T.C. SÜLEYMAN DEM REL ÜN VERS TES FEN BİLİMLERİ …tez.sdu.edu.tr/Tezler/TF01704.pdf1. deney setinde yapılan kurutma deneyi 40-60-70°C sıcaklık ve 0.8-1.5 m/s hava hızlarında

T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

KABİN TİPİ BİR KURUTUCUDA KURUTMA SÜRECİNİ ETKİLEYEN PARAMETRELERİN

DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Hülya Ayla BAYHAN

Danışman: Yrd. Doç. Dr. Tansel KOYUN

YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ISPARTA-2011

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa

İÇİNDEKİLER ........................................................................................................ i

ÖZET ..................................................................................................................... iv

ABSTRACT ............................................................................................................. v

TEŞEKKÜR ........................................................................................................... vi

ŞEKİLLER DİZİNİ ............................................................................................... vii

ÇİZELGELER DİZİNİ ............................................................................................ x

SİMGELER DİZİNİ .............................................................................................. xi

1.GİRİŞ .................................................................................................................... 1

2. KAYNAK ÖZETLERİ ........................................................................................ 2

2.1. Kurutma .......................................................................................................... 18

2.2. Kurutma Sistemleri ......................................................................................... 19

2.2.1. Kontakt kurutma .......................................................................................... 19

2.2.2. Konvektif kurutma ....................................................................................... 19

2.2.3. Işınım ile kurutma ........................................................................................ 19

2.2.4. Dielektrik kurutma ...................................................................................... 20

2.2.5. Donmalı kurutma ......................................................................................... 20

2.2.6. Ozmotik kurutma ......................................................................................... 21

2.3. Kurutucu Tipleri .............................................................................................. 21

2.3.1. Kabin tipi kurutucular ................................................................................. 21

2.3.2. Tünel tipi kurutucular ................................................................................... 23

2.3.3. Konveyör tipi kurutucular ............................................................................ 25

2.3.4. Akışkan yatak kurutucular ........................................................................... 25

2.3.5. Diğer kurutma sistemleri .............................................................................. 26

2.4. Kurutma Teorileri............................................................................................ 26

2.4.1. Difüzyon teorisi ............................................................................................ 27

2.4.2. Kapilar teorisi ............................................................................................... 28

2.4.3. Krischer teorisi ............................................................................................. 29

2.4.4. Philip ve DeVries teorisi .............................................................................. 30

2.5. Kuruma Periyotları .......................................................................................... 31

2.5.1. Kurumanın statiği ......................................................................................... 33

ii

2.5.2. Kurumanın kinetiği ...................................................................................... 33

2.5.2.1. İnce tabaka kuruma kuramı (Tek tabaka kuruma kuramı) ........................ 33

2.5.2.2. Sabit hızda kuruma evresi ......................................................................... 34

2.5.2.2. Azalan hızla kuruma evresi ....................................................................... 36

2.5.2.3. Kalın tabaka kuruma kuramı ..................................................................... 44

2.6. Kurutmayı Etkileyen Faktörler ....................................................................... 44

2.6.1. Kurutma havasının sıcaklığı ......................................................................... 44

2.6.2. Kurutma havasının bağıl nemi ..................................................................... 46

2.6.3. Kurutma havasının hareket hızı ................................................................... 46

2.6.4. Malzemenin kurutma esnasında istif şekli ................................................... 47

2.6.5. Malzemenin cinsi ve kalınlığı ...................................................................... 47

2.6.6. Malzemedeki nem miktarı ........................................................................... 47

2.6.7. Buharlaşma yüzeyinin büyüklüğü ................................................................ 47

2.6.8. Kurutucunun ısı yalıtımı .............................................................................. 47

2.6.9. Kurutucun kapasitesi .................................................................................... 48

3. MATERYAL VE YÖNTEM ............................................................................. 49

3.1. Materyal .......................................................................................................... 49

3.2. Metot ............................................................................................................... 53

3.3. Deneylerin Yapılışı ......................................................................................... 56

3.4. Analiz Metotları ............................................................................................. 58

3.5. Hesaplama Metodu.......................................................................................... 59

3.5.1. Ürün nem içeriğinin belirlenmesi................................................................. 59

3.5.2. Kuruma Hızı ................................................................................................. 60

3.5.3. Kurutma eğrilerinin matematiksel olarak modellenmesi ............................. 60

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ................................................ 62

4.1. Deney Sonuçları ve Grafiksel Gösterimleri .................................................... 62

4.2. Sabit Hızda Sıcaklık Değişimlerinin Etkisinin İncelenmesi ........................... 79

4.3. Sabit Sıcaklıkta Kurutma Havası Hızının Kurumaya Etkisinin

İncelenmesi ..................................................................................................... 83

4.4. Sabit Sıcaklıkta ve Sabit Hızda Farklı İki Kabin Tipi Kurutucuda

Kurumanın İncelenmesi .................................................................................. 88

4.5. Kuruma Hızı İle Nem İçeriği ilişkisi ve Kuruma Modeli ............................... 93

iii

5. SONUÇ .............................................................................................................. 97

6. KAYNAKLAR .................................................................................................. 99

ÖZGEÇMİŞ ......................................................................................................... 104

iv

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

KABİN TİPİ BİR KURUTUCUDA KURUTMA SÜRECİNİ ETKİLEYEN PARAMETRELERİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Hülya Ayla Bayhan

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Yrd. Doç. Dr. Tansel KOYUN

Bu tez çalışmasında farklı iki kabin tipi kurutucuda eşit ağırlıklardaki nane numunelerinin kurutulması incelenmiştir. Böylece aynı tip ve aynı miktarda numuneler her iki deney setinde de kurutularak kurutma sürecini etkileyen parametreler karşılaştırılmış ve grafiksel olarak incelenmiştir. 1. deney setinde yapılan kurutma deneyi 40-60-70°C sıcaklık ve 0.8-1.5 m/s hava hızlarında ızgara altından, 2. deney setinde yapılan kurutma deneyi 60°C sıcaklık ve 0.8-1.5 m/s hava hızlarında ızgara üzerinden üflenerek incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda 2.deney setinde yapılan kurutma da, 1. deney setinde yapılan kurutmaya göre daha kısa sürede kuruma gerçekleştiği ve kuruma hızının da daha yüksek olduğu görülmüştür. 60°C sıcaklık ve 0.8m/s hava hızındaki sıcak havanın iki farklı kurutucuda yapılan kurutmaya ait deney sonuçları, literatür de verilen ve sıkça kullanılan bağıntılar üzerinde uygulanmış ve nane için uygun model belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: kurutma, kabin tipi kurutucu, nane. 2011, 104 sayfa

v

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE PARAMETERS AFFECTING

DRYING PROCESS IN A CABINET TYPE DRYER

Hülya Ayla Bayhan

Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences

Department of Mechanical Engineering

Supervisor: Asst. Prof. Dr. Tansel KOYUN

In this study, drying equal weights of the mint samples in two different cabinet-type dryer are examined. Thus, the same type and same amount of dried samples in each set of two experimental parameters affecting the drying process are compared and analyzed graphically. In first test set of drying experiments, 40-60-70 °C temperature and 0.8 to 1.5 m/s air speeds from below the grill; second test set of drying experiment 60 ° C temperature and 0.8 to 1.5 m/s air speeds were examined by blowing through the grill. As a result of the experiments, In the 2. test set of experiments, drying occurred faster and also the rate of drying higher than 1. test set of drying experiments, was realized. Accoring to the application of drying with 60 °C temperature and 0.8 m / s air speed in two different dryer, experimental results are applied to frequently used correlations in the literature and the appropriate model was determined for mint. Key words: drying, cabinet-type dryer, mint. 2011, 104 pages

vi

TEŞEKKÜR

Bu araştırma için beni yönlendiren, son aşamaya gelinceye kadar değerli bilgi ve

yardımlarından yararlandığım tez danışmanım Sayın Hocam Yrd. Doç. Dr. Tansel

KOYUN’a teşekkür eder, saygılarımı sunarım.

Literatür araştırmalarımda yardımlarını ve manevi desteklerini esirgemeyen

arkadaşlarım Makine Mühendisi Ayşenur SEVER ve Burçin ARMAĞAN’a teşekkür

ederim.

Ayrıca tezimin her aşamasında benden her türlü maddi ve manevi desteklerini eksik

etmeyen annem Mahiye BAYHAN’a, babam Mustafa BAYHAN’a ve ablalarım

Ayşe Mücessem CABIOĞLU, Güzin Aylin BARDAK’a sonsuz sevgi ve saygılarımı

sunarım.

