Bamyanın kurutma ve su alma özelliklerinin belirlenmesi
Determination of drying and rehydrataion properties of okra
Yazar: SEDA TANTA ÖZDİL
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM DOYMAZ
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, bamyanın kurutma ve su alma özellikleri incelenmiştir. Bu bağlamda, bamya örneklerini kurutmak için kabin ve kızılötesi kurutucuları kullanılmıştır. Bamya örneklerinin bir kısmı %1 sitrik asit (SA) ve %2 sodyum metabisülfit (SMB) çözeltileri ile ön işleme tabi tutulurken geri kalanı ise ön işlem uygulanmadan (Kontrol) kurutulmuştur. Örnekler bir kabin kurutucuda, dört farklı sıcaklıkta (45, 55, 65 ve 75°C) ve sabit hava hızında (2 m/s) son nem içerikleri %15 olana kadar kurutulmuştur. Ön işlemlerin kurutma süresi ve kurutma hızı üzerine etkisi incelenmiştir. Kabin kurutucudan elde edilen kurutma eğrileri, Page, Henderson & Pabis, Midilli vd. ve Aghbashlo vd. kurutma modellerine uyarlanmıştır. Regresyon analizi sonuçlarına göre, Midilli vd. modelinin, tüm kurutma koşullarında en düşük χ2 ve RMSE ile en yüksek R2 değerlerini vererek kurutma verilerine en uygun model olduğu görülmüştür. Bamya örneklerinin efektif difüzyon katsayı değerleri, Fick'in ikinci difüzyon eşitliğine göre hesaplanmış; 3.908×10-10 ve 1.687×10-9 m2/s arasında bulunmuştur. Aktivasyon enerji değerleri 38.26 ve 41.14 kJ/mol değerleri arasında bulunmuştur.
Kızılötesi (IR) kurutma işlemleri dört farklı güç seviyesi (62, 74, 88 ve 104 W) altında gerçekleştirilmiştir. IR kurutma işleminden elde edilen kurutma eğrilerinin, uygulanan dört model içerisinden Midilli vd. modeli ile daha iyi uygunluk gösterdiği tespit edilmiştir. Kızılötesi kurutucuda kurutulan bamya örneklerine ait efektif difüzyon katsayı değerleri 8.54×10−10 ve 2.32×10−9 m2/s arasında, aktivasyon enerji değeri ise modifiye edilmiş Arrhenius eşitliği kullanılarak, 3.39 kW/kg olarak bulunmuştur.
Her iki kurutma yöntemiyle elde edilen verilerde; kurutma işleminde sabit kurutma periyodu gözlenmezken tüm kurutma işleminin azalan hız periyodunda gerçekleştiği tespit edilmiştir. Kurutma sıcaklığının artmasıyla birlikte kuruma hızlarında artış, dolayısıyla kurutma sürelerinde azalma meydana gelmiştir.
Bamya örneklerine uygulanan rehidrasyon işleminden (25°C saf su, 6 saat) sonra, rehidrasyon oranlarının 2.717 ile 3.591 değerleri arasında yer aldığı tespit edilmiştir.
Kurutulmuş bamya örneklerinin renk parametreleri incelenmiştir ve konvektif kurutmada artan hava sıcaklığı ile kızılötesi kurutmada ise artan IR güç değerleriyle birlikte, L, b ve C değerleri azalırken; a ve ΔE değerlerinin arttığı görülmüştür. SMB kodlu grupta kurutulan bamya örneklerinin renk değerlerinin diğer gruplara nazaran daha iyi (taze bamyaya yakın) değerler aldığı gözlenmiştir.
Sonuçlar, hava sıcaklığı ve IR gücündeki artışın kurutma süresini azalttığını ve efektif difüzyon katsayısını ve rehidrasyon oranını arttırdığını göstermektedir. Ayrıca, sıcaklık ve IR güçlerindeki artışın, renk değerlerini olumsuz yönde etkilediği görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Kurutma, bamya, rehidrasyon, renk parametreleri, matematiksel modelleme.

Abstract:
In this study, drying and rehydration properties of okra were investigated. In this respect, a cabinet dryer and an infrared dryer were used for drying of okra samples. Some of the okra samples were pretreated with 1% citric acid (SA) and 2% sodium metabisulphite (SMB) solutions and the rest were left untreated (Kontrol) before drying. The samples were dehydrated at constant hot air velocity (2 m/s) at four different temperatures (45, 55, 65 and 75°C) in a cabinet dryer until their moisture content reduced to 15%. The effect of pretreatments on drying time and drying rate were studied. The drying curves obtained from the cabinet dryer were fitted to drying models described by Page, Henderson & Pabis, Midilli et al. and Aghbashlo et al. The results of regression analysis indicated that the Midilli et al. model was the excellent fit for the drying data under all drying conditions with the lowest χ2 and RMSE and highest R2 values. The effective diffusivity values were estimated using Fick's second diffusion model and found between 3.908×10-10 and 1.687×10-9 m2/s. Activation energy values were calculated and found to vary between 38.26 and 41.14 kJ/mol.
Infrared (IR) drying was carried out under four different power levels (62, 74, 88 and 104 W). Among four drying models, the model suggested by Midilli et al. was found to show the best fit with the drying curves obtained from the IR drying process. Effective diffusivity values of okra samples dried in infrared dryer were between 8.54×10−10 and 2.32×10−9 m2/s and activation energy was estimated by a modified Arrhenius type equation as 3.39 kW/kg.
In the data obtained by both drying methods; it was determined that the whole drying process took place in falling rate period. As the drying temperature increased, drying speed increased and thus drying time decreased.
After rehydration (distilled water at 25°C, 6 hours) applied to the okra samples, the rehydration rate values were found to vary between 2.717 and 3.591.
The color parameters of okra samples were examined and it was found that with increasing air temperature in convective drying and increasing IR power values in infrared drying; L, b and C values decreased, while a and ∆E values increased. It was observed that the color values of dried okra samples in SMB coded group had better values (close to fresh okra) than other groups.
The results show that the increase in air temperature and IR power reduced the drying time and increased the effective diffusion coefficient and rehydration ratio. Moreover, it was observed that the increase in temperature and IR powers affected the color values adversely.

Keywords: Drying, okra, rehydration, color parameters, mathematical modelling.