Geri Dön

Çeşitli gıdaların soğutulmasında etkin işlem parametrelerinin belirlenmesi

Determination of the effective process parameters of several food products during cooling

  1. Tez No: 39141
  2. Yazar: İBRAHİM DİNÇER
  3. Danışmanlar: PROF.DR. OSMAN F. GENCELİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1993
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 142

Özet

ÖZET Bir soğutma çeşidi olan ön soğutma tanım olarak, meyve ve sebzelerin hasat edildikten sonra pratik olarak mümkün olan en kısa sürede depolama veya taşıma sıcaklığına indirilmesi için yapılan işlemleri içermektedir. Bu işlemin amacı, meyve ve sebzelerin bozulmalarını önlemek ve kalitelerinin uzun süre korunmalarını sağlamaktır. Pratik olarak meyve ve sebzelerin soğutulması uygulamalarında genellikle dört metod kullanılmaktadır. Bunlar, hava ile soğutma, su ile soğutma, vakum ile soğutma ve hava-su karışımlı soğutma sistemleridir. Meyve ve sebzelerin soğutulması sırasında oluşan zamana bağlı ısı geçişinin analiz edilerek ürünler içindeki sıcaklık dağılımlarının ve ısı geçiş karakteristiklerinin (ısıl iletim katsayısı, ısıl yayılım, özgül ısı, efektif ısı taşınım katsayısı, Biot ve Fourier sayıları) ve etkili soğutma işlem parametrelerinin (soğutma katsayısı, gecikme faktörü, yarı soğuma süresi, sekizde yedi soğuma süresi) belirlenmesi, pratik uygulamalarda etkin ve kaliteli bir soğutma işleminin sağlanması, işlem sırasında ürün kalitesinin korunması, işlem süresinde optimizasyon sağlanması ve enerji ekonomikliğinin sağlanması için gerekli olmaktadır. Bu çerçevede deneysel soğutma çalışmaları için meyve ve sebzelerden domates, armut ve salatalıklar seçilerek deney elemanı olarak kullanılmıştır. Bu ürünlere hem su hemde hava ile soğutma teknikleri uygulanmıştır. Su ile soğutma çalışmalarında: bu ürün gruplannın herbirinden homojen olarak 5, 10, 15 ve 20 kg'lık partiler oluşturulmuş olup, bu partiler polietilen kasalara yerleştirilerek soğuk su havuzunda yaklaşık 1°C su sıcaklığı ve 0.05 m/s su akış hızında ayrı ayrı soğutulmuştur. Soğutma işlemi sırasında herbir partide seçilen 12 adet ürünün merkez sıcaklıkları ve su sıcaklıkları ile su akış hızı ölçülmüştür. Bunun yanında aynı boyutlardaki bu ürünlerden beşer kg'lık partiler oluşturularak polietilen kasalara yerleştirilmiş, bu partiler değişik hava hızlarında (1, 1.25, 1.5, 1.75 ve 2 m/s) ve yaklaşık 4°C'lik hava sıcaklığında soğutma kabininde soğutulmuştur. Bu sırada her partideki 12 adet ürünün merkez sıcaklıkları, üründeki kuru madde değişimi, partilerdeki ağırlık değişimi, ortam sıcaklık ve nemi ve hava akış hızlan ölçülmüştür. Ürünlerin hem su hemde hava ise soğutulması sırasında ölçülen sıcaklık dağılımlarına üstel formda regresyon analizi uygulanmıştır. Buradan elde edilen etkin soğutma işlem parametrelerinin yanısıra ısı geçiş karakteristikleri de belirlenmiştir. Ayrıca bu çalışmada geliştirilen bir model yardımı ile efektif ısı taşınım katsayıları oldukça basit bir şekilde belirlenmiştir. Bu değerlerin pratikde ölçülmesi oldukça zordur ve buna benzer bir çalışmaya literatürde rastlanılmamıştır. Bulunan efektif ısı taşınım katsayılarının kullanımıyla teorik olarak hesaplanan soğutma yükü dağılımları ile deneysel soğutma yükü dağılımları karşılaştırılmış ve oldukça iyi bir uyum bulunmuştur. Ayrıca yine bir uygulama olarak, bütün deneysel şartlar için herbir ürüne ait teorik sıcaklık dağılımları efektif ısı taşınım katsayılarının kullanımı ile hesaplanmış ve deneysel ölçümlerden elde edilen sıcaklık dağılımları ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalar sonucunda çok iyi bir uyum bulunmuştur. Sunulan modeller sonucu elde edilen efektif ısı taşınım katsayıları kullanımı ile yeni efektif Nusselt-Reynolds eşitlikleri bulunmuştur. Ayrıca, deneysel yan soğuma ve sekizde yedi soğuma sürelerinin Reynolds sayısına göre değişimleri verilerek, literatürde olmayan yan soğuma ve sekizde yedi soğuma süreleri için Fourier-Reynolds eşitlikleri geliştirilmiştir. xıı

