Geri Dön

Sıvı ve katı-sıvı karışımlar içeren yatay konservelerde ısı transferinin iki boyutlu benzetimi

Two dimensional modeiing of heat and momentum transfer in thermal processing of liquid and liquid-solid containing horizontal cans

  1. Tez No: 317890
  2. Yazar: ZİYNET BOZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FERRUH ERDOĞDU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: konserveleme, simülasyon, ısı transferi, doğal konveksiyon, Heat transfer, Computational Fluid Dynamics (CFD), canning, horizontal cans
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Mersin Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 157

Özet

Konserve gıdalarda ısıl işlemlerin yeterliliğinin test edilmesinde simülasyonların kullanımı tercih edilen bir yöntem olup, simülasyonlar proses optimizasyonunda da önemli rol oynamaktadırlar. Proses optimizasyonunun yapılabilmesi için öncelikle ürün içerisindeki sıcaklık dağılımını ve buna bağlı olarak mikrobiyal ve kaliteyle ilgili parametrelerdeki değişimi belirleyen bir matematik modele ihtiyaç duyulmaktadır. Bunun dışında bu modelin hesaplamaları kısa sürede tamamlaması gerekmektedir ki kondüksiyonla ısınan ve sadece enerji denkliğinin kullanıldığı hesaplamalarda bile optimizasyon süreleri uzun olabilmektedir. Süreklilik, enerji ve momentum denkliklerinin çözümünün gerektiği konveksiyonla ısınan gıdalarda yapılan matematiksel optimizasyon çalışmalarına ise hesaplama süresinden dolayı halen rastlanmamaktadır.Dikey konservelerde eksensel simetri yaklaşımının kullanılabilmesi 2 boyutlu çözümlerin yapılabilmesine olanak sağlamakta ve simülasyon süreleri kısaltılabilmektedir. Ancak sıvı ürünler içeren yatay konservelerde dikey yöndeki doğal konveksiyonun etkisi nedeni ile bu yaklaşım yapılamamaktadır. Yatay yöndeki doğal konveksiyon etkisinin dikey yöndeki doğal konveksiyon etkisine göre ihmal edilebileceği gözönüne alınırsa sıvı ürün içeren yatay konservelerde de, eksensel simetri yaklaşımına gerek duyulmadan, 2 boyutlu yaklaşımların kullanılabileceği fikri ortaya çıkmaktadır. Bu kapsamda bu çalışmanın amacı sıvı veya katı-sıvı karışımlarından oluşan yatay konservelerde ısı transferinin simülasyonu için 2 boyutlu yaklaşımların kullanılabilirliğini araştırarak simülasyon sonuçlarını deneysel olarak doğrulamak ve benzetimlerin başarısına etki eden faktörleri belirlemektir.Simülasyonlar bölümünde süreklilik, enerji ve momentum denklikleri, 2 ve 3 boyutlu olarak sıvı (su ve karboksimetil selüloz) ve katı-sıvı karışımlar (su-bezelye) içeren yatay konserve sistemlerde Ansys CFX programı kullanılarak çözülmüş ve sonuçlar deneysel olarak doğrulanarak 2-boyutlu yaklaşımların kullanılabileceği belirlenmiştir. Sıvı veya katı-sıvı ürünler içeren yatay konservelerde ısı transferi benzetimlerinde hesaplama zamanını azaltma yönünde olan bu çalışmanın tamamlanması, simülasyon programlarının optimizasyon algoritmalarının da bu hesaplamalarla kombine olarak kullanılabilmesini sağlayacak ve literatürde halen hiç yapılmamış olan bu tür çalışmaların (literatürde bu konuda yapılan çalışmalar genelde kondüksiyon ile ısınan ürünler temelinde ve diğer ürünler içinse genel varsayımlar kullanılarak uygulanmaktadır) yapılmasına da bir temel teşkil edecektir.

Özet (Çeviri)

Mathematical simulations are preferred for testing the efficiency of thermal processing during canning, and they are also known to play a significant role in process optimization. To carry out the related calculations, a mathematical model is required first to determine the temperature distribution inside the product and then to calculate the inactivation in microbial load and quality parameters. In addition, a faster solution is necessary for design and optimization of thermal processes. Use of axi-symmetric approach in vertical cans leads to apply 2 dimensional (2D) models resulting in rather short computational times. However, in horizontal cans, this approach is not possible due to the effect of natural convection in the radial direction. However, it would be possible to use 2D approaches in the horizontal cans without applying the axi-symmetric approach by neglecting the effect of natural convection in the horizontal direction. Therefore, the objective of this study is to simulate the heat transfer in horizontal cans containing liquid or solid-liquid mixtures and validate the simulation results with experimental results to demonstrate the use of 2D approaches.To demonstrate the use of 2D approaches in horizontal cans, experimental temperature measurements were performed to determine the effect of radial heat transfer, 2D CFD simulations were then carried out using Ansys CFX in a 2D circular cross-section of a can containing water, pea-water mixture and sodium carboxy-methyl cellulose (CMC). Experimentally obtained temperature distribution results were compared with simulation results for validation of the simulation models.With the completion of this study, optimization algorithms of the simulation programs will be used in combination with the simulation studies since the computation times will be reduced with the use of 2D approximations. This study is expected not only to be a significant contribution to the literature but also to form the fundamentals of an optimization study for convection-heated canned foods.

Benzer Tezler

  1. Quantification of Saharan dust influences on Eastern Mediterranean air quality via atmospheric modeling

    Sahra tozunun Doğu Akdeniz hava kalitesi üzerindeki etkilerinin atmosfer modeliyle belirlenmesi

    BURCU KABATAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER ÜNAL

  2. Characteristics of cold sprayed titanium based coatings

    Soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemiyle üretilmiş titanyum esaslı kaplamaların karakteristiği

    AHMET HİLMİ PAKSOY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN

    DOÇ. DR. ERDEM ATAR

  3. The effect of vehicle velocity on viscoelastic response of flexible pavements

    Esnek üstyapılarda taşıt hızının üstyapının viscoelastikdavranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi

    UBEJD ARIFI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV

  4. Isıl düzenleme özelliği iyileştirilmiş örme yatak kumaşlarının geliştirilmesi

    Development of knitted mattress fabrics with improved thermal regulation

    BATUHAN SAPANCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜMEYYE ÜSTÜNTAĞ

    PROF. DR. CEM GÜNEŞOĞLU

  5. Effects of Cu and K on the performance of Fe/γ-Al2O3 catalysts used in the light olefins production

    Cu ve K'un hafif olefin sentezınde kullanılan Fe/γ-Al2O3 katalizörlerinin performansına etkisi

    HADI RAHNAMAEI ZONOUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL