dc.contributor.author | Κωσταρέλης, Σταύρος-Παναγιώτης | el |
dc.contributor.author | Kostarelis, Stavros-Panagiotis | en |
dc.date.accessioned | 2024-01-24T09:08:18Z | |
dc.date.available | 2024-01-24T09:08:18Z | |
dc.identifier.uri | https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58648 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26344 | |
dc.rights | Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/ | * |
dc.subject | Όξινος ορός γιαουρτιού | el |
dc.subject | Πρεβιοτικά | el |
dc.subject | Γαλακτοολιγοσακχαρίτες | el |
dc.subject | Β-γαλακτοζιδάση | el |
dc.subject | Οικονομική ανάλυση | el |
dc.title | Μελέτη παραγωγής πρεβιοτικών γαλακτοολιγοσακχαριτών από όξινο ορό γιαουρτιού και εφαρμογή σε προϊόν διατροφής | el |
dc.title | Production process of prebiotic galactooligosaccharides from yogurt acid whey and application in a food product | en |
heal.type | bachelorThesis | |
heal.classification | Χημεία και τεχνολογία τροφίμων | el |
heal.language | el | |
heal.access | free | |
heal.recordProvider | ntua | el |
heal.publicationDate | 2023-06 | |
heal.abstract | Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε ως στόχο τη μελέτη της διεργασίας παραγωγής γαλακτοολιγοσακχαριτών από όξινο ορό γιαουρτιού με τη χρήση του ενζύμου β-γαλακτοζιδάση και της ενσωμάτωσής τους σε προϊόν διατροφής. Το προϊόν που επιλέχθηκε είναι η κρέμα βανίλιας. Κύριο κριτήριο επιλογής της αποτέλεσε η δυνατότητα παραγωγής της από τη γαλακτοβιομηχανία που παράγει τον όξινο ορό γιαουρτιού. Για τη μελέτη της διεργασίας χρησιμοποιήθηκε η β-γαλακτοζιδάση από τον Aspergillus oryzae. Αρχικά, υπολογίστηκε η ενζυμική ενεργότητα του ενζύμου, η οποία βρέθηκε ίση με 5,18 Units/mL. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η διεργασία συμπύκνωσης του όξινου ορού γιαουρτιού μέχρι τελικής συγκέντρωσης λακτόζης 20 % w/v, διότι τo προαναφερθέν ένζυμo παρουσιάζει βέλτιστη δράση σε αυτή την περιεκτικότητα λακτόζης. Η συμπύκνωση πραγματοποιήθηκε σε περιστροφικό εξατμιστήρα υπό κενό και οι παράμετροι που μελετήθηκαν ήταν η πίεση και η θερμοκρασία λειτουργίας. Σε σχέση με την πίεση, μελετήθηκαν δύο διαφορετικές πιέσεις σε κάθε μια από τις θερμοκρασίες που επιλέχθηκαν. Στους 45 °C, η πίεση λειτουργίας ορίστηκε στα 80 και 75 mbar, ενώ στους 50 °C στα 80 και 85 mbar. Η αύξηση της πίεσης λειτουργίας κατά 5 mbar είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση του ρυθμού συμπύκνωσης κατά 53 % σε θερμοκρασία 45 °C (2,82 και 1,84 mL/min ανά L μη συμπυκνωμένου αντίστοιχα) και κατά 18 % σε θερμοκρασία 50 °C (4,25 και 3,60 mL/min ανά L μη συμπυκνωμένου αντίστοιχα). Όσον αφορά