Kabağın hibrit infrared-konvektif kurutulması: Kurutma kinetiği, rehidrasyon verenk parametrelerinin incelenmesi
Pumpkin hybrid infrared-convective drying: Drying kinetics, rehydration and examining color parameters
Yazar: BURCU KAHVECİ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM DOYMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kabak dilimleri konvektif kurutma, infrared (kızılötesi) kurutma ve konvektif+infrared kombine kurutma teknikleriyle kurutulmuştur. Konvektif kurutucuda değişik hava sıcaklıklarında (45, 55, 65, 75°C) ve sabit hava hızına sahip (2 ± 0.1 m/s), 50, 62, 74 ve 88 W güç kademelerinde infrared kurutma işlemi  ve kombine kurutmadan önce 50 W gücünde sırasıyla 30, 60 ve 90 dakika boyunca kurutulan kabak numuneleri daha sonra 55°C'de konvektif kurutucuda kurutulmuştur. İnfrared, konvektif ve hibrit kurutma işlemlerinden önce kurutulacak kabaklar, % 0.5 sitrik asit (SA), ve % 1 sodyum klorür (SK) çözeltilerinde iki dakika bekletilmişlerdir. Ayrıca ön işleme tabi tutulmayan numuneler (Kontrol) aynı koşullarda kurutulmuştur. Dilim kalınlığının kurutma zamanına etkisini incelemek amacıyla 0.5, 0.8 ve 1.1 cm kalınlığında kesilen kabak numuneleri 65°C konvektif kurutucuda kurutulmuştur. Kurutma işlemlerinden sonra rehidrasyon oranı ve renk analizi işlemleri gerçekleştirilmiştir. Kurutma işlemlerinin sonunda ön işlemin, hava sıcaklığının ve infrared gücünün kurutma zamanına etkisi incelenmiştir. 
Deneysel verilere göre kurutma sıcaklığı ve infrared güç seviyesi artışına paralel olarak kurutma zamanında azalma gözlemlenmiştir. Sitrik asit ile ön işlem uygulanmış kabak numuneleri, sodyum klorür ile ön işlem uygulanmış kabak numunelerine göre daha kısa zamanda kurumuştur. Dilim kalınlığının artmasıyla birlikte kurutma zamanı da artmıştır. Kurutma sonuçları on adet matematiksel modele uygulanarak istatiksel analiz sonuçlar sonucunda Aghbashlo vd. modeli en uygun model seçilmiştir. 
Konvektif kurutucuda kurutulan numunelerin efektif difüzyon katsayıları 3.67610-10 – 8.54410-10 m2/s ve aktivasyon enerjileri 17.41-23.35 kJ/mol arasında bulunmuştur. İnfrared kurutucuda kurutulan numunelerin efektif difüzyon katsayıları 8.88310-10 - 1.21810-9 m2/s, aktivasyon enerjileri 2.103-3.171 kW/kg arasında tespit edilmiştir.
Renk analizi sonucunda, her iki kurutucuda yapılan çalışmalar için sıcaklık ve infrared gücünün artışı ile "L*" değerinin azaldığı, "a*" ve "b*" değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Ön işlem ile muamele edilen kabak numunelerinin kontrol numunelerine göre daha iyi rehidrasyon oranlarına sahip oldukları tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Ön işlem çözeltisi,  kabak,   kurutma, matematiksel modelleme, aktivasyon enerjisi

Abstract:
In this study, pumpkin slices were dried by convective drying, infrared drying and convective + infrared combined drying techniques. In the convective dryer at different air temperatures (45, 55, 65 and 75°C) and at a constant air speed of 2 ± 0.1 m/s, in the infrared dryer at power levels of 50, 62, 74 and 88 W, and before the combined drying at 50 W power, respectively, 30, 60 and pumpkin samples dried for 90 minutes were then dried in a convective dryer at 55 °C. Before infrared, convective and hybrid drying processes, the pumpkins to be dried were kept in 0.5% citric acid (SA) and 1% sodium chloride (SK) solutions for two minutes. In addition, the untreated samples (Control) were dried under the same conditions. In order to examine the effect of slice thickness on drying time, pumpkin samples cut in 0.5, 0.8 and 1.1 cm thickness were dried in a 65°C convective dryer. After drying, rehydration rate and color analysis were performed. At the end of the drying processes, the effects of pretreatment, air temperature and infrared power on the drying time were investigated.
According to the results obtained, a decrease in drying time was observed in parallel with the increase in drying temperature and infrared power level. Pumpkin samples pretreated with citric acid dried in a shorter time than pumpkin samples pretreated with sodium chloride. The drying time increased with the increase in slice thickness. The drying results were applied to ten mathematical models and statistical analysis results were obtained by Aghbashlo et al. model was chosen as the most suitable model.
The effective diffusion coefficients of the samples dried in the convective dryer were found to be between 3.67610-10 – 8.54410-10 m2/s and activation energies between 22.32-24.15 kJ/mol. The effective diffusion coefficients of the samples dried in the infrared dryer were found to be between 8.88310-10 - 1.21810-9 m2/s, and the activation energies between 2.103 - 3.171 kW/kg.
As a result of the color analysis, for the studies carried out in both dryers, as the temperature and infrared power level increased, the "L*" value decreased and the "a*" and "b*" values increased. It was determined that the pumpkin samples treated with the pretreatment had better rehydration rates than the Control samples.

Keywords: Pretreatment solution, pumpkin, drying, mathematical modeling, activation energy