Elmanın kuruma kinetiğinin incelenmesi
Investigation of kinetics drying of apple
Yazar: NASIM KIAN POUR
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ KARATAŞ
İstanbul Aydın Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, elma cipsi üretmek için üç elma türü (Starkpur Golden Delicious (SGD), Granny Smith (GS) ve Starkrimson Delicious (SKD ), 110,115 ve 120°C  sıcaklıklarda , 1.75 m/s  hava hızı , H_S=25°C doymuş rutubet ile laboratuar tipi konvektif bir kurutucuda, elmaların kuruma ve tekstürel özellikleri ile değişik geometrik şekillerin (üçgen daire vd.) difüzyon katsayısı ile aktivasyon enerjisi üzerine etkileri incelendi. Numunelerin kurutma sürecinde ısı, kütle ve momentum aktarımı ile kurutma sisteminde kullanılan matematiksel modellerin uygunluğunu araştırıldı. Deneysel sonuçların altı kurutma modeline uygunluğu araştırılarak, non-lineer regresyon analizi ve istatistiksel değerlendirme kriterlerinin 0.827 < R^2 < 0.999 olduğu saptandı. Bu çalışmada kullanılan elma türleri kurutma modellerinden Midilli & Küçük modeline en uygun olduğu ayrıca Fick's ikinci yasası ile difüzyon değerleri, 1.93×〖10〗^(-9)-2.85×〖10〗^(-9)  〖(m〗^2⁄s) arasında değişkenlik gösterdiği belirlendi. 
Arrhenius denklemi kullanılarak  aktivasyon enerji değerlerinin 5.02 - 36.53 kJ/kg.mol arasında olduğu buna ilave olarak momentum, ısı ve kütlenin moleküler aktarımı, Newton'un viskozite, Fourier ve Fick's yasaları ile 4.202-5.005 N, 60.31-71.76 (W/m².K) ve 0.0497-0.0594 (m/s) sırasıyla değiştiği görüldü.
Kurutulmuş elma türlerinin şekilsel olarak sertliği, kırılganlığı ve gevrekliği, enstrümantal tekstür analizleri yapılarak, üçgen şeklin en yüksek kırılganlık ve gevrekliğe sahip olduğu belirlendi. Ayrıca elma numuneleri farklı kaplama çözeltilerine batılarak difüzyon katsayıları incelendi. Ksantan ve arap zamkı çözeltilerindeki difüzyonlarının %28 ve %9'a azaldığı ancak sodyum aljinat, pektin ve jelatin çözeltilerindeki difüzyon katsayıları ise %36, %22 ve %2'ye artığı görüldü. 

Anahtar Kelimeler: Elma cipsi,  Kuruma kinetiği, Fick'in yasası, Isı ve kütle transfer katsayısı, Matematkisel modelleme, Difüzyon, Aktivasyon Enerjisi, Kaplama, Tekstür.

Abstract:
The aim of this study in order to produce the apple chips due to that  three vareties of apples Starkpur Golden Delicious (SGD), Granny Smith (GS) and Starkrimson Delicious (SKD) were taken and dried  at 110,115 and 120°C with 1.75 m/s air velocity and  saturation humidity (H_S=25°∁ ) on the laboratory type of convective dryer. The effect of drying temperature related on the different geometric shapes of particle  (triangle, circele etc) were investigated  in order to estimate , diffusion coefficient , activation energy  and textural properties of apples. Also  heat, mass and momentum transfer in the drying process and the suitability of the mathematical models were searched. The experimental results were fitted  to six drying models by a nonlinear regression analysis and the statistical evaluation criteria showed that  R^2 values ranged from 0.827 to 0.999. In this study, the Midilli & Kucuk model was given as the best model to predict the drying behavior of all the apple varieties also the Fick's second law  was used to determine  the effective diffusivities which were varied between  1.93×〖10〗^(-9) - 2.85×〖10〗^(-9) m^2/s.
The activation energies were determined  as  5.02 - 36.53 kJ/kg.mol   using  an Arrhenius equation. In addition, the molecular transport of momentum, heat and mass were obtained from Newton's law of viscosity, Fourier's and Fick's laws which were varied between  4.202-5.005 N, 60.31-71.76 (W/m².K) and  0.0497-0.0594 (m/s) respectively.
The instrumental texture analysis were used to determine the hardness, Fracturability and crispness of different shapes dried apples which Fracturability, and crispness of triangle shape samples were given as maxium value. In addition, the diffusion coefficients of coated apples after immersion in the vaious coating solutions  were investigated. Xanthan gam and gum Arabic were decreased the diffusion coefficient about 28% and 9%, respectively while, sodyum alginate, pectin and gelatin causes of increase  the diffusion coefficient respectively up to 36%, 22% and 2%.

Keywords: Apple chips, Drying kinetics, Fick's law, Heat and mass transfer coefficient, Mathematical modeling, Diffusion, Activation energy, Coating, Texture.