Küf dekontaminasyonu için akışkan yatak atmosferik basınç plazma reaktörü tasarımı
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BEYHAN GÜNAYDIN DAŞAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): İSMAİL HAKKI BOYACI
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, atmosferik basınç akışkan yatak plazma sistemi tasarlanmış ve model gıda örnekleri olarak seçilen fındık ve mısır örneklerinin yüzeylerinde aflatoksijenik küfler (Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus) üzerindeki dekontaminasyon etkisi incelenmiştir. Model gıda örnekleri kontrollü bir şekilde A. flavus ve A. parasiticus ile kontamine edilerek, farklı çaplara sahip akışkan yatak reaktörlerde, değişen plazma parametrelerinde, proses gazları olarak kuru hava ve azot kullanılarak, 1-5 dk süresince plazma dekontaminasyon işlemine tabi tutulmuştur. Fungal yükteki azalma takip edilerek parametreler optimize edilmiştir. Atmosferik basınç akışkan yatak plazma sisteminde, fındık örneklerinde, optimum plazma parametresinde [655 W (% 100 V- 25 kHz)] uygulanan "hava" plazması ile 5 dk sonunda A. flavus ve A. parasiticus sporlarında D1: 49 mm reaktörde, 4.50 ve 4.19 log (kob/g); D2: 65 mm reaktörde ise 3.82 ve 3.75 log (kob/g) birimlik indirgenme elde edilmiştir. Mısır örneğinde aynı parametrelerde "hava" plazması uygulandığında ise A. flavus ve A. parasiticus sporlarında D1: 49 mm reaktörde 5.48 ve 5.20 log (kob/g); D2: 65 mm reaktörde ise 5.08 ve 4.99 log (kob/g) birimlik indirgenme elde edilmiştir. Plazmanın Aspergillus türleri üzerindeki inaktivasyon etkisinin, yüzey topoğrafyasından dolayı mısır örneklerinde fındığa göre daha fazla olduğu gözlenmiştir. Plazma proses gazı olarak "azot" kullanıldığı durumda, fındık örneklerine uygulanan optimum plazma parametresinde (655 W), 5 dk sonunda A. flavus ve A. parasiticus sporlarında D1: 49 mm reaktörde 4.17 ve 4.09 log (kob/g); D2: 65 mm reaktörde ise 3.70 ve 3.57 log (kob/g) birimlik indirgenme elde edilmiştir. Mısır örneğinde aynı parametrelerde "azot" plazması uygulandığında ise A. flavus ve A. parasiticus sporlarında D1: 49 mm reaktörde 4.62 ve 4.68 log (kob/g) birimlik ; D2: 65 mm reaktörde ise 4.54 ve 4.63 log (kob/g) birimlik indirgenme elde edilmiştir. Atmosferik basınç akışkan yatak plazma sisteminin A. flavus ve A. parasiticus sporları üzerindeki öldürücü etkisi, uygulanan referans voltaj ve frekans değerleri artırıldığında artarken, reaktör çapı artırıldığında azalmıştır. Bununla birlikte, plazma proses gazı olarak kullanılan kuru havanın azota göre daha etkili olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, optimum plazma parametresinde uygulanan dekontaminasyon işlemiyle 2 dk sonunda fındık örneğinin doğal florasında bulunan küf ve mayalarda 3.45 log (kob/g) ve TAMB'lerde 3.27 log (kob/g) birimlik sağlanmış ve örnek yüzeyinde canlı hücre saptanamamıştır. Mısır örneğinde ise doğal florasında bulunan küf ve mayalarda 3.84 log (kob/g) ve TAMB'lerde 3.07 log (kob/g) birimlik indirgenme aynı parametrelerde 3 dk plazma dekontaminasyon işlemi sonunda elde edilmiş ve örnek yüzeyinde canlı hücre saptanamamıştır. En çok indirgenmenin gözlendiği optimum parametrede (655 W), D1: 49 mm reaktörde proses gazı olarak kuru hava kullanıldığı durumda elde edilen D-değerleri, fındık örneklerinde A. flavus ve A. parasiticus için 1.11 dk ve 1.19 dk iken, mısır örneklerinde A. flavus ve A. parasiticus için 0.91 dk ve 0.96 dk olmuştur. Plazma işlemi uygulanan model gıda örneklerinin fungal yüklerinde, depolama sonrasında (25°C'de 30 gün) herhangi bir artış gözlenmemiş aksine fındık örneklerinde A. flavus ve A. parasiticus sayılarında % 5 ve % 10 azalma gözlenirken, mısır örneklerinde ise % 10 ve % 33 azalma gözlenmiştir. Buna karşın, kontrol örnek yüzeylerindeki küf sporları aynı depolama koşullarında gelişmeye devam etmiştir. Depolama sonrasında kontrol fındık örneklerinde A. flavus ve A. parasiticus sayılarında % 115 ve % 76 artış gözlenirken, kontrol mısır örneklerinde ise sırasıyla % 193 ve % 116 artış gözlenmiştir. Plazma işlemi sonrasında örneklerin yüzeyinde kalan Aspergillus sporlarının da hasarlı olduğu ve bu nedenle depolama süresince örnek yüzeyinde gelişemediği, potasyum sorbat ile modifiye edilen besiyerlerinde inhibitör etkisiyle üreyememeleriyle ortaya konmuştur. Plazma jetinin önünden geçişleri sırasında fındık örneklerinin yüzeyinde oluşan sıcaklık, plazma dekontaminasyon prosesi süresince (300 s) uygulanan tüm plazma parametrelerinde bir termal kamera ile görüntülenmiş ve proses boyunca ortalama 35-90°C aralığında değiştiği gözlenmiştir. Ancak, dekontaminasyon prosesinin gerçekleştiği akışkan yatak plazma reaktöründe, plazma işlemi süresince sıcaklık 45°C'nin altında kalmıştır. Bununla birlikte, plazma uygulaması sırasında oluşan sıcaklık artışının A. flavus ve A. parasiticus sporları üzerinde öldürücü etkisi olmadığı ortaya konmuştur. Atmosferik basınç akışkan yatak plazma sisteminde uygulanan dekontaminasyon işlemi sonrasında, A. flavus ve A. parasiticus küflerinin morfolojik yapılarında meydana gelen değişiklikler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile ortaya konmuştur.