Mikrodalga tekniği ile kurutulan güvem eriği kabuklarının kuruma, renk değişim ve rehidratasyon özelliklerinin incelenmesi ve modellenmesi
Experimental investigation of drying, colour change and rehydration kinetics of microwave-dried blackthorn fruit epicarps and modelling studies
Yazar: EDA ÖZDEN
Danışman: PROF. DR. BELMA ÖZBEK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kurutulmuş gıdalar; kimyasal, enzimatik ve mikrobiyolojik bozunmalara karşı dayanıklı hale gelir. Sanayileşmeyle; güneşte kurutma yerini, fırın kurutucular, püskürtmeli kurutucular, vakum kurutucular, mikrodalga kurutucular gibi kurutuculara yerini bırakmıştır. Mikrodalga kurutma, daha az kuruma süresi gerektirdiği için tercih edilmektedir. Bu çalışmada, gıda sanayinde doğal renklendirici, medikal ürünlerde katkı maddesi ve çay olarak kullanılabilecek olan güvem eriği kabuklarının mikrodalga tekniğiyle kurutularak kuruma, renk değişim ve rehidratasyon özelliklerinin incelenmesi ve modellenmesi amaçlanmıştır. Mikrodalga çıkış gücünün numune ağırlığı üzerine etkisini incelemek için 20 g ağırlığındaki güvem eriği kabukları beş farklı mikrodalga çıkış gücünde (180, 360, 540, 720 ve 900 W) kurutulmuştur. Numune ağırlığının etkisini incelemek için güvem eriği kabukları farklı miktarlarda (20, 40, 60, 80 ve 100 g) 360 W mikrodalga çıkış gücünde kurutulmuştur. Mikrodalga çıkış gücü arttıkça ve numune miktarı azaldıkça kuruma süresinin azaldığı görülmüştür. Ayrıca, konvansiyonel kurutma yöntemi ile güvem eriği kabukları 40 °C'de kurutulmuştur. Konvansiyonel kurutma için gereken sürenin 20 g numune için 450 dakika olduğu, bu sürenin en düşük mikrodalga çıkış gücünde gerçekleştirilen kurutma için gereken sürenin 44.63 katı olduğu bulunmuştur.
Deneysel veriler kullanılarak yapılan matematiksel modelleme çalışmalarında; uygulanan modeller arasında yüksek R2 ve düşük standart sapma (δ) değerlerine sahip olan Page Model denkleminin kuruma kinetiğine; Sıfırıncı ve Birinci Dereceden Kinetik Model denkleminin renk değişim kinetiğine ve Peleg Model denkleminin rehidratasyon kinetiğine uygunluk gösterdiği bulunmuştur. Mikrodalga yöntemiyle kurutulan numunelere ait hesaplanan Efektif Difüzivite Katsayısı değerlerinin 0.85 x 10-8 m2/s - 5.56 x 10-8 m2/s arasında değiştiği saptanmıştır. Kuruma kinetiğine ait aktivasyon enerjisi değeri 10.82 W/g, renk değişim kinetiğine ait aktivasyon enerjisi değeri 7.36-8.61 W/g, 30 oC sıcaklıkta gerçekleştirilen rehidratasyon kinetiğine ait aktivasyon enerjisi değeri 2.35 W/g bulunmuştur.
Sonuç olarak; elde edilen veriler değerlendirildiğinde, güvem eriği kabuklarının mikrodalga tekniği ile kurutulmasının uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak, elde edilen verilerin bu çalışmada kullanılan ev-tipi mikrodalga fırının özellikleriyle sınırlı olduğu dikkate alınmalıdır.

Abstract:
Dried foods become durable against chemical, enzymatic and microbiological degradation. As a consequence of industrialization, the sun-drying method is replaced by various drying methods such as oven-drying, spray-drying, vacuum-drying, microwave drying and etc. In the present study, it was aimed to investigate the effects of microwave heat treatment on drying of blackthorn fruit epicarps as these dried samples can be used as a natural colorant in the food industry, an ingredient in medical products and tea. In order to investigate the effect of microwave output power on sample weight, 20 g of blackthorn fruit epicarps were dried at various microwave output powers (180, 360, 540, 720 and 900 W). Besides, the various amounts of blackthorn fruit epicarps (20, 40, 60, 80 and 100 g) were dried at 360 W microwave output power. As the microwave output power increases and the sample amount decreases, the drying period becomes short. Additionally, the blackthorn epicarps were dried at 40oC with a conventional method. It was found that the drying of 20 g of sample with the conventional method takes 450 minutes. This data is 44.63 times higher than the data obtained for drying of the same amount of the sample at the lowest microwave output power.
After evaluation of the the mathematical modelling data; it was found that Page Model equation show compatibility with dehydrating kinetics, colour change kinetics of Zero and First Order Kinetics Model Equations, and rehydration kinetics of Peleg Model equations. The values of Effective Diffusivity Coefficient calculated were varied between 0.85 x 10-8 m2/s and 5.56 x 10-8 m2/s. The values of activation energy for drying, colour change and rehydration performed at 30 oC were calculated as 10.82 W/g, 7.36-8.61 W/g and 2.35 W/g, respectively.
As a result, microwave technique is found to be a suitable method for drying of the blackthorn fruit epicarps. But, it should be noted that the results obtained are limited with the features of domestic microwave oven used.