Çeşitli kurutma tekniklerinin kerevizin kuruma kinetiği üzerindeki etkisi
Effect of different drying technics on drying characteristics of celeriac
Yazar: CANSIN KURT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKNUR KÜÇÜK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, küp şeklinde hazırlanan 6±0,5 mm'lik kereviz numunelerinin laboratuvar tipi kabin kurutucuda ve kızıl ötesi kurutucuda kuruma kinetikleri incelenmiştir. İki gruba ayrılan kereviz numunelerinin ilk kısmı %1 sitrik asit çözeltisi ile ön işleme tabi tutularak, diğer kısmı ise olduğu gibi 55, 65 ve 75 ℃ sıcaklıklarda kabin kurutucuda ve 62, 74, 88 ve 104 W güç seviyelerinde kızılötesi kurutucuda kurutulmuştur. Farklı sıcaklıkların ve güç seviyelerinin yanı sıra kombine kurutma sistemi ve ön işlemin kerevizin kuruma kinetiği ve renk değişimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Kombine kurutma sistemi için, önce kızılötesi ve daha sonra kabin kurutucu kullanılarak iki aşamalı kurutma sağlanmıştır. İlk olarak kızıl ötesi kurutucuda 74 W gücünde 30 dakika boyunca ön kurutmaya maruz bırakılan örnekler ardından 65°C sıcaklıkta sabit tutulan kabin kurutucu içerisinde nem seviyesi istenilen düzeye gelene kadar kurutulmuştur. Aynı deneme kızıl ötesi kurutucuda işlem süresi 1 saat olacak şekilde tekrar edilmiştir. Kombine kurutma sistemi ile kurutulan örneklerin, sadece kabin kurutucu kullanarak 65°C sıcaklıkta kurutulan örneklere kıyasla daha kısa sürede aynı nem içeriğine ulaştığı ve kızıl ötesi kurutucuda işlem süresinin artmasının toplam süreyi daha da iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Kabin kurutucuda en hızlı kuruma 75°C sıcaklıkta 135 dakika olarak gözlemlenirken kızıl ötesi kurutucuda ise en hızlı kuruma 104 W gücünde 90 dakika olarak gözlemlenmiştir. Ayrıca kereviz yapraklarının kabin kurutucuda kuruma kinetiği, renk değişimi ve matematiksel modelleme sonuçları da üç farklı sıcaklık değeri için incelenmiş ve en hızlı kuruma 75°C sıcaklıkta 45 dakika olarak gözlemlenmiştir. Taze kök ve yaprak kerevizin renk değerlerine en yakın L* (parlaklık), a* (kırmızılık) ve b* (sarılık) değerlerinin, 55°C sıcaklıkta ön işlem uygulanarak kurutulan numuneye ait olduğu belirlenmiştir. Kereviz kök ve yaprak numunelerinin kurutulması sırasında nem içeriklerindeki değişimi Lewis, Henderson & Pabis, Logatitmik, Page, Midilli& Küçük, Wang & Singh, Vega & Lamus ve Vega & Galvez matematiksel modelleri seçilerek incelenmiştir. Modellerin performansları regresyon katsayısı (R2), hataların ortalama karekökü (RMSE) ve ki-kare (χ2) gibi istatistiki analiz yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Çalışmalar sonucunda, Midilli & Küçük modelinin örneklerin kuruma davranışını diğer modellere göre daha iyi açıkladığı anlaşılmıştır. Kabin kurutucuda kurutulan kerevizlerin difüzyon katsayısı değerlerinin kontrol grubu örnekler için       1,701×10-10 ile 3,317×10-10 m2/s arasında, sitrik asit çözeltisi ile ön işlem uygulanan örnekler için 1,753×10-10 ile 3,797×10-10 m2/s arasında, aktivasyon enerji değerleri de sırasıyla 31,66 ve 32,70 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Kızılötesi kurutucuda kurutulan kerevizlerin difüzyon katsayısı değerlerinin kontrol grubu örnekler için 2,746×10-10 ve 4,987×10-10 m2/s arasında, aktivasyon enerjisi değeri ise 2,99 kW/kg olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In this study, the kinetics of 6 ± 0,5 mm celery samples prepared in cube form were examined in laboratory type cabinet dryer and infrared dryer. Celery samples were divided into two groups, the first part was pretreated with 1% citric acid solution, the other part was kept in the first form and both dried at 55, 65 and 75 ˚C in the cabinet dryer and 62, 74, 88 and 104 W power levels in the infrared dryer.  In addition to different temperatures and power levels, the effects of combined drying system and pretreatment on drying kinetics and color change of celery were investigated. For the combined drying system, two-stage drying was first provided using infrared and then cabinet dryer. In the infrared drying system, the samples were preteated at 74 W infrared power for 30 minutes and then were dried at 65°C in the cabinet dryer to reach the desired moisture level.
In the same conditions with previous experiments is repeated with infrared dryer, only changing the processing time as an hour. It has been observed that the samples dried by the combined drying system only reach the same moisture content in a shorter time compared to the samples dried at 65 °C using the cabinet dryer, and that increasing the processing time in the infrared dryer further improves the total time. In the cabinet dryer, the fastest drying was observed at a temperature of 75 °C for 135 minutes, while in the infrared dryer the fastest drying was observed at 104W for 90 minutes. In addition, drying kinetics, color change and mathematical modeling results of the celery leaves in the cabinet dryer were examined for three different temperature values and the fastest drying was observed at 75 °C and 45 minutes. It was determined that L * (brightness), a * (redness) and b * (yellowness) values closest to the color values of fresh root and leaf of celery belonged to the sample dried by pretreating at 55 °C. The variation of moisture content during drying of celery root and leaf samples was investigated by selecting mathematical models of Lewis, Henderson & Pabis, Logarithmic, Page, Midilli & Küçük, Wang & Singh, Vega & Lamus and Vega & Galvez. The performances of the models were evaluated by using statistical analysis methods such as regression coefficient (R2), mean square root errors (RMSE) and chi-square (χ2). As a result of the studies, it was understood that the Midilli & Küçük model explained the drying behavior of the samples better than the other models. The diffusion coefficient values of celery which were dried in the cabinet dryer,  between 1.701 × 10-10 and 3.317 × 10-10 m2/s for the control group samples, 1.753 × 10-10 and 3.797 × 10-10 m2/s for the pretreatments with citric acid solution, activation energy values were calculated as 31.66 and 32.70 kJ / mol, respectively. The diffusion coefficient values of the celery dried in the infrared dryer varied between 2.746 × 10-10 and 4.987 × 10-10 m2/s for the control group samples and the activation energy value was calculated as 2.99 kW/kg.