Güneş Enerjisi Destekli Mikrodalga Bantlı Kurutucu Tasarımı ve Kullanılabilirliliği

(1)

1

____________________________________________________

T.C.

NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOORDİNASYON BİRİMİ (NKÜBAP)

____________________________________________________

BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ SONUÇ RAPORU

NKUBAP.00.17.AR.14.07 nolu Proje Güneş Enerjisi Destekli Mikrodalga Bantlı

Kurutucu Tasarımı ve Kullanılabilirliliği

Yürütücüsü:

Yrd. Doç. Dr. Soner ÇELEN Araştırmacılar:

Yrd. Doç. Dr. Aytaç MORALAR Öğrenci Serhat KUŞ

2015

(2)

2

NKUBAP.00.17.AR.14.07 no’lu “Güneş Enerjisi Destekli Mikrodalga Bantlı Kurutucu Tasarımı ve Kullanılabilirliliği” adlı proje Namık Kemal Üniversitesi Bilimsel Araştırma Proje Birimi tarafından desteklenmiştir.

(3)

3

T.C.

Namık Kemal Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi

Güneş Enerjisi Destekli Mikrodalga Bantlı Kurutucu Tasarımı ve Kullanılabilirliliği

(Proje No: NKUBAP.00.17.AR.14.07)

Proje Ekibi:

Yürütücüsü:

Yrd. Doç. Dr. Soner ÇELEN Araştırmacılar:

Yrd. Doç. Dr. Aytaç MORALAR Öğrenci Serhat KUŞ

TEKİRDAĞ-2015

(4)

4

Her hakkı saklıdır.

İÇİNDEKİLER

ŞEKİL DİZİNİ ... 5

TABLO DİZİNİ ... ……….vii

ÖZET ... Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 1.GİRİŞ ... ..1

2. LİTERATÜR ÖZETLERİ ... 2

3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 4

3.1. Materyal ... 4

3.2. Yöntem ... 5

3.2.1. Kurutma denemelerinin yapılması………...………..……….5

3.2.2. Kuruma eğrilerinin matematiksel modellemesi ..………..7

3.2.3. Difüzyon katsayısı tespiti………...……….…...8

3.2.4. Renk tayini….………9

4. BULGULAR VE TARTIŞMA ... 9

4.1. Kuruma Davranışları ve Analizleri………....9

4.2.Mikrodalga kurutmada enerji tüketimi ………...20

4.3 ... R enk analiz sonuçları……….. ………...22

4.4 Kuruma davranışlarının odellenmesi………30

4 . 5 . D i f ü z y o n k a t s a y ı s ı d e ğ e r l e r i … … … . . . . 3 9 5. SONUÇ VE ÖNERİLER 6. KAYNAKLAR ... 41

(5)

5

ŞEKİL DİZİNİ

Şekil 3. 1. a. Elma (Gala) b. Patates . ... 4 Şekil 3. 2. Mikrodalga Bantlı Kurutma Sistemi ... 4 Şekil 3. 3. Denemelerde kullanılan cihazlar ... 5 Şekil 3. 4. a. 2 mm, b . 4mm ve c . 6mm kalınlıklardaki elma dilimlerinin kurutma işlemi

öncesi görünüşleri………...……….….………4 Şekil 3. 5. 1, 2 ve 3mm kalınlıktaki patates dilimlerinin kurutma işlemi öncesi görünüşleri…5 Şekil 4. 1. 0,175 m/dk bant hızında kurutulan 2 mm kalınlığındaki elma dilimleri

kuruma sonrası durumları

………...………..23

Şekil 4. 2. 0,210 m/dk bant hızında kurutulan 2 mm kalınlığındaki elma dilimleri

kuruma sonrası

durumları………..23

Şekil 4. 3. 0,245 m/dk bant hızında kurutulan 2 mm kalınlığındaki elma dilimleri kuruma

sonrasıdurumları……….………..24 Şekil 4. 4. 0,175 m/dk bant hızında kurutulan 4 mm kalınlığındaki elma dilimleri

kuruma sonrası durumları.

……….………….………25

kuruma sonrası durumları

………...………25

kuruma sonrası durumları.

………..………25

Şekil 4.7. 0,175 m/dk bant hızında kurutulan 6 mm kalınlığındaki elma dilimleri kuruma sonrası durumları. ………26 Şekil 4.8. 0,210 m/dk bant hızında kurutulan 6 mm kalınlığındaki elma dilimleri kuruma sonrası durumları……….………...………26 Şekil 4.9. 0,245 m/dk bant hızında kurutulan 6 mm kalınlığındaki elma dilimleri kuruma

sonrası durumları.

……….………27

Şekil 4.10. patates dilimlerinin kuruma sonrası durumları. ………...………30

(6)

6

TABLO DİZİNİ

Tablo 3. 1. Biyolojik malzemelerin kuruma davranışını ifade etmede sıkça kullanılan ampirik

ve yarı-ampirik modeller ... ……….7

Tablo 4. 1. 2 mm elma dilim kalınlığı ve 0,175 m/dk bant hızı için deneysel veriler ... 9

Tablo 4. 10. 1 mm patates dilim kalınlığı ve 0,175 m/dk bant hızı için deneysel veriler…..15

Tablo 4. 11. 1 mm patates dilim kalınlığı ve 0,210 m/dk bant hızı için deneysel veriler…….15

Tablo 4. 12. 1 mm patates dilim kalınlığı ve 0,245 m/dk bant hızı için deneysel veriler…..15

Tablo 4. 13. 2 mm patates dilim kalınlığı ve 0,175 m/dk bant hızı için deneysel veriler …..16

Tablo 4. 14. 2 mm patates dilim kalınlığı ve 0,210 m/dk bant hızı için deneysel eriler……..16

Tablo 4. 16. 3 mm patates dilim kalınlığı ve 0,175 m/dk bant hızı için deneysel veriler ... 18

Tablo 4. 18. 3 mm patates dilim kalınlığı ve 0,245 m/dk bant hızı için deneysel veriler ... 19

Tablo 4. 19. 2 mm kalınlığındaki elma dilimlerin ait tüm tüm parametreler…………. ……..20

Tablo 4.22. 1 mm kalınlığındaki patates dilimlerin ait tüm tüm parametreler………..21

Tablo 4.23. 2 mm kalınlığındaki patates dilimlerin ait tüm tüm parametreler ……….…21

Tablo 4.24. 3 mm kalınlığındaki elma dilimlerin ait tüm tüm parametreler………22

Tablo 4.25 2 mm kalınlığındaki elma dilimlerine ait renk parametreleri……….23

Tablo 4.28 1 mm kalınlığındaki patates dilimlerine ait renk parametreleri………..27

(7)

7

Tablo 4.29 2 mm kalınlığındaki patates dilimlerine ait renk parametreleri………..28 Tablo 4.30 3 mm kalınlığındaki patates dilimlerine ait renk parametreleri………..29 Tablo 4.31. 2mm dilim kalınlığında, 0,175 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları ………30 Tablo 4.32. 2mm dilim kalınlığında, 0,210 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma

dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları

…………..………...…31

Tablo 4.33. 2mm dilim kalınlığında, 0,245 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları ………31 Tablo 4.34. 4mm dilim kalınlığında, 0,175 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları ………32 Tablo 4.35. 4mm dilim kalınlığında, 0,210 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma

dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları

……….……32

Tablo 4.36. 4mm dilim kalınlığında, 0,245 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları ………33 Tablo 4.37 6mm dilim kalınlığında, 0,175 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları……….………. 34 Tablo 4.38. 6mm dilim kalınlığında, 0,210 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları……….………...34 Tablo 4.39. 6mm dilim kalınlığında, 0,245 m/dk bant hızında yapılan kurutulmuş elma dilimlerine ait modellerin analiz sonuçları……….………...35 Tablo 4.40. 1mm dilim kalınlığındaki patates için, 0,175 m/dk bant hızında yapılan

kurutma işlemine ait modellerin analiz

sonuçları……….………..35

Tablo 4.41. 1mm dilim kalınlığındaki patates için, 0,210 m/dk bant hızında yapılan

sonuçları……….………..36

sonuçları……….……….36

sonuçları……….….37

(8)

8

sonuçları……….….38

Tablo 4.47. 3mm dilim kalınlığındaki patates için, 0,210 m/dk bant hızında yapılan kurutma işlemine ait modellerin analiz sonuçları………..38 Tablo 4.48. 3mm dilim kalınlığındaki patates için, 0,245 m/dk bant hızında yapılan kurutma işlemine ait modellerin analiz sonuçları………...39 Tablo 4.49 Farklı güçlerdeki kurutulan elmanın D_eff değerleri………..……… …..39 Tablo 4.50 Farklı güçlerdeki kurutulan patatesin Deff değerleri………..……… ….40

ÖZET

Tarımsal ürünlerin güvenli olarak bozulmadan saklanabilmeleri için uygulanan yöntemlerden birisi olan kurutma ilk çağlardan beri yapılmaktadır. Kurutma işleminin amacı yaş ürünlerdeki serbest suyu uzaklaştırarak ürünlerde meydana gelebilecek biyokimyasal reaksiyonları ve mikroorganizmaların faaliyetlerini durdurmaktır.