Hülya Ayla BAYHAN

ISPARTA, 2011

vii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 2.1. Dondurarak kurutma sistemi .................................................................. 20

Şekil 2.2. Ozmotik basınç farkına bağlı su hareketi .............................................. 21

Şekil 2.3. Kabin kurutucu ..................................................................................... 22

Şekil 2.4. Paralel çapraz akışlı kabin tipi kurutuculara ait şematik kesitler .......... 22

Şekil 2.5. Çeşitli tünel tipi kurutucu şemaları ....................................................... 23

Şekil 2.6. Bir basit paralel akış tünel kurutucu ...................................................... 24

Şekil 2.7. Bir basit zıt akış tünel kurutucu ............................................................ 24

Şekil 2.8. İki kademeli kurutma tüneli: birinci kademe paralel, ikinci kademe

zıt akış .................................................................................................... 24

Şekil 2.9. İki aşamalı konveyör kurutucu .............................................................. 25

Şekil 2.10. Akışkan yatak kurutucu ...................................................................... 26

Şekil 2.11. Gözenekli katılara ait tipi bir nem dağılımı grafiği ............................ 29

Şekil 2.12. Gözenekli katılara ait tipi bir kuruma eğrisi ....................................... 29

Şekil 2.13. Ürün hücresinde ısı ve suyun kuruma sırasındaki hareket yönleri ...... 32

Şekil 2.14. Karakteristik kuruma eğrileri .............................................................. 32

Şekil 2.15. Özgül nemin fonksiyonu olarak kurutma hızı eğrisi ........................... 35

Şekil 2.16. Yaş ve kuru termometre sıcaklık farkının kuruma hızına etkisi .......... 45

Şekil 3.1. Makine mühendisliği bölümü kabin (kompartıman) tipi kurutucu ve

deney düzeneği ....................................................................................... 50

Şekil 3.2. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma Merkezi’nde bulunan

PC kontrollü deneysel kurutma cihazı ve deney düzeneği ..................... 51

Şekil 3.3. Hassas terazi bağlantısı ......................................................................... 52

Şekil 3.4. Hassas terazi ve anemometre ................................................................. 52

Şekil 3.5. Kurutulmak için hazırlanan naneler ....................................................... 53

Şekil 3.6. Makine Mühendisliği Bölümü kabin (kompartıman) tipi

kurutucunun şematik gösterimi ............................................................. 54

Şekil 3.7. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma Merkezi’nde bulunan

PC kontrollü deneysel kurutma cihazı ve deney düzeneğinin

şematik gösterimi ................................................................................... 55

Şekil 4.1. Deney 1; T = 40°C, V = 0.8 m/s ........................................................... 64

viii






Şekil 4.7. Deney 7; T = 60◦C, V = 0.8 m/s ........................................................... 76

Şekil 4.8. Deney 8; T = 60◦C, V = 1.5 m/s ........................................................... 78

Şekil 4.9. V = 0.8 m/s’de nanenin nem içeriğinin zamana göre değişimi ............. 79

Şekil 4.10. V = 0.8 m/s’de nanenin kuruma hızının zamana göre değişimi .......... 80

Şekil 4.11. V = 0.8 m/s’de nanenin kuruma hızının nem içeriğiyle değişimi ........ 81

Şekil 4.12. V = 1.5 m/s’de nanenin nem içeriğinin zamana göre değişimi ........... 82

Şekil 4.13. V = 1.5 m/s’de nanenin kuruma hızının zamana göre değişimi .......... 82

Şekil 4.14. V = 1.5 m/s’de nanenin kuruma hızının nem içeriğiyle değişimi ........ 83

Şekil 4.15. T=40˚C’de V = 0.8-1.5 m/s hava hızlarında kuruma eğrileri .............. 84



Şekil 4.18. Farklı iki kabin tipi kurutucuda nanenin nem içeriğinin zamana göre

değişimiT=60°C, V=0.8 m/s ................................................................ 89

Şekil 4.19. Farklı iki kabin tipi kurutucuda nanenin kuruma hızının zamana göre

değişimi T=60°C, V=0.8 m/s ............................................................... 90

Şekil 4.20. Farklı iki kabin tipi kurutucuda nanenin kuruma hızının nem içeriğiyle

değişimi T=60°C, V=0.8 m/s .............................................................. 91

Şekil 4.21. Farklı iki kabin tipi kurutucuda nanenin nem içeriğinin zamana göre

değişimi T=60°C, V=1.5 m/s .............................................................. 91

Şekil 4.22. Farklı iki kabin tipi kurutucuda nanenin kuruma hızının zamana göre

değişimi T=60°C, V=1.5 m/s .............................................................. 92

Şekil 4.23. Farklı iki kabin tipi kurutucuda nanenin kuruma hızının nem içeriğiyle

değişimi T=60°C, V=1.5 m/s .............................................................. 92

Şekil 4.24. T=60°C, V=0.8 m/s deneysel ve teorik nem oranı değerleri

(1.Deney seti) ...................................................................................... 96

ix

Şekil 4.25. T=60°C, V=0.8 m/s deneysel ve teorik nem oranı değerleri

(2.Deney seti) ...................................................................................... 96

x

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge 2.1. Literatürde bulunan kurutma eğrisi modelleri .................................. 43

Çizelge 3.1. Deney hızları ve sıcaklıkları ............................................................. 56

Çizelge 3.2. Kullanılan kurutma eğrisi modelleri ................................................. 60

Çizelge 4.1. Deney 1, T = 40°C, V = 0.8 m/s ....................................................... 62








Çizelge 4.9. Newton model için bağımlı parametreler .......................................... 93

Çizelge 4.10. Page model için bağımlı parametreler ............................................. 94

Çizelge 4.11. Henderson and Pabis model için bağımlı parametreler ................... 94

Çizelge 4.12. Wangandsing model için bağımlı parametreler ............................... 94

Çizelge 4.13. Verma vd. model için bağımlı parametreler .................................... 95

xi

SİMGELER DİZİNİ

As Ürünün yüzey alanı (m2)

a, b, c, g, n Kurutma modellerindeki ampirik sabitler

D Difüzyon katsayısı (m2/h)

h Isı taşınım katsayısı (W/m2K)

hfg Buharlaşma gizli ısısı (kj/kg)

hm Taşınımla kütle geçiş katsayısı (m/s)

k, k0, k1 Kurutma modellerindeki ampirik katsayılar

L Kurutulan ürün kalınlığının yarısı (m)

Me Kurutulan ürünün denge bağıl nemi (kgsu/ kgkurumadde)

Mc Kritik nem oranı (kgsu/ kgkurumadde)

Mo Ürünün başlangıçtaki nem oranı (kgsu/ kgkurumadde)

KMm Üründeki toplam kuru madde kütlesi (g)

SUm Üründeki su kütlesi (g)

Tm Ürünün toplam kütlesi (g)

MR Nem oranı

teorik,iMR Model ile hesaplanan nem oranı

deneysel,iMR Deneme sonuçlarından elde edilen nem oranı

N Deneysel veri sayısı

n Kullanılan modeldeki katsayı sayısı

ps Katının yoğunluğu

R Regresyon katsayısı

RMSE Tahminin standart hatası

tf Azalan hız periyodundaki kuruma zamanı

Ts Kurutma havasının yaş termometre sıcaklığı (K)

T∞ Kurutma havasının kuru termometre sıcaklığı (K)

Vk.h. Ürünün Kuruma hızı (g/dak)

X2 Khi-kare

XKB Kuru baza göre başlangıç nem içeriği (%)

1

1.GİRİŞ

Kurutma işlemi gazlardan, sıvılardan veya katılardan su veya diğer sıvıların

uzaklaştırılmasıdır. Bununla beraber kurutma teriminin en yaygın kullanım yeri katı

maddelerden ısıl yöntemlerle su veya uçucu diğer maddelerin uzaklaştırılması

işlemini tanımlamaktadır (Güngör ve Özbalta, 1997).

Kurutma işleminde istenilen, malzemenin ekonomik ve az zaman diliminde, yapısını

fazla değiştirmeden kurutma işleminin tamamlanmasıdır. Kurutma işlemi

gerçekleşirken gıdalardaki serbest nem kısa sürede atılmakta ve kontrollü olmayan

kurutma işleminden ve üründeki bağlı nemden dolayı kurutma süresi uzamaktadır.

Nane Arjantin, Mısır, Türkiye ve Balkan ülkelerinde kütlesel anlamda üretimi

yapılan tıbbı ve aromatik bir bitkidir. Yükte hafif olan pahada ağır olan bu değerli

üründe hasat sonrasında oluşan kalite kayıplarının önlenebilmesi için hemen

dayanıklı hale getirilmesi gerekmektedir (Soysal ve Öztekin, 2000).

Tarımsal ürünlerin kurutulmasında amaç, yaş ürünlerdeki serbest suyu

uzaklaştırarak, ürünlerde meydana gelebilecek biyokimyasal reaksiyonları ve mikro

organizmaların ürünü besin kaynağı olarak kullanıp büyümelerini durdurmaktır.

Ayrıca, kurutulmuş ürünlerin hacimlerinde ve ağırlıklarında büyük oranda küçülme

sağladığı için kurutma, taşıma ve depolama maliyetlerini de azaltmaktadır (Tarhan

vd., 2007).

