Armudun kurutma kinetiği ve renk parametrelerine ilişkin kurutma yöntemlerinin değerlendirilmesi
Evaluation of drying methods with respect to drying kinetics and color parameters of pear
Yazar: CANSU DEMİRTAŞ
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:
Armut dilimlerinin kurutulması üzerine bir çalışma yapılmıştır. Çalışmada, armut dilimleri farklı çözeltiler (sitrik asit ve sodyum disülfit) ile ön işleme tabi tutularak kabin ve infrared kurutucularda kurutulmuşlardır. Kabin kurutucu için 40, 50, 60 ve 70°C kurutma sıcaklıkları kullanılırken, infrared kurutucu için ise 38, 50, 62, 74 ve 88 W güç seviyeleri kullanılmıştır. Sıcaklığın ve güç seviyesinin artmasıyla armut dilimlerinin kurutma hızının arttığı, kuruma süresinin ise azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca ön işlemlere tabi tutularak kurutulan armut dilimlerinin kuruma sürelerinin Kontrol kodlu örneklerle kıyaslandığında daha kısa olduğu gözlenmiştir. Kurutma işlemi sonunda armut dilimleri aynı nem içeriğine ulaştığında en düşük kuruma süresi ve en yüksek kuruma hızının SA kodlu örneklerde olduğu görülmüştür. Elde edilen verilerden yola çıkılarak kurutma eğrileri çizilmiş ve her iki kurutma yöntemi için farklı kurutma modelleri kullanılarak matematiksel modelleme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Kinetik çalışmada beş matematiksel model, yani Logaritmik, Aghbashlo vd., Lewis, Henderson & Pabis ve Vega-Galvez I modelleri değerlendirilmiştir. Tüm kurutma sıcaklıklarında ve infrared güç seviyelerinde R2, χ2 ve RMSE değerleri incelendiğinde, kabin kurutucu için Logaritmik ve Aghbashlo vd. modellerinin, infrared kurutucu için ise Aghbashlo vd. modelinin armut dilimlerinin kuruma özelliklerini diğerlerinden daha iyi açıkladığı sonucuna varılmıştır. Efektif difüzyon katsayısı (Deff) değeri, Fick'in ikinci yasasından yararlanılarak hesaplanmıştır. Kurutma sıcaklığı ve infrared güç seviyesindeki artışla ön işlemli ve ön işlemsiz kurutulan armut dilimlerinin Deff değerleri artmıştır. Aynı zamanda, SA kodlu örneklerin Deff değerleri, Kontrol kodlu örneklerden daha büyüktür. Kurutulmuş armut dilimlerinin Deff değerleri, kurutma boyunca kabinli kurutucu için 1,4064×10−10-4,3815×10−10 m2/s ve infrared kurutucu için 3,191×10−10-1,014×10−9 m2/s arasında değişmiştir. Son olarak, aktivasyon enerjisi değerleri hesaplanmıştır ve kabinli kurutucu için 19,98 ile 26,20 kJ/mol ve infrared kurutucu için 1,267 ile 1,382 kW/kg arasında değişmiştir. Örneklerdeki toplam renk değişimi (ΔE) değeri incelendiğinde ise, kurutma sıcaklığı ve infrared güç seviyesinin artmasıyla örneklerin ΔE değerlerinde azalma olmuştur. En düşük ΔE değeri SDS kodlu örneklerde görülmüştür. Sonuç olarak, uygulanan SDS kodlu ön işlemin armut dilimlerinin renk değişimindeki kayıpları en aza indirgediği gözlenmiştir.

Abstract:
A study was conducted on the drying of pear slices. In the study, pear slices were pretreated with different solutions (citric acid and sodium disulphide) and were dried in the cabinet and infrared dryers. While drying temperatures of 40, 50, 60 and 70°C were used for the cabin dryer and power levels of 38, 50, 62, 74 and 88 W were used for the infrared dryer. It was determined that the drying rate of the pear slices increased, and drying time decreased with the increase in air temperature and infrared power level. In addition, it was observed that the drying times of the pear slices dried by pre-treatment were shorter compared to the control coded samples. The SA coded samples exhibited the shortest drying time and the highest drying rate when the pear slices reached the same moisture content after the drying process. Based on the obtained data, drying curves were plotted, and mathematical modelling was performed using different drying models for the two drying methods. In the kinetics study, five mathematical models, namely Logarithmic, Aghbashlo et al., Lewis, Henderson & Pabis, and Vega-Galvez I models, were assessed. Upon analysing the R2, χ2 and RMSE values across all temperatures and infrared power levels, it was determined that the Logarithmic and Aghbashlo et al. models yielded better explanations for the drying characteristics of pear slices in the cabinet dryer, while the Aghbashlo et al. model was more effective for the infrared dryer. The effective diffusion coefficient (Deff) value was calculated using Fick's second law. As the drying temperature and infrared power level values increased, the Deff values of pear slices dried with and without pre-treatment increased. At the same time, the Deff values of the SA coded samples were larger than the Control coded samples. The Deff values of dried pear slices varied from 1,4064×10−10-4,3815×10−10 m2/s for the cabinet dryer and 3,191×10−10-1,014×10−9 m2/s for the infrared dryer, throughout the drying process. Finally, the activation energy was calculated and ranged from 19,98 to 26,20 kJ/mol for the cabinet dryer and 1,267 and 1,382 kW/kg for the infrared dryer. When the total color change (ΔE) value in samples was examined, there was a decrease in ΔE values of the samples as the air temperature and infrared power level increased. The lowest ΔE value was seen in SDS coded slices. As a result, the SDS coded pretreatment applied minimizes the losses in the color change of pear slices.