Geri Dön

Hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonları kullanarak 3D köfte baskısının modellenmesi

Modeling 3D printing of meatballs by computational fluid dynamics simulation

  1. Tez No: 1016610
  2. Yazar: ELVAN GÖKÇEN TOPBAŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. KEZBAN CANDOĞAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Bilgisayar destekli benzetim, Ekstrüzyon, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Jelatin, Köfte, Üç boyutlu baskı, Computer aided simulation, Extrusion, Computational fluid dynamics (HAD), Gelatin, Meat ball, 3D printing
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ankara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Çalışmada, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) simülasyonları kullanılarak sığır eti bazlı köfte formülasyonlarının 3D yazdırılabilirliği modellenmiştir. %0–5 aralığında jelatin içeren formülasyonların reolojik özellikleri Bird-Carreau modeli (R2=0.9822) ile tanımlanmıştır. HAD analizlerinde 187.93 kPa olarak hesaplanan kritik basınç eşiği dikkate alınarak %3.5 jelatin içeren köfte grubu olarak belirlenen optimal formülasyonla 3D yazıcıda baskısı alınan örneklerde pişirme yönteminin (airfryer, fırın, mikrodalga) ürün kalitesi üzerindeki etkisi incelenmiştir. En yüksek pişirme verimi %75.00 ile airfryer grubunda saptanmış, bunu fırın (%71.31) ve mikrodalga (%62.61) izlemiştir (p<0.05). Hacimsel büzülme, airfryer yönteminde %11.08 ile en düşük seviyede gerçekleşirken, fırın (%20.00) ve mikrodalga (%19.20) gruplarında anlamlı düzeyde daha yüksek bulunmuştur (p<0.05). Pişirme işlemi nem içeriğini azaltarak yağ ve protein oranlarının kuru maddede oransal değişimine yol açmış; pH değerini 5.62'den 6.03 seviyesine yükseltmiştir. Pişirme işlemi tüm gruplarda L* (açıklık-koyuluk) değerlerini düşürürken, mikrodalga grubu 8.73 ile en düşük a* (kırmızılık) değerini sergilemiştir (p<0.05). Tekstür analizinde airfryer grubu 2468 g sertlik değeriyle fırın (3655 g) ve mikrodalga (3414 g) gruplarına kıyasla daha yumuşak bir yapı sergilemiştir (p<0.05). Duyusal analizde, genel beğeni açısından fırın (5.77) ve mikrodalga (5.60) yöntemlerine kıyasla en yüksek puanı airfryer grubu (6.80) almıştır (p<0.05). Sonuç olarak, HAD tabanlı modelleme yaklaşımı 3D yazdırılabilir köfte formülasyonunun rasyonel biçimde optimize edilmesine olanak sağlamış; deneysel doğrulamalar ise %3.5 jelatin içeren formülasyonun airfryer ile pişirilmesinin kalite, yapısal bütünlük ve tüketici beğenisi açısından en uygun üretim stratejisi olduğunu ortaya koymuştur.

Özet (Çeviri)

In this study, the 3D printability of ground beef–based meatball formulations was modeled using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. The rheological properties of formulations containing 0-5% gelatin were evaluated using the Bird–Carreau model (R² = 0.9822). Considering the critical pressure threshold calculated as 187.93 kPa in the CFD analyses, the formulation containing 3.5% gelatin was selected as the optimal formulation. After 3D printing the optimal formulation, the effects of different cooking methods (air fryer, oven, and microwave) on product quality were evaluated. The highest cooking yield was obtained in the airfryer group (75.00%), followed by the oven (71.31%) and microwave (62.61%) groups (p<0.05). Volumetric shrinkage was lowest in the airfryer group (11.08%), while significantly higher shrinkage was observed in the oven (20.00%) and microwave (19.20%) groups (p<0.05). Cooking reduced moisture content and led to proportional changes in fat and protein contents, and increased pH from 5.62 to 6.03. L* (lightness) values in all groups exhibited significant decreases upon cooking while the microwave group showed the lowest a* (redness) value (p<0.05). In texture profile analysis, the air fryer group had a softer structure with a hardness value of 2468 g compared to the oven (3655 g) and microwave (3414 g) groups (p<0.05). In sensory evaluation, the air fryer group received the highest overall acceptability score (6.80), which was significantly higher than the oven (5.77) and microwave (5.60) groups (p<0.05). Overall, the CFD-based modeling approach enabled a rational optimization of the 3D-printable meatball formulation, and the experimental results demonstrated that the 3.5% gelatin formulation cooked by air frying is the most suitable production strategy in terms of quality, structural integrity, and consumer preference.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    646995

    A 3d partial simulation of human artery and vein system using two-phase blood flow coupled with a thermal RBC aggregation model

    Termal rbc birikme modeli ile insan ana arter ve damar ağının üç boyutlu kısmi iki fazlı kan akışı simülasyonu

    ERKE ARIBAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ

  2. Tez No

    778336

    CFD study on the advection of particle size distribution of droplets & aerosols expelled by a turbulent jet

    Türbülanslı bir jet tarafından dışarı atılan damlacık/aerosol partiküllerinin büyüklük dağılımının önerilmesi üzerine hesaplamalı akışkanlar dinamiği

    FİYİNFOLUWA ABİOYE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Mekatronik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT

  3. Tez No

    826860

    A fast 3d flow field prediction around bluff bodies using deep learning

    Derin öğrenme kullanılarak küt cisimler etrafındaki 3 boyutlu akış alanının tahmini

    FARHAD NEMATI TAHER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ABDUSSAMET SUBAŞI

  4. Tez No

    455405

    Chemical reactor network modelling of a 1000 HP turboshaft engine reverse flow combustor

    1000-HP sınıfı bir turboşaft motorun ters akışlı yanma odasının reaktör ağları ile modellenmesi

    GÖKHAN VAROL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR TUNÇER

  5. Tez No

    939621

    Numerıcal modelıng of vertıcal slot-brush fısh pass: Porous medıa approach

    Dikey yarıklı-sazlık balık geçidinin sayısal modellenmesi: gözenekli ortam yaklaşımı

    NIKA JAHANGIRI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERHAT KÜÇÜKALİ

Geri Dön