Bu çalışmada farklı iki kabin tipi kurutucuda eşit ağırlıklardaki nane numunelerinin

farklı kuruma parametreleri altında kurutulması incelenmiştir. Deney sonuçları,

literatürde verilen ve sıkça kullanılan bağıntılar üzerinde uygulanmıştır ve nane için

uygun model belirlenmiştir.

2

2. KAYNAK ÖZETLERİ

Her mevsim aynı miktarda bulamadığımız gıdaların uzun süre muhafaza edilmesini

sağlayan yöntemlerden biri de kurutma yöntemidir. Ürün kurutma tekniği üzerine de,

literatürde yapılmış birçok çalışma mevcuttur. Birçok araştırmacı çeşitli ürünlerin

kurutulmasında farklı teknikler kullanmışlar ve birçok kurutucu tasarlamışlardır.

Araştırıcılar, kurutma parametreleri ve matematiksel modeller geliştirmişlerdir.

Yapılan çalışmaların bir kısmını aşağıdaki gibi özetlemek mümkündür.

Kabin tipi kurutucu ile kurutma,

Yılmaz vd. (1999), yaptıkları çalışmada kabin tipi bir kurutma sistemi

kullanmışlardır. Bu kurutma sistemi bir hava kolektörü, kurutma odası ve hava

dolaşım sisteminden oluşmaktadır. Kurutma havasının dolaşması için fotovoltaik

panellerden üretilen 45 W’lık güç, fanı çalıştırmak için kullanılmıştır. Hava

kollektörü 27.50 m2’lik alana sahip olup, kabin içerisinde 8 tane 2.8 m2’lik raf

bulunmaktadır. Soğurucu değişik tip siyaha boyanmış alüminyum telefon telinden

yapılmıştır. Kurutucunun kapasitesi 25 kg taze domates alacak şekildedir. Buna göre

yük oranı 9 kg/m2’dir. Bu kurutucuda materyalin nem içeriğinin kurutma mevsimi

sırasında 5 günde % 95 ten % 17 ye düşürüldüğünü ifade etmişlerdir.

Goyal ve Tiwari (1999), kabin tipi bir kurutucuda tarımsal ürünlerin kurutulması için

tersinir düzlemsel toplayıcı kullanılmışlardır. Tasarladıkları yeni kurutucunun ısıl

performansını, çeşitli enerji denge denklemlerini çözerek analiz etmişlerdir.

Temir (1996), vakum şartlarında ( 0.02 bar, 40ºC ve 70ºC ) çalışan kabinli kurutucu

sisteminde elma kurutmuştur. Deneysel veriler sonucunda, atmosferik basınçta

çalışan konveksiyonlu kurutucuların yatırım ve işletme maliyetlerinin vakumlu

kurutuculara göre daha düşük olduğunu belirtmiştir.

Doymaz (2005), kabin tipi bir kurutucuda 35-60 ºC sıcaklık aralığında nanenin ince

tabaka halinde kurumasını incelemiştir. Hava sıcaklığındaki artışın nane

3

yapraklarının kuruma süresini büyük bir oranda azalttığı gözlemlenmiştir. Literatürde

mevcut kurutma modellerinin karşılaştırılması neticesinde Logaritmik Modelin diğer

modellere göre daha iyi uyum sağlayan eğriler ortaya koyduğu görülmüştür.

Güneş enerjili kabin tipi kurucu ile kurutma,

Yasartekin (1991), kabinet tipi, güneşi dikey eksende belirli aralıklarla izleyen, güneş

enerjili kurutucu ile elma kurutma deneylerinde kurutucunun kullanım olanaklarını

ile verimliliklerini incelemiş ve deney sonuçlarını açık havada kurutmayla

karşılaştırmıştır. Kurutucuda kuruma hızının doğal kuruma hızından daha düşük

olduğunu bulmuştur. Bunun nedeni olarak da kurutucu içerisinde hava dolaşımının

zayıf olmasını göstermiştir.

Ayvaz (1992), tarımsal ürünlerin kurutulması amacıyla güneş enerjisinden yararlanan

zorlanmış taşınımlı hava ısıtıcı kollektörlü endüstriyel kabinet tipi bir kurutucunun

tasarımını ve imalatını yapmıştır. Deneylerde tarımsal ürün olarak, halka haline

getirilmiş elmalar değişik çalışma koşullarında kurutulmuştur. Ayrıca aynı ışınım

şartlarında ve eşzamanlı olarak açık havada kurutulan ürünün kuruma zamanı,

kuruma hızı ve ürün kalitesi açısından karşılaştırılmasını yapmıştır.

Olgun ve Rzayev (2000), yaptıkları çalışmada güneş enerjisi ile kabinet tipi, dolap

tipi ve çadır tipi üç farklı sistemde fındığın kurutulmasını deneysel olarak

incelemişlerdir. Yapılan sistemlerde, açık havada fındığın 82 saat civarında kuruduğu

tespit edilerek; kabinet tipli kurutucuda ek ısıtıcı kullanılması durumunda 28 saatte,

ek ısıtıcı kullanılmadığı durumda 50 saatte, çadır tipli kurutucuda 73 saatte, ek ısıtıcı

kullanılmayan dolap tipli kurutucuda ise 72-76 saat içerisinde fındığın kuruduğunu

tespit etmişlerdir. Kurutulmuş olan fındıklardan alınan numuneler görüntü ve tat

analizine de tabi tutulduğunda ürünlerde herhangi bir bozulmaya rastlamamışlardır.

Sistemde ek ısıtıcı kullanıldığı durumda ise kurutma süresinin oldukça kısaldığını

görmüşlerdir.

4

Koyuncu ve Pınar (2001), yaptıkları çalışmada kırmızıbiberin kurutulmasında

kullanılabilecek doğal akışlı güneşli kabine tip bir kurutucu tasarlamışlardır. Bu

kurutucu, kuruma süresince çevre koşullarının ürün üzerindeki olumsuz etkilerini son

derece azaltmakta ve kaliteyi yükseltmektedir. Ayrıca kurutucunun kullanılmasıyla,

1 kg ürün için gerekli kuruma süresinin 3.5 saatten 1.28 saate düşürüldüğünü,

böylece kuruma süresinin 2.73 kat azaltılabileceği belirlemişlerdir.

Toğrul ve Pehlivan (2002), yaptıkları çalışmada deney düzeneğini zorlamalı akımlı

güneş enerjili kurutucu, ısı pompası ve kurutma kabininden oluşturmuşlardır.

Kurutucuda sıcak hava için ısı pompası kullanılmıştır. Kayısıların kütlesindeki

değişiklik ve kuruma parametrelerini her bir test gününde sürekli olarak kayıt altında

tutmuşlardır. Bu veriler ile elde edilen değerler, çeşitli matematiksel modellere

uygulanmış ve hava sıcaklığı, rüzgâr hızı ve bağıl nemin model katsayılarına ve

sabitlerine etkisi çoklu regresyon yöntemi ile araştırılarak, literatürde geçen

matematiksel modeller ile karşılaştırmışlardır. Sonuç olarak, logaritmik model, 0.994

korelasyon katsayısı ile zorlamalı akımlı güneş enerjili kurutucuda, kayısının kuruma

davranışını en iyi açıklayan model olduğunu belirlemişlerdir.

Laboratuvar tipi kurutucu ile kurutma,

Mengeş vd. (2007a), yaptıkları çalışmada Malatya Bölgesi’nde yetiştirilen

Hacıhaliloğlu çeşidi kayısının kuruma kinetiklerini incelemiştir. Kurutma

çalışmaları, Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makineleri Bölümünde imal

edilen laboratuvar kurutucusu ile gerçekleştirilmiştir. Denemeler hava sıcaklığı

olarak 70 ºC, 75 ºC ve 80 ºC, hava hızı olarak 1.0 m/s, 2.0m/s ve 3.0 m/s alınmış,

kayısı örnekleri hiçbir ön işlem uygulanmadan ve kükürtleme işlemine tabi

tutulduktan sonra kurutulmuşlardır. Fick’in II. Yasasının çözümünden her bir

deneme koşulu için difüzyon katsayısı hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre,

artan sıcaklık ile hem kuruma hızının hem de efektif difüzyon katsayısının arttığı

görülmüştür.

5

Mengeş vd. (2007b), yaptıkları çalışmada bir laboratuvar kurutucusunda vişnenin

kuruma süresinin belirli bir anındaki nem içeriğini belirlemek amacıyla Newton,

Page, Geliştirilmiş Page, Henderson ve Papis, logaritmik, iki terimli, iki terimli ve

eksponansiyel, Wang ve Sing, Thompson, difüzyon yaklaşımı, geliştirilmiş

Henderson ve Papis, Verma ve ark. ve Midilli ve ark. modelleri birbirleri ile

karşılaştırılmıştır. Kuruma olayını en iyi açıklayan modelde bulunan katsayılara,

kurutma havası sıcaklığı ve hızındaki değişimin etkileri çoklu regresyon yöntemiyle

incelenmiştir.

Güneş enerjisi ile kurutma,

Güner (1991), yaptığı çalışmada raf tipi güneşli meyve kurutucu kullanarak kayısı

kurutmada 10, 20, 40, 60, 80, 100, 200 ve 400 l/s hava debisi değerlerinde, kayısının

kuruma zamanı, kuruma hızı ve kuruma için ihtiyaç olan hava ve sıcaklık değerlerini

belirlemeye çalışmıştır. Deneyler sonucunda; kuruma zamanının hava sıcaklığı

arttıkça azaldığını, hava debisi arttıkça kütle transferinin arttığını ve kuruma

zamanının azaldığını, kuruma hızının arttığını, raflı kurutucularda güneş ışınımından

çok hava akımının özelliklerinin etkili olduğunu bulmuştur.

Tırıs vd. (1994), yaptıkları çalışmada iki ayrı tip güneşli kurutucuda ve açık sergide,

çeşitli tarımsal ürünleri (sivri biber, fasulye, bamya, şeftali) aynı anda kurutarak bu

ürünlerin kuruma eğrilerini karşılaştırmışlardır.

Jannot ve Coulibaly (1998), yaptıkları çalışmada havalı güneş ısıtıcısı ve kurutucu

odasından oluşan bir güneş kurutucuda havalı güneş ısıtıcısının performansını

belirlemek için buharlaşma kapasitesi olarak adlandırılan yeni bir indeks

sunmuşlardır. Buharlaşma kapasitesini hesaplamak, ısıl etkinlik indeksiyle bu yeni

indeksin bir karşılaştırılmasını yapmışlar ve sunulan yeni yaklaşımın üstünlüğünü

ispat etmek için detaylandırılmış bir metot sunmuşlardır.

Yağcıoğlu vd. (1999), yaptıkları çalışmada farklı kurutma koşullarında defne

yaprağının kurutma karakteristiklerini incelemişlerdir. Güneşte kurutma metodunda

6

uygun olmayan hava koşulları ile karşılaştırıldığında, kayıpların meydana geldiğini

ve uzun kuruma zamanı gibi avantajsız durumların ortaya çıktığını görmüşlerdir.

Kontrollü koşularla kurutmanın geleneksel kurutmaya göre birçok problemi ortadan

kaldırdığı gözlemişlerdir. 50 °C ya da 60 °C sıcaklıkta kurutma ile defne

yapraklarının temel yağ bileşim miktarları ile kalitesinde bir kayıp olmadığını

belirtmişlerdir. Ayrıca yaprakların % 10 nem içeriğine kadar kurutma zamanı,

geleneksel kurutma işlemine göre 120 kez ya da 40 °C sıcaklıkta kurutma şartlarına

göre 8 kez daha kısaldığını ve hiçbir kayıp olmadığını ifade etmişlerdir.

Ekechukwu ve Norton (1999), yaptıkları çalışmada farklı dizaynları kapsamlı bir

şekilde yeniden gözden geçirmişler, konstrüksiyon detayları ve pratik olarak

gerçekleştirilmiş farklı dizaynlardaki güneş enerjili kurutma sistemlerinin kullanım

ilkelerini sunmuşlardır. Güneş enerjili kurutucuları sınıflandırmak için sistematik bir

yaklaşım geliştirmişlerdir.

Hollick (1999), farklı gıda ürünlerinin kurutulmasında havayı ısıtmak için büyük

ölçüde enerjiye ihtiyaç olduğu ve kurutma işleminde güneş enerjisinden yararlanma

imkânı olduğuna değinmiştir. Ticari kurutmanın, çiftçiler tarafından pratikte

uygulanan güneş altında doğal ortamda yapılan kurutmadan farklı olduğunu

belirtmiştir. Ticari kurutma işlemlerinin, küçük değişikliklerle güneş enerjili

sistemlere dönüşebileceğini ve geri ödeme süresinin iki yıl olduğunu göstermiştir.

Sarsılmaz vd. (2000), yaptıkları çalışmada güneş enerjisi destekli döner sütunlu

silindirik bir kurutucu geliştirerek farklı büyüklük ve kalitedeki kayısı materyalinin

optimum kurutucu hava hızı ve kurutucu devri ile homojen bir şekilde kurumasını

sağlamışlardır.

Yaldız ve Ertekin (2000), yaptıkları çalışmada sultani çekirdeksiz üzümünün ince

tabaka halinde güneş enerjili kurutucular ile kurutulmasını modellemişlerdir.

Kurutma havası güneş enerjili hava ısıtıcısı yardımıyla ısıtılmış ve kurutma odasında

bulunan rafın üzerindeki ürünün içinden geçirilerek kurutma işlemi

7

gerçekleştirilmiştir. Kurutma işlemine kurutma havası hızının etkisini belirlemek

amacıyla üç farklı hava hızı (0.5- 1-1.5 m/s) kullanılmıştır.

Yaldız ve Ertekin (2000), yaptıkları diğer bir çalışmada Antalya koşullarında kabak,

sivri biber, patlıcan, dolma biber, taze fasulye ve soğanın güneş enerjili hava

ısıtıcıları ve kurutma odalarından oluşan güneş enerjili kurutucular yardımıyla

kurutulmaları ve kuruma parametrelerini incelemişlerdir. Ayrıca kuruma süresine

kurutma havasının hızının etkisini araştırmışlardır

Midilli (2001), yaptığı çalışmada kabuklu ve kabuksuz fıstık örneklerini hem güneş

enerjili bir kurutucuda hem de açıkta güneşte kurutarak bu ürünün kuruma şartlarını

ve davranışlarını tespit etmiştir.

Vlachos vd. (2002), yaptıkları çalışmada havalı güneş kollektörlü, ısı depolama

ünitesi ve bir güneş bacası ile donatılmış yeni bir tepsili kurutucu dizayn ve test

etmişlerdir. Yaptıkları dizaynı, enerji dengesi ve eğik yüzeyler için ortalama günlük

radyasyon değerinin azalması ilkesine göre yapmışlardır.

Pangavhane vd. (2002), yaptıkları çalışmada tarımsal ürünlerin makine ile

kurutulmasının bir enerji tüketimi olduğunu belirtmişlerdir. Fosil yakıtların azalması

ve yüksek maliyetleri nedeniyle kurutma işleminde güneş enerjisi kaynaklarının

kullanımına büyük önem verildiğini belirtmişlerdir. Bu amaçla, kurutucu ünitesi ve

hava ısıtmalı güneş kurutucusu sistemi geliştirmişlerdir.

Tarhan vd. (2003), yaptıkları çalışmada Tokat yöresinde başarılı mısır kurutma

işlemi için çevre havasının ortalama sıcaklığının eylül ayında 3°C ve kasım ayında

ise 6°C artırılması gerektiğini hesaplamalarla bulmuşlardır. Bu sonuç Tokat

yöresinde dış ortamda sergilerde meyve ve sebze kurutmanın çok zor olduğunu,

tarımsal ürünlerin kurutulmasında kurutucuların kullanılmasının gerekliliğini ortaya

koymaktadır. Gerek kurutma masraflarının azaltılması gerekse kullanma kolaylığı

açısından güneş enerjili kurutucuların kullanılmasını önermişlerdir.

8

Bennamoun ve Belhamri (2003), tarımsal ürünler için basit, etkili ve pahalı olmayan

güneş enerjili bir yığın kurutucu sistemi üzerinde çalışmışlardır. Güneş ısınımı

boyunca bir ısıtıcı kullanmamışlardır. Isı ve kütle transferinin, kuruma kinetiğini

tanımlayan diferansiyel eşitliklere önemli bir etkisi olduğunu belirtmişlerdir.

Midilli ve Küçük (2003), kabuklu ve kabuksuz fıstık örneklerinin doğal ve zorlamalı

taşınımlı güneş enerjili kurutucuda, kuruma davranışlarının matematiksel modellerini

incelemişlerdir. Güneş enerjili kurutma modellerinden uygun olanını bulmak amacı

ile sekiz değişik matematiksel model kullanılmıştır. Kullanılan modeller yarı teorik

ve deneyseldir. Yarı teorik ve deneysel modeller Statistica yazılımı kullanılarak

lineer olmayan regresyon analizi ile karşılaştırılmış, khi-kare ve korelasyon

katsayılarına göre en uygun modeli seçmişlerdir.

Prakash vd. (2004), yaptıkları çalışmada güneş enerjili raflı bir kurutucu

geliştirmişlerdir. Geliştirdikleri kurutucularda kurutulan havuçlar için çeşitli

matematiksel modellere geliştiren araştırıcılar, sayısal ve deneysel sonuçların uyumlu

olduğundan bahsetmişlerdir.

Doymaz (2004), dutun güneş enerjisi ile kurutulması üzerine deneysel bir çalışma

sunmuştur. Güneş enerjisi ile kurutma deneylerini İstanbul’da yetişen dut numuneleri

ile yapmıştır.

Aktaş vd. (2004), yaptıkları çalışmada güneş enerjili kurutma sistemlerinin fındık

kurutulmasına uygulanabilirliğini incelemişlerdir. Çalışmada enerji maliyeti düşük,

sıcaklık, ağırlık ve nem kontrollü güneş enerjili bir fındık kurutma fırını tasarımını

yapmışlardır. Araştırmada, üreticilerin ilk yatırım masrafı düşük ve enerji giderleri az

olan kurutma fırınlarını tercih ettiklerini belirtmişlerdir.

Doymaz (2005), yaptığı bir başka çalışmasında incirin güneşle kuruma davranışını

araştırmıştır. Kurutma deneylerini Hatay-İskenderun’da yetişen incirler için

yapmıştır. Kuruma işleminin azalan hız periyot ’unda gerçekleştiğini belirtmiştir.

9

Tarhan vd. (2005), günümüzde ticari olarak kullanılan kurutucuların hiçbirinin en

ekonomik ve en kaliteli kurutma işlemini bir arada sağlayamadığını ifade etmişlerdir.

Bu çalışmada, güneş enerjili kurutuculardan beklenen başarı kriterleri ve kurutulmuş

ürün kalitesi ile ilgili faktörleri açıklanmışlardır. Kurutucu tasarımı ile ilgili gerekli

veriler ve güneş enerjili kurutucu tasarımı ile ilgili pratik kuralları vermeye

çalışılmışlardır. Güneş enerjili kurutucuların ekonomik ve uzun süreli kullanımları

için üreticinin yapması gereken işleri açıklamışlardır.

Tünel tipi kurutucu ile kurutma,

Johnson vd. (1998), bir muz çeşidi olan Plantain (Musa AAB)’in hava kurutma

karakteristikleri ile ilgili çalışmalarında, bir sıcak hava kurutucusu ile çeşitli

kalınlıklardaki Plantain silindir parçalarını, farklı hava sıcaklıklarında kurutma

davranışlarını, büzülme ve nem dağılımını incelemişlerdir. Sonuç olarak hava

sıcaklığının görünüş metodoloji etkisi ve kuruma oranlarındaki parçaların kalınlığını

bulmuşlardır. Sıcak havanın kurutma davranışında en büyük etkiye sahip olduğunu

belirlemişlerdir. Plantain’in hava kurutması için hareket enerjisinin 38.81 kJ / g mol

olarak hesaplamışlardır. Kurutma süresince büzülen parçaların hacim ve

boyutlarındaki değişiklikleri izleyerek hacimdeki değişiklikleri bir çekirdek kurutma

modeli ile çok iyi tanımlarken boyutlardaki değişiklikleri doğrusal nem içeriği ile

tanımlamışlardır. Fick’in yayılım denklemini kullanarak kurutma süresince Plantain

parçaları içindeki nemin yayılımını engellemek için kullanmışlardır. Bu model ile

yiyecek parçalarındaki ortalama nem içeriğinden çok, yerel nem içeriklerine karar

vermek için kullanarak yiyeceklerin çürümesinin hassaslığını tam olarak tahmin

etmişlerdir.

Boudhrıoua vd. (2001), Muzun kurutulması süresince yapısındaki değişiklere

olgunluk ve hava sıcaklığının etkisi ile ilgili çalışmalarında, sıcak hava kurutma

süreci süresince muz dilimlerinin reolojik özeliklerini karakterize etmeyi

amaçlamışlardır. Bu çalışma sonucunda muz dilimlerinin 80 ºC de kurutulması 4.6

ya da 8 saatten sonra muz meyvelerinde radikal bir değişiklik meydana getirdiğini,

muzun bozulabilirlik ve ani kırılganlık özelliklerinin kaybolduğunu belirlemişlerdir.

10

Muz dilimlerinin termik ve termodinamik özeliklerinin analizleri sonucunda muzun

kuruduktan sonra soğuma geçiş sıcaklığında ani değişikliği gösterdiğini ortaya

koymuşlardır.

Doymaz ve Pala (2002), kırmızıbiberin sıcak hava ile kurutma karakteristikleri ile

ilgili çalışmalarında, farklı işlem ve hava kurutma şartları altında kırmızıbiberlerin

kurutulmasının teorik ve deneysel bir çalışmasını sunmuşlardır. Parçalanmış

biberlerin kuruyan kavisleri üstel denklem ve Page denklemi kullanılarak elde

etmişlerdir. Her iki denklemin R2 değerleri karşılaştırılarak üstel denklemden daha

iyi kurutma karakteristiklerini hazırlayan denklemin Page denklemi olduğu sonucuna

varmışlardır.

Doymaz (2004a), bamyanın kurutma karakteristikleri ve hareketleri ile ilgili

çalışmasında, bamyanın hava kurutma karakteristiklerini, 50-70ºC sıcaklık oranı için

bir laboratuvar ölçeği ile sıcak hava kurutmasını araştırmış ve havadaki nem oranını

% 8-25 olarak belirlemiştir. Bamyadan nem transferini Fick’in yayılım modelini

kullanarak tanımlamış ve etkili yayılım hesaplamıştır. İki matematiksel modeli (Page

ve numune üst modelleri) literatürdeki mevcut bilgileri deneysel bilgi için

uygulamıştır. Bu iki modelin performansını incelemiş ve karşılaştırmıştır. Page

modelinin bamyanın tek kuru tabakasını tarif etmek için en iyi sonuçları verdiğini

belirlemiştir.

Doymaz (2004b), yeşil fasulyelerin kuruma davranışları ile ilgili çalışmasında,

Türkiye İskenderun’da yetişen yeşil fasulyenin matematiksel modelini ve ince tabaka

kuruma deneylerini sunmuştur. Yeşil fasulyenin kurutma karakteristikleri 50–70ºC

sıcaklıkta sıcak hava kullanılarak % 90.53 ± 0.5’den % 14 ± 0.3’e ortalama nem

içeriği için incelemiştir. Artan hava sıcaklığının daha kısa kuruma zamanına sebep

olduğu sonucuna varmıştır. Deneysel kurutma eğrilerini yarı teorik modeller ile

oluşturmuştur (Handerson, Pabis, Lewis ve Page modelleri). Page modelinin

diğerlerinden daha iyi kurutma karakteristiklerini gösterdiği sonucuna varmıştır.

11

Saçılık vd. (2006), yaptıkları çalışmada güneş enerjili tünel tip kurutucuda Ankara

koşullarında organik domatesin kurutulmasının matematiksel modellemesini

yapmışlardır. Domates, % 93.35 nem düzeyinden % 11.5 nem düzeyine tünel tipi

güneşli kurutucuda dört günde, kontrolü olarak açıkta güneşe sererek yapılan

kurutma uygulamasında ise aynı sonuca beş günde ulaşmışlardır. Ürünler tünel tipi

kurutucuda dış etkenlerden uzak olarak daha temiz kurumuşlardır. Güneş enerjili

tünel tip kurutucunun yerel imkânlarla ve düşük maliyetle yapılabileceğini

belirtmişlerdir.

Akbulut (2006), yaptığı çalışmada Elâzığ yöresi dutlarını kurutmuş ve kurutma

parametrelerini araştırmıştır. Yapılan çalışmada Elâzığ yöresinde yetişen dutların

kuruma parametreleri deneysel ve teorik olarak araştırılmış ve havalı güneş

kolektörü, sirkülasyon fanı ve kurutma kabininden oluşan zorlanmış taşınımlı güneş

enerjili kurutma sistemi, deneyler için kullanılmıştır. Kurutma deneylerinden önce

üç, beş ve yedi kademeli olarak imal edilen havalı güneş kolektörlerinin etkinlik

deneyleri, farklı kurutma havası debilerinde yapılmıştır.

İzli (2007), yaptığı çalışmada mısırın sıcak hava akımıyla kurutulmasında kurutma

parametreleri belirlemiştir. Deneyler sonucunda karıştırıcılı ve karıştırıcısız

kurutmada kurutma süresi, enerji tüketimi ve maliyet açısından 75°C sıcaklıktaki

kurutmadan en iyi sonuçlar elde edilirken çimlenme hızı ve çimlenme gücü açısından

en iyi sonuçlar karıştırıcılı kurutmada 55°C’de, karıştırıcısız kurutmada 45°C’deki

sıcaklık değerlerinde elde edilmiştir.

Isı pompalı kurutma,

Ceylan vd. (2005), yaptıkları çalışmada ısı pompalı bir kurutma fırınının elma

kurutulmasında kullanılmasını deneysel olarak incelemişlerdir. Çalışmada, ayarlı

kapak (damper) ile bağıl nemi daha düşük olan dış hava sisteme alınarak, sistem

havasının neminin düşürülmesini sağlamışlardır. Elmalar; 40 oC’ de, ortalama % 20

bağıl nemde, 2.8 m/s hava hızında, 4.8 (g su / g kuru madde) su oranından 0.18 (g su

/ g kuru madde) su oranına kadar 3.5 saatte kurutmuşlardır. Araştırmacılar, bağıl

12

nemin düşük olduğu bölgelerde yapmış oldukları ısı pompalı kurutma sisteminin

verimli bir şekilde çalışabileceğini ifade etmişlerdir. Elmaların kurutma sonrası su

aktivitesi değerini 0.65 olarak bulmuşlar ve böylece elmalarda düşük su

aktivitesinden dolayı bazı toksijenik küflerin faaliyetlerinin ve toksin üretiminin

engellenmiş olduğunu tespit etmişlerdir.

Vakumda kurutma,

Cui vd. (2004), yaptıkları çalışmada havuç dilimlerini mikrodalgalı vakumla

kurutmuşlar ve teorik bir model geliştirmişlerdir. 3-5 mm olarak dilimlenen havuçlar;

336.5, 267.5, 162.8 W mikrodalga güçlerinde ve 30, 51, 71 mbar vakum altında

kurutulmuşlardır. Teorik ve deneysel veriler, kurutma oranının mikrodalga çıkış gücü

ile doğrusal ve o andaki suyun vakum basıncının, buharlaşmanın gizli ısısı ile ters

orantılı olduğunu belirlemişlerdir.

Madamba (2002), yaptığı çalışmada vakumla kurutma için havucu seçmiştir.

Vakumla havucun kurutulmasında en uygun koşullar 1,6 mm kalınlığındaki havuç

dilimlerinin 10 kPa basınçta, 68 °C’de kurutulmasıdır. Vakumla havucun

kurutulmasında basınç, sıcaklık, dilim kalınlığı gibi bütün özellikler havucun son

nem miktarını büyük oranda (% 90 seviyelerinde) etkilemiştir. Ortalama kurutma

oranı sadece ürün kalınlığından etkilenmiştir. Nemi geri alma oranı ve renk, bağımsız

hiçbir parametre ve koşuldan etkilenmemiştir.

Akışkan yataklı kurutma,

Abid vd. (1990), akışkan yatakta mısır kurutma sürecinde ısı ve kütle transferinin

deneysel çalışmasını ve teorik analizini yapmışlardır. Modellerinde tersinmez

termodinamik prensiplerini kullanmışlardır. Modellerinde nem transferinin; sıcaklık

değişimi etkisi altındaki ısıl yayınım ile nem oranı değişimi etkisindeki difüzyon ile

sağlandığını dikkate almışlardır. Sonuç olarak; gaz hızının ve neminin kurutma oranı

üzerinde küçük bir etki gösterdiğini tespit etmişlerdir. Isıl değişim katsayısının

analizi sonucunda, suyun ısıl yayınım ile transferinin, difüzyona oranla ihmal

edilebileceğini belirlemişlerdir.

13

Dimattia vd. (1996), yaptıkları çalışmada kesikli akışkan yatakta kırmızıbiber

taneciklerini kurutmuşlardır. Yatak yüksekliğinin, gaz hızının, giriş nemi

aktivitesinin ve hava sıcaklığının kurutma sürecine olan etkilerini incelemişlerdir.

Nem aktivitesinin difüzyon kontrollü olduğunu ve yapışma etkisinin az olduğunu

tespit etmişlerdir. Karışma oranının yüksek olmasından dolayı, yataktaki sıcaklık

dağılımının özdeş olduğunu belirlemişlerdir. Bu sistemde diğer kurutma sistemlerine

göre kurutma süresinin azaldığını ortaya koymuşlardır.

Soponronnarit vd. (1997), yaptıkları çalışmada mısırın küçük bir akışkan yatakta

kuruma karakteristiklerini araştırmışlardır. Deneysel sonuçlar ile korelasyon yapmak

için birçok deneysel ince tabaka kurutma eşitliklerini deneyerek Wang ve Singh

denkleminin iyi sonuç verdiğini tespit etmişlerdir.

Topuz (2002), yaptığı çalışmada akışkan yatakta fındık kurutma sürecinde ısı ve

kütle geçişini incelemiştir. Deneysel çalışmanın yanında konu ile ilgili matematiksel

modelleri incelemiş ve yeni üç fazlı bir modeli fındığa uygulayarak deney sonuçları

ile model değerlerini karşılaştırmıştır. Çalışmada, kurutma havasının sıcaklığının

artmasının kurumayı hızlandırdığının bir gerçek olduğu, kurutulan ürünün gıda ve

kimyasal bozulmaya uğramadan kurutulması için sıcaklığın belirli ölçülerde sabit

tutulması gerektiğini belirtmiştir. Ayrıca, akışkan yatakta kurutma havası hızının

arttıkça azda olsa kurutma hızının bundan etkilendiği ve ters orantılı olarak düştüğü,

bunda gruplaşma rejiminin etkisi olduğu, sabit oran periyodunun zamanının yatak

hava hızı ile doğru orantılı olduğu sonucunun elde edildiği araştırmacı tarafından

belirtilmiştir.

Mikrodalga ile kurutma,

Tuncer (1990), araştırmasında sebzelerin yüksek frekanslı mikrodalga manyetik

alanının etkisine konulunca, ürünün gösterdiği davranış ve uğradığı değişikliklerin

belirlenmesini ve en uygun kurutma yönteminin deneysel olarak bulunmasını

amaçlamıştır. Araştırma sonuçlarına göre; mikrodalga alanına konulan pırasa,

kırmızı ve yeşilbiber, patlıcan, soğan ve patatesin uygun mikrodalga güç kademesi

14

seçilerek, mikrodalga ile sebzelerin reaksiyona girmesini önleyen düzenlemelerle hiç

bir kalite kaybı olmaksızın, konveksiyonlu kurutmaya kıyasla, 1/5 -1/12 arasında

değişen daha kısa sürede kurutmanın mümkün olabileceğini belirlemiştir.

Pappas vd. (1999), yaptıkları çalışmada mikrodalga kurutma yöntemi ile kurutulan

mantarlarda ürün büyüklüğünün kurutma süresine ve farklı kurutma yöntemlerinin

ürünün yeniden su alma kapasitesine etkilerini incelemişlerdir. Deneylerde 25, 36 ve

54 mm çapındaki mantarları kullanmışlardır. Deney sonuçlarına göre, kurutmada 425

W güç seviyesinde kurutmada örnek büyüklüğünün küçülmesi ile kurutma süresinde

azalma meydana geldiği bildirmişlerdir. Yeniden su alma kapasitesi ise mikrodalga

kurutma yönteminde geleneksel kurutmaya göre daha yüksek olduğunu bulmuşlar ve

sürenin artmasıyla ürünün su alma oranını belirli seviyeye kadar arttırmış ve daha

sonra değişmemiştir.

Koç (2001), yaptıkları çalışmada Kabaaşı kayısı çeşidi kullanarak mikrodalga ve

endüstriyel kurutma metotları uygulamıştır. Püre ve bütün haldeki kayısının iki farklı

metotla kurutarak fiziksel ve kimyasal incelemeler yaparak kurutma yöntemlerinin

etkisini incelemiştir. Endüstriyel kurutma metodu ile kurutulmuş püre halindeki

kayısıdaki nem miktarının mikrodalga ile kurutulmuş püre halindeki kayısıdaki nem

miktarına göre daha yüksek olduğunu belirlemiştir. Bu çalışmada kayısı çekirdeği

çıkartılmış ve kükürtlenmiş olup fabrikasyon (endüstriyel) kurutma ve ev tipi (20 lt

iç hacimli) mikrodalga fırında kurutma tekniklerine uygun olarak kurutmuştur.

Metotlarında mikrodalga kurutma ile SO2 ve nem miktarlarında endüstriyel

kurutmaya göre daha fazla azalma olduğunu tespit etmiştir. Sonuç olarak mikrodalga

ve endüstriyel yöntemlerle kurutulan kayısının fiziksel ve kimyasal olarak genelde

benzer sonuçlar aldığı ve mikrodalga uygulamasının kayısılar üzerinde olumsuz

etkisinin olmadığını bulmuştur.

Karaaslan ve Tunçer (2009), yaptıkları çalışmada kırmızıbiberin kurutulması

mikrodalga fan destekli konveksiyonel fırın kombinasyonunda incelenmiştir.

Kırmızıbiberin kuruma zamanı, kuruma oranı değerleri üzerindeki mikrodalga,

mikrodalga ile sıcak hava ve sadece sıcak havayla kurutmanın etkileri araştırılmıştır.

15

Mikrodalga enerjisi ile yapılan kurutma denemelerinde kullanılan güç seviyeleri 180,

360, 540, 720, 900W olarak seçilmiştir. Sıcak hava ile kurutma denemeleri ise 100,

180, 230ºC’de yapılmıştır. Mikrodalga ve sıcak hava birleşiminde ise 180W+100 ºC,

180W+180 ºC, 180W+230 ºC, 540W+100ºC, 540W+180 ºC, 540W+230 ºC’ de

kurutma işlemleri gerçekleşmiştir. Bir laboratuvar kurutucusunda ürünlerin kuruma

süresinin belirli bir anındaki nem içeriğini belirlemek amacıyla Newton, Page,

Geliştirilmiş Page, Henderson ve Pabis, Logaritmik, Wang ve Singh, Difüzyon

yaklaşımı, Verma, Eksponansiyel, Basitleştirilmiş Fick Difüzyonu, Midilli vd.

modelleri birbiri ile karşılaştırılmıştır. Modeller, model katsayıları ve hesaplanan

değerlerle deneysel veriler arasındaki belirtme katsayıları incelendiğinde en yüksek

belirtme katsayısı Midilli vd. modelinde sağlanmış olup 0.99–1.00 düzeyindedir.

Infrared ile kurutma,

Kocabıyık ve Demirtürk (2008), yaptıkları çalışmada nane yapraklarının infrared

enerji ile kurutulmasında nanenin kuruma karakteristikleri, kuruma süresi, kuruma

hızı incelenmiş ve özgül enerji tüketimi ile kurutulmuş nane yapraklarının renk

özellikleri araştırılmıştır. Denemeler 1080 W/m2 infrared radyasyon yoğunluğunda

dört farklı hava hızında (0.5, 1.0, 1.5 ve 2.0 m/s) gerçekleştirilmiştir. Bütün kuruma

koşullarında kuruma süresi 64 -180 dak. arasında değişmiştir. Kuruma hızı hava

hızının azalmasıyla artış göstermiştir. Özgül enerji tüketimi tüm kuruma koşulları

için 37.04 ile 106.58 MJ/kg-buharlaşan su arasında değişmiştir.

Toğrul vd. (2005a), yaptıkları çalışmada 0.5, 1.0 ve 1.5 cm kalınlığında küp şeklinde

dilimlenmiş mantarların kuruma davranışlarını infrared kurutucuda 50, 60, ve 80 °C

kurutma havası sıcaklığı değerlerinde incelemişlerdir. Sıcaklığın 50 °C den 80 °C’ye

çıkarılmasıyla 0.5, 1.0 ve 1.5 cm dilim kalınlıklarının kuruma süresinde sırasıyla

170, 140, 104 dakikalık azalma olduğunu vurgulamışlardır. Ayrıca mantar

kalınlığının difüzyon katsayısına etkisini incelemişler ve sonuçta sıcaklık ve dilim

kalınlıktaki artışın difüzyon katsayısı artışına sebep olduğunu belirlemişlerdir.

16

Toğrul vd. (2005b), yaptıkları çalışmada dört farklı kalınlıkta kestikleri muz

dilimlerini infrared kurutucuda 50, 60, 70 ve 80 °C sıcaklık değerlerinde kurutarak

muz dilimlerinin kuruma kinetiğini incelemişlerdir. Araştırmacılar sonuçta, artan

kurutma havası sıcaklığı ile hem kuruma hızının hem de difüzyon katsayısının

arttığını, muz dilim kalınlığının artmasıyla da kuruma hızının azaldığını tespit

etmişlerdir.

Yaldız (2001), çalışmasında havuç ve pırasanın kuruma karakteristiklerinin

belirlenmesini ve kuruma süresinin belirli bir anında ürünün nem içeriğinin

saptanması için mevcut kuruma modellerinin uygulanabilirliğini amaçlamıştır. Bu

ürünler 30, 40, 50, 60 ve 70 °C kurutma havası sıcaklıklarında ve 0.5, 1.0 ve 1.5 m/s

kurutma havası hızlarında kurutularak kurutma süreleri belirlenmiştir. Elde edilen

veriler Newton, Page, Geliştirilmiş Page, Henderson ve Pabis, Logaritmik, iki

terimli, iki terimli eksponansiyal, Wang ve Singh, Thompson, Difüzyon Yaklaşım,

Verma ve ark., Geliştirilmiş Henderson ve Pabis matematiksel modellerine

uygulayarak en uygun modeli belirlemiştir.

Siklon tipi kurutucu ile kurutma,

Akpınar ve Biçer (2002), yaptıkları çalışmada tarımsal ürünlerin kurutulması için

geliştirilen siklon tipi bir kurutucuyu ekonomik yönden incelemişlerdir. Ayrıca,

kurutma sisteminin performansını etkilemeden imalat için uygun malzeme, uzun

ömürlülük, sistemin kullanımının ucuz olması gibi bir kurutma sisteminde sürekli

olması istenen ana şartlar araştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre, kurutulan ürünlerin

nem içeriklerinin kuruma süresini değiştirdiğini ve bununda ekonomiklik analizini

etkilediğini belirtmişlerdir.

Akpınar ve Biçer (2003), yaptıkları çalışmada kabağın kuruma davranışını siklon tipi

bir kurutucuda deneysel olarak incelemişlerdir. Deneylerde, 60, 70 ve 80 ºC 'lik üç

değişik hava giriş sıcaklıkları kullanılırken, seçilen kurutma havası hızları 1 ve 1.5

m/s’dir. Araştırmacılar deneysel sonuçlardan elde edilen kuruma hızı-nem içeriği

değişimi eğrilerini lineer olmayan regresyon analiz kullanılarak matematiksel olarak

17

modellemişlerdir. Deney sonuçlarına göre, siklon tipi kurutucuda dönel akış

ortamında kurutulan kabak örneklerinin kuruma hızının yüksek olduğu görülmüştür.

En yüksek kuruma hızı 80 ºC kurutma havası giriş sıcaklığında ve 1.5 m/s kurutma

havası hızında, en düşük kuruma hızı ise 60 ºC kurutma havası giriş sıcaklığında ve

1.0 m/s kurutma havası hızında elde edilmiştir. Farklı giriş sıcaklıklarında ve

hızlarında kurutulan örneklerde kuruma hızında, hava hızından ziyade hava

sıcaklığının etkisinin daha fazla olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca araştırmacılar, kurutma

havası sıcaklığı ve hızı arttıkça, kabak örneklerinin nem içeriğinde belirgin bir

şekilde hızlı bir azalmanın görüldüğünü ve kuruma hızının arttığını ifade etmişlerdir.

Dondurarak kurutma,

Araki vd. (2001), yaptıkları çalışmada dondurarak kurutma işleminde 15 mm

kalınlığında dilimlenmiş ve ezilmiş elmaları -10 ile 70 °C’lik ısıtıcı yüzey sıcaklığı

ve 20 ila 30 Pa basınç aralığında deneysel olarak incelemişlerdir. Ezilmiş elmanın

kuruma oranı dilimlenmiş elmaya göre 2.5 daha yüksek gerçekleştiğini

belirlemişlerdir.

Carapelle vd. (2001), yaptıkları çalışmada donmuş ıslak kâğıtların dondurularak

kurutulmasını deneysel olarak incelemişlerdir. Çeşitli fiziki parametrelerde (basınç,

ısıtıcı gücü v,b.) incelenerek çalışma için gerekli olan dondurarak kurutma sistemini

kurmuşlardır. Çalışmada dondurarak kurutmanın süre ve maliyetini azaltmak için

optimal parametreler belirlemiş ve bu alanda yapılan araştırmalara yardımcı olmak

için basit bir örnek geliştirmişlerdir.

Sadıkoğlu ve Özdemir (2001), yaptıkları çalışmada dondurarak kurutma işleminin

prensibini, kurutmada dondurma işleminin önemi üzerinde durarak dondurarak

kurutmada dikkat edilecek önemli noktaları, klasik dondurarak kurutma yöntemine

göre kurutma hızını arttıran bir metot olan mikrodalga ile kurutmanın daha hızlı

olduğunu belirtmişlerdir.

18

2.1 Kurutma

Gıdaların kurutulması, insanlığın tabiattan öğrendiği ve bu yüzden ilk çağlardan beri

uygulanmakta olan en eski muhafaza yöntemidir. Gerçekten bu metot tabiatta çoğu

zaman kendi kendine gerçekleşmekte ve örneğin, çeşitli tahıllar ve baklagiller tarlada

kendi halinde kuruyarak dayanıklı hale gelebilmektedir. Doğada kuruma, güneş

enerjisiyle gerçekleşmekte olduğundan, kurumanın her yerde ve her zaman bu yolla

olması imkânsızdır. Her ürünün güneşte kurutulması doğru değildir. Bu yüzden

birçok ürünün diğer metotlarla kurutulma yolları geliştirilmiştir (Cemeroğlu, 2004).

Kurutma ile sürecin bir sonraki adımında işlenecek veya pazara sunulacak ürünün

istenilen şartlara getirilmesi, gıda maddelerinin bozulmadan uzun süre saklanması,

sterilize edilmesi, çözeltilerden bazı ürünlerin elde edilmesi ve malzemelerin

taşınmasında kütlenin azaltılması mümkündür (Özbalta ve Güngör, 1998).