στη θερμοκρασία, διατηρώντας σταθερή πίεση 80 mbar και εξετάζοντας τον μέσο ρυθμό συμπύκνωσης των θερμοκρασιών 45 °C και 50 °C παρατηρήθηκε ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας κατά 5 °C ο μέσος ρυθμός συμπύκνωσης αυξήθηκε κατά 2,42 mL/min ανά L μη συμπυκνωμένου ορού. Το επόμενο στάδιο της διεργασίας παραγωγής γαλακτοολιγοσακχαριτών που μελετήθηκε ήταν η ενζυμική αντίδραση τρανσγαλακτοζυλίωσης μέσω της οποίας γίνεται η μετατροπή της λακτόζης σε πρεβιοτικά. Η β-γαλακτοζιδάση από τον A. oryzae μελετήθηκε ως προς την ικανότητα παραγωγής γαλακτοολιγοσακχαριτών. Μετά την ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν παρατηρήθηκε ότι η απόδοση μετατροπής της λακτόζης σε γαλακτοολιγοσακχαριτές μετά από 8 h αντίδρασης ήταν 25,1 % w/v. Με σκοπό την αξιολόγηση της δυνατότητας κλιμάκωσης της διεργασίας παραγωγής γαλακτοολιγοσακχαριτών πραγματοποιήθηκε συμπύκνωση υπό κενό και ενζυμική αντίδραση σε εργαστηριακή και πιλοτική κλίμακα ταυτόχρονα στις ίδιες ακριβώς συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Σε σχέση με τη συμπύκνωση υπό κενό, οι συνθήκες λειτουργίας ήταν 60 °C και 100 mbar. Ο μέσος ρυθμός συμπύκνωσης ανά L μη συμπυκνωμένου όξινου ορού γιαουρτιού που επιτεύχθηκε στην περίπτωση της εργαστηριακής κλίμακας ήταν 5,41 mL/min ανά L ασυμπύκνωτου όξινου ορού, ενώ στην πιλοτική κλίμακα 2,94 mL/min ανά L ασυμπύκνωτου όξινου ορού. Αναφορικά με την ενζυμική αντίδραση, τα αποτελέσματα της ανάλυσης της συγκέντρωσης των σακχάρων ανέδειξαν πτώση της απόδοσης μετατροπής. Πιο συγκεκριμένα, η απόδοση μετατροπής μειώθηκε κατά 25 %. Για την ένταξη του διαλύματος GOS που παράχθηκε στην κλασική κρέμα βανίλιας πραγματοποιήθηκαν μια σειρά από δοκιμές για την εύρεση της κατάλληλης μορφής και της ορθότερης αναλογίας των συστατικών. Τελικά, το καλύτερο οργανοληπτικό αποτέλεσμα, σύμφωνα με τους δοκιμαστές, προέκυψε με τη χρήση εξουδετερωμένου συμπυκνωμένου διαλύματος γαλακτοολιγοσακχαριτών σε αναλογία 14 %. Οι κρέμες που παράχθηκαν υποβλήθηκαν σε έλεγχο διατηρησιμότητας σε δύο θερμοκρασίες (4 και 8 °C) για 51 ημέρες. Τα αποτελέσματα μέτρησης της μικροβιολογικής ποιότητας έδειξαν ότι η προσθήκη διαλύματος γαλακτοολιγοσακχαριτών συνέβαλε στη καθυστέρηση ανάπτυξης των μικροοργανισμών. Πιο συγκεκριμένα, στις κρέμες με γαλακτοολιγοσακχαρίτες, τα εντεροβακτήρια εμφάνισαν ανιχνεύσιμο μικροβιακό φορτίο 5 ημέρες αργότερα απ’ ότι στα δείγματα αναφοράς (26 η και 21 η ημέρα αποθήκευσης αντίστοιχα), ανεξαρτήτως θερμοκρασίας αποθήκευσης. Στην περίπτωση των γαλακτικών βακτηρίων και των ζυμών/μυκήτων, η θερμοκρασία αποθήκευσης επηρέασε την ανάπτυξή τους, καθώς τα δείγματα