Kekte enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonunun ısı ve kütle transferiyle entegre olarak modellenmesi
Modeling of non enzymatic browning reaction integrated with heat and mass transfer in a cake
- Tez No: 172154
- Danışmanlar: DOÇ.DR. AHMET SİRKECİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
KEKTE ENZİMATİK OLMAYAN ESMERLEŞME REAKSİYONUNUN ISI VE KÜTLE TRANSFERİYLE ENTEGRE OLARAK MODELLENMESİ ÖZET Bu çalışmada ısı ve kütle transferi ile entegre olarak kek hamurunun pişmesi sırasında gerçekleşen enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonları matematiksel olarak modellenmiştir. Modelleme, 3 boyutlu yatışkın olmayan enerji ve kütle korunum denklemleri kullanılarak gerçekleştirilmiş, elde edilen denklemler sonlu hacim yaklaşımı ile ayrıklaştırılarak çözülmüştür. Ev tipi fırınlarda sıcak hava üfleme yöntemiyle yapılan pişirme işlemi sırasındaki taşınım ısı ve kütle transfer katsayıları fırın enerji performanslarının belirlenmesinde kullanılan standart tuğla için geliştirilen model yardımıyla hesaplanmıştır. Tuğla 180°C'ye ayarlanmış fırında pişirilmiştir. Farklı sıcaklıklarda ve sürelerde pişirilen kek örneklerinden reaksiyon ürünleri sakkaroz, glikoz, fruktoz, HMF ve melanoidin ekstrakte edilmiş ve HPLC yöntemiyle nicel analiz yapılmıştır. Deneysel sonuçlar temel alınarak çok adımlı ve sıfırıncı mertebe reaksiyon hızı kabulüyle kinetik modelleme yapılmış, aktivasyon enerjileri ve frekans faktörleri belirlenmiştir. Melanoidin konsantrasyonu ile renk değişimi arasında korelasyon bulunmuştur. Kek hamurunun genleşmesi için sıfırıncı mertebe reaksiyon hızı kabulüyle yan-deneysel modelleme yapılmıştır. Kabarmanın, kek yüzey şekli üzerindeki etkisinin görülmesi amacıyla iki boyutlu yatışkın hal momentum korunum denklemleri çözülmüştür. Çalışmada kek hamurunun nem içeriği ve emisivite değerleri belirlenmiştir. Tuğla için geliştirilen model temel alınarak kek için ısı ve kütle transferi modeli geliştirilmiştir. Enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonuna bağlı renk değişimi ve hacim artışı modele katılmıştır. Kekin termofiziksel özelliklerinin nem içeriğinin fonksiyonu olduğu kabul edilmiştir. 155°C hava sıcaklığında pişirilen kekten alınan sıcaklık ve ağırlık ölçümleri kullanılarak modelin doğrulaması yapılmıştır. Kek için geliştirilen model kullanılarak farklı pişirme değişkenlerinin etkileri incelenmiştir. Farklı ısıtıcı tipleri, zorlanmış veya doğal taşımınla pişirme durumları, fırın kavitesi farklı bağıl nem içerikleri, kek hamuru ilk kalınlığı ve ürün üzerinde farklı taşınım ısı transfer katsayısı dağılımları olduğu durumlar için model hesaplamaları yapılmıştır. Sonuç olarak kek ısı ve kütle transferi modeli ile deneysel veriler arasındaki fark kek yüzeyi sıcaklığı için maksimum 15°C, kek merkezi sıcaklığı için maksimum 6°C, kek ağırlık kaybı için maksimum 10 g olarak bulunmuştur. Geliştirilen kek modeli farklı pişirme değişkenlerinin pişirme üzerindeki etkilerinin öngörülmesini sağlamaktadır. x
Özet (Çeviri)
MODELING OF NONENZYMATIC BROWNING REACTION INTEGRATED WITH HEAT AND MASS TRANSFER IN A CAKE SUMMARY In this study a mathematical model of heat and mass transfer integrated with nonenzymatic browning reaction in cake baking was set up. 3 dimensional, transient energy and mass conservation equations were discretizied by finite-volume method. Convection heat and mass transfer coefficients for cooking with hot air blowing in domestic ovens were determined with mathematical model developed for a conventional brick that is used as a standart in oven energy performance tests. Brick was cooked in an oven that was set up for 1 80°C air temperature. Reaction products saccharose, glucose, fructose, HMF and melanoidin were extracted from cake samples that were baked at different temperatures and for different times, and analysed quantatively with HPLC. Kinetic model based on experimental results was set up with multiresponse kinetic modeling and zero order reaction rate assumptions, activation energies and frequency factors were determined. A correlation was found between melanoidin concentrations and surface browning. A semi-emprical model based on experimental data was developed with zero order reaction rate assumption for cake expansion. Steady-state 2 dimensional momentum conservation equations were solved in order to investigate the effects of cake expansion on cake surface topology. Water content and emisivity of cake batter were determined. Heat and mass transfer in cake was modelled based on the model mat has been developed for a brick. Surface browning due to the nonenzymatic browning reaction and cake expansion were included in the model. Thermophysical properties of the cake were assumed to be functions of the water content. Model was validated with experimental data taken from the cake that was cooked in an oven that was set up for 155°C air temperature. Effects of the different cooking parameters were analyzed with the model that has been set up for a cake. Model was run for several conditions, like different radiant heater shapes, cooking situations under forced or natural convection, different relative humidity of the oven cavity, initial height of the cake batter and different convection heat transfer coefficient dispersions on the product surface. As a result, the differences between experimental data and cake heat and mass transfer model were estimated maximum 15°C for cake surface temperature, 6°C for cake internal temperature and 10 g for cake weight loss. The cake mathematical model developed in this study was found to be sensitive to predict the effects of the different cooking parameters. XI
Benzer Tezler
- Mısır (Zea mays L.) bitkisinde civa toksisitesinin yatıştırılmasında nitrik oksitin (NO) koruyucu rolünün fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler yaklaşımlarla araştırılması
Investigation of protective role of nitric oxide (NO) in the mitigation of mercury toxicity in maize (Zea mays L.) by physiological, biochemical and molecular approaches
AYKUT KARAMAN
- Farklı ploidi seviyelerine sahip Türk buğday çeşitlerinde kuraklık stresi altında fizyolojik ve biyokimyasal parametrelerin incelenmesi
Investigation of physiological and biochemical parameters of Turkish wheat cultivars with different ploidy level under drought stress conditions
FADİME ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyokimyaKastamonu ÜniversitesiGenetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CENGİZ BALOĞLU
- Fesleğen (Ocimum basilicum L.) bitkisinde sisteinin arsenik ve krom toksisitesine karşı fizyolojik ve biyokimyasal etkilerinin araştırılması
Investigation of physiological and biochemical effects of cysteine on arsenic and chromium toxicity in basil (Ocimum basilicum L.)
VESİLE YALÇIN
- Magnesium fortification in cakes by using double emulsions with legume flours
Bakliyat unu içeren çift katmanlı emülsiyon kullanılarak keke magnezyum takviyesi yapılması
CANSU KABAKCI
Doktora
İngilizce
2022
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET GÜLÜM ŞÜMNÜ
PROF. DR. SERPİL ŞAHİN
- Fenilketonüri hastalığının erken teşhisi ve takibi için disk tabanlı hasta başı tanı sisteminin geliştirilmesi
Development of a disk-based point-of-care system for early diagnosis and follow-up of phenylketonuria
İPEK AKYILMAZ
Doktora
Türkçe
2021
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEMED DUMAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ BAŞ