Ülkelerin tarımsal kalkınması ve ekonomisinde önemli yer tutan kuru ve kurutulacak meyvelerin ve sebzelerin, dünya pazarlarındaki yeri de oldukça önemlidir. Buna göre mevcut pazarların elde tutulması ve ayrıca yeni pazarlar elde edilebilmesi için;

kaliteli, homojen ve hijyenik koşullarda kurutma sektörünün geliştirilmesine gerekli önem ve önceliğin verilmesi gerekir. Bu çalışmada kurutulmak üzere yöremizde çok tercih edilen elma (Gala), Patates gibi meyve ve sebzeler seçilmiştir. Bu tür ürünlerin senelerdir güneşte doğal olarak kurutulması hem hijyenik hem de zaman açısından büyük kayıplara neden olmaktadır. Yeni bir teknoloji olan ve yaklaşık yarım yüzyıldır süregelen araştırmalar sonucunda, mikrodalga enerjisini kullanan ekipmanlar günlük hayata yaygın bir biçimde girmiştir. Mikrodalga suyu ısıtma etkisi keşfedildiğinden beri birçok ısıtma ve kurutma uygulamalarında araştırma konusu olmuşlardır. Bu etki, mikrodalga kurutma ile kurutmanın diğer kurutma yöntemlerine göre daha avantajlı olduğunu göstermiştir, çünkü enerji doğrudan asıl hedeflenen maddeye uygulanması için, mikro dalga fırınlar kullanılmaktadır. Yöntemin diğer bir üstünlüğü, mikrodalga enerjisinin az bir kayıp ile maddeye verilebilmesidir. Endüstriyel işlemler için mikrodalga ısıtma, işlem zamanını azaltması ve düşük enerji maliyetinden dolayı tercih edilmektedir. Bedava enerji olan ve birçok uygulama alanı olan Güneş enerjinin kurutmada uygulaması en çok tercih edilen kurutma biçimidir. Bu çalışmada zaman tasarrufu sağlatan mikrodalga enerjisi ve bedava enerji olan güneş enerjisinin ortak kullanımı ile tasarlanan kurutucuda elma ve patates için denemeler yapılacaktır.

Deneylerde taşıyıcı bant hızı değerleri, sıcak hava hızı ve mikrodalga güç değerleri değişken olup kurumanın durumuna göre ayarlanacaktır. Bu çalışmada bu ürünlerin yeni tasarlanan güneş enerjisi destekli mikrodalga bantlı kurutucuda kurutulma kinetikleri, optimum bant hızı araştırılıp ürünlerin renk kalitesi, enerji tüketimi dikkate alınarak uygun parametreler belirlenecekti ama güneş kollektörünün imalatı belirlenen sürede yetişmediği için bantlı kurutucuda deneyler yapılmıştır. Kollektör

(9)

9

imalatı bittiğinde projede belirtilen denemeler yapılacaktır. Literatürde var olan modeller arasından uygun model tespiti, elektrik tüketimi ve difüzyon katsayısı tespit edilmiştir. Ayrıca dielektrik sabitleri ve kayıp faktörleri cihaz arızasından dolayı tespit edilememiştir.

Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Mikrodalga, Bantlı sistem, Renk analizi, Kurutma

1. GİRİŞ

Kurutma işleminin amacı ürün hacmini azaltarak, gıda maddesinin önemli bileşenlerinin taşınmasında ve depolanmasında verimliliği artırmaktır. Gıda maddelerinden meyve ve sebzelere kurutma işlemi yaygın olarak uygulanmaktadır. Kuru meyvelerin anavatanı ve binlerce dönümlük üretim alanı olan Türkiye’de kuru meyveler tarih boyunca ve günümüzde özellikle dış ticaret gelirlerine önemli katkılarda bulunmuştur. Türkiye’de kuru meyve yetiştiriciliğinin çok eski ve üretimin fazla olmasında bu meyvelerin kolay hasat, muhafaza ve nakil edilebilir oluşlarının, ekolojik imkanların uygunluğunun ve doğal olarak oluşmuş çok sayıda amaçlarında büyük payı vardır. Türkiye’de kuru meyve üretimi hala ilkel metot ve tekniklerle yapılmaktadır. Bir çok üretici tamamı ile kontrolsüz dış hava koşullarında bu kurutma işlemini gerçekleştirmektedir. Kurutma işlemine başlanmadan yapılan ön hazırlık ve kurutma sonrası kontrollerden yoksun yapılan kurutma işlemi istenilen kalitede ürün elde edilememesine yol açmaktadır (Ceylan vd., 2005).

Kurutma gıda, biyoteknoloji, polimer, kimya, seramik, eczacılık, kağıt, maden ve ağaç endüstrilerinde uygulanan temel bir işlemdir. Kurutulan tarımsal ürünlerde istenilen niteliklerin oluşmasını sağlamak için makine, ekipman ve tesislerin tasarımı, seçimi, kurulması ve iletilmesi sırasında, kurutma istenilen tarımsal ürünler ile ilgili tüm ilkeler göz önünde bulundurulmalı ve uygun yöntemler seçilmelidir.

Ülkemizde yazlık sebzelerin ve meyvelerin çoğu, geleneksel olarak güneş altında ya da gölge ve hava akımı olan yerlere serilerek veya asılarak kurutulmaktadır. Bu tür doğal ortamlarda yapılan kurutma uzun sürdüğünden, kurutulan ürün, çevredeki kirletici etkenlerden etkilenmekte ve ayrıca, besleyici özelliklerinden de önemli ölçüde kayıplara uğramaktadır.

Örneğin, güneş altına serilerek yapılan kurutmada ortaya çıkan A ve C vitamini kayıpları, özel kurutucularda yapılan hızlı kurutmaya oranla önemli ölçülerde fazladır. Bu da kurutma tesis ve sistemlerinin gerekliliğine ve artırılmasına bir işaret olmaktadır. Ülkemizde 1997 yılında ihraç edilen kurutulmuş elma 1.383.276kg belirlenmiştir. Elma taze olarak tüketildiği gibi reçel, marmelat, meyve suyu ve konserve yapılarak ya da kurutularak tü-

(10)

10

ketilebilmektedir. Aynı şekilde patates raf ömrünü arttırmak için ve yemeklik amaçlı kurutulmaktadır.

Güneş enerjisi, rezervi bitmeyen ve çevreyi kirletmeyen temiz bir enerji kaynağı olup kolayca ısı enerjisine çevrilebilme özelliğinden dolayı dünya genelinde tarımsal ürünlerin kurutulmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkemiz güneş kuşağı içerisinde yer aldığı için yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Güneş enerjisinden kurutmada en basit faydalanma şekli tarımsal ürünlerin sergi yerlerine yayılarak açık havada kurutulmasıdır. Bu tip kurutma şekli ülkemizde de yaygın olarak kullanılmakta ise de kurutma havası (çevre havası) sıcaklığı düşük olduğu için kuruma yavaş olmakta ve mikroorganizmalar ürün üzerinde büyüme fırsatı bulmaktadırlar. Sonuçta kurutma işlemi uzun sürede tamamlanmakta ve elde edilen kurutulmuş ürünlerin kalitesi düşük olmaktadır. Ayrıca yağışlar, rüzgar tarafından tozların ürün üzerine taşınması, böcekler ve kuşlar tarafından ürünlerin yenmesi sergi yerlerinde açık havada kurutulan ürünlerin sağlıklı olmasını sınırlamaktadır. Bu sebeple ülkemizde ticari amaçlı sebze ve meyvelerin kaliteli ve hızlı kurutulması için güneş enerjili kurutuculara ihtiyaç vardır.

