yeni hipotezlerle yeni bir proje üzerine yoğunlaşılırsa hedeflerin gerçekleşeceği beklentimdir.
The presented study investigated hard compound chocolate coating which stays stable in warm climate maintaining a good chocolate taste and mouthfeel. Since chocolate products melt at around 30 °C, consumption of chocolate is unfavorable especially for tropical regions. It is covetable to raise this melting point, in such a way that it remains solid at elevated temperatures. To achieve this, adaptation of the fat composition of the cocoa butter substitutes was studied and checked whether it enabled to increase the heat tolerance of a dark compound coating up to 35 °C or higher. In addition, the incorporation of a hydrophobic biopolymer created a secondary particle network supporting the structure of compound coatings and contributed to an increased heat tolerance of compound chocolate. Meanwhile, incorporating of a high-melting emulsifier such as mono- and diglycerides supported to increase in heat resistance and non-waxy mouthfeel. In this research, palm kernel oil and its hydrogenated stearin and olein fractions (HPKS and HPKOo) were applied in a hard compound coating. Several fat mixtures were prepared and thermal anaylsis and solid fat content profiles of the cocoa butter substitutes, showing differences in chemical and functional properties, have been investigated followed by application trials of their respective compound coating on sweet baked goods. Furthermore, screening of hydrocolloids which are alginates that are suspended in fat or in combination with water and sugar added to compound matrix, MCC/CMC/emulsifiers, MCC/CMC/modified starch and non-colloidal MCC vs. colloidal MCC studies had been worked. During experiments, tablet chocolates and various bakery applications, such as donut, cake, muffin, biscuit, wafer were utilised and due to the inequable fat content of applications, a lot of different outcomes were attained. one-week and two-week shelf life testings were carried out and it was proceeded by electing and comparing the best outcomes. As processing stage, a ball mill refiner was utilised and neither conching nor tempering processes were targeted to attain both glossy appearance as well as time and cost reduction. High shear mixing technique was utilised in some experiments to obtain compound coatings at reduced fat content and to check whether exhibiting similar flow properties with whisk technique or not. Fineness always kept among 18-23 µm after ball mill refining.
Açıklama
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2016
Anahtar kelimeler
Kokolin, Çikolata, Isıya Dayanıklı, Kaplama, Fırıncılık, Kakao Yağı, Alternatif Yağ, Laurik, Hidrokolloidler, Compound, Chocolate, Heat Resistant, Coating, Bakery, Cocoa Butter, Cocoa Butter Substitutes, Lauric, Waxiness, Stickiness, Non-tempering, Non-conching, Hydrocolloids
Alıntı