Bir dondurarak kurutma sisteminin tasarımı, kurulumu ve performans değerlendirmesi
Design, installation and performance evaluation of a freeze drying system
Yazar: ÇAĞIL ÖZÇELİK
Danışman: PROF. DR. ŞEBNEM TAVMAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ NESLİHAN ÇOLAK GÜNEŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Dondurarak kurutma = Freeze drying ; Enerji performans analizi = Energy performance analysis ; Enerji tüketimi = Energy consumption

Özet:
Gıda endüstrisi dünyanın en büyük ve en önemli iş kollarından biridir. Gıda üretim sistemleri, hammadde, su ve enerji gibi doğal kaynakları tükettiği ve oluşan atıklar nedeniyle önemli miktarda çevresel etkiye neden olmaktadır. Bu nedenle sürdürülebilirliğin gıda yaşam döngüsündeki önemi tüm dünyada her geçen gün artmaktadır. Bu bağlamda, üretim süreçlerinde enerji verimliliği, atık minimizasyonu ve su yönetimi önemli roller oynamaktadır.
Kurutma, eski çağlardan beri gıdaların nemini azaltmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Dondurarak kurutma, dondurulmuş üründeki serbest suyun, vakum altında süblimleştirilmesi prensibine dayanan bir kurutma tekniğidir.Konvansiyonel kurutma teknikleriyle kıyaslandığında, dondurarak kurutma yapılan ürünlerin kalitesi daha yüksek çıkar.
Gıda üretim atıklarından çok değerli yan ürünler elde edilebilmektedir. Aquafaba olarak da bilinen nohut haşlama suyu, değerli gıda atıksularına güzel bir örnektir. Aquafaba viskoz ve akıcıdır; ve yaklaşık %95 nem içeriğine sahiptir. Gıda endüstrisinde kıvam arttırıcı, köpürtücü ve emülgatör olarak kullanılabilmektedir. Aynı zamanda vegan gıda üretiminde kullanılan iyi bir yumurta akı ikamesidir.
Bu çalışmada aquafabanın 3 farklı koşulda dondurularak kurutulması işleminin enerji tüketimi araştırılmıştır. Bu kapsamda MER (Nem Ekstraksyon Oranı), SMER (Özgül Nem Ekstraksyon Oranı) ve SEC (Özgül Enerji Tüketimi) değerleri hesaplanmıştır. MER (0.098 kg/h), SMER (0.051 kg/kWh) ve SEC (91.48 kWh/kg) değerleri -40°C'de dondurulan aquafaba'nın, 1000 mTorr basınç ve 40°C ısıtma kademesi sıcaklığında dondurularak kurutulması durumunda en düşük enerji tüketiminin elde edildiğini gözlemlenmiştir.

Abstract:
Food industry is one of the world's largest and most important businesses. Food production systems causes considerable number of environmental effects since it has been consumed natural resources such as raw materials, water and energy, and generated wastes. For this reason, the importance of sustainability in food life cycle has been increasing day by day all over the world. In that concept, energy efficiency, waste minimization and water management play significant roles in the production processes.
Drying has been widely used for reducing the moisture of foods since ancient times. Freeze drying is a drying technique based on the principle of sublimation ofthe free water in the frozen product under vacuum. Compared to conventional drying techniques, the quality of freeze-dried products is higher.
Valuable by-products can be obtained from food production waste. Chickpea boiling water, also known as aquafaba is a good example of valuable food wastewater. Aquafaba is viscous and flow; and it has approximately 95% moisture content. It can be used as a thickener, foaming agent and emulsifier in food industry. It is also a good egg-white replacement in the vegan food production.
In this study, energy consumption of freeze-drying process of aquafaba at 3 different conditions were investigated. In this context, MER (Moisture removal rate), SMER (Specific moisture removal rate) and SEC (Specific energy consumption) values were calculated (MER (0.098 kg/h), SMER (0.051 kg/kWh) and SEC (91.48 kWh/kg)). It has been observed that the lowest energy consumption is obtained when aquafaba, whose values are frozen at -40°C, is freeze-dried at 1000 mTorr pressure and 40°C heating stage temperature.