Bağıl nemi atomizer nemlendirici ile kontrol edilen bir kamarada depolanan bazı baklagillerin nem sorpsiyon izotermleri ve termodinamik yaklaşım
Sorption isotherms of some legumes stored in a chamber the relative humidity of which is controlled by atomiser humidifier and thermodynamic approach
Yazar: MUKADDES KARATAŞ
Danışman: PROF. DR. NURHAN ARSLAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bağıl nemi atomizer nemlendirici ile ayarlanan bir kamarada depolanan fasulye, nohut, yeşil mercimek, börülce ve bakla gibi bazı baklagillerin nem sorpsiyon özellikleri 0.1-0.9 aralığındaki su aktivitelerinde ve 25, 35 ve 45oC sıcaklıklarda incelendi. Baklagillerin sorpsiyon izotermleri BET sınıflandırmasına göre J şekilli Tip-III davranış gösterdi. Tüm baklagillerin adsorpsiyon ve desorpsiyonunda belirli bir su aktivitesinde sıcaklığın artması ile denge nem içeriği değerlerinde azalma gözlendi. Baklagillerin sorpsiyon izotermleri tüm su aktivitesi aralığında histeresis etki gösterdi. Deneysel sorpsiyon verileri GAB, BET, Henderson, Oswin, Peleg, Smith, Caurie, Halsey, Ferro-Fontan, Khun, Chung-Pfost, White-Eiring gibi çeşitli modellere uygulandı. Eşitliklerdeki sabitlerin belirlenmesi için non-lineer regresyon analizi kullanıldı. Modellerin deneysel verilere uyumunu değerlendirmek için r2, E, ortalama hata ve RMSE gibi istatistiksel testler uygulandı. Her baklagil için, incelenen tüm sıcaklık ve bağıl nem aralığında su aktivitesi ve denge nem içeriği arasındaki ilişkiyi tarif eden en uygun model bulundu. Sorpsiyon izosterik ısısı, sorpsiyon entropisi,  yüzey potansiyeli, net integral entalpi ve net integral entropi gibi termodinamik fonksiyonlar sorpsiyon izoterm verileri kullanılarak belirlendi. Sorpsiyon izosterik ısısı deneysel verileri en iyi temsil eden eşitlikten elde edilen sorpsiyon izotermlerine Clausius-Clapeyron eşitliğinin uygulanması ile belirlendi. Sorpsiyon izosterik ısısı ve sorpsiyon entropisi nem içeriğindeki artış ile azaldı ve saf suyun buharlaşma gizli ısısı değerine yaklaştı. Gibbs serbest enerjisi nem içeriğindeki artış ile azaldı. Entalpi-entropi dengeleme teorisi, baklagillerin nem sorpsiyonunun entalpi kontrollü olduğunu gösterdi. Yüzey potansiyeli, su aktivitesindeki artış ile arttı. Net integral entalpi nem içeriğindeki artış ile azaldı. Net integral entropi değerleri negatif idi ve nem içeriğindeki artış ile arttı.

Abstract:
The moisture sorption properties of legumes such as bean, chickpea, green lentil, cowpea and fava bean stored in a chamber the relative humidity of which is regulated by an atomising humidifier were determined at 25, 35 and 45 oC and within the range of 0.1-0.9 water activity. The sorption isotherms of legumes exhibited J-shaped type III behavior. In sorption of all legumes, it was observed that the values of equilibrium moisture content decreased with an increase in temperature. The sorption isotherms of legumes exhibited the hysteresis effect. The experimental sorption data were applied to several isotherm equations such as GAB, BET, Henderson, Oswin, Peleg, Smith, Caurie, Halsey, Ferro-Fontan, Khun, Chung-Pfost and White-Eiring models. Nonlinear regression analysis was used for the determination of equation parameters. Statistical tests such as r2, E, average residual and RMSE were applied to evaluate the fitting performance of the models. The most suitable model describing the relationship between equilibrium moisture content and water activity was found. The thermodynamic functions such as sorption isosteric heat, sorption entropy, spreading pressure, net integral enthalpy and entropy were determined by using sorption isotherm data. The sorption isosteric heats were determined by the application of the Clausius-Clapeyron equation. The sorption isosteric heat and sorption entropy decreased with increasing moisture content. The enthalpy-entropy compensation theory showed that the moisture sorption of legumes was enthalpy-controlled. The net integral enthalpy decreased with increase in moisture content. The net integral entropy was negative in value and increased with an increase in moisture content.