Brokoli ve karnabaharın kurutma karakteristiklerine ön işlem sıcaklığının ve süresinin etkisi
Effect of pretreatment temperature and time on drying characteristics of broccoli and cauliflower
Yazar: MEDİNE ŞAHİN
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM DOYMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ön işlem sıcaklığının ve süresinin kurutma karakteristiklerine etkilerini incelemek amacıyla, brokoli ve karnabahar sebzeleri bir kabin kurutucuda kurutulmuştur.
İstanbul'da bir süpermarketten temin edilen brokoli ve karnabahar sebzelerinin öncelikle nem tayinleri yapılmıştır. Yapılan tayinler neticesinde brokolilerin kuru madde içeriği %12,92 ve nem içeriği ise %87,08; karnabaharların kuru madde içeriği %9,81 ve nem içeriği ise %90,19 olarak tespit edilmiştir.
Her iki sebze için de yaklaşık 100'er gram olacak şekilde dilimlenip tartılarak üç farklı grup numune hazırlanmıştır. Birinci gruptaki numuneler herhangi bir ön işlem yapılmadan, ikinci gruptakiler 80°C sıcaklığındaki sıcak suda 1 dakika ön işleme tabi tutularak ve üçüncü gruptaki numuneler ise oda sıcaklığındaki sitrik asit çözeltisinde 1 dakika ön işleme tabi tutulduktan sonra sıcak hava ile kurutulmuştur. Kurutma deneyleri, her iki sebze için de 45, 55, 65 ve 75°C sıcaklıklardaki hava ile gerçekleştirilmiştir.
İkinci aşama kurutma deneyleri için ise önce numunelerin ön işlem sıcaklığı 80°C'de sabit tutularak 1, 2, 3, 4 ve 5 dakika olarak faklı sürelerde ön işlem uygulandıktan sonra sebzeler 65°C'deki hava ile kurutulmuştur. Üçüncü aşamada ise, ön işlem süresi 2 dakikada sabit tutularak 40, 60 ve 80°C sıcaklıktaki sıcak su ve sitrik asit çözeltileri ile ayrı ayrı muamele edilen numuneler 65°C'deki hava ile kurutulmuştur. Bu şekilde brokoli ve karnabahar kurutmaya etki eden parametrelere ön işlem sıcaklığının ve ön işlem süresinin etkisi incelenmiştir.
Kurutma denemeleri sonucunda ilk olarak kurutma eğrileri çizilmiş, sebzelerdeki nem içeriğinin zamanla azaldığı tespit edilmiştir. Kurutma havasının sıcaklığının artmasıyla kurutma süresinin kısaldığı görülmüştür. Ayrıca ön işlem uygulanarak kurutulan sebzelerin ön işlem uygulanmadan kurutulan sebzelere oranla kurutma süresinin daha kısa olduğu saptanmıştır. Bu durumun, sıcak suyla muamele edilerek kurutulan ürünlerde, sitrik asitle muamele edilerek kurutulan örneklere göre daha belirgin olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Aynı şekilde ön işlem sıcaklığının ve ön işlem süresinin artmasının da kurutma süresini kısalttığı belirlenmiştir. 
Kurutma verileri yedi matematiksel modele uygulanmıştır (Newton, Page, Henderson ve Pabis, Logaritmik, Two-term, Wang ve Singh, Midilli vd.). Her bir model için katsayılar, regresyon katsayısı (R2), khi-kare (χ2) ve tahmini standart hatası (RMSE) değerleri hesaplanmıştır. Midilli vd. denklemi, maksimum R2 değeri, minimum χ2 ve RMSE değerleri verdiğinden deneysel verilere en uygun denklem tipi olarak belirlenmiştir. Ayrıca brokoli ve karnabahar örnekleri için 45, 55, 65 ve 75°C sıcaklıklardaki etkin difüzyon katsayısı ve aktivasyon enerjisi değerleri hesaplanmıştır. Sonuçların literatürdeki benzer çalışmalarla da örtüştüğü görülmüştür.
Son olarak 65°C'de kurutulan örneklerin rehidrasyon oranları incelenmiştir.  Rehidrasyon sıcaklığının artmasıyla rehidrasyon oranı da artmaktadır. Ayrıca ön işlem görmüş örneklerin rehidrasyon oranının daha yüksek olduğu saptanmıştır.

Abstract:
In this study, broccoli and cauliflower were dried in a cabinet dryer in order to examine effect of pretreatment temperature and time on drying characteristics of broccoli and cauliflower.
At first, it was determined the moisture contents of broccoli and cauliflower which bought from a supermarket in İstanbul. As a result of determination of moisture, dry matter of broccoli and moisture contents were determined 12,92% and 87,08%; dry matter of cauliflower and moisture contents were determined 9,81% and 90,19%, respectively.
Three different samples were prepared by slicing approximately 100 grams of both vegetables. First sample was not pretreated at all. The second sample was pretreated in water at 80°C for 1 minute and then dried with hot air. The third sample was pretreated in citric acid solution at room temperature for 1 minute and then dried with hot air. Drying experiments were done with hot air at 45, 55, 65 and 75°C for both vegetables.
For the other drying experiments, the samples were pretreated 1, 2, 3, 4 and 5 minutes at a fixed temperature of 80°C and then dried with hot air at 65°C. In the next step, fixing the pretreatment time to 2 minutes, samples were pretreated in hot water and citric acid solution at 40, 60 and 80°C. Then, the samples were dried with hot air at 65°C. In this way, effect of pretreatment temperature and time to drying parameters of broccoli and cauliflower was investigated.
As a result of the drying experiments, at first, drying curves were drawn and moisture content was observed to decrease over time. Increasing the temperature of drying air, drying time is shorter. Also it was observed that drying time of samples pretreated is shorter than the other samples. This determination is more remarkable for dried product which pretreated with hot water than the product which pretreated with citric acid solution. Also while pretreatment temperature and time are increasing, drying time is shorter.
The drying data were fitted to seven mathematical models (Newton, Page, Henderson and Pabis, Logaritmic, Two-term, Wang and Sing and Midilli et al.). Coefficients, regression coefficient (R2), chi-square (χ2) and root mean square error (RMSE) values were calculated for each mathematical model and compared with each other. The Midilli et al. model was found to be most suitable in describing the drying characteristics of broccoli and cauliflower. Because the Midilli et al. model has given maximum R2, minimum χ2 and RMSE values. Effective moisture diffusivity and activation energy values were calculated at 45, 55, 65 and 75°C for both vegetables. The results match with similar studies done before.
Finally, rehydration rate of the samples which were dried at 65°C were analysed. Increasing the temperature of rehydration, rehydration rate is higher and it was observed that rehydration rate of pretreated samples is higher than untreated samples.