που αποθηκεύτηκαν σε θερμοκρασία 8 °C, ανεξαρτήτως προσθήκης γαλακτοολιγοσακχαριτών, παρουσίασαν ανιχνεύσιμο μικροβιακό φορτίο την 21η ημέρα αποθήκευσης. Παρ’ όλα αυτά τα δείγματα με γαλακτοολιγοσακχαρίτες που αποθηκεύτηκαν στους 4 °C παρουσίασαν ανιχνεύσιμο μικροβιακό φορτίο σε γαλακτικά βακτήρια και ζύμες/μύκητες την 26η ημέρα αποθήκευσης, ενώ τα αντίστοιχα δείγματα αναφοράς την 21η ημέρα αποθήκευσης. Στο σύνολο των 51 ημερών αποθήκευσης, τα δείγματα που περιείχαν γαλακτοολιγοσακχαρίτες και αποθηκεύτηκαν στους 4 °C παρουσίασαν τις χαμηλότερες τιμές μικροβιακού φορτίου σε όλους τους υπό μελέτη μικροοργανισμούς. Παράλληλα, εκτιμήθηκε ο χρόνος διατήρησης των δειγμάτων αξιοποιώντας το μοντέλο Baranyi & Roberts και θέτοντας ως όριο αλλοίωσης μικροβιακό φορτίο ολικής μικροβιακής χλωρίδας ίσο με 7 log10CFU/g. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν ότι οι κρέμες που αποθηκεύτηκαν στους 4 °C είχαν χρόνο διατήρησης 81 ημέρες στην περίπτωση των δειγμάτων αναφοράς και 80 στην περίπτωση των δειγμάτων με γαλακτοολιγοσακχαρίτες. Από την άλλη πλευρά, τα δείγματα που αποθηκεύτηκαν στους 8 °C είχαν χρόνο διατήρησης 66 και 63 ημέρες, αντίστοιχα. Τα δείγματα υποβλήθηκαν επίσης σε μετρήσεις χρώματος. Τα δείγματα με γαλακτοολιγοσακχαρίτες είχαν υψηλότερη τιμή της παραμέτρου b των συντεταγμένων χρώματος λόγω της ριβοφλαβίνης που περιέχουν, ενώ το μέτρο ΔΕ παρέμεινε σταθερό σε όλα τα δείγματα κατά το διάστημα αποθήκευσης και στις δύο θερμοκρασίες. Η τιμή της μετρούμενης οξύτητας (pH) των δειγμάτων με γαλακτοολιγοσακχαρίτες ήταν 6,8 και των δειγμάτων αναφοράς 6,6. Οι τιμές αυτές παρέμειναν σταθερές σε όλο το διάστημα αποθήκευσης και δεν επηρεάστηκαν από τη θερμοκρασία αποθήκευσης. Αντίστοιχα, η τιτλοδοτούμενη οξύτητα των δειγμάτων με γαλακτοοολιγοσακχαρίτες ήταν υψηλότερη κατά 15,8 % στην περίπτωση των δειγμάτων που αποθηκεύτηκαν στους 4 °C και κατά 5,78 % στην περίπτωση των δειγμάτων που αποθηκεύτηκαν στους 8 °C,την 51η ημέρα αποθήκευσης (1,98 και 1,85 % γαλακτικό οξύ για τις κρέμες με GOS αντίστοιχα). Η αυξημένη αυτή τιμή οφείλεται στο γαλακτικό οξύ που προϋπάρχει στον όξινο ορό γιαουρτιού. Αναφορικά με τη συναίρεση, τα δείγματα με γαλακτοολιγοσακχαρίτες συγκριτικά με τα δείγματα αναφοράς παρουσίασαν υψηλότερη τιμή του ποσοστού αποβαλλόμενου ορού 24 h μετά την παραγωγή τους. Παρ’ όλα αυτά, παρουσίασαν σταθερότητα σε όλο το διάστημα αποθήκευσης σε αντίθεση με τα δείγματα αναφοράς που παρουσίασαν αύξηση. Η μέτρηση των ρεολογικών χαρακτηριστικών έδειξε ότι όλα τα δείγματα συμπεριφέρονταν σαν ψευδοπλαστικά ρευστά και το φαινόμενο ιξώδες τους παρουσιάζει τάση μείωσης με τον