Özet (Çeviri)

DETERMINATION OF THE EFFECTIVE PROCESS PARAMETERS OF SEVERAL FOOD PRODUCTS DURING COOLING SUMMARY Precooling is a cooling operation in which the field temperature of the fruits and vegetables is reduced to the storage and/or transportation temperature in the shortest time possible after harvest in the field in order to prevent spoilage and to maintain all possible preharvest freshness and flavor. This term implies the removal of the field heat before processing, transporting or storing. Cooling inhibits growth of decay-producing microorganism and restricts enzymatic and respiratory activity during the postharvest holding period, inhibits water loss, reduces product ethylene production, and reduces sensitivity of products to ethylene. The holding period may be the relatively short time required to transport and sell or process the product, or it may include a long-term storage period as well. In recent years, increasing interest has been focussed on the determination of the effective cooling process parameters (cooling coefficient, lag factor, half cooling time, seven- eighths cooling time), heat transfer characteristics (thermal conductivity, thermal diffusivity, specific heat, surface heat transfer coefficient, Biot number, Fourier number) temperature distributions and heat transfer rates (cooling heat load) in perishable produce, particularly in fruits and vegetables during cooling applications. Application of cooling plays a key role in the storage and transport of fruits and vegetables. Its importance becomes even more pronounced in Turkey which is a country with a high potential for fruit and vegetable production. It is, therefore, important to determine the effective process parameters for quality, processing and economic reasons and provides optimum processing condition and energy saving. Several cooling methods, such as forced-air cooling, hydrocooling, vacuum cooling and hydrair-cooling are widely used in practice. For the cooling of fruits and vegetables, the technique used is often determined more by factors such as economy, convenience, effectiveness, utilization of equipment, operation conditions, and personal preference. Fast cooling can be achieved in an air blast tunnel and high speed jet cooling. With these methods there is always a risk of removing to much moisture from the product and consequently other methods of chilling have been developed, notably hydrocooling by immersion in chilled water. Vacuum cooling has also been developed for vegetables, in particular leaf crops. The larger the surface of the product the more successful is this method of cooling. Hydrair-cooling utilizes a mixture of cooled air and water in the spray that is circulated around and through the stacks by forced convection. Hydrocooling is an effective method of quickly removing field heat and has important advantages due to its simplicity, economy and effectiveness. In the food processing, there are many situations where the temperature at any point in a product is a function of time, i.e., transient heat transfer is occurring. The most notable examples of transient heat transfer are heating, cooling, precooling, freezing, drying xiiiand blanching of the food products. In the transient heat transfer during hydrocooling of food products, the temperature at a given point within the food depends on the cooling time and the position in the food. The factors influencing the temperature change are the temperature and flow rate of coolant, the thermal properties of the product, and the product's size and shape. Regardless of the type of hydrocooling technique, knowledge of the thermal properties is essential for determination of the product thermal characteristics and for the successful development of the necessary technology base. For this reason, estimation of the effective heat transfer coefficients plays an important role in order to carry out optimum processing conditions and energy saving and to allow an exact analysis of the process heat transfer in these applications. In order to establish the mathematical model for the support of the experimental observations, the boundary condition of the third kind in the transient heat transfer is considered for Biot numbers between 0 and 100. It is the most realistic case due to containing both the internal and external resistances the heat transfer from the products. Consider the cooling of a solid spherical or cylindrical product of radius R immersed in water at constant temperature Ta, with a constant convective heat transfer coefficient h for both products. Att=0, temperature distribution is assumed to be given. This conduction problem in the spherical and cylindrical systems involves the spherical symmetry and axial symmetry exist. Assuming a homogeneous and isotropic solid sphere and cylinder, constant thermal properties, uniform initial temperatures, constant medium temperature, constant heat transfer coefficients, negligible internal heat generation, and heat conduction in the radial direction only. Consider constant thermal and physical properties of the product and the cooling medium when operating under the unsteady-state conditions. The following analytical formulation is used as the technique for analyzing the cooling data during the cooling of food products. Dimensionless temperature is expressed using the product temperatures and the medium temperature, respectively, 0 = Cr-Ta)/(TrTa) (1) The dimensionless temperature is generally expressed in the form of an exponential equation, including the cooling parameters in terms of the cooling coefficient (C), and lag factor (J), as 6 = Jj-expf-C-t) (2) The cooling coefficient denotes the change in product temperature per unit change of cooling time for each degree temperature difference between the product and its surroundings. xrvBy substituting 8=0.5 into Eq.(2), the half cooling time, which is one of the most meaningful in the practical applications, is defined as Z = [ln(2J)]/C (3) Also, by substituting 6=0.125 into Eq.(2), the seven-eighths cooling time is found as S = [ln(8J)]/C (4) Mathematical formulation of this heat conduction problem in the spherical and cylindrical coordinates for both products may be written in the following general form: (d*T/dr*) + (Z/r)(dT/dr) = (1/a)(3T/a) (5) The formulation in terms of the excess temperature = T-TQ is (dtydfi) + (Z/r)(d$/dr) = (1/aK4>T/ft) (6) where Z=1 for cylinder and 2 for sphere. The boundary and inlet conditions for both the spherical and cylindrical body, in dimensionless form, are (r,0) = 4>/ = T/-Ta (7) 4>(0,t) = finite (8) (Ö(R,t)/k) (9) The solution of the above equations can be made using general techniques, e.g. laplace transform and separation of the variables as given in literature. Thus, the transient temperature distributions for the spherical and cylindrical products are resulted in the form of the following equation: n=1 where 2-Big-SinN^ (SinNn-r) \ ? Bn = e*P(-V-R>s), Cn = (N“ - SinNn-CosNn) (Nn-r) for sphere. 2-Bic An =, Bn = exp(-Mn*.Foc), C”= JQ(Mn-D Jo(Mn)-[Mn2 + Bic2) for cylinder. xvEq.(10) permits to estimate the temperature at any point (center, half radius and surface) of both spherical and cylindrical bodies. For the center position, Cn=1 due to r=0. The Biot and Fourier numbers and dimensionless radial distance are defined as Bi = h-R/k (11) Fo = a0.2, the infinite sum can be approximated by the first term of the series in Eq.(10) and may be represented by the following expressions 0C = A7 c-exp(-M7*-Foc) (14) es = A^'s-exp(-N72-Fos) (15) Applying regression analyses using the least squares method, the dimensionless temperature distributions for both the cylindrical and spherical products are obtained in exponential form as ec = J7c-exp(-Cc

