Portakal ve limon dilimlerinin kurutulması: Farklı kurutma yöntemlerinin etkisi
Drying of orange and lemon slices: Impact of different drying methods
Yazar: MUSTAFA DÖNMEZ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM DOYMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Matematiksel modelleme = Mathematical modelling

Özet:
Tez kapsamında portakal ve limon dilimlerinin kabin kurutma ve infrared (IR) kurutma yöntemleriyle kurutulması incelenmiş ve bu süreçte kurutma davranışları ile renk parametrelerinin değişimi analiz edilmiştir. Araştırmanın ana amacı, farklı kurutma yöntemlerinin ve koşullarının portakal ve limonun kuruma kinetikleri ve renk özellikleri üzerindeki etkilerini belirlemektir.
Deneysel çalışmalarda, belirli boyutlarda kesilen portakal ve limon dilimleri kabin kurutma ve IR kurutma yöntemleri kullanılarak kurutulmuştur. Kabin kurutma yönteminde 45, 60 ve 750
C sıcaklıklarında çalışılırken IR kurutmada 38, 50, 62 ve 74 W güç değerleri uygulanmıştır. Kurutma boyunca nem kaybı, kuruma süresi parametreleri izlenerek kaydedilmiş olup kurutma sonrasında ürünlerin renk değişimleri değerlendirilmiştir. Kurutma kinetiği analizinde literatürde yer alan altı farklı matematiksel model kullanılmıştır. Buna ek olarak efektif nem difüziviteleri ve aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır.
Kabin kurutma yönteminde kurutma sıcaklığının artması ile artan nem kaybına bağlı olarak portakal ve limon dilimlerinin daha kısa sürede kuruduğu tespit edilmiştir. Farklı sıcaklıklarda kurutulan portakal ve limon dilimlerine ait kurutma verilerinin matematiksel modellenmesi sonucunda elde edilen R2, khi-kare ve RMSE değerleri karşılaştırılmış ve en uygun modelin Midilli & Küçük modeli olduğu belirlenmiştir. 45-75°C'de kurutulan portakal dilimlerinin efektif nem difüziviteleri 1,65×10-10 m2/s ile 7,04×10-10 m2/s arasında değişirken aktivasyon enerjisi değeri 44,26 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Aynı sıcaklıklarda kurutulan limon dilimlerinde ise efektif nem difüziviteleri 1,32×10-10 m2/s ile 6,70×10-10 m2/s arasında değişirken aktivasyon enerjisi 49,75 kJ/mol olarak belirlenmiştir.
IR kurutucuda farklı güç seviyelerinde kurutulan portakal dilimlerinin efektif difüzyon katsayıları 1,07×10-9 m2/s ile 1,99×10-9 m2/s arasında, limon dilimlerinin efektif difüzyon katsayıları ise 1,20×10-9 ile 2,32×10-9 m2/s arasında değişmektedir. Bu kurutma yönteminde portakal ve limon için aktivasyon enerjileri sırası ile 1,12 kW/kg ve 1,20 kW/kg olarak hesaplanmıştır.
Bu tez çalışması, gıda mühendisliği ve teknolojisi alanında portakal ve limon gibi narenciye ürünlerinin kurutulmasında kullanılan yöntemlerin optimizasyonu ve ürün kalitesinin korunması açısından önemli bilgiler sunmaktadır. Elde edilen bulgular hem akademik çalışmalara hem de endüstriyel uygulamalara değerli katkılar sağlaması beklenmektedir.

Abstract:
Within the scope of the thesis, the drying of orange and lemon slices using cabinet drying and infrared (IR) drying methods was examined and the drying behavior and changes in color parameters were analyzed in this process. The main aim of the research is to determine the effects of different drying methods and conditions on the drying kinetics and color properties of oranges and lemons.
In experimental studies, orange and lemon slices cut in certain sizes were dried using cabinet drying and IR drying methods. In the cabinet drying method, temperatures of 45, 60 and 750C were used, while in IR drying, power values of 38,50, 62 and 74 W were used. During drying, moisture loss and drying time parameters were monitored and recorded, and color changes of the products were
evaluated after drying. Six different mathematical models in the literature were used in the drying kinetics analysis. In addition, effective moisture diffusivities and activation energies were calculated.
It has been determined that in the cabinet drying method, orange and lemon slices dry in a shorter time due to increased moisture loss as the drying temperature increases. R2, chi-square and RMSE values obtained because of mathematical modeling of drying data of orange and lemon slices dried at different temperatures were compared and the proposed by Midilli & Küçük was determined to be the
most suitable. While the effective moisture diffusivities of orange slices dried at 45-75°C varied between 1.65×10-10 m2/s and 7.04×10-10 m2/s, the activation energy value was calculated as 44.26 kJ/mol. In lemon slices dried at the same temperatures, the effective moisture diffusivities varied between 1.32×10-10 m2/s and 6.70×10-10 m2/s, while the activation energy was determined as 49.75 kJ/mol.
The effective diffusion coefficients of orange slices dried at different power levels in the IR dryer are between 1.07×10-9 m2/s and 1.99×10-9 m2/s, and the effective diffusion coefficients of lemon slices are between 1.20×10-9 m2/s and 2.32×10-9 m2/s. In this drying method, activation energies for orange and lemon were calculated as 1.12 kW/kg and 1.20 kW/kg, respectively.
This thesis study provides important information in the field of food engineering and technology in terms of optimizing the methods used in drying citrus products such as oranges and lemons and preserving product quality. It is expected that the findings will make valuable contributions to both academic studies and industrial applications.