Gıda ürünlerinin yüzey dekontaminasyonu amacıyla kullanılmak üzere kızılötesi sistem tasarımı
Designing an infrared processing system for surface decontamination of food products
Yazar: AYŞE HÜMEYRA ERDAŞ
Danışman: PROF. DR. FERRUH ERDOĞDU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Matematiksel modelleme = Mathematical modelling

Özet:
Kızılötesi enerji (IR), elektromanyetik enerjinin bir formudur ve mikrodalga (1-1000 mm) ile görünür ışık (0,38-0,78 µm) arasındaki dalga boyu bölgesinde yer almaktadır. Kızılötesi enerji kısa dalga boyuna sahip olması ve gıdaların da düşük ısıl iletkenlik katsayılarına (<0,6 W/mK) bağlı olarak etkin bir yüzey ısınması sağlayabilir. Bu prensiple, kızılötesi enerji uygulaması gıda endüstrisinde yüzey pastörizasyonu/dekontaminasyonu amacı ile kullanılabilmektedir. Ayrıca, kızılötesi enerji uygulaması gıda endüstrisinde var olan geleneksel ısıtma yöntemlerine göre zaman ve enerji tasarrufu sağlamak gibi daha pek çok avantajı ile öne çıkmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada matematik modelleme ve optimizasyon teknikleri kullanılarak gıdalarda yüzey pastörizasyonu/dekontaminasyonu sağlayan bir kızılötesi sistemin tasarımı ve optimizasyonu amaçlanmıştır. Bu kapsamda, modelleme çalışmaları, çoklu fizik yöntemine dayalı bir HAD yazılımı kullanılarak (Comsol V.5.2, Comsol AB, Stockholm, İsveç) 2 (ön modelleme) ve 3 boyutlu olarak yapılmıştır. Model doğrulama amacı ile yapılan deneysel çalışmalarda ise alüminyum materyalli bir silindir ve bir gıda ürünü olarak da incir tercih edilmiştir. İncir, gerek ülkenin önemli ihraç ürünlerinden olması gerek se üretim ve depolama aşamalarında karşılaşılan problemleri açısından tercih edilmiştir. Bu problemlerin en başında ise aflatoksin tehlikesi gelmektedir. Mikrobiyal inaktivasyon çalışmaları ile söz konusu tehlikenin azaltılabileceği/ortadan kaldırılabileceği tez çalışmasının sonuçlarından biri olmuştur. Buna göre, ürün yüzey sıcaklığının 50°C'nin üzerine çıkmasıyla ve 300 s proses süresi ile yeterli bir inaktivasyon sağlanabilmektedir.

Abstract:
Infrared energy (IR) is a form of electromagnetic energy and is located in the wavelength zone between microwave (1-1000 mm) and visible light (0,38-0,78 µm). Infrared energy can provide effective surface warming depending on the short wavelength and the low thermal conductivity coefficients (<0,6 W/mK) of foods. With this principle, infrared energy application can be used for surface pasteurization/decontamination in the food industry. In addition, the application of infrared energy stands out with many advantages such as saving time and energy according to traditional heating methods in the food industry. The aim of this study was to design and optimize an infrared system that provides surface pasteurization/decontamination in foods using mathematical modeling and optimization techniques. Modeling studies were carried out using a HAD software (Comsol V.5.2, Comsol AB, Stockholm, Sweden) 2 (pre-modeling) and 3-dimensional based on the multiple physics methods. In the experimental studies conducted for model validation, aluminum was used as a cylindrical object and fig as a food product. Fig is one of the important export products of the country and it has been preferred in terms of the problems encountered during the production and storage stages. Aflatoxin is one of the most important problems. It has been one of the results of the thesis study that can reduce/eliminate the danger with microbial inactivation studies. The results of this study show that the product surface temperature is above 50 °C and inactivation of 300 s is ensured with sufficient process time.