Son yıllarda teknolojik gelişmelere paralel olarak, besinlerin dayanıklı hale getirilmesi veya tüketimi içi uygulanan prosesler içinde mikrodalga uygulamaları, üzerinde çalışılan bir konu olmuştur. Mikrodalgaların ısı kaynağı olarak kullanımı II. Dünya Savaşı’ndan hemen sonra radar konusunda çalışmalar sırasında, 1947 yılında ilk mikrodalga fırını üretilmiştir. Isı enerjisi olarak mikrodalga enerjisinden 1950’li yıllarda sanayide patates cipsi son kurutmasında yararlanılmış, ilk ev tipi mikrodalga fırının RAYTHEON lisansı ile 1955 yılında kullanıma sunulmuştur.

Mikrodalga enerji, geleneksel yöntemlere göre tarımsal ürünlerin pişirilmesinde enerji ve zaman tasarrufu sağlar, bazı tarımsal ürünler tüketici tarafından talep edilir ve birçok gıda maddesi yüksek besleyici kalitededir. Geleneksel kurutma yöntemlerinde kurutma işlemi sırasında ürünün sıcak yüzeyi ile daha soğuk olan iç kısmı arasındaki sıcaklık farkından dolayı, ısı kurutulan materyal yüzeyinden iç kısımlara doğru kademeli olarak iletilmektedir.

Böylece, ürünün önce yüzeyi daha sonra da iç kısımları kurumakta ve ürün dış yüzeyinde büzülme nedeniyle oluşan sert tabaka ısının iç kısımlara, ürün içindeki nemin ise ürün dışına transferini engellemektedir. Mikrodalga ile kurutma yönteminde, elektromanyetik alan materyali bir bütün olarak etkilediğinden geleneksel kurutma yöntemlerinden farklı olarak, doğrudan materyal bünyesindeki su molekülleri hedef alınarak seçici bir ısıtma yapılmaktadır.

Bu yöntemde, ısı doğrudan ürün içerisinde oluşmaktadır. Ürün içerisindeki nem çok kısa sürelerde ısınarak buharlaştırılmakta ve iç ve dış ortamda oluşan buhar basıncı farkı nedeniyle nem transferi içten dışa doğru olmaktadır. Böylece geleneksel kurutma yöntemlerinde meydana gelen ısı transferi sorunu mikrodalga ile kurutma yönteminde ortadan kalkmaktadır (Karaaslan, 2012).

Bu çalışmada bu ürünlerin yeni tasarlanan güneş enerjisi destekli mikrodalga bantlı kurutucuda kurutulma kinetikleri, optimum bant hızı araştırılıp ürünlerin renk kalitesi, enerji tüketimi dikkate alınarak uygun parametreler belirlenecekti ama güneş kollektörünün imalatı belirlenen sürede yetişmediği için bantlı kurutucuda deneyler yapılmıştır. Kollektör imalatı bittiğinde projede belirtilen denemeler yapılacaktır. Bu çalışmada teknik kurutma yöntemlerinden mikrodalga bantlı kurutucuda kurutma öncesi hazırlıklar ve kurutma sonrası kontroller yapılarak elma ve patates kurutulmuştur ve yıkama, kabuk soyma ve dilimleme dışında bir önişlem uygulanmayacaktır. Mikrodalga ile kurutma işlemi ile enerji ve zaman

(11)

11

tasarrufu sağlanıp gıda sektöründe büyük bir önem taşıyacaktır. Literatürde var olan modeller arasından uygun model tespiti, elektrik tüketimi ve difüzyon katsayısı tespit edilmiştir. Ayrıca dielektrik sabitleri ve kayıp faktörleri cihaz arızasından dolayı tespit edilememiştir.

2.LİTERATÜR ARAŞTIRMASI

Soysal, 2004, maydanoz yapraklarını mikrodalga fırınında 7 farklı mikrodalga gücünde (360- 900W) kuruma karakteristiklerini incelemiştir. Kurutmada sabit kuruma ve düşen kuruma peryotlarında başlıca inceleme yapmıştır. Kuruma kinetiklerini tanımlamak için yarı deneysel Page modelini kullanmıştır. Deneylerde determinasyon katsayısı R² değeri 0.997 ve standart hata 0.0188 gibi iyi sonuçlar elde etmiştir. Renk parametrelerinde hiçbir değişiklik olmadığını ve sonuç olarak mikrodalga gücüne bağlı olmadığını açıklamıştır. Çalışmasında 360W yerine 900W kullanılması durumunda kuruma zamanında %64 azalma olduğunu göstermiştir.

Ozkan vd., 2007, ıspanak yapraklarını 50g ve kuru baza göre %9,01 nemde mikrodalga fırın kullanarak 8 farklı güç leveli ( 90 ve 1000W arası) kullanarak nemi %0,1’e düşürmüşlerdir.

Renk ve absorbik asit değerleri bakımından en iyi kalite 750W mikrodalga gücünde görülmüş ve en az enerji tüketimi de bu güçte görüldüğünü belirtmişlerdir.

Altan ve Mashan, 2005, çalışmalarında makarnanın kurutulmasında mikrodalga ve geleneksel sıcak hava ile kurutma metotlarını çalışmışlardır. Deneylerde farklı leveller (70W ve 210W) kullanılarak mikrodalganın geleneksel sıcak hava ile kurutmadan kuruma zamanı olarak

%61.8, 87, 61, 78 olarak azaldığını gözlemişlerdir.

Erdem, 2007 yaptığı çalışmada, ev tipi bir mikrodalga fırında Afla toksinli kırmızı pul biberin, ozonlu suyla yıkamayı temsilen 5 ve 10 dakika sürelerde yıkandıktan sonra mikrodalga ile ürünün kurutulmasında kullanılan mikrodalga uygulama süresinin (mikrodalga jeneratörlerinin açık kalma süresi/mikrodalga jeneratörlerinin kapalı kalma süresi) enerji tüketimi, kuruma süresi, ulaşılan son nem ve ürün renk kalitesi üzerine etkilerini araştırmıştır.

Kullanılan mikrodalga uygulama süreleri (açık, sn/kapalı, sn) sırasıyla sürekli, 30/30, 30/45, 30/60, 45/30, 45/45, 45/60 olacak şekilde ayarlamıştır. Denemeler sonucunda mikrodalga uygulama süresi artıkça kurutma etkinliği artmış, fakat mikrodalga ünitenin çalışmadığı sürelerin az ya da çok olduğu 30/30, 45/30, 45/60 olan denemelerde enerji tüketimi ve kuruma sürelerinin artığı gözlemiştir. Denemeler sonucunda 45/45 mikrodalga uygulamasında enerji tüketimi ve kuruma süreleri diğer kombinasyonlara göre daha iyi sonuçlar elde etmiştir.

Yaşar, 1999, yeşilbiberleri, 2450 MHz frekansta, farklı güç seviyelerinde mikrodalga etkisine bırakarak kuruma karakteristiklerini belirlemeye çalışmıştır. Mikrodalga güç sevileri sırasıyla 140, 280, 420, 560 ve 700 W olarak uygulanmıştır. Kuruma sürelerini 22 dakika ile 9 dakika arasında bulmuştur. Hava ısıtmalı fırında ise 70 °C ve 105 °C sıcaklıklarda kuruma sürelerinin sırasıyla 720 dakika ile 360 dakika arasında olduğunu belirtmiştir. Mikrodalga kurutucunun daha az C vitamini kaybına yol açtığını gözlemlemiştir.

Gunasekaran, 1989, hem sürekli hem kesikli mikrodalga kurutma yöntemiyle 250-500 W mikrodalga güç seviyelerinde laboratuar tipi bir mikrodalga fırın kullanarak başlangıç nemleri yaş baza göre %21–29 olan mısır danelerinin mikrodalga kuruma kinetiğini incelemiştir. Bu araştırmada, mikrodalga üretecinin açık kalma süreleri 10 s ve 15 s; kapalı kalma süreleri ise 25 s ile 75 s arasında değişmiştir. Çalışmada, 250 W mikrodalga gücünde 10 s mikrodalga uygulama / 75 s bekletme şeklinde kesikli mikrodalga uygulaması ile optimum kurumanın sağlandığı belirtilmiştir

(12)

12

Shivhare vd., 1990, tohumluk mısırı farklı güç seviyelerinde mikrodalga etkisine bırakarak kurutma sırasındaki davranışını incelemişlerdir. Yaş danenin gramı başına sırasıyla 0.25 W, 0.50 W ve 0.75 W mikrodalga güç seviyeleri uygulanmışlardır. Uygulanan mikrodalga güç seviyesinin 0.25 W/g y.b.’dan 0.50–0.75 W/g y.b. yükseltildiğinde, kuruma süresinin 5 saatten 3.5-2.25 saate kadar düştüğünü, bu sırada uygulanan mikrodalga güç seviyesinin artmasına bağlı olarak iç ortamdaki hava sıcaklığının da arttığını bunun da ürün kalitesinde bir azalma meydana getirdiğini bildirmişlerdir.

