Fındık kavurma işleminde ısı ve kütle transferinin incelenmesi
Investigation of heat and mass transfer during hazelnut roasting process
Yazar: ERDOĞAN TİMURKAYNAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN ARICI
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kavrulmuş fındığa uygulan soğutma işleminde sıcaklık, bağıl nem, soğutma havası debisi ve soğutma süresi gibi parametrelerin ürün nem içeriği üzerine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu nedenle, değişik parametrelerin etkisi altında fındık kavurma süreci ile ilgili bir deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu gerekçe ile bir deney düzeneği tasarlanıp üretilmiştir. Düzenek standart bir ticari fırın koşullarını sağlamakta ve bir pilot ünite görevi görmektedir. Pilot ünite standart ticari fırına ilave olarak başka özelliklere de sahiptir. Soğutma havasının sıcaklık ve bağıl nemini kontrol için bir soğutma ünitesi içermektedir. Pilot ünite aynı zamanda havayı kabine değişik doğrultulardan alma kabiliyetine de sahiptir. Kavurma periyodunda hava önce ısıtılmakta ve daha sonra kavurma kabinine ulaşmaktadır. Kavurma periyodundan sonra soğutma periyodu başlamakta ve ürün her iki süreçte de kabinde kalmaktadır.Önerilen sistemde kavurma ve kavurma sonrası soğutma deneyleri gerçekleştirildi. Fındık kavurma yedi ayrı hava debisi için gerçekleştirildi. Kavrulmuş ürüne, her bir kavurma debisi için yedi ayrı soğutma debisi uygulandı. Bu şekildeki deney gurubu üç ayrı durum için tekrarlandı. Birinci durumdaki soğutmada kavrulmuş fındığa atmosfer havası uygulandı. İkinci durumdaki soğutmada kavrulmuş fındığa soğutulmuş hava uygulandı. Üçüncü durumdaki soğutmada ise kavrulmuş fındığa soğutulmuş ve tekrar ısıtılmış hava uygulandı.Ürün nem içeriğindeki değişim oranı, belli bir miktardaki ürünün kavurma öncesi ve soğutma sonrası kütlelerinin ölçülmesi yolu ile belirlendi. Boyutsuz ürün nem içeriği değişimi her bir deney için elde edildi ve sonuçlar grafiklerle gösterildi. Sonuçlar, kontrollü soğutma havasının kavrulmuş fındığın nem içeriği üzerinde kayda değer etkisinin olduğunu göstermektedir. Soğutma havası bağıl neminin azaltılmasının kavrulmuş ürün nem içeriğinde azalmaya neden olduğu sonucuna varıldı. Bağıl nemdeki bu etkinin derecesi aynı zamanda kavurma debisine, soğutma debisine ve soğutma süresine de bağlı olmaktadır.

Abstract:
It is aimed in this study to investigate the effect of cooling parameters, such as temperature, relative humidity, coolant rate and cooling time, on the moisture content of roasted hazelnut. For this purpose, an experimental set up is developed and built to fit the requirements of a standard commercial oven and acts as a pilot unit. It fits the requirements of a standard commercial oven and acts as a pilot unit. In addition a standard commercial oven, the plot unit has some other features. It consists of a refrigeration unit to control temperature and the relative humidity of cooling air. The pilot unit also has ability of inducing air into chamber in different directions. For the roasting period, air is heated before it reaches the roasting chamber. Following the roasting period, the cooling period starts and the product remains within the roasting chamber during the both processes.With the proposed system, roasting and after roasting cooling experiments are performed. Roasting of hazelnut has been carried out for seven different flow rates. Seven cooling flow rates are applied to the roasted hazelnut for each roasting flow rate. This set of experiment is repeated for three different cases: The first type of cooling is applied to the roasted hazelnut by using atmospheric air. The second type of cooling is applied to the roasted hazelnut by using cooled air. The third type of cooling is applied to the roasted hazelnut by using cooled and reheated air.Change of moisture content ratio is determined by measuring the mass of certain amount of product before roasting and end of the cooling for each case. Dimensionless moisture content ratio varitions are obtained for each individual experiment and result are graphically presented for each case. The experimental results show that the controlled cooling air has significant effect on the moisture content of roasted hazelnut. It is concluded that lowering the relative humidity of cooling air decreases the moisture content of hazelnut. The magnitude of effect of relative humidity is also depending on the roasting flow rate, cooling flow rate and the duration of the cooling process.