Köfte üretiminde ohmik pişirmenin uygulanması, matematiksel modellenmesi ve ekserjetik optimizasyonu
The application, mathematical modelling and exergetic optimization of ohmic cooking in kofte production
Yazar: HAYRİYE BOZKURT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FİLİZ İÇİER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Köfte = Meat ball ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Ohmik ısıtma = Ohmic heating ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Bu tez çalışmasında, ohmik ısıtmanın pişirme amaçlı köfte örneklerine uygulanabilirliği deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir.Ohmik pişirme işleminin uygulanabilirliğini incelemek amacıyla farklı yağ içeriğine sahip kıyma örnekleri ile geleneksel bir et ürünü olan ?İnegöl köfte? örnekleri kullanılmıştır. Ohmik pişirme işlemi 20, 30 ve 40 V/cm voltaj gradyanlarında gerçekleştirilmiş ve örnekler 20 °C'den 80 °C'ye ısıtılmışlardır. Tüm örneklerin pişme süresi, elektriksel iletkenlik değişimi, ekserji verimliliği, enerji kaybı oranı, sıcaklık homojenliği, renk, büzüşme kaybı ve pişme verimliliği belirlenmiş olup doku profil analizi gerçekleştirilmiştir.Ohmik pişirme işleminin matematiksel modellenmesi amacıyla tüm örneklerin elektriksel iletkenlik değişimi sıcaklık, yağ içeriği ve voltaj gradyanının fonksiyonu olarak farklı ampirik modellerin kullanımı ile incelenmiştir. Elde edilen ampirik elektriksel iletkenlik ilişkilerini kullanan ve sistemdeki enerji kayıplarını dikkate alan matematiksel modeller oluşturulmuş ve nümerik olarak çözülmüştür. Oluşturulan modellerin çözümünde MAPLE ver.11 (2006,Kanada) paket programı kullanılmış olup, model sonuçları ile deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır.Ohmik pişirme işleminin ekserjetik optimizasyonunu gerçekleştirmek için İnegöl köfte örnekleri kullanılmıştır. Sıcaklık (65-75 °C), voltaj gradyanı (20-40 V/cm) ve süre (0-30 s) bağımsız değişkenleri olarak seçilerek, ekserji verimliliği, sıcaklık homojenliği ve enerji kayıpları yanıt olacak şekilde ohmik pişirme işleminin ekserjetik optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon yanıt yüzey metodu ile gerçekleştirilmiş, bu amaçla gerekli deneysel veriler ?yüzey merkezli karma tasarım? deneme planı seçilerek belirlenmiştir.Ekserjetik optimumda ohmik pişirilmiş İnegöl köfte örnekleri ile eşdeğer süre ve sıcaklıkta geleneksel yöntemle işlenmiş İnegöl köfte örnekleri, belirlenen kalite özellikleri (renk, büzüşme kaybı, pişme verimi, doku profil analizi) açısından değerlendirilmiştir. İki farklı yöntemle pişirilmiş İnegöl köfte örnekleri eğitimli panelistler tarafından sertlik, kesit yüzeyde çiğ renk varlığı, yüzeyde kabuk oluşumu ve genel beğenilirlik açısından Hedonik skala kullanılarak değerlendirilmiştir.Bu tez çalışması ile elde edilen verilerin pilot çapta ve endüstriyel pişirme sistemlerinin kurulması için alt yapı oluşturması amaçlanmıştır.

Abstract:
The usage of ohmic heating systems as a cooking purpose for meatball samples was investigated experimentally and theoretically within this study.To investigate applicability of ohmic cooking, the minced beef samples with different fat content and a traditional meat product which named ?İnegöl köfte? were used. The ohmic cooking was performed at voltage gradients 20, 30 and 40 V/cm and at a temperature from 20 °C to 80 °C. The cooking time, the change in electrical conductivity, exergy efficiency, temperature homogeneity, colour, volume loss and cooking yield were determined, and texture profile analyses of the samples were done.Electrical conductivity changes of all samples were determined as a function of temperature, initial fat content, and voltage gradients by using empirical models. Mathematical models both using electrical conductivity relations obtained and considering energy losses in the systems were developed. The model equations were solved numerically by the usage of MAPLE ver.11 (2006, Kanada) software. The models results were compared with experimental results.?İnegöl köfte? samples were used to perform exergetic optimization of ohmic cooking process. Temperature (65-75 °C), voltage gradient (20-40 V/cm) and time (0-30 s) were selected as independent variables where exergetic efficiency, temperature homogeneities and energy losses as responses. Response surface methodology was used to determine the optimum process conditions and the experiments were designed according to Central Composite Design. The exergetic analyses of ohmic cooking sytem were performed.?İnegöl köfte? samples both cooked ohmically at exergetic optimum conditions and conventionally at the were compared in accordance to some quality attributes (colour, cooking yield, volume loss, texture profile analyses). The presence of uncooked colour on cross sectional surface, the presence of crust on the surface, hardness, general preferences of the samples were measured by using Hedonic scale. It was aimed that; the results of this study will be helpful to design pilot scale and industrial ohmic cooking units.