Soğuk hava depolarında farklı soğutucu gazların soğutma etkinliğinin saptanması ve soğuk depolanan bazı tarımsal ürünler üzerindeki etkilerinin karşılaştırılması üzerinde bir araştırma
A research on determination of the effect of refrigerants and comparison of the effects on cold stored agricultural products (Apple, cherry, sour cherry and grape)
Yazar: SERAP AKDEMİR
Danışman: PROF. DR. SELÇUK ARIN
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Elma = Apple ; Kiraz = Cherry ; Soğuk depolama = Cold storage ; Soğuk hava deposu = Cold weather store ; Soğutucu gazlar = Cooling gases ; Vişne = Morello cherry ; Üzüm = Grape

Özet:
ÖZET DOKTORA TEZİ Soğuk Hava Depolarında Farklı Soğutucu Gazların Soğutma Etkinliğinin Saptanması Ve Soğuk Depolanan Bazı Tarımsal Ürünler Üzerindeki Etkilerinin Karşılaştırması Üzerinde Bir Araştırma Serap AKDEMİR Trakya Üniversitesi Tekirdağ Meslek Yüksekokulu İklimlendirme ve Soğutma Programı Öğretim Görevlisi Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Anabilim Dalı Danışman: Prof.Dr.Selçuk ARIN 2002, Sayfa: 144 Jüri: Üye:Prof.Dr.Poyraz Ülger Danışman: Prof.Dr.Selçuk ARIN Üye:Prof.Dr.Kamil ALİBAŞ Bu araştırmada; çeşitli tarımsal ürünlerin depolanması için soğuk hava deposunun tasarımı, projelenmesi ve inşası gerçekleştirilerek Trakya Bölgesi'nde yetiştirilen kiraz, vişne, elma ve üzüm gibi ürünlerde farklı soğukluk ortamları yaratılarak ürünlerde ve ortamda oluşan değişim saptanmıştır. Ayrıca soğuk hava deposundaki soğutma makinasında farklısoğutucu gazlar kullanılarak soğutma etki katsayıları saptanmıştır, soğuk oda boş iken ve içinde ürün var iken odada ve ürün yığını içinde (ürünün depolandığı kasa içinde) sıcaklık ve nem değişimi belirlenmiştir. Araştırmada kullanılan materyaller iki adet soğuk depo, iki farklı soğutucu gaz ve tarımsal ürünlerdir. Soğutucu gazlar Freon 12 (R12) ve Kloroflorokarbon (R404A) gazlandır. Depolanan tarımsal ürünler ise Golden Delicious elma, Ziraat 900 kiraz, Kütahya çeşidi vişne ve Alphonse Lavallee çeşidi üzümdür. Soğutma sistemi ile ilgili olarak soğutma yükü hesaplanmış, kompresör, kondenser ve buharlaştmrcının seçimi yapılmış ve aynı soğutma sistemine R12 ve R404A gazı yüklenerek soğutucu sistemi ile ilgili gözlemler yapılmıştır. Evaporator ve kondanser sıcaklıkları, kompresör basınçları, maksimum soğutma katsayısı, hava debisi ve elektrik enerjisi tüketim değerleri belirlenmiştir Araştırmanın ikinci kısmında aynı zamanda, iki farklı soğuk depodaki soğutma makinalarına R12 ve R404A gazlan yüklenerek sistemler çalıştınlmıştır. Bu depolarda önce elma ve daha sonraki yıl kiraz, vişne ve üzüm depolanmıştır. Denemeler üç tekerrürlü tam şansa bağlı faktöriyel deneme desenine göre düzenlenmiştir. Bu iki soğuk depoda ürüne bağlı olarak ; ağırlık kaybı, meyve eti sertliği, suda çözünebilir kuru madde miktarı, titre edilebilir asit miktarı, nişasta içeriği, pH değeri, çürüme indexi ve salkım iskeleti rengi gibi değerler saptanmıştır. Araştırmada iki farklı soğutucu gaz ile hem boş hemde dolu depoda sıcaklık ve nem değerlerindeki değişimler belirlenmiştir. Toplam soğutma yükü elma için 9652.849 kJ/h, kiraz için 9590.007 kJ/h, vişne için 10392.206 kJ/h ve üzüm içinde 7755.682 kJ/h olarak hesaplanmıştır. En yüksek soğutma yükü değeri vişne depolanması halinde 10392.2 kJ/h' dir. İnşası yapılan odaya yerleştirilecek olan kompresör, kondanser ve evaporator gibi soğutma sistem elemanlarının seçiminde en yüksek değer olan vişnenin ısı kapasitesi dikkate alınmıştır. İnşası yapılan depoda yüksek sıcaklıklardan düşük sıcaklıklara doğru ölçümler alınmıştır. Dolayısıyla iki gazın giriş ve çıkış sıcaklıkları arasında 0°C'a gelinceye kadar farklılıklar gözlenirken bu sıcaklıktan sonra her iki gaz içinde dengeli bir soğutma gerçekleşmiştir. Farklılığın nedeni R12 gazının buharlaşma ısısının düşük olmasından kaynaklanmaktadır. Örneğin; R12 gazının buharlaşma ısısı +11°C de 145. 