χρόνο αποθήκευσης. Η παρόμοια συμπεριφορά όλων των δειγμάτων απέδειξε ότι η προσθήκη διαλύματος γαλακτοολιγοσακχαριτών δεν επηρεάζει τα ρεολογικά χαρακτηριστικά των κρεμών. Επιπλέον, μέσω της μέτρησης της αντικειμενικής υφής των δειγμάτων διαπιστώθηκε ότι οι κρέμες με γαλακτοολιγοσακχαρίτες παρουσιάζουν σταθερότητα στα υπολογισμένα μεγέθη (πηκτότητα, προσκολλησιμότητα, δείκτη ελαστικότητας, κομμιώδες). Αντίθετα, τα δείγματα αναφοράς παρουσίασαν αρχικά μείωση και έπειτα αύξηση της τιμής της πηκτότητας και του κομμιώδους λόγω του μεγάλου ποσοστού αποβαλλόμενου ορού. Από την άλλη πλευρά, η προσκολλησιμότητα των δειγμάτων αναφοράς παρουσίασε την αντίστροφη εξέλιξη με τον χρόνο αποθήκευσης ανεξαρτήτως θερμοκρασίας αποθήκευσης. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώθηκαν από την οργανοληπτική αξιολόγηση των δειγμάτων. Οι δοκιμαστές αξιολόγησαν τα δείγματα με γαλακτοολιγοσακχαρίτες την 1η ημέρα αποθήκευσης με υψηλότερη βαθμολογία στα χαρακτηριστικά συνεκτικότητα, κρεμμώδης και ζελατινώδης υφή. Μετά από 40 ημέρες αποθήκευσης τα δείγματα με γαλακτοολιγοσακχαρίτες παρουσίασαν σταθερότητα στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους, ενώ τα δείγματα αναφοράς αξιολογήθηκαν πιο όξινα και λιγότερο γλυκά. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μια συνολική οικονομική ανάλυση του κόστους παραγωγής των κρεμών με σιρόπι γαλακτοολιγοσακχαριτών σε πιλοτική κλίμακα. Η διεργασία παραγωγής των κρεμών δεν διαφοροποιήθηκε καθόλου από την κλασική παραγωγή τους. Η μοναδική διαφοροποίηση έγκειται στην αντικατάσταση μέρους του γάλακτος από σιρόπι γαλακτοολιγοσακχαριτών, οπότε η επιβάρυνση που θα έχει το κόστος παραγωγής αφορά αποκλειστικά και μόνο στην παραγωγή του διαλύματος γαλακτοολιγοσακχαριτών. Μέσω της ανάλυσης διαπιστώθηκε ότι η συνολική επιβάρυνση που θα επιβληθεί επιπλέον είναι 0,25 € ανά κρέμα 130 g. Στο κόστος αυτό περιλαμβάνεται το κόστος λειτουργίας και εγκατάστασης με σκοπό την απόσβεση του νέου εξοπλισμού σε 10 χρόνια από την ήμερα έναρξης παραγωγής των κρεμών. Το μεγαλύτερο μέρος του κόστους καταλαμβάνει η ενεργειακή κατανάλωση, της οποίας το ποσοστό συμμέτοχης στο συνολικό κόστος είναι 68%. | el |
heal.advisorName | Ταούκης, Πέτρος | el |
heal.committeeMemberName | Ταούκης, Πέτρος | el |
heal.committeeMemberName | Γιαννακούρου, Μαρία | el |
heal.committeeMemberName | Παπαδόπουλος, Γεώργιος | el |
heal.academicPublisher | Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων | el |
heal.academicPublisherID | ntua | |
heal.numberOfPages | 106 σ. | el |
heal.fullTextAvailability | false |
Οι παρακάτω άδειες σχετίζονται με αυτό το τεκμήριο: