Katı parçacık içeren sıvı gıda dolumunu yapabilecek yüksek hızlı bir ventil tasarımı, analizi ve prototip imalatı
A high-speed filling valve for liquid food products containing solid particles: design, simulation, and prototype manufacturing
- Tez No: 944796
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇEVİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 184
Özet
Bu tez çalışmasında, sıvı-katı karışımları tek adımda dolum yapabilecek yenilikçi bir dolum ventilinin tasarımı, analizi ve prototip üretimi gerçekleştirilmiştir. Geleneksel sistemlerde katı ve sıvı fazlar genellikle ardışık adımlarla şişelere doldurulurken, bu çalışmada geliştirilen sistem ile her iki fazın aynı anda, kontrollü ve verimli bir biçimde dolumu hedeflenmiştir. Bu amaçla, mevcut dolum makinelerindeki sınırlamalar analiz edilmiş, özellikle katı tanelerin ventillerde tıkanmaya neden olması ve hacimsel kontrol zorlukları gibi sorunlara çözüm üretilmiştir. Ventil tasarımı SolidWorks yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş, üretimde gıda ile temasa uygun AISI 304 kalite paslanmaz çelik başta olmak üzere çeşitli teknik malzemeler tercih edilmiştir. Sistem, hem sıvı hem de katı faz içeren ürünler için tasarlanmış ve portakal taneleri ile yapılan testlerde yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlik göstermiştir. Ayrıca bezelye gibi daha büyük ve düzensiz katı parçacıklar içeren karışımlarla yapılan deneyler sayesinde, sistemin farklı ürün çeşitlerine uyarlanabilirliği değerlendirilmiştir. Sayısal analizler ANSYS Workbench yazılımı aracılığıyla gerçekleştirilmiş ve çok fazlı akış simülasyonlarında özellikle Eulerian model tercih edilmiştir. Farklı tane çapları için yapılan analizlerde, akış dinamiklerinin tane boyutuna duyarlı olduğu, özellikle 1 mm çapındaki tanelerle yapılan dolumlarda hem simülasyon hem de deneysel sonuçların birbirine yüksek oranda uyum sağladığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen prototip; enerji, zaman ve maliyet açısından avantajlar sunmakta ve tek adımda katı-sıvı faz dolumu gerçekleştirebilmesi sayesinde gıda dolum endüstrisine önemli katkılar sağlamaya aday bir yeniliktir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, a novel filling valve capable of performing single-step filling of liquid-solid mixtures was designed, analyzed, and prototyped. Unlike conventional systems where solid and liquid phases are filled sequentially into containers, the developed system enables both phases to be filled simultaneously in a controlled and efficient manner. The limitations of existing filling machines were examined, particularly the problems such as clogging caused by solid particles and challenges in maintaining volumetric consistency, and solutions were proposed accordingly. The valve was designed using SolidWorks software, and various engineering materials, particularly AISI 304 grade stainless steel suitable for food contact, were selected for production. The system was primarily tested with orange pulp and demonstrated high accuracy and repeatability. Additionally, experiments conducted with peas and other irregularly shaped solid particles evaluated the system's adaptability to a broader range of food products. Numerical analyses were conducted using ANSYS Workbench software. The Eulerian model was preferred for multiphase flow simulations to examine the interaction between solid and liquid phases. Results showed that flow characteristics were significantly influenced by particle size, and strong agreement was observed between simulation and experimental data, especially with 1 mm particle diameters. In conclusion, the developed prototype offers significant advantages in terms of energy, time, and cost savings. Its ability to fill both phases in a single step positions it as a promising innovation for increasing efficiency and productivity in the food packaging and filling industry.
Benzer Tezler
- Design and characterization of novel O/W/O double emulsions
Yeni nesil Y/S/Y çift katlı emülsiyonlarının tasarımı ve karakterizasyonu
TURGAY ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ ALTAY
- Preparation of poly (3 - sulfopropyl methacrylate –co- 2-(diethylamino) ethyl methacrylate) hydrogels for removal of dyes from water
Çarpraz bağlı poli ( 3-sülfopropil metakrilat 2-dietil amio etil metakrilat) hidrojelinin sulu ortamdaki boyanın giderilmesinde kullanımı
EBRU TEKNECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
- Design and fabrication of magnetically actuated cell sorter
Manyetik olarak kontrol edilebilen hücre siniflandirici tasarimi ve üretimi
MERVE GÜLLE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CAN ERTEN
- Hierarchically porous high surface area polymers with interconnected pores for fast and selective albumin adsorption
Hızlı ve seçici albümin adsorpsiyonu için hiyerarşik ve birbirine bağlı gözenek yapısına sahip olan yüksek yüzey alanlı polimerler
MERVE SÜSLÜKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM YAVUZ
- Moleküler dinamik simülasyonu ile NiN (N=4,5,6 ) kümelerinin katı-sıvı faz geçişleri
Solid-liquid phase transitions in NiN (N=4,5,6) microclusters from molecular dynamics simulation
MERAL ERYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Fizik ve Fizik MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. M. HALUK GÜVEN