Wadsworth vd., 1990, basıncı düşürülmüş ortamda pirinçleri kısmen kaynatılmış halde iken mikrodalga ile kurutma sırasında buharlaşma şartlarını, mikrodalga güç düzeyini, kurutma basıncını, kuruma süresini ve sonuç nem içeriğini incelemiştir. Mikrodalga ile kurutma işleminden önce pirincin kısmen kaynatılmasının, kurutma hızı ve kurutma etkinliği üzerinde direkt bir etkisinin olmadığı kanısına varmıştır. Buharda tutma süresi uzadığında, öğütme verimlerinde küçük bir azalmanın meydana geldiğini, kurutma hızının, mikrodalga güç düzeyiyle doğru orantılı olduğunu ve vakumlu ortamda mikrodalga enerjisi kullanılarak pirincin kurutulması işleminde kuruma hızının, pirincin nem içeriği %18 ’in altına düşüne dek sabit kaldığını saptamıştır. Mikrodalga kurutucu içindeki basıncın düşürülmesinin diğer bir ifade ile vakum oluşturulmasının kuruma hızını ve kurutma etkinliğini yükselttiğini, pirinç sıcaklığını ise azalttığını ortaya koymuştur.

3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Materyal

Deneylerde kullanılan ve Şekil 3.1'de örneği verilmiş olan elma (Gala), patates 4^oC de muhafaza edilmiş marketten temin edilmiştir.

a. b.

Şekil 3.1 a. Elma (Gala) b. Patates

Örneklerin kurutulması amacıyla kullanılmış olan kurutucu olarak Şekil 3.2’ de gösterilen bantlı kurutucu kullanılmıştır.

Mikrodalga kurutucunun teknik özellikleri;

 Çalışma Frekansı: 2450 MHz  Kabin Malzemesi: Alüminyum

 Mikrodalga Gücü: 2.4 kW  Kabin yüksekliği: 400mm

 Magnetron Adedi: 3  Kabin genişliği: 500mm

 Bant Genişliği: 400 mm  Kabin Boyu: 3500 mm

 Bant boyu:7000mm  Bant Hızı: Hız kontrollü

 Ayrı Ayarlanabilir Magnetronlar

(13)

13

Şekil 3.2 Mikrodalga Bantlı Kurutma Sistemi

Mikrodalga kurutmada deneyler süresince oluşan nem kayıpları Presica marka hassas terazi (Şekil 3.3a) aracılığıyla ölçülmüştür.

Mikrodalga kurutucuda kullanılan Hassas terazi teknik özellikleri;

Modeli: Presica XB 620 M Kapasite: 620g

Hassasiyet: 0,001g

Şekil 3.3b'de görülen dielektrik ölçüm cihazı ile numunelerin dielektrik katsayısı ve kayıp faktörleri tespit edilmiştir. Elde ettiğimiz bu değerleri mikrodalganın etki ettiği penetrasyon derinliğini belirliyoruz.

Renk ölçümleri için uluslar arası L*a*b* sistemine göre ölçüm yapan Spec marka HP-200 model renkölçer kullanılmıştır (Şekil 3.3c).

(14)

14

(a) (b) Şekil 3.3 Denemelerde kullanılan (a) hassas terazi (b) Renk ölçüm cihazı 3.2. Yöntem

3.2.1. Kurutma denemelerinin yapılması

Deneylere başlanmadan önce, buzdolabında saklanan ürünler çıkarılarak ortam sıcaklığına ulaşmaları beklenmiştir. Ürünlerde tazelik, renk, doku vb. kayıplar olmaması için her bir deneyde tek bir ürün kullanılarak dilimlenmiş, diğer ürünler soyulmamıştır.

Kurutma işlemlerine geçmeden önce ürünler yıkanıp kabukları soyulmuş elma için 2, 4, 6 mm kalınlıklarda, patates 1, 2 ve 3mm kalınlıklarda dilimlenmiştir. Yıkama ve kabuk soyma dışında herhangi bir ön işlem uygulanmamıştır. Kurutma deneylerine başlanmadan önce örnek dilimlerin başlangıç nem değerlerinin hesaplanabilmesi için etüvde kuru ağırlık tespiti yapılmıştır. Yapılan kuru ağırlık tespiti sonucunda ürünlerin başlangıç nem değerlerinin e l m a n ı n %86,7±1 (y.b.), patates %80±1 (y.b.) olduğu belirlenmiştir. Ayrıca kurutma işlemi yapılacak taze ürünlerin renk ölçümleri alınmıştır. Nem oranı belirlenmesi ve renk analizlerinin yapılmasına sonraki bölümlerde değinilecektir. Şekil 3.4’de sırası ile 2, 4 ve 6 mm kalınlıktaki elma dilimlerinin kurutma işlemi öncesi durumları görülmektedir. Şekil 3.5’de sırası ile 1, 2 ve 3 mm kalınlıktaki patates dilimlerinin kurutma işlemi öncesi durumları görülmektedir.

(a) (b) (c)

Şekil 3.4. a. 2 mm, b . 4mm ve c . 6mm kalınlıklardaki elma dilimlerinin kurutma işlemi öncesi görünüşleri

a. b. c.

Şekil 3.5’de sırası ile 1, 2 ve 3 mm kalınlıktaki patates dilimlerinin kurutma işlemi öncesi görünüşleri

Örnekler kurutma tünelinin başlangıcına sırası ile konulmuş, bantı döndüren elektrik motoruna hareket verilmiş ve mikrodalga güç üniteleri çalıştırılmıştır. Dilimler, mikrodalga enerjisinden daha iyi yararlanmak amacıyla 3cm yüksekliğinde üçer adet ince tahta çubuk üzerine konulmuştur. Örnek dilimleri kurutma tünelinin sonuna geldiklerinde, kontrol panosunda bulunan invertör aracılığı ile elektrik motoru kontrol edilerek bant ters yönde hareket ettirilmiştir. Deneyler tüm mikrodalga güç üniteleri açık

(15)

15

konumdayken ve her biri 500W ve 700W güç seviyelerine getirilerek toplamda 1500W ve 2100W mikrodalga güçlerinde ayrı ayrı yapılmıştır. Çalışmalar boyunca bant hızları 0,175m/dk, 0,210m/dk, 0,245m/dk olmak üzere üç farklı değere ayarlanmış, tüm dilim kalınlıkları için üç farklı bant hızı ve iki farklı mikrodalga gücünün kombinasyonlarında deneyler gerçekleştirilmiştir. Tüm mikrodalga güçlerindeki denemelerde 3-5 dakikalık zaman aralıklarında kurutma işlemi gerçekleştirilmiş ve her 3-5 dakika sonunda hassas terazi ile ürünün ağırlığı ölçülerek nem kaybı bulunmuştur.

Tarım ürünlerinin nem içeriğini ifade etmede “yaş baz” (yb) ve “kuru baz” (kb) olmak üzere iki tanımdan biri kullanılmaktadır. Yaş baza göre nem içeriği üründeki su ağırlığının ürünün tüm ağırlığına oranı olarak tanımlıdır (Kahveci ve Cihan, 2008). Kurutma işlemleri patetes %10, elma %12 (y.b.) oluncaya kadar devam ettirilmiştir. Deneyler üç kez tekrarlanıp verilerin ortalamaları kullanılmıştır.

Yaş baza göre nem içeriğini hesaplamak amacıyla 1 numaralı eşitlik kullanılmıştır.

100 M . M m M

%

k s

s

yb   (1)

Bu eşitliklerde:

Mk: ürünün kuru kütlesi (g), M_s: ürünün sıvı kütlesi (g), MR: boyutsuz nem oranı,

m: ürünün belli bir zamandaki nem içeriği,

me: denge nem içeriği, m_o: ilk nem içeriği,

m_yb: yaş baza gore nem içeriği,

Boyutsuz nem oranı:

e o

e

m m

m MR m



  (2)

şeklinde tanımlıdır. Mikrodalga kurutma için bu formül aşağıdaki gibi tanımlanmıştır.

MR= ms/ my (3)

Mikrodalga fırın içinde denge nem içeriği (me) sıfır kabul edilmiştir (Maskan, 2000).

Deneylerde Elmanın (Gala) 2, 4 ve 6mm, Patatesin 1, 2 ve 3mm dilim kalınlıkları alınmıştır.

Bu ürünlerin ilk nem değerinin tespiti için ürün ETÜV’ de 24 saat 104^oC de kurutulmuştur.

