Sürekli sistem kızılötesi yüzey pişirme işleminin yarı pişmiş köfte örneklerine uygulanması, performans değerlendirmesi ve matematiksel modellenmesi
Application of continuous type infrared surface cooking method to semi-cooked meatballs, performance evaluation and mathematical modelling
Yazar: GAMZE KOR
Danışman: DOÇ. DR. FİLİZ İÇİER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Ekserji = Exergy ; Enerji = Energy ; Et = Meat ; Isı geçişi = Heat transfer ; Kütle aktarımı = Mass transfer ; Kızılötesi = Infrared ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Ohmik ısıtma = Ohmic heating ; Pişirme = Cooking

Özet:
Bu tez çalışmasında, optimum koşulda ohmik ön pişirme işlemi uygulanmış yarı pişmiş köfte örneklerinin sürekli sistem kızılötesi işlem ile pişirme işleminin tamamlanması ve yüzeyde homojen pişmiş et renginin sağlanması amaçlanmıştır. 3 farklı güç uygulaması (370.62, 567.83 ve 847.55 W), 3 farklı işlem süresi (4, 8 ve 12 dk.) ve 3 farklı uygulama mesafesi (10.5, 13.5 ve 16.5 cm) olmak üzere toplam 27 farklı parametrede 3'er tekerrürlü olarak üretim gerçekleştirilmiştir. Kızılötesi pişirme işlemi uygulanmış köfte örneklerinde işlemin etkisini belirlemek amacı ile ağırlık ve boyut ölçümleri, temaslı-temassız sıcaklık ölçümleri, voltaj, akım ve güç ölçümleri, renk analizi ile kompozisyon (nem, yağ, protein, kül tayini ve pH ölçümü) analizi gerçekleştirilmiştir. Her iki ısıtma işleminin ardarda uygulanmasına olanak verecek, sürekli tip pilot ölçekli elektriksel işlem sistemi ile sistemin uygulanabilirliği araştırılmış; sistemin alternatif pişirme yöntemi olarak amacına ulaşıp ulaşmadığı incelenmiştir. Kızılötesi işlem matematiksel olarak modellenerek, sıcaklık dağılımlarının simülasyon sonuçları elde edilmiş; temaslı ve temassız sıcaklık ölçümleri ile tespit edilen sıcaklık dağılımları karşılaştırılmıştır. Elektriksel pişirme sisteminin enerjetik ve ekserjetik değerlendirmesi de gerçekleştirilerek, sadece gıda kalitesi açısından değil enerji verimliliği açısından da yüksek olan bir sistem araştırması yapılmıştır.Çalışma sonucunda elde edilen temaslı sıcaklık ölçümleri ile başlangıçta merkez sıcaklığı 75°C olan örneklerin (847.55 W, 12 dk. ve 10.5 cm) işlem sonunda yüzey sıcaklığının 135.53°C'ye, merkez sıcaklığının ise 105.01°C'ye kadar ulaşabildiği tespit edilmiştir. Minimum güç uygulamasının (370.62 W) ise en yüksek lamba seviyesi (16.5 cm) ve en kısa işlem süresinde (4 dk.) köfte örneklerinde sıcaklık artışı için yeterli olmadığı görülmüştür. Sıcaklık homojenliğinin 12 dk. işlem süresi sonunda 1'e yakın bir değere ulaştığı tespit edilmiş; bu sonuç temassız sıcaklık ölçümleri sonucu elde edilen termal kamera görüntüleri ile de desteklenmiştir. İşlem sonunda elde edilen temaslı-temassız sıcaklık ölçüm sonuçlarının arasındaki farkın % 0.58-48.06 arasında değiştiği belirlenmiştir.Kızılötesi pişirme işleminin köfte iç renginde bir değişime neden olmadığı tespit edilmiştir. Köfte yüzeyinde ise L* değişiminin en fazla 847.55 W, 10.5 cm, 12 dk. işlem koşulunda olduğu tespit edilmiştir. Performans analizleri sonucunda, maksimum enerji verimi olarak % 67.77 sonucuna 370.62 W, 10.5 cm ve 4 dk. işlem parametresinde ulaşılmıştır. Maksimum ekserji verimi olarak ise (% 60.64) 847.55 W, 10.5 cm ve 12 dk. işlem parametresinde ulaşılmıştır. Matematiksel model sıcaklık öngörüleri ile deneysel ölçümler arasındaki fark % 0.01-18.3 arasında değişmiştir. Bu tez çalışması hızlı, homojen pişirme sağlayan elektriksel işlemlerin ticari üretimlerde de kullanımına geçilebilmesi açısından, uygulanabilirliklerini detaylı olarak ortaya koymuştur.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to complete cooking process and provide homogenous cooked meat color on the surface for pre cooked meatballs ohmically. By using continuous type infrared surface cooking method, the production was performed in triplicate by using 27 different processing parameters; 3 different power application (370.62, 567.83 and 847.55 W), 3 different processing time (4, 8 and 12 min) and 3 processing distance (10.5, 13.5 and 16.5 cm). To determine the effects of infrared cooking process on meatballs; dimensional and gravimetric measurements; destructive and nondestructive temperature measurements, voltage, current and power meaurements; color and compositional (moisture, fat, protein, ash determination and pH measurement) analysis were performed. Applicability of continuous pilot scale electrical processing system was investigated to provide the simultaneous processing for both systems, it was determined whether could be alternative heating method or not. Infrared process was mathematically modelled; the simulation results of the temperature distribution was compared with the experimental temperature distributions measured with destructive and nondestructive methods. Energetic and exergetic interpretation was also applied for electrical cooking system used. It was aimed to set up high efficiency system not only in terms of food safety but also in terms of energy productivity.The results of destructive temperature measurement, meatballs which had 75°C center temperature initially, finally had 135.53°C surface temperature and 105.1°C center temperature (847.55 W, 12 min and 10.5 cm system parameters). It was determined that application of minimum power (370.62 W) with highest processing distance (16.5 cm) and minimum processing time (4 min) was not enough to have a cooked product appearance. Temperature uniformity was getting closer to 1 as processing time increased to 12 min. This result was supported with thermal camera images. At the end of process, the difference between destructive and nondestructive temperature measurement results was compared and difference was found between % 0.58-48.06.Infrared cooking process did not significantly affected color change inside meatball samples. Maximum rate of change in L* value in meatball surface was found at 847.55 W, 10.5 cm and 4 min. The results of perfarmance analysis maximum energy yield was found as % 67.77 at 370.62 W, 10.5 cm and 4 min. Maximum exergy yield was found as % 60.64 at 847.55 W, 10.5cm and 12 min. Difference between model and experimental results varies between % 0.01 and 18.3. This thesis demonstrated applicability of electrical processes, which provides fast, uniform cooking, in the transition into commercial production in detail.