Gıdaların ohmik ısıtma yöntemiyle ısıtılmasının deneysel ve kuramsal olarak incelenmesi
The experimental investigation and mathematical modeling of ohmic heating of foods
Yazar: FİLİZ İÇİER
Danışman: PROF. DR. COŞKUN ILICALI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Gıdalar = Foods ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Ohmik ısıtma = Ohmic heating

Özet:
ÖZET GIDALARIN OHMİK ISITMA YÖNTEMİYLE ISITILMASININ DENEYSEL VE KURAMSAL OLARAK İNCELENMESİ İÇİER, Filiz Doktora Tezi, Gıda Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Coşkan 1L1CAL1 Eylül 2003, 245 sayfa Ohmik ısıtma sisteminin sıvı ve katı gıdaların ısıtılmasında kullanılması bu tez çalışmasında deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Laboratuar ölçekli bir ohmik ısıtma sistemi kurularak, ısıtma işlemine etki eden değişkenler belirlenmiştir. Sıvı gıda olarak früktoz-glikoz şurubu, farklı meyve suyu ve nektarları, meyve konsantreleri ve püreleri ile çalışılmıştır. Katı gıda olarak ise ferklı yağ içeriğine sahip kıyma örnekleri ile model gıda olarak seçilen farklı tuz konsantrasyonuna sahip Tylose örnekleri kullanılmıştır. Ohmik ısıtma işleminde sıvı gıdalar için 18-77 V/cm arasında, katı örnekler için ise 10-50 V/cm arasında voltaj gradyanlan uygulanmıştır. Tüm örneklerin farklı voltaj gradyanlannda Ohmik ısıtma eğrileri ve elektriksel iletkenlik değişimleri tespit edilmiştir. Örneklerin 30°C'den 60°C'ye ısıtılması için gerekli Ohmik ısıtma süreleri ölçülmüştür. Tüm örneklerde voltaj gradyam arttıkça Ohmik ısıtma sürelerinin azaldığı saptanmıştır. Ohmik ısıtma sırasında sisteme verilen ve örnek tarafından alınabilen enerjiler dikkate alınarak sistem performans katsayıları hesaplanmıştır. Sistem performans katsayılarının sıvı örnekler için 0,47- 0,92 arasında, katı örnekler için 0,36-0,53 arasında olduğu belirlenmiştir.VI Sıvı gıdalarda elektriksel iletkenliğin şeker içeriği ve asitliğe bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Meyve konsantrelerinde ve pürelerinde elektriksel iletkenliğin sıcaklık, voltaj gradyanı ve konsantrasyona bağlı empirik modelleri elde edilmiştir. Katı gıdalarda ise elektriksel iletkenliğin yağ ve tuz içeriğine bağlı olduğu tespit edilmiştir. Yağlı kıyma örneği için %0,5 tuz içeriğine sahip Tylose örnekleri, az yağlı kıyma örneği için ise %0,67 tuz içeriğine sahip Tylose örneklerinin Ohmik ısıtma işleminde model oluşturabileceği belirlenmiştir. Sıvı ve katı gıdaların Ohmik ısıtılması kuramsal olarak da incelenmiştir. Elde edilen empirik elektriksel iletkenlik ilişkilerini kullanan ve sistemdeki enerji kayıplarım dikkate alan matematiksel modeller oluşturulmuş ve nümerik olarak çözülmüştür. Program kodlan FORTRAN programlama diliyle yazılmıştır. Matematiksel model sonuçlan deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış, oldukça iyi uyum olduğu saptanmıştır. Anahtar kelimeler: ohmik ısıtma, elektriksel iletkenlik, gıda, matematiksel modelleme

Abstract:
vıı ABSTRACT THE EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND MATHEMATICAL MODELING OF OHMIC HEATING OF FOODS İÇİER, Filiz Ph. D in Food Engineering Supervisor Prof. Dr. Coşkan ILICALI September 2003, 245 pages The use of Ohmic heating system in the heating of liquid and solid food materials was investigated in this thesis. A laboratory scale Ohmic heating system was constructed and the variables afFecting heating were determined. Fructose-glucose solutions, fruit juices and nectars, fruit concentrates and purees were studied as liquid food samples. As solid foods, minced beef samples having different fat contents and model food analog Tylose samples having different salt concentrations were used. In the Ohmic heating experiments, the range of 18-77 V/cm voltage gradient for liquid samples and the range of 10-50 V/cm voltage gradient for solid samples were used. For all samples, Ohmic heating curves and electrical conductivity changes at different voltage gradients were obtained. The Ohmic heating times required to heat the samples from 30°C to 60°C were measured. For all samples, it was found that as the voltage gradient increased Ohmic heating times decreased. The system performance coefficients were calculated by considering the energy given to the system and the energy taken by the samples during Ohmic heating. The systemvııı performance coefficients were in the range of 0.47-0.92 for liquid samples and in the range of 0.36-0.53 for solid samples. It was determined that the electrical conductivity depended on sugar content and acidity of liquid foods. At fruit concentrates and purees, the empirical models of electrical conductivity depending on temperature, voltage gradient and concentration were obtained. It was also found that electrical conductivity of solid food samples depended on fat and salt contents. For Ohmic heating process, Tylose samples having 0.5% and 0.67% salt concentrations were determined to be satisfactory analogs for minced beef samples having high and low fat contents, respectively. Ohmic heating of solid and liquid foods was investigated also mathematically. Mathematical models using electrical conductivity relations obtained and considering energy losses in the system were developed and numerically solved. Program codes were written in FORTRAN. The model results were compared with experimental results and satisfactory agreement was determined. Keywords: Ohmic heating, electrical conductivity, food, mathematical modeling