9kJ /kg iken bu değer R404A için 160.4kJ/kg'dır. R12 ve R404A'nın emme basınçları birbirine çok yakındır ancak R 404A'nın basma basıncı R12 nin basma basıncından daha fazladır. Hava ile ilgili değerlendirmeler sonucunda; evaporator ön yüzünden itibaren 50 cm uzaklığa kadar evaporatörün sağ ve solundaki duvarlarda hava hızının sıfır olduğu, evaporatörün önünden 1 m mesafede hava hızlarının değişiminin 0.5-1.5 m/s arasında olduğu gözlenebilir. Ayrıca evaporatörün ön yüzeyinden uzaklaştıkça hava hızı azalmaktadır. Ancak havanın duvarlara çarparak geri dönmesi sonucunda oda içinde bazen bu kural bozulmaktadır. Elektrik enerjisi tüketimi elmanın depolanması süresince 1198 kWh (26/10/2000- 26/12/2000-2 ay), kiraz depolanırken 293kWh (06/06/2001-18/06/2001-13 gün), vişne depolanması sırasında 174,7 kWh(2 5/06/200 1-29/06/200 1-5 gün) ve üzüm depolanırken 830 kWh (26/09/2001-26/11/2001-2 ay) saptanmıştır. Ortalama günlük elektrik enerjisi tüketimi elma için 19.97 kWh/gün, kiraz için 22.54 kWh/gün, vişne için 34.94 kWh/gün ve üzüm için 13.83 kWh/gün olarak hesaplanmıştır. R12 ve R404A soğutucu gazlan ile soğutulan depolarda depolanan elmada, suda eriyebilir kuru madde miktarları değişmiş ve zamana bağlı olarak da azalmıştır. Titre edilebilir asit miktarla rı da değişmiştir. Buna karşılık meyve eti sertlik değerleri değişmemiştir. Depolanan elmaların nişasta skala değerleri farklı gazlar için istatistiksel olarak aynı değerde olmuştur. Elmalarda ağırlık kaybı ile ilgili sonuçlar farklı soğutucu IIgazlarla elde edilen depolama koşullarının etkisinin farklı olduğunu ve zamanla ağırlık kaybının arttığım göstermiştir. Kirazlarla ilgili sonuçlar irdelendiğinde; kuru madde miktarı değişimi üzerindeki etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmamıştır. Buna karşılık ölçüm zamanlan arasındaki ortalamalar farklı bulunmuştur. Kirazlarda ölçülen meyve suyunda titre edilebilir asit miktarına gazların etkisi önemsiz bulunmuştur. Kirazda pH değişimi gazlar için önemsiz çıkmıştır. Zamana bağlı değişim ise önemli çıkmıştır. Vişne ile ilgili sonuçlar değerlendirildiğinde; toplam suda erir kuru madde miktarı ve pH değeri değişiminde soğutucu gazların etkisi önemsiz çıkmıştır. Vişnede meyve suyunda titre edilebilir asit miktarının değişimi farklı gazlar için önemli olmuştur. Suda erir kuru madde miktarındaki değişim üzümlerde yapılan analizlerde önemsiz bulunmuştur. Titre edilebilir asit miktarının değişimi soğutucu gazlar için önemsiz çıkmıştır. Üzümde olgunluk indisinin değişimi gazlar için önemsiz bulunmuştur. Çürüme indexi değerindeki değişim farklı depolarda depolanan üzümler için önemsiz bulunmuştur. Salkım iskeleti rengi değerindeki değişim önemsiz bulunmuştur. Depolama başlangıcında yeşil olan salkım iskelet rengi gittikçe kuruyarak kahverengiye dönüşmüştür. R404A gazı için; yüksek sıcaklıklarda (11°C-6°C) depo içinde farklı noktalarda ölçülen sıcaklıklar arasında düşük sıcaklıklara göre daha az farklılık olduğu görülmüştür. Düşük sıcaklıklarda ise alt konumdaki sıcaklığın üst konumdaki diğer noktalara göre daima düşük olduğu gözlenmiştir. Bunun sebebi ise soğuyan havanın yoğunluk farklılığından dolayı depo tabanına çökmesidir. Soğuk depo içinde sıcaklık tabandan tavana doğru yükselmektedir. Depo sıcaklığı düştükçe depo içindeki nem azalmaktadır. Bunun nedeni evaporator fanı tarafından sirküle edilen hava evaporator içinden soğutulmak üzere geçirilirken 0°C in altındaki bir yüzeyle temas ettiği için hava içindeki nem buzlanmaktadır. Buda soğuk hava depolarına konan ürünlerde mutlaka nemlendirme yapılması gerektiğini ortaya koymaktadır. Elmada kasa içi sıcaklıklar R12 ve R404A gazı için istatistiksel olarak farklı çıkmıştır. Elma kasalarının iç nemi ile ilgili sonuçlar irdelendiğinde; gazların nem değişimi üzerindeki etkisi önemli olmuştur. Kiraz kasa içi sıcaklıklar R12 ve R404A gazı için istatistiksel olarak farklı çıkmıştır. Gazların nem değişimi üzerindeki etkisi önemli olmuştur. Vişne; R404A gazı ile soğutulan 1 no'lu odada +1 °C depolama sıcaklığında kasa içi sıcaklığın değişiminin daha dar bir aralıkta olduğu, sıcaklığın daha düşük olduğu görülmektedir. Üzüm kasa sıcaklık değerlerindeki değişim farklı gazlarla soğutulan depolarda istatistiksel açıdan farklı olmamıştır. Bunun nedeni üzümdeki depolama yönteminin farklılığından kaynaklanmaktadır. Anahtar Kelimeler: Soğuk depolama, soğuk oda projelenmesi, soğurma yükü, R12, R404A, Elma, Kiraz, Vişne, Üzüm depolanması III

