Dondurulmuş gıda ürünlerinin çözdürülmesi amacıyla hava üfleme destekli radyo frekans sistemlerin tasarımı
Design of radio frequency systems combined with air impingement for thawing of frozen food products
Yazar: OZAN ALTIN
Danışman: PROF. DR. FERRUH ERDOĞDU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Dondurulmuş gıda ürünlerinin temperlemesinde çözdürülmesinde ısıl işlem olarak
yaygın bir şekilde konveksiyon ve kondüksiyon ısı transferine dayalı geleneksel prosesler
kullanılmaktadır. Bu yöntemlerde ısı transferi ürün yüzeyinden merkezine doğru yol
aldığından ürün merkezinin çözünmesi için gereken sürede ürün yüzeyinde sıcaklığın
yükselmesinden kaynaklı olarak kalite parametrelerinde, özellikle hacim olarak geniş
ürünlerde kayıp yaşanmaktadır. Yenilikçi yöntemlerden olan radyo frekans sistemlerde
ürün elektromanyetik enerji ile etkileşime girerek üründe hacimsel olarak bir ısınma
gerçekleşmektedir. Radyo frekans sistemde üründe hacimsel bir ısınma sağlandığından
geleneksel yöntemlere göre proses süresinde ciddi kısalmalar olmaktadır. Ancak, üründe
hacimsel bir ısınma gerçekleşse de elektromanyetik enerjinin ürün köşe ve kenarlarında
kırılıma uğramasından dolayı bu bölgelerde hızlı bir sıcaklık artışı gözlenmekte ve
tekdüze bir sıcaklık dağılımı elde edilememektedir. Radyo frekans sisteminin çözdürme
prosesinde kullanılabilmesi amacıyla hava üfleme sistemleri ile birleştirilmesi ve sistem
tasarımlarının yapılması tez kapsamında matematiksel model çalışmaları yapılmıştır. Bu
detaylı sistem tasarımının yapılabilmesi için radyo frekans prosesindeki parametrelerin
ürün sıcaklık dağılımına etkisi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Elektrot dizaynının ve
potansiyel elektrotun konumunun etkisi hem matematiksel model ortamında hem de üç
farklı radyo frekans sistemde yapılan deneysel çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Elde
edilen sonuçlara göre kesikli tek kaviteli ve sürekli tünel olmak üzere üç farklı radyo
frekans sistem tasarımı hava üfleme sistemleri ile birleştirilerek hava hızı ve uygulanan
güç değerinin ürün sıcaklık dağılımına etkisi incelenmiştir. Matematik sel model
sonuçlarına göre tekdüze sıcaklık dağılımı bakımından en iyi sonuç 2750 V güç ve 5 m/s
hava hızı uygulandığı koşulda elde edilmiştir.

Abstract:
Conventional methods based on convection and conduction heat transfer are widely used for thawing/tempering food products. With this system, since heat transfer travel from surface to center of sample, it is high possible to face quality lost during the obtain the tempering or thawing temperature at center of sample. In radio frequency system which is an innovative food processing method, the sample interacts with electromagnetic energy and volumetric heating occurs in the sample. There is a significant reduction in process time compared the conventional method due to the volumetric heating in radio frequency systems. However, the refraction of electromagnetic energy at corners and edges of sample results in non-uniform temperature distribution, especially thawing process. For this reason, mathematical model studies were carried out to design radio frequency combined with air impingement system to eliminate the high temperature problem at surface of sample. In order to developed this kind of radio frequency system, the effects of the parameters in the radio frequency process were investigated by both experimental and mathematical model studies. Electrode design, orientation of potential electrode and electrode distance effects on the temperature distribution were compared in three different radio frequency systems. According to results, batch single cavity and continuous tunnel cavity were developed combined with air impingement system. In developed combined radio frequency systems, various applied voltage and air velocity were investigated to obtained uniform temperature distribution. In terms of the temperature uniformity, suitable result was obtained applied 2750 V and 5 m/s air velocity conditions.