Ilımlı elektriksel alan destekli ekstraksiyon işleminin incelenmesi, matematiksel modellenmesi ve eksergoekonomik değerlendirmesi
Investigation of moderate electric field assisted extraction process, mathematical modelling and exergoeconomic evaluation
Yazar: ÖMER FARUK ÇOKGEZME
Danışman: PROF. DR. FİLİZ İÇİER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında, ılımlı elektriksel alan ekstraksiyon (IEA-E) işleminin zeytin yapraklarından oleuropein ekstraksiyonu üzerine etkileri, IEA-E işlemi 2 farklı dalga tipi ve 3 farklı frekans kombinasyonu işlem koşullarında uygulanmıştır. Gerçekleştirilen IEA-E işlemlerinin ekstraksiyon verimi, hücre ayrışma indeksi (Zc), palisat hücrelerinin kesit alanı değişimi (KAD), efektif difüzyon katsayısı (Deff)üzerine etkileri belirlenmiştir. Geleneksel ekstraksiyon işlemi ile 40±0.5°C'de 8 saat elde edilen %20.9±1.7 oleuropein ekstraksiyon verimine sinüs dalga tipi ve 2000 Hz frekans değerin kullanılarak gerçekleştirilen IEA-E işleminde %42.1±8.3 daha kısa sürede elde edilmiştir. IEA-E işlemi sonrasında zeytin yapraklarında gerçekleştirilen anatomik incelemeler sonucunda kare dalga tipi uygulamalarının palisat hücre alanlarında işlem görmemiş yapraklardaki hücrelere göre azalmaya yol açtığı belirlenirken, sinüs dalga tipinin ise hücre alanlarında artışa yol açtığı tespit edilmiştir. Korelasyon analizleri sonrasında sinüs ve kare dalga tiplerinde Zc ile Deff ve Zc ile KAD arasında korelasyon olduğu belirlenmiştir. Zeytin yaprağı içindeki oleuropeinin difüzyonu sonlu eleman yöntemi kullanılarak simüle edilmiş ve ekstraksiyon geçmişi başarılı bir şekilde öngörülebilmiştir. Eksergoekonomik değerlendirme ile geleneksel ekstraksiyon işleminde ekstraktın birim ekserji maliyetinin 18.3±0.2 $/kJ olduğu, IEA-E işleminde ise en düşük maliyet değerlerinin (14.2±0.6 $/kJ) sinüs dalga tipi ve 2000 Hz frekans değerinde elde edildiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this doctoral thesis, the effects of moderate electric field extraction (IEA-E) on oleuropein extraction from olive leaves were investigated. The IEA-E process was applied under the operating conditions of 2 different wave types and 3 different frequency combinations. The effects of the IEA-E processes on the extraction efficiency, cell disintegration index (Zc), change of cross-sectional area of palisade cells (CCA), and effective diffusion coefficient (Deff) were determined. The 20.9±1.7% oleuropein extraction efficiency, which was obtained with the conventional extraction process at 40±0.5°C for 8 hours, was obtained in a 42.1±8.3% shorter time in the IEA-E process using the sine wave type and 2000 Hz frequency. As a result of the anatomical examinations carried out on olive leaves after IEA-E treatment, it was determined that square wave type applications caused a decrease in palisade cell areas compared to cells in untreated leaves, while sine wave type led to an increase in cell areas. After the correlation analysis, it was determined that there was a correlation between Zc and Deff and between Zc and CCA in sine and square wave types. The diffusion of oleuropein in olive leaf was simulated using the finite element method and the extraction history could be predicted successfully. With the exergoeconomic evaluation, it was determined that the unit exergy cost of the extract was 18.3±0.2 $/kJ in the conventional extraction process, while the lowest cost values (14.2±0.6 $/kJ) in the IEA-E process were obtained at sine wave type and 2000 Hz frequency.