Abstract:
SUMMARY Ph.D. Thesis A Research On Determination Of The Effect Of Refrigerants And Comparison Of The Effects On Cold Stored Agricultural Products (Apple, Cherry, Sour Cherry And Grape) Serap AKDEMİR Trakya University Tekirdağ Vocational School Refrigeration and Air Conditioning Department Trakya University The Institute of Natural and Applied Sciences Agricultural Machinery Mainscience Section SupervisorrProf.Dr. Selçuk ARIN 2002, Page: 144 Jury: Prof.Dr. Poyraz ULGER Prof.Dr. Selçuk ARIN Prof.Dr. Kamil ALIBAS Purpose of this research were to design and to build a cooled room. The cold store was used to compare effect of two different type refrigerants. In addition, apple, cherry, sour cherry and grape were stored for a period to determine quality changing. Temperature and humidity changing of the cooled store were measured for each refrigerants (R12 and R404A). This research was carried out in Trakya university Tekirdağ Agricultural Faculty, and Vineyard Research Institute of The Ministry of Agriculture. Material used in this research were two different cooled store, two different refrigerants (R12 and R404A) and fruits (apple, cherry, sour cherry and grape). Fruits variety were Goldon delicious apple, Ziraat 900 cherry, Kütahya sour cherry and Alphonse Lavalle grape. In this research, cooling load of system was calculated. Compressor, condenser and evaporator were selected. Cooling performance of the refrigerants were measured. Temperature of the evaporator and condenser, compressor pressures, max. and min. cooling IVcoefficients, air flow rate and electrical energy consumption of the cooling system were observed. Apple, cherry, sour cherry and grapes were stored between 2001 and 2002. Low temperatures were selected for the storage as +1°C and +3°C. Experiments were completely randomised design, 2 factor factorials with three replications. Weight changing, hardness of fruit pulp, dry matter percentage, amount of soluble acid, starch, pH, decaying index and bunch colour were determined and evaluated. In addition, temperature and humidity of the empty cooled room and loaded cooled room were measured and evaluated. Total cooling load of the apple, cherry, sour cherry and grapes were calculated 9652.849 kJ/h, 9590.007 kJ/h, 10392.206 kJ/h and 7755.682 kJ/h, respectively. The highest value for total cooling load was 10392.2 kJ/h and it was used to select compressor, condenser and evaporator. Suction pressure of the R12 and R404A cooling gas were very closely, but suction pressure of the R404A was higher than R12. Air flow speed was zero for the right and left of the evaporator. The speed of the air flow was changed between 0.5 and 1.0 m/s in front of the evaporator. The consumption of the electrical energy were 1198 kWh ( for 2 months) for apple, 293kWh (for 12 days) for cherry, 174.7 kWh (for 5 days) for sour cherry and 830 kWh (for two months) for grape. During the storage time, soluble solid contents of the apple changed for each cooled room used two different type refrigerants. The soluble solid matter contents reduced during the storage period. Soluble acid values of the apples also changed for two refrigerants. There is no differences between the hardness of the apple that were stored in the two different cooled room. Differences between weight losses of the apples stored in the different cooled rooms where used R12 and R404A, is significant due to statistical tests. Weight losses of the apples increased for the storage period. Effect of two refrigerants on the soluble solid matter contents, soluble acid contents and pH values of stored cherries were not significant due to statistical evaluations. But there were significant differences between these values during storage period. Key words: cold storage, refrigerants, R12, R404A, Apple, cherry, sour cherry, grape V