Çeşitli kurutma tekniklerinin Ahlat armudu kurutma kinetiği üzerindeki etkisi
Effect of different drying techniques on drying kinetics of Ahlat pear
Yazar: OSAMA TAHA ABDULLAH AL-SHAMHAZI
Danışman: DOÇ. DR. İLKNUR KÜÇÜK ; 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

Özet:
Bu çalışmada, Ahlat armudu örneklerinin laboratuvar ortamında sıcak hava kabin kurutucu, infrared kurutucu ve kombine kurutma ile kurutulduktan sonra kuruma kinetiği ve renk değişimi araştırılmıştır. Başlangıç nem içeriği %68,75 olarak belirlenen Ahlat armudu örnekleri, kurutma sıcaklığı 45, 55 ve 65℃ olarak seçilerek kabin kurutucuda ve IR güç seviyeleri 38, 50, 62, 74 ve 88 W olarak belirlenerek infrared kurutucuda kurutulmuştur. İki adımdan oluşan kombine kurutma yönteminde ise, örnekler, ilk önce infrared kurutucuda 60 dakika ve 90 dakika boyunca 62 W güç seviyesinde kurutulmuş ardından istenen nem içeriğine ulaşılana kadar 55°C sıcaklıkta kabin kurutucuda kurutma işlemine tabi tutulmuştur. Kurutma işlemlerinde uygulanan sıcaklık ve infrared güç seviyesindeki artış örneklerin kuruma sürelerini kayda değer bir biçimde kısaltmıştır. Sıcak hava kabin kurutucudaki en kısa kuruma süresi 65°C'de 405 dakika olarak belirlenmiştir. İnfrared kurutucu için ise en kısa kuruma süresi 88 W'ta 135 dakika olarak gözlenmiştir. Kombine kurutma yöntemi, kabin kurutucudaki tüm deneylere göre daha hızlı bir kuruma sağlamış ve bu yöntemde örneklerin infrared kurutucuda kurutma süresinin artışı ile daha kısa bir sürede kuruduğu görülmüştür. Ön kurutması 60 dakika boyunca 62 W güç seviyesinde yapılan örnekler 495 dakikada kururken ön kurutması 90 dakika boyunca 62 W güç seviyesinde yapılan örnekler ise 330 dakikada kurumuştur. Ahlat armudunun kurutma kinetiği Alibas, Aghbashlo vd., Logarithmic, Logistic, Page ve Henderson & Pabis matematiksel modellerinin regresyon analizi yardımıyla değerlendirilmiştir. Regresyon analizinde regresyon katsayısı (R2), ki kare (χ2) ve kök ortalama kare hatası (RMSE) değerleri incelenmiş ve seçilen altı modelin performansı belirlenmiştir. Regresyon analizi, Alibas modelinin hem kabin kurutucuda hem infrared kurutucuda kurutulan örneklerin kuruma süreçlerini diğer beş modele göre daha iyi tanımladığını ortaya koymuştur. Sıcak hava kabin kurutucuda gerçekleştirilen deneylerde, örneklerin efektif difüzyon katsayısı değerleri 3,25×10-9 ila 7,04×10-9 m²/s arasında değişmiş ve aktivasyon enerji değeri de 35,51 kJ/mol olarak bulunmuştur. İnfrared kurutucuda gerçekleştirilen deneylerde ise örneklerin ise efektif difüzyon katsayısı değerleri 1,07×10-8 ile 2,03×10-8 m²/s arasında değişmiş ve aktivasyon enerjisi değeri ise 1,6382 kW/kg olarak bulunmuştur. Renk analizi çalışmaları ile kurutma sıcaklığı ve infrared güç seviyesinin artışı ile Ahlat armudunun sırasıyla parlaklığı ve sarılığı ifade eden L ve b değerleri azalırken kırmızılığı açıklayan a değerlerinin ve toplam renk değişiminin (ΔE) arttığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, Ahlat pear samples' drying kinetics and color change were examined after drying by hot air cabinet dryer, infrared dryer and combined drying in laboratory environment. Ahlat pear samples with an initial moisture content of 68.75% were dried in cabinet dryer with drying temperatures of 45, 55 and 65℃ and in infrared dryer with IR power levels of 38, 50, 62, 74 and 88 W. In the two-step combined drying method, the samples were first dried in infrared dryer at a power level of 62 W for 60 minutes and 90 minutes, and then they were dried in cabinet dryer at 55℃ until the desired moisture content was reached. The increase in temperature and infrared power level applied during the drying processes significantly shortened the drying times of the samples. The shortest drying time in hot air cabinet dryer was determined as 405 minutes at 65°C. For infrared dryer, the shortest drying time was observed as 135 minutes at 88 W. Combined drying method provided a faster drying than all experiments in cabinet dryer, and the samples of this method dried in a shorter time with the rise of drying time in infrared dryer. The samples pre-dried at 62 W power level for 60 minutes dried in 495 minutes, while the samples pre-dried at 62 W power level for 90 minutes dried in 330 minutes. Drying kinetics of Ahlat pear was evaluated with the help of regression analysis of Alibas, Aghbashlo et al., Logarithmic, Logistic, Page and Henderson & Pabis mathematical models. In regression analysis, regression coefficient (R2), chi-squared (χ2) and root mean squared error (RMSE) values were examined and the performance of the six selected models was determined. The regression analysis revealed that Alibas model described the drying processes of the samples dried in both cabinet dryer and infrared dryer better than the other five models. In the experiments carried out in hot air cabinet dryer, effective diffusion coefficient values of samples ranged from 3.25×10-9 to 7.04×10-9 m²/s and activation energy value was found to be 35.51 kJ/mol. In the experiments carried out in infrared dryer, effective diffusion coefficient values of samples ranged between 1.07×10-8 and 2.03×10-8 m²/s and activation energy value was found to be 1.6382 kW/kg. With color analysis studies, it was found that with the rise in drying temperature and infrared power level, L and b values, which respectively express brightness and yellowness of Ahlat pear, decreased, while a value, which explains redness, and total color change (ΔE) value increased.