Infrared, mikrodalga ve vakum teknolojilerini içeren hibrit gıda kurutucu geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasının ana amacı, infrared, mikrodalga ve vakum teknolojilerini içeren gıda kurutucu prototipi için tasarım algoritmasının oluşturulması ve ortaya atılan nem pompalama mekanizmasının gıda ve makine mühendisliği disiplinleri açısından incelenmesidir. Çalışmanın diğer amacı kurutma prosesinde azot gazı kullanımının gıda kalite parametrelerine olan etkisinin tayin edilmesidir. Tüm deneylerde kurutma materyali olarak elma kullanılmıştır. Elma örnekleri çekirdekleri çıkartılmadan ve kabuğu soyulmadan dilimler halinde hazırlanmış ve dilimler herhangi bir ön işleme tabii tutulmamıştır. İnfrared ve vakum ile yapılan deneylerde üç farklı infrared rezistans yüzey sıcaklığı (200°C, 250°C ve 300°C), üç farklı infrared rezistans ile elma dilimi arasındaki mesafe (75 mm, 100 mm ve 125 mm) ve üç farklı vakum mertebesinin (80 mbar, 680 mbar ve 1000 mbar) kombinasyonları kullanılmıştır. Mikrodalga ve vakum ile yapılan deneylerde üç farklı mikrodalga darbe oranı (1,86, 2,86 ve 3,86) ve üç farklı vakum mertebesi (80 mbar, 680 mbar ve 1000 mbar) incelenmiştir. İnfrared, mikrodalga ve vakum ile yapılan deneylerde üç farklı vakum mertebesi (80 mbar, 680 mbar ve 1000 mbar), üç farklı elma dilimlerinin yerleştirildiği tepsi tipi (deliksiz, 10 mm delikli ve 30 mm delikli), beş farklı elma dilimi kalınlığı (2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm ve 7 mm) ve vakum ortamının hava veya azot ile kırılmasının kombinasyonları ele alınmıştır. Deneylerden elde edilen bulgular; kurutma kinetiği (süre, kurutma hızı, su akısı, nem çıkarma oranı), enerji (özgül enerji tüketimi, enerji verimi, termal verim ve kurutma verimi) ve gıda kalite parametreleri (rehidrasyon kapasitesi, küçülme oranı ve renk parametreleri) açısından sunulmuştur.

The main purpose of this thesis is to develop a design algorithm for a food dryer prototype incorporating infrared, microwave and vacuum technologies, and to examine the proposed moisture pumping mechanism from the perspectives of food and mechanical engineering disciplines. Another objective of the study is to determine the effect of nitrogen gas usage in the drying process on food quality parameters. Apples were used as the drying material in all experiments. Apple samples were prepared in slices without removing the cores or peeling the skin, and the slices were not subjected to any pre-treatment. In the infrared and vacuum experiments, three different infrared resistance surface temperatures (200°C, 250°C, and 300°C), three different distances between the infrared resistance and the apple slice (75 mm, 100 mm, and 125 mm), and three different vacuum levels (80 mbar, 680 mbar, and 1000 mbar) were used. In the experiments conducted with microwave and vacuum, three different microwave pulse ratios (1.86, 2.86, and 3.86) and three different vacuum levels (80 mbar, 680 mbar, and 1000 mbar) were examined. In the experiments conducted using infrared, microwave, and vacuum, three different vacuum levels (80 mbar, 680 mbar, and 1000 mbar), three different tray types for placing apple slices (solid, 10 mm perforated, and 30 mm perforated), five different apple slice thicknesses (2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, and 7 mm), and combinations of breaking the vacuum environment with air or nitrogen were considered. The findings from the experiments were evaluated in terms of drying kinetics (time, drying rate, water flow, moisture removal rate), energy (specific energy consumption, energy efficiency, thermal efficiency, and drying efficiency), and food quality parameters (rehydration capacity, shrinkage rate, and colour parameters).