Meyvelerin dondurarak kurutulması
Freeze drying of fruits
Yazar: NESRİN ÖZENİR
Danışman: DOÇ. DR. HASAN SADIKOĞLU
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Dondurarak kurutma = Freeze drying ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling

Özet:
Kurutma, meyve ve sebze gibi tarımsal ürünlerin saklanması ve korunmasında kullanılan en eski metotlardan biridir. Dondurarak kurutma, kuruma işleminin süblimasyon ile gerçekleştiği pahalı ve karmaşık bir kurutma metodudur. Akla gelebilecek herhangi bir meyve dondurularak kurutulabilir. Bu konuda en fazla rastalanan meyvelerden biri olan elma, meyve tüketimi alanında çok önemli bir yere sahiptir ve hem taze olarak hem de kurutulmuş halde tüketimi oldukça yaygındır.Bir ürünün kuruma karakteristiğinin belirlenmesi, kurutma işlemi ve kurutma tesislerinin dizayn ve kurulumunda kolaylık sağlar. Kuruma kinetiği, kurutma deneyleri ve sistemin matematiksel modellenmesi ile belirlenebilmektedir. Bu çalışmada, değişen kuruma zaman aralıkları kullanılarak elma için kuruma kinetiği oluşturulmuştur. Ayrıca, literatürde mevcut farklı kuruma modelleri denenerek matematiksel modelleme çalışması uygulanmıştır. Deneyler, pilot ölçekli tepsili tipteki dondurarak kurutucuda gerçekleştirilmiştir. Çalışmada yer alan bütün kurutma deneylerinde kurutma odasındaki basıncı 10 Pa'a sabitlenmiştir. Plaka sıcaklığı ise -40oC'dan başlayarak adım adım 20oC'a çıkartılmıştır. 21 saatlik toplam kurutma işlemi tamamlanıncaya kadar her 2 saatte bir elmada meydana gelen kütle kaybı ölçülmüştür ve bu veriler sayesinde kuruma eğrisi oluşturulmuştur. Kuruma eğrisi, zamana karşılık değişen nem oranı olarak gösterilmiştir.Çalışmada 11 farklı model kullanılmıştır. Modellerin çözümü en küçük kareler yaklaşımı kullanılarak nonlineer regresyon ile gerçekleştirilmiştir ve regresyon katsayısı metodu ile de kuruma eğrisinin belirlenmesi için uygunlukları karşılaştırılmıştır. Küp haline getirilmiş elma parçalarının dondurarak kurutulmasında kuruma kinetiğini en iyi temsil eden difüzyon modeli Page modeli (Regresyon katsayısı: 0,991564) olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Drying is one of the oldest methods for the preservation of agricultural products such as fruits and vegetables. Freeze drying is an expensive and complex drying method where dehydration is carried out by sublimation. Freeze drying process can be applied for any fruit. Apple is one of the most common fruit that it has a significant share in fruit consumption both in fresh and dried form. It is also an important ingredient for many food products such as cakes, cereals etc.Drying characteristics of a product can provide useful information for designing, construction and operating of dryer plants. Drying kinetics data can be determined by drying experiments and used to verify mathematical models. In this study, drying kinetics of apple cubes were determined experimentally by measuring weight loss with time. The experimental drying data were used to determine model parameters for different diffusion models. The experiments were conducted using a pilot scale tray freeze dryer. The chamber is set at the lowest value of 10 Pa of vacuum pump while plate temperaure was slowly increased from -40oC to 20oC for drying experiments. The weight loss of apple cubes is measured and recorded for every 2 hours until the all drying operation is completed (21 hours). The measured datas are used to obtain drying rate curves. For this purpose, the moisture ratio versus time curves were plotted.Eleven different diffusion models were studied to find the best diffusion model to represent freeze drying of apple cubes. In order to find parameters of the different diffusion model equations, nonlinear regression analysis were performed by using least-squares approach. The non-linear regression analysis showed that best diffusion model that describes the freeze drying of apple cubes is the Page model where regression coefficent is 0,991564.