Sıcak hava ve infrared kurutma yöntemleri ile önişlemlerin üzümün kurutma karakteristikleri üzerine etkisi
Effect on drying characteristics of grape of hot air and infrared drying methods with pretreatments
Yazar: DERYA TAŞTEKİNOĞLU
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM DOYMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yüksek oranda su içeren meyve ve sebzelerdeki mikrobiyal ve kimyasal bozulmaların önlenebilmesi ve raf ömrünün artırılabilmesi için uygulanan en yaygın ve en eski yöntemlerden biri olan kurutmada üründe bulunan suyun önemli bir kısmı uzaklaştırılmaktadır. Kurutma ile gıdaların dayanıklılığının artırılması yanında belirli bölgelerde yetiştirilebilen ve dayanma süresi kısa olan meyve ve sebze gibi gıdaların üretiminin yapılmadığı diğer bölgelerde tüketiciye sunulabilmesi mümkün olmaktadır. Kurutma ile üründe meydana gelen ağırlık ve hacim azalmasından kaynaklanan taşıma, depolama ve paketleme maliyetlerindeki azalmalar, kurutma uygulamasının avantajları arasında yer almaktadır. 
Bu çalışmada, çekirdeksiz üzümler, bazı ön işlemler (Potasyum Karbonat (POTAS), Sodyum Metabisülfit (SMBS), onların karışımı (POTAS+SMBS) ve ön işlemsiz (KONTROL)) uygulamalardan sonra farklı sıcaklıklar altında (55, 60 ve 70°C) kabin kurutucuda ve farklı IR güçler altında (62, 75, 88, 104 ve 125 W) infrared kurutucuda kurutulmuştur. Kurutma işlemlerine örneklerdeki nem içeriği %20 (yaş bazda) düşünceye kadar devam edilmiştir. Kurutma çalışmaları sonucunda elde edilen veriler ile kurutma eğrileri (nem içeriği-kuruma süresi; kuruma hızı-kuruma süresi) çizilmiştir. Farklı kurutma modelleri kullanılarak matematiksel modelleme çalışmaları yapılmıştır. Uygulanan ön işlemlerin kurutma hızına, kurutma süresine olan etkileri araştırılmıştır. Ön işlemli üzümlerin ön işlemsiz üzümlere göre daha kısa sürede kuruduğu gözlenmiştir. POTAS ön işlemin kuruma hızını artırmada diğerlerinden daha etkili olduğu görülmüştür. İnfrared kurutmanın kabin kurutucuya göre daha hızlı kuruttuğu görülmüştür. Kabin kurutucuda sıcaklık arttıkça, infrared kurutucuda infrared güç arttıkça kuruma süresinin azaldığı görülmüştür. Kurutma davranışını en iyi açıklayan modelin Midilli vd. olduğu tespit edilmiştir.
Elde edilen verilerden yararlanılarak difüzyon katsayıları ve aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Kurutma havası sıcaklığının ve IR güç seviyelerinin artmasıyla difüzyon katsayı değerlerinin arttığı tespit edilmiştir. Ön işlem uygulamalarının difüzyon katsayı değerlerini artırdığı aktivasyon enerjilerini düşürdüğü görülmüştür.
Aynı zamanda taze üzümlerin ve farklı ön işlemlerle kabin kurutucuda kurutulmuş üzümlerin renk analizleri gerçekleştirilerek kurutma koşullarının ve ön işlemlerin üzümün kalitesine etkisi araştırılmıştır. Taze üzümlere en yakın rengin, 70°C'de kurutulan SMBS kodlu örnekler olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Üzüm kurutma, infrared kurutma, sıcak hava kurutma, matematiksel modelleme, aktivasyon enerjisi, difüzyon katsayısı, renk analizi

Abstract:
In the drying process which is one of the most common and oldest methods applied to prevent microbial and chemical degradation in fruits and vegetables containing high amounts of water and to increase shelf life, a significant part of the water contained in the product is removed. In addition to increase in the durability of the foods by drying, it is possible to be offered to the consumers in other regions where foods such as fruits and vegetables which can be grown in certain regions and with a short duration are not produced. Cost saving in transportation, storage and packaging that was caused by drying resulting weight and volume reduction are among the advantages of drying process.
In this study, after applying some pretreatments (potassium carbonate (POTAS), sodium metabisulfite (SMBS), their mixture (POTAS+SMBS) and untreated (CONTROL)) to seedless grapes, they were dried under different temperatures (55, 60 and 70°C) in the cabinet dryer and under different infrared powers (62, 75, 88, 104 and 125 W) in the infrared dryer. The drying process was continued until the moisture content of the samples decreased to 20% (wet basis). Drying curves (moisture content-drying time, drying rate-drying time) were plotted with the data obtained in the studies of drying. By using different drying models, the studies of mathematical modeling have been made. The effects of the applied pre-treatments on drying rate and drying time were investigated. It was observed that pretreated grapes dried in a shorter time than non-pretreated grapes. POTAS pretreatment was found to be more effective than others in increasing the drying rate. Infrared drying was found to dry faster than cabinet dryer. As the temperature increased in the cabinet dryer and the infrared power increased in the infrared dryer, it's observed that the drying time decreased. The model that best describes the drying behavior is found to be the Midilli et al. model. 
Diffusion coefficients and activation energies were calculated by using the obtained data. It was determined that diffusion coefficient values increased with increasing drying air temperature and IR power levels. It has been seen that pretreatment applications increase diffusion coefficient values and decrease activation energies.
At the same time, color analysis of fresh and dried grapes in cabinet dryer with different pretreatments were carried out and the effect of drying conditions and pretreatments on the quality of grapes were investigated. The color closest to fresh grapes was determined as SMBS coded samples dried at 70°C. 
Keywords: Grape drying, infrared drying, hot-air drying, mathematical modeling, activation energy, diffusion coefficient, color analysis