Nem değişimleri 3-5dakika aralıkla ölçülen ürünün ağırlıkları dikkate alınarak hesaplanmıştır.

Ağırlıklar hassas terazi ile ölçülmüştür.

3.2.2 Kuruma eğrilerinin matematiksel modellemesi

Transport mekanizmalarının karmaşıklığından dolayı gıda maddelerinin kuruma davranışları genellikle ampirik ve yarı-ampirik modeller ile simüle edilmektedir (Kahveci ve Cihan, 2008). Bu amaçla sıkça kullanılan modeller Tablo 3.1’ de verilmiştir. Ampirik ve yarı-ampirik modeller teorik modellere göre daha az karmaşık olmakla birlikte, içerdikleri parametrelerin,

(16)

16

yalnızca ele alınan ürün ve prosesle ilgili olması, yaygın kullanım alanı bulmalarını engellemektedir.

Tablo 3.1 Biyolojik malzemelerin kuruma davranışını ifade etmede sıkça kullanılan ampirik ve yarı-ampirik modeller (Cihan vd., 2007)

Model adı Model denklemi

Newton mrexp(kt)

Page mrexp(ktⁿ)

Henderson and Pabis mraexp(kt)

Geometric _mr__at^ⁿ

Wang and Singh _mr_₁__at__bt²

Modelleme lineer olmayan regresyon analiz yöntemi yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla Fortran programı kullanılarak bir kod hazırlanmıştır. Modelin deneysel verileri ifade etmedeki uygunluğuna korelasyon katsayısının (r) aldığı değere göre karar verilmiştir.

Modelin uygunluğunu tesbit etmek amacıyla ayrıca standart hata (es) ve chi-kare (χ²) değerleri de hesaplanmıştır. Bu büyüklükler aşağıdaki şekilde tanımlanmıştır (McMinn, 2006; Sacılık vd., 2006; Toğrul ve Pehlivan, 2003):

t r t

S S r S 

 (4)

o n

1 i

2 i exp, i

, pre

s n

) mr mr

( e



o





 (5)

c o n

1 i

2 i exp, i

, pre 2

n n

) mr mr

(

o









 (6)

Bu eşitliklerde;



^

 _exp,_i _ort ²

t (mr mr )

S (7)



^

 _exp,_i _pre_,_i ²

r (mr mr )

S (8)

şeklinde tanımlı ortalama nem oranı ve modele ait nem oranı baz alınarak hesaplanan hataların kareleri toplamıdır. Model sonuçları ile deneysel veriler arasındaki uygunluk ne kadar iyi ise korelasyon katsayısı 1’ e o kadar yakın, standart hata ve chi-kare ise 0’ a o kadar yakın olmaktadır.

3.2.3 Difüzyon katsayısı tespiti

Çoğu gıdalarda nem difüzyonu kurutma sıcaklığındaki artış ile artar. Genellikle, difüzyon katsayısının sıcaklıkla ilişkisi aşağıda verilen Arrhenius tipi bir ilişkidir ve aşağıdaki formülle hesaplanır.

T . R / E o

eff D .e

D  ^ (10)

(17)

17 D_o : Sabit katsayı (m²/s),

E : Aktivasyon enerjisi (J/kg mol K),

R : Üniversal gaz sabiti (8314.34 J/kg mol K) T : Kurutma ortamı sıcaklığı (K)

Mikrodalga kurutmada sıcaklık doğrudan ölçülemez. Arrhenius denklemi değiştirilerek aktivasyon enerjisi hesaplanabilir. Aktivasyon enerjisi efektif difüzyon katsayısı ile ilişkilidir ve mikrodalga gücün ürün ağırlığına oranı (m/P) aşağıdaki denklemdeki gibidir (Demirhan ve Özbek, 2008; Abano vd., 2012 ).

P / m . E o eff D .e

D  ^ (11)

Bu eşitlikte :

m : ürünün ilk yaş ağırlığı, P : mikrodalga gücüdür (W).

3.2.4 Renk Tayini

Kurutma işleminde kurutma şartlarının kurutulan biyolojik malzemenin rengi üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla renk ölçümleri yapılır.

* L L L _taze

 _C_ _a_*²__b_*²

* a a a _taze



* a

* arctanb

H (12)

* b b b _taze

 __E___L²___a²___b²

Kurutulan ürünlerde taze ürüne göre renk değişiminin belirlenmesinde toplam renk sapması (ΔE), renk parlaklığı sapması (ΔL), kırmızı renk sapması (Δa), sarı renk sapması(Δb) indisleri kullanılmıştır. Renk kriterleri olan L (parlaklık) 0 ve 100 arasında, a pozitif değeri kırmızılığı negatif değeri yeşilliliği, b pozitif değeri sarılık ve negatif değeri mavililiği gösterir. Bu değerlerin ilk renk değerlerine yakınlılığı bizim için kalite göstergesi olacaktır.

Mikrodalgada kurutma sırasındaki enerji tüketimi panoda bulunan sayaç sayesinde belli periyotlarda okunup kaydedilmektedir.

4. SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME 4.1. Kuruma Davranışları ve Analizleri

Deneyler neticesince bulunan ve hesaplanarak analizlerde kullanılan veriler Tablo 4.1-4.18’de gösterilmektedir.

(18)

18

Tablo 4.1. 2 mm elma dilim kalınlığı ve 0,175 m/dk bant hızı için deneysel veriler Süre

(dk)

1500 W 2100 W

ms (yaş ağırlık) (g)

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

Nem oranı)

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 8,24 86,7% 1,00 8,23 86,6 1,00

2 7,27 84,9% 0,98 6,81 83,8 0,97

4 6,07 81,9% 0,94 5,45 79,8 0,92

6 4,79 77,0% 0,89 3,81 71,1 0,82

8 4,00 72,5% 0,84 2,99 63,2 0,73

10 3,25 66,2% 0,76 2,43 54,7 0,63

12 2,74 59,9% 0,69 2,17 49,3 0,57

14 2,42 54,5% 0,63 1,96 43,9 0,51

16 2,25 51,1% 0,59 1,80 38,9 0,45

18 2,08 47,1% 0,54 1,72 36,0 0,42

20 1,94 43,3% 0,50 1,62 32,1 0,37

22 1,80 38,9% 0,45 1,52 27,6 0,32

24 1,66 33,7% 0,39 1,39 20,9 0,24

26 1,55 29,0% 0,34 1,34 17,9 0,21

28 1,46 24,7% 0,28 1,27 13,4 0,15

30 1,41 22,0% 0,25 1,24 11,3 0,13

32 1,36 19,1% 0,22

34 1,32 16,7% 0,19

36 1,29 14,7% 0,17

38 1,27 13,4% 0,15

40 1,25 12,0% 0,14

Deneyler neticesince bulunan ve hesaplanarak analizlerde kullanılan veriler toplu olarak Tablo 4.2’de gösterilmektedir.

(dk)

1500 W 2100 W

ms (yaş

ağırlık) (g) my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı) ms (yaş

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 8,23 86,6% 1,00 8,20 86,6% 1,00

2 7,60 85,5% 0,99 6,92 84,1% 0,97

4 6,80 83,8% 0,97 5,56 80,2% 0,93

6 5,60 80,4% 0,93 3,91 71,9% 0,83

8 4,61 76,1% 0,88 3,08 64,3% 0,74

10 3,64 69,8% 0,81 2,50 56,0% 0,65

12 3,10 64,5% 0,74 2,24 50,9% 0,59

14 2,75 60,0% 0,69 2,02 45,5% 0,53

(19)

19

16 2,56 57,0% 0,66 1,87 41,2% 0,48

18 2,31 52,4% 0,60 1,72 36,0% 0,42

20 2,10 47,6% 0,55 1,58 30,4% 0,35

22 1,86 40,9% 0,47 1,52 27,6% 0,32

24 1,74 36,8% 0,42 1,46 24,7% 0,28

26 1,64 32,9% 0,38 1,40 21,4% 0,25

28 1,60 31,3% 0,36 1,35 18,5% 0,21

30 1,56 29,5% 0,34 1,29 14,7% 0,17

32 1,50 26,7% 0,31 1,26 12,7% 0,15

34 1,44 23,6% 0,27 1,24 11,3% 0,13

36 1,42 22,5% 0,26

38 1,38 20,3% 0,23

40 1,36 19,1% 0,22

42 1,32 16,7% 0,19

44 1,28 14,1% 0,16

46 1,25 12,0% 0,14

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı) ms (yaş ağırlık) (g)

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 8,23 86,6% 1,00 8,23 86,6% 1,00

2 6,82 83,9% 0,97 6,96 84,2% 0,97

4 5,47 79,9% 0,92 4,81 77,1% 0,89

6 4,74 76,8% 0,89 3,80 71,1% 0,82

8 3,70 70,2% 0,81 3,09 64,4% 0,74

10 3,08 64,3% 0,74 2,56 57,0% 0,66

12 2,71 59,4% 0,69 2,23 50,7% 0,58

14 2,51 56,2% 0,65 1,98 44,4% 0,51

16 2,26 51,3% 0,59 1,82 39,6% 0,46

18 2,10 47,6% 0,55 1,67 34,1% 0,39

20 1,96 43,9% 0,51 1,56 29,5% 0,34

22 1,86 40,9% 0,47 1,46 24,7% 0,28

24 1,78 38,2% 0,44 1,39 20,9% 0,24

26 1,66 33,9% 0,39 1,36 19,1% 0,22

28 1,59 30,9% 0,36 1,33 17,3% 0,20

30 1,54 28,8% 0,33 1,31 16,0% 0,19

32 1,49 26,1% 0,30 1,29 14,7% 0,17

34 1,45 24,2% 0,28 1,27 13,4% 0,15

36 1,41 22,2% 0,26 1,26 12,7% 0,15

38 1,39 20,6% 0,24 1,25 12,0% 0,14

40 1,35 18,2% 0,21

42 1,32 16,5% 0,19

(20)

20

44 1,31 15,9% 0,18

46 1,28 14,4% 0,17

48 1,26 12,9% 0,15

50 1,26 12,7% 0,15

(dk)

1500 W 2100 W

ms (yaş

(%)

MR (boyut.

nem oranı) ms (yaş

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 10,20 86,5% 1 10,30 86,6% 1

2 9,49 85,5% 0,988 8,62 84,0% 0,97

4 8,24 83,3% 0,963 6,83 79,8% 0,9215

6 6,76 79,6% 0,92 4,43 68,8% 0,7945

8 5,35 74,2% 0,858 3,39 59,3% 0,6848

10 4,52 69,5% 0,803 2,71 49,1% 0,567

12 3,69 62,6% 0,724 2,40 42,5% 0,4908

14 3,09 55,3% 0,639 2,23 38,1% 0,44

16 2,85 51,6% 0,597 2,13 35,2% 0,4065

18 2,68 48,5% 0,561 2,01 31,3% 0,3614

20 2,47 44,1% 0,51 1,90 27,4% 0,3164

22 2,32 40,5% 0,468 1,79 22,9% 0,2644

24 2,19 37,0% 0,428 1,63 15,3% 0,1767

26 1,97 29,9% 0,346 1,55 11,0% 0,127

28 1,90 27,4% 0,317

30 1,81 23,8% 0,275

32 1,74 20,7% 0,239

34 1,64 15,9% 0,184

36 1,60 13,8% 0,16

38 1,57 12,1% 0,14

Tablo 4.5. 4 mm elma dilim kalınlığı ve 0,210 m/dk bant hızı için deneysel veriler

1500 W 2100 W

Süre (dk)

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 10,24 86,5% 1 10,23 86,5% 1

2 9,75 85,8% 0,992 9,71 85,8% 0,9919

4 9,04 84,7% 0,979 8,95 84,6% 0,978

6 7,34 81,2% 0,939 7,22 80,9% 0,9353

8 6,17 77,6% 0,897 5,55 75,1% 0,8682

10 5,05 72,7% 0,84 4,16 66,8% 0,7723

12 4,17 66,9% 0,773 3,36 58,9% 0,6809

14 3,44 59,9% 0,692 2,78 50,4% 0,5827

16 2,98 53,7% 0,621 2,44 43,4% 0,5017

18 2,71 49,1% 0,568 2,06 33,0% 0,3815

20 2,36 41,5% 0,48 1,89 27,0% 0,3121

(21)

21

22 2,18 36,8% 0,425 1,77 22,0% 0,2543

24 2,02 31,7% 0,366 1,68 17,9% 0,2069

26 1,91 27,7% 0,32 1,61 14,3% 0,1653

28 1,86 25,8% 0,298 1,58 12,7% 0,1468

30 1,81 23,7% 0,274 1,56 11,5% 0,1329

32 2,12 21,6% 0,25

34 2,03 19,6% 0,227

36 1,99 17,4% 0,201

38 1,92 14,5% 0,168

40 1,85 12,1% 0,14

Tablo 4.6. 4 mm elma dilim kalınlığı ve 0,245 m/dk bant hızı için deneysel veriler

1500 W 2100 W

Süre (dk)

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 10,21 86,5% 1 10,22 86,5% 1

2 9,50 85,5% 0,988 9,26 85,1% 0,9838

4 8,00 82,8% 0,957 6,75 79,5% 0,9191

6 6,26 78,0% 0,902 4,67 70,4% 0,8139

8 4,80 71,3% 0,824 3,60 61,7% 0,7133

10 4,02 65,7% 0,76 3,05 54,8% 0,6335

12 3,62 61,9% 0,716 2,71 49,1% 0,5676

14 3,30 58,2% 0,673 2,45 43,7% 0,5052

16 2,98 53,7% 0,621 2,22 37,8% 0,437

18 2,65 47,9% 0,554 2,05 32,7% 0,378

20 2,52 45,2% 0,523 1,91 27,7% 0,3202

22 2,37 41,8% 0,483 1,82 24,2% 0,2798

24 2,27 39,2% 0,453 1,74 20,6% 0,2382

26 2,11 34,6% 0,4 1,65 16,5% 0,1908

28 1,97 30,0% 0,347 1,59 13,1% 0,1514

30 1,87 26,3% 0,304 1,57 11,8% 0,1364

32 1,82 24,2% 0,28 1,55 11,0% 0,1272

34 1,76 21,8% 0,252

36 1,72 19,6% 0,227

38 1,68 18,1% 0,209

40 1,64 15,9% 0,184

42 1,60 13,9% 0,161

44 1,56 11,5% 0,133

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 13,72 86,7% 1,00 13,96 86,9% 1,00

(22)

22

2 13,13 86,1% 0,99 13,07 86,0% 0,99

4 12,48 85,3% 0,98 12,44 85,3% 0,98

6 11,24 83,7% 0,97 10,16 82,0% 0,94

8 9,39 80,5% 0,93 8,59 78,7% 0,91

10 8,10 77,4% 0,89 6,23 70,6% 0,81

12 6,81 73,1% 0,84 4,89 62,6% 0,72

14 5,66 67,7% 0,78 4,05 54,8% 0,63

16 5,01 63,5% 0,73 3,51 47,9% 0,55

18 4,49 59,2% 0,68 3,02 39,4% 0,45

20 3,75 51,2% 0,59 2,80 34,6% 0,40

22 3,25 43,7% 0,50 2,56 28,5% 0,33

24 2,93 37,5% 0,43 2,30 20,4% 0,24

26 2,61 29,9% 0,34 2,23 17,9% 0,21

28 2,45 25,3% 0,29 2,13 14,1% 0,16

30 2,34 21,8% 0,25 2,07 11,6% 0,13

32 2,24 18,3% 0,21

34 2,14 14,5% 0,17

36 2,09 12,4% 0,14

38 2,05 10,7% 0,12

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 13,81 86,7% 1,00 13,96 86,9% 1,00

2 13,32 86,3% 0,99 13,23 86,2% 0,99

4 12,77 85,7% 0,99 12,21 85,0% 0,98

6 11,96 84,7% 0,98 10,06 81,8% 0,94

8 10,91 83,2% 0,96 8,06 77,3% 0,89

10 10,09 81,9% 0,94 6,21 70,5% 0,81

12 8,99 79,6% 0,92 4,80 61,9% 0,71

14 8,01 77,2% 0,89 3,95 53,7% 0,62

16 7,26 74,8% 0,86 3,20 42,8% 0,49

18 6,44 71,6% 0,83 2,75 33,5% 0,39

20 4,94 63,0% 0,73 2,52 27,4% 0,32

22 3,97 53,9% 0,62 2,35 22,1% 0,25

24 3,35 45,4% 0,52 2,20 16,8% 0,19

26 3,01 39,3% 0,45 2,14 14,5% 0,17

28 2,70 32,3% 0,37 2,11 13,3% 0,15

30 2,53 27,8% 0,32 2,09 12,5% 0,14

32 2,41 24,0% 0,28 2,07 11,6% 0,13

34 2,31 20,8% 0,24

36 2,25 18,6% 0,21

38 2,17 15,6% 0,18

40 2,08 12,0% 0,14

(23)