Benzer Tezler

  1. Tez No

    467120

    Beyaz eşya uygulamalarında enerji tasarrufu amacıyla faz değiştiren malzeme hazırlanması ve karakterizasyonu

    Preparation and characterization of phase change materials for energy efficiency in white good applications

    ÖYKÜ GÜNGÖR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. CEVAT FAHİR ARISOY

  2. Tez No

    789103

    Çeşitli gıdaların ve antioksidanların obez sıçanlarda obezite, lipitler ve oksidatif stres üzerine etkileri

    Effects of some foods and antioxidants consumption on obesity, lipids and oxidative stress in obese rats

    İLKNUR SELEK AKSOY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Gıda MühendisliğiEge Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEMİH ÖTLEŞ

  3. Tez No

    530278

    Elektrokimyasal histamin sensörü için modifiye elektrot tasarlanması ve uygulamaları

    Design and applications of electrochemical histamine sensors based on modified electrode

    FATMA GÖKÇEN BÜTÜNER BİNARBAŞI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    KimyaSelçuk Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEMAHAT KÜÇÜKKOLBAŞI

  4. Tez No

    644965

    Son kullanma tarihi geçmiş ve iade edilmiş çeşitli gıdaların biyoetanol üretiminde değerlendirilmesi

    Valorization of various expired and returned food products for bioethanol production

    BURCU DUYGU AÇIKGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    BiyoteknolojiEge Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SAİT SARGIN

  5. Tez No

    134593

    İzmir'de piyasada açıkta satışa sunulan çeşitli gıdaların Staphylococcus aureus'un toksinleri açısından incelenmesi

    Searching toxins of Staphylococcus aureus on various foods sold open in İzmir

    FATMA ÖS

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Gıda MühendisliğiEge Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KARABOZ

Geri Dön