23

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

my (y.b nem)

(%)

MR (boyut.

nem oranı)

0 13,67 86,6% 1,00 13,59 86,5% 1,00

2 13,05 86,0% 0,99 12,88 85,8% 0,99

4 12,13 84,9% 0,98 8,98 79,6% 0,92

6 10,09 81,9% 0,95 7,00 73,9% 0,85

8 8,15 77,5% 0,90 5,77 68,3% 0,79

10 6,86 73,3% 0,85 4,73 61,3% 0,71

12 5,79 68,4% 0,79 3,97 53,9% 0,62

14 5,01 63,5% 0,73 3,59 49,0% 0,57

16 4,36 58,0% 0,67 3,13 41,5% 0,48

18 3,90 53,1% 0,61 2,92 37,3% 0,43

20 3,48 47,4% 0,55 2,60 29,6% 0,34

22 3,22 43,2% 0,50 2,47 25,9% 0,30

24 2,88 36,5% 0,42 2,31 20,8% 0,24

26 2,71 32,5% 0,37 2,19 16,2% 0,19

28 2,57 28,8% 0,33 2,13 14,2% 0,16

30 2,48 26,2% 0,30 2,09 12,4% 0,14

32 2,43 24,7% 0,29 2,06 11,2% 0,13

34 2,38 23,1% 0,27

36 2,32 21,1% 0,24

38 2,25 18,7% 0,22

40 2,18 16,1% 0,19

42 2,14 14,5% 0,17

44 2,11 13,3% 0,15

46 2,07 11,6% 0,13

Tablo 4.10. 1 mm patates dilim kalınlığı ve 0,175 m/dk bant hızı için deneysel veriler

Süre (dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem) (%)

MR (boyut nem oranı)

my (y.b nem) (%)

0 7,087 0,780 1 8,098 0,779 1

3 5,388 0,711 0,912 6,101 0,707 0,908

6 3,847 0,595 0,763 3,685 0,515 0,661

9 2,794 0,442 0,567 2,558 0,302 0,388

12 2,365 0,341 0,437 2,192 0,185 0,237

15 2,136 0,270 0,346 1,993 0,104 0,134

18 2,007 0,223 0,286

21 1,899 0,179 0,229

(24)

24

24 1,802 0,135 0,173

27 1,751 0,110 0,141

30 1,725 0,096 0,123

Süre

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem) (%)

0 3,979 0,803 1 3,980 0,799 1

5 2,477 0,684 0,852 2,622 0,695 0,870

10 1,827 0,572 0,712 1,913 0,582 0,728

15 1,466 0,467 0,582 1,347 0,406 0,508

20 1,236 0,367 0,457 1,058 0,244 0,305

25 1,093 0,285 0,355 0,960 0,167 0,209

30 1,012 0,227 0,283 0,917 0,128 0,160

35 0,940 0,168 0,209 0,892 0,103 0,129

40 0,892 0,123 0,153

45 0,870 0,101 0,126

Süre

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem) (%)

0 7,750 0,789 1 7,496 0,781 1

3 6,838 0,760 0,963 5,980 0,726 0,852

6 5,145 0,682 0,864 3,434 0,523 0,712

9 3,874 0,577 0,731 2,644 0,380 0,582

12 3,203 0,489 0,62 2,141 0,235 0,457

15 2,745 0,403 0,511 1,928 0,150 0,355

18 2,394 0,316 0,401 1,821 0,100 0,283

21 2,154 0,240 0,304

24 2,031 0,194 0,246

27 1,952 0,161 0,204

(25)

25

30 1,925 0,149 0,189

33 1,909 0,142 0,18

36 1,847 0,113 0,143

39 1,840 0,110 0,139

42 1,832 0,106 0,134

45 1,830 0,105 0,133

48 1,829 0,104 0,132

51 1,825 0,102 0,129

54 1,823 0,101 0,128

57 1,820 0,100 0,127

Süre

(dk)

1500 W 2100 W

m_y(y.b nem) (%)

0 9,491 0,803 1 9,833 0,812 1

3 8,405 0,777 0,968 8,208 0,775 0,954

6 7,286 0,743 0,925 6,020 0,693 0,853

9 5,615 0,667 0,831 3,771 0,509 0,627

12 4,184 0,553 0,689 2,737 0,324 0,399

15 3,325 0,437 0,544 2,407 0,231 0,284

18 2,830 0,339 0,422 2,204 0,161 0,198

21 2,449 0,236 0,294 2,102 0,120 0,148

24 2,194 0,147 0,183 2,058 0,101 0,124

27 2,121 0,117 0,146

30 2,092 0,105 0,131

33 2,074 0,097 0,121

1500 W 2100 W

(26)

26 Süre

(dk)

m_y(y.b nem) (%)

0 6,005 0,803 1 7,820 0,800 1

5 4,237 0,721 0,898 4,090 0,617 0,771

10 2,802 0,579 0,721 2,831 0,446 0,558

15 2,285 0,483 0,601 2,272 0,310 0,388

20 1,904 0,380 0,473 1,970 0,205 0,256

25 1,676 0,295 0,367 1,865 0,160 0,2

30 1,571 0,248 0,309 1,815 0,137 0,171

35 1,475 0,199 0,248 1,783 0,121 0,151

40 1,431 0,175 0,218 1,756 0,108 0,135

45 1,371 0,139 0,173

50 1,358 0,130 0,162

55 1,321 0,106 0,132

60 1,320 0,105 0,131

1500 W 2100 W

Süre (dk)

my (y.b nem) (%)

0 9,420 0,798 1 9,325 0,796 1

3 7,785 0,755 0,946 7,989 0,762 0,957

6 6,234 0,694 0,87 6,313 0,698 0,877

9 4,769 0,601 0,753 5,176 0,632 0,794

12 3,741 0,491 0,615 3,833 0,503 0,632

15 2,864 0,335 0,42 2,572 0,259 0,325

18 2,558 0,255 0,32 2,159 0,118 0,148

21 2,381 0,200 0,251 2,11 0,097 0,122

24 2,281 0,165 0,207

27 2,223 0,143 0,179

30 2,212 0,139 0,174

33 2,205 0,136 0,17

36 2,205 0,136 0,17

39 2,197 0,133 0,167

42 2,182 0,127 0,159

45 2,177 0,125 0,157

(27)

27

48 2,176 0,125 0,157

51 2,171 0,123 0,154

54 2,167 0,121 0,152

57 2,161 0,118 0,148

60 2,132 0,106 0,133

63 2,130 0,106 0,133

Süre

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem) (%)

0 14,291 0,809 1 11,428 0,803 1

3 12,977 0,789 0,975 9,860 0,772 0,961

6 11,740 0,767 0,948 7,758 0,710 0,884

9 10,227 0,732 0,905 5,305 0,576 0,717

12 8,727 0,686 0,848 3,592 0,374 0,466

15 6,952 0,606 0,749 3,081 0,270 0,336

18 4,971 0,450 0,556 2,643 0,149 0,186

21 3,568 0,233 0,288 2,560 0,122 0,152

24 3,303 0,172 0,213 2,505 0,103 0,128

27 3,205 0,146 0,18 2,488 0,096 0,12

30 3,150 0,131 0,162

33 3,094 0,116 0,143

36 3,029 0,097 0,12

Süre

(dk)

1500 W 2100 W

ms (yaş

ağırlık) (g) my (y.b nem) (%)

ms (yaş

ağırlık) (g) my (y.b nem) (%)

0 13,092 0,806 1 13,100 0,807 1

5 12,081 0,789 0,979 10,697 0,763 0,945

10 10,401 0,755 0,937 8,500 0,702 0,87

15 9,016 0,718 0,891 6,364 0,602 0,746

20 7,704 0,670 0,831 4,210 0,399 0,494

(28)

28

25 5,827 0,563 0,699 3,304 0,234 0,29

30 4,566 0,442 0,548 2,912 0,131 0,162

35 3,793 0,329 0,408 2,871 0,119 0,147

40 3,282 0,224 0,278 2,822 0,103 0,128

45 3,055 0,167 0,207

50 2,986 0,147 0,182

55 2,891 0,119 0,148

60 2,868 0,112 0,139

65 2,856 0,109 0,135

70 2,847 0,106 0,132

75 2,845 0,105 0,13

80 2,844 0,105 0,13

85 2,833 0,101 0,125

90 2,830 0,100 0,124

Süre

(dk)

1500 W 2100 W

my (y.b nem) (%)

0 14,840 0,795 1 14,250 0,786 1

3 13,259 0,770 0,969 13,236 0,770 0,98

6 12,140 0,749 0,942 11,790 0,742 0,944

9 11,135 0,726 0,913 10,506 0,710 0,903

12 9,876 0,692 0,87 8,685 0,649 0,826

15 8,477 0,641 0,806 7,193 0,577 0,734

18 7,296 0,583 0,733 5,855 0,480 0,611

21 6,239 0,512 0,644 4,175 0,270 0,344

24 4,796 0,365 0,459 3,590 0,152 0,193

27 3,987 0,236 0,297 3,51 0,132 0,168

30 3,866 0,212 0,267 3,350 0,091 0,116

33 3,775 0,193 0,243

36 3,674 0,171 0,215

39 3,602 0,154 0,194

42 3,538 0,139 0,175

45 3,517 0,134 0,169

(29)

29

48 3,466 0,121 0,152

51 3,444 0,116 0,146

54 3,439 0,114 0,143

57 3,425 0,111 0,14

60 3,401 0,104 0,131

63 3,385 0,100 0,126

66 3,383 0,100 0,126

4.2 Mikrodalga kurutmada enerji tüketimi

Tablo 4.19-4.24’da kurutma sırasında ölçülen tüketim değerleri verilmiştir.

Tablo 4.19. 2 mm kalınlığındaki elma dilimlerin ait tüm tüm parametreler Bant hızı ve Güç değerleri Enerji Tüketimi (kWh)

0,175 m/dk - 1500 W 1,7690

0,175 m/dk - 2100 W 1,5411

0,210 m/dk - 1500 W 2,0310

0,210 m/dk - 2100 W 1,7747

0,245 m/dk - 1500 W 2,2408

0,245 m/dk - 2100 W 1,9706

0,175 m/dk - 1500 W 1,6847

0,175 m/dk - 2100 W 1,3440

0,210 m/dk - 1500 W 1,7540

0,210 m/dk - 2100 W 1,5762

0,245 m/dk - 1500 W 1,9680

0,245 m/dk - 2100 W 1,6566

0,175 m/dk - 1500 W 1,6786

0,175 m/dk - 2100 W 1,5476

0,210 m/dk - 1500 W 1,7723

0,210 m/dk - 2100 W 1,6754

0,245 m/dk - 1500 W 2,0139

0,245 m/dk - 2100 W 1,6597

(30)

30

Tablo 4.22. 1 mm kalınlığındaki patates dilimlerin ait tüm tüm parametreler Bant hızı ve güç

değerleri

Enerji Tüketimi (kWh)

0,175 m/dk - 1500 W 1,568

0,175 m/dk - 2100 W 1,340

0,210 m/dk - 1500 W 2,220

0,210 m/dk - 2100 W 1,665

0,245 m/dk - 1500 W 1,870

0,245 m/dk - 2100 W 0,705

değerleri

0,175 m/dk - 1500 W 1,889

0,175 m/dk - 2100 W 1,340

0,210 m/dk - 1500 W 1,637

0,210 m/dk - 2100 W 1,490

0,245 m/dk - 1500 W 1,870

0,245 m/dk - 2100 W 0,705

değerleri

0,175 m/dk - 1500 W 1,840

0,175 m/dk - 2100 W 1,736

0,210 m/dk - 1500 W 2,849

0,210 m/dk - 2100 W 1,665

0,245 m/dk - 1500 W 1,870

0,245 m/dk - 2100 W 1,121

Mikrodalgada kurutma sırasındaki enerji tüketimi kontrol panosunda bulunan sayaç sayesinde test başlangıç ve bitişlerinde kaydedilmiştir. Toplam tüketim değerleri Tablo 4.19-4.24’de verilmiştir. Tablo 4.19-4.24’den de görüldüğü gibi mikrodalga gücü azaldıkça tüketilen enerji de bir artışa söz konusu olmaktadır. Bunun sebebi şu şekilde açıklanabilir.

Düşük mikrodalga güçlerinde üretilen ısı az olduğundan, üretilen ısının biyolojik malzeme içerisinde transferi ve üründen çevreye olan ısı transferi için daha fazla zaman söz konusudur. Böylece ürünün içerisindeki suyun buharlaşma sıcaklığına ulaşması için gereken süre uzamakta ve buharlaşma için harcanan enerji azalmaktadır. Bu durumda etkin bir kurutma sağlamasını engellemektedir. Aynı şekilde, kuruma süreleri dikkate alındığında yüksek mikrodalga güçlerinde sürelerin kısaldığı, düşük güçlerde ise arttığı görülmektedir. Bant hızının kuruma süresine etkisi açısından bir karşılaştırma yapılırsa;

yüksek bant hızlarında kuruma süresinin arttığı, düşük hızlarda azaldığı ölçülmüştür.

Aradaki farklar fazla olmamakla birlikte, süre farklarının sebebi fırın içindeki mikrodalga

(31)

31

enerjisi yoğunluğunun mikrodalga güç ünitelerinin altında en yüksek değerde olması ve yüksek bant hızlarında ürünün mikrodalga enerjisinin yoğunlaştığı bölgelerden hızlıca geçerek enerjiye daha az oranda maruz kalmasıdır.

4.4 Renk analiz sonuçları

Taze ürün ile kurutucuda kurutulan ürünlerdeki renk değişimlerinin belirlenmesi amacıyla her bir deney şartında kuruma öncesi ve sonrası 3 farklı noktadan renk ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen değerlerin aritmetik ortalaması alınarak değerlendirmeye tabi tutulmuştur.

Mikrodalga kurutucuda kurutulan dilimlerin renk parametreleri Tablo 4.25-4.30’de verilmiştir. Kurutulan ürünlerin renk parametreleri taze ürünün renk parametreleri ile karşılaştırılıp renk kayıpları tespit edilmiştir. Mikrodalgada kurutmada 2 m m e l m a i ç i n parlaklık (∆L) için en fazla kayıplar 0,245 m/dk bant hızında ve 2100 W güçte görülmüştür. Aşırı ısınma nedeniyle üründe yanmalar, dolayısıyla kararmalar görülmektedir. Bu istenmeyen bir durumdur. Düşük mikrodalga güçlerinde ürün yavaş ısındığı için daha uniform kuruma meydana gelmiş, dolayısıyla renk ve parlaklık (L*) değişimi az olmuştur.

Tablo 4.25. 2 mm kalınlığındaki elma dilimlerine ait renk parametreleri Renk Parametreleri

L* a* b* C α Δa Δb ΔL ΔE Taze Ürün 72,01 -2,09 19,75

Deney Koşulu (B ant Hızı - Güç)

0,175 m/dk - 1500 W 64,96 0,02 29,86 29,86 1,57 2,11 10,11 -7,05 12,5047 0,175 m/dk - 2100 W 68,53 4,55 34,29 34,59 1,43 6,64 14,54 -3,48 16,3588 0,210 m/dk - 1500 W 70,70 5,49 30,01 30,50 1,38 7,58 10,26 -1,31 12,8234 0,210 m/dk - 2100 W 65,31 11,37 34,88 36,68 1,25 13,46 15,13 -6,7 21,3302 0,245 m/dk - 1500 W 58,47 5,33 28,00 28,50 1,38 7,42 8,25 -13,54 17,5057 0,245 m/dk - 2100 W 49,36 8,87 25,04 26,56 1,23 10,96 5,29 -22,65 25,7124

Önemli bir kalite kriteri olan renk analizleri sonucunda düşük güçte çalışmanın, parlaklık ve renk kalitesinin korunması açısından avantajlı olduğu saptanmıştır. Şekil 4.1-4.3 dikkate alındığında parlaklık kriterinin yanında şekil değiştirme, görünüş faktörünü de dikkate alırsak 1500 W güçte yapılan kurutmalardaki dilimlerin daha düzenli olduğu ve geometrik yapısını bozmadığı görülmüştür. 2100 W güçte yapılan kurutmalarda ise geometrik yapılar bozulmuş, üründe deformasyonlar meydana gelmiştir. Geometrik yapı ve parlaklık kriterleri göz önüne alındığında 1500 W mikrodalga gücünde yapılan kurutma işleminin daha uygun olduğu söylenebilir. Ayrıca 2100 W güçte, ürün üzerindeki deformasyonların yanında yanmalar ve kararmalar da görülmüştür.

2 mm kalınlıktaki elma dilimleri için, bant hızının artması üründeki parlaklık değişimini de önemli ölçüde arttırmıştır. Bant hızı arttıkça renk değişimi ve deformasyonların daha fazla olduğu görülmüştür.