Birçok gıda muhafaza yöntemi arasında kurutmanın yeri ve ayrıcalıkları değişik

açılardan irdelenebilir. Her şeyden önce, gıdadaki mevcut su, onun bozulmasına

olanak vermeyecek bir düzeye kadar azaltıldığı için kesin bir muhafaza olanağı

doğmaktadır. Kurutulmuş gıdalar, diğer yöntemlerle dayandırılanlardan farklı olarak

besin öğeleri açısından yoğunlaştırılmış bir nitelik kazanmışlardır. Ayrıca kurutma

en ucuz dayandırma yöntemidir. Nitekim kurutulmuş gıda üretiminde, daha az işçilik

ve daha az ekipman gerektiği gibi bunların depolanması ve taşınmasında da daha az

masraf yapılır (Cemeroğlu, 2004).

Kurutmada, kurutma gazı olarak genellikle hava kullanılır. Kurutma havası hızının

ya da sıcaklığın artması; kullanılan enerji miktarının artmasına neden olur. Ürün

içerisindeki nemin buharlaştırılması için verilmesi gereken enerjinin daha kısa sürede

kurutma sistemine verilmesi ise, kurutma süresini azaltır. Kurutma havasının

sıcaklığı nemi, ürün içerisindeki nem ise, kuruma hızını belirler. Kurutma havasının

neminin azaltılması da bu kurutma hızını artırarak kurutma süresini kısaltır (Ersöz ve

Doğan, 2003).

19

2.2 Kurutma Sistemleri

Tarım ürünlerinin kurutulmaları sırasında kullanılan kurutucular, ürünün

özelliklerine uygun olmasının yanı sıra, kurutma işleminden beklenen özellikleri de

sağlayacak yetenekte olmak zorundadır. Bu nedenle, birbirinden önemli farklılıklar

gösteren çok çeşitli tiplerde kurutucular geliştirilmiştir. Tarım ürünlerinin

kurutulması için, bu işleme gerek duyulan ilk günlerden günümüze kadar geçen süre

içinde, güneş ışınlarının altına sermekten, dielektrik kurutma tekniklerine kadar

kadar geliştirilmiş birçok yöntem bulunmaktadır. Bazı çok uygulanan temel kurutma

yöntemleri aşağıda belirtilen şekilde sıralanabilir (Yağcıoğlu, 1999).

2.2.1 Kontakt kurutma

Bu yöntemde, kurutma için gerekli ısı enerjisi, kurutulacak materyale, ısıtılmış

yüzeylerden kondüksiyon yoluyla iletilir. Kurutulan ürüne iletilen ısı, sıcak yüzeye

değen yaş materyalin ısıl kondüktivitesine ve sıcak yüzeyin ısı iletim katsayısına

bağlıdır (Yağcıoğlu, 1999).

2.2.2 Konvektif kurutma

Bu yöntemde ısı, kurutucu ortamdan (genellikle sıcak hava kullanılır) yaş materyale

konveksiyon yoluyla iletilir. Sıcak hava, kurutulan ürün tabakasının üzerinden, ya da

içinden geçirilir. Bu yöntemin ısıl etkinliği kontakt kurutmaya göre daha düşüktür

(Yağcıoğlu, 1999).

2.2.3 Işınım ile kurutma

Bu yöntemde kurutma için gerekli ısı enerjisi, yaş materyale, kırmızı ötesi bölgesinde

yer alan ışınlarla iletilir. Bu ışınlar, içinden geçtikleri ortamı ısıtmaz; kendilerini

absorbe eden cisimleri ısıtırlar. Kızılötesi ışınların, yaş materyalin yüzeyinden

itibaren etkilediği derinlik oldukça az olduğundan, bu yöntem ince film şeklinde

serili tabakaların kurutulmasında kullanılır (Yağcıoğlu, 1999).

20

2.2.4 Dielektrik kurutma

Nemli malzeme yüksek frekanslı elektrostatik alana yerleştirilirse, malzeme içinde

ısı üretilir. Nemli bölgelerde kuru bölgelere daha fazla ısı üretilir. Bu şekilde

malzeme içinde nem profili otomatik düzenlenir. Su, malzeme aşırı derece

ısıtılmaksızın buharlaşır (Güngör ve Özbalta, 1997).

2.2.5 Donmalı kurutma

Dondurarak kurutma farmakolojik ürünler, serumlar, bakteri kültürleri, meyve suları,

sebze, kahve ve çay özlerinin eldesinde, et ve süt üretiminde uygulanabilir. Malzeme

önce dondurulur. Ardından kimyasal nem alıcı veya düşük sıcaklık yoğuşturucusu ile

bağlantılı yüksek vakum uygulanan hacme alınır. Dondurulan malzemeye iletim

veya kızılötesi radyasyon ile ısı geçişi sağlanır. Bu esnada uçucu element genellikle

su süblimleşir ve yoğuşur, ya da nem alıcı madde tarafından absorplanır. Dondurarak

kurutma genellikle -10 °C ile -40 °C arasında uygulanır. Dondurarak kurutma pahalı

ve yavaş yürüyen bir işlemdir, ısıya duyarlı malzemeler için uygundur (Güngör ve

Özbalta, 1997).

Şekil 2.1. Dondurarak kurutma sistemi (Cemeroğlu, 2004)

21

2.2.6 Ozmotik kurutma

Meyve ve sebze dilimleri gibi gıdaların hipertonik bir çözelti içinde bekletilmesiyle

su oranının düşürülmesi uygulamasına “ozmotik kurutma” denir. Burada suyun

uzaklaştırılmasında buharlaşma değil ozmoz olayı rol oynamaktadır (Cemeroğlu,

2004).

Şekil 2.2.Ozmotik basınç farkına bağlı su hareketi (Yağcıoğlu, 1999)

2.3. Kurutucu Tipleri

2.3.1. Kabin tipi kurutucular

Kabin tipi kurutucular, büyüklüklerinden esinlenilerek, dolap veya oda tipi

kurutucular şeklinde de adlandırılırlar (Yağcıoğlu, 1999).

Kurutulacak ürün, alt tarafı ızgara şeklinde bir tür tepsi olan ‘‘kerevet’’lere

yerleştirilir. Kerevetler üst üste istif edilerek önce bir arabaya sonra peş peşe

arabalara vagon haline getirilip, kurutma kabinine alınır. Tüm kurutma boyunca

kerevetler olduğu gibi hareketsiz kalır. Sıcak hava, kabinin ayarlanabilen panjur

şeklinde olan yan duvarlarından girerek kerevetler arasından geçer ve yine aynı

şekildeki yan duvardan kabin dışına çıkarak ısıtıcıya ulaşır. Böyle bir kabin

kurutucunun en basit uygulaması Şekil 2.3.’de şematik olarak gösterilmiştir

(Cemeroğlu, 2004)

22

Şekil 2.3. Kabin kurutucu (Cemeroğlu, 2004)

Kabin tipi kurutucular, kurutma havasının, kabin içinde dolaşımı sırasında tepsilere

göre izlediği akış yönü dikkate alınarak paralel ve çapraz akışlı olmak üzere farklı

tiplere ayrılabilirler (Şekil 2.4.) (Yağcıoğlu, 1999).

Şekil 2.4. Paralel çapraz akışlı kabin tipi kurutuculara ait şematik kesitler

(Yağcıoğlu, 1999)

Kabin kurutucular çoğunlukla az miktarda, örneğin birkaç ton meyve ve sebze

kurutacak kapasitede yapılırlar. Sabit yatırımı nispeten az, çalıştırılmaları kolaydır.

25 kereveti üst üste alacak kadar büyük tipleri de vardır. Isıtıcılar, içerisinde buhar

23

dolaştırılan, yüzeyi genişletilmiş serpantinler şeklinde yapılmaktadır. Ancak

içerisinde doğrudan yanmış gaz dolaştıran ısıtıcılar da kullanılabilir (Cemeroğlu,

2004).

Kabin tipi kurutucuların ısı gereksinimi belirlenirken 1 m2 tepsi alanı için 50000-

67000 kJ enerji düşünülmelidir. Kabin içinde dolaşan havanın hızı 2.5-5 ms-1

arasında seçilir (Yağcıoğlu, 1999).

2.3.2. Tünel tipi kurutucular

Bu kurutucular da kurutma kabini, uzun bir tünel şeklinde yapılır. Tünelin içine

tepsilerin yerleştirildiği arabalı raflar sırayla sokulur. Bu arabalı raf düzeni, zaman

zaman ileri doğru hareket ettirilir. Tünelin bir ucundan kurumuş ürünleri içeren raf

arabası çıktığında, diğer uçtan yaş ürünle yüklenmiş yeni bir araba tünele sokulur.

Raflarla tünelin iç yüzeyleri arasındaki boşluğun 5 cm den fazla olmamasına dikkat

etmek gerekir. Aksi takdirde, kurutma havası rafların arasından geçmeyip bu

boşluklardan akar (Yağcıoğlu, 1999).

Şekil 2.5. Çeşitli tünel tipi kurutucu şemaları (Yağcıoğlu, 1999)

Çeşitli tipteki tünel kurutucularda hava ve ürünün birbirlerine göre hareket yönleri

farklıdır. Eğer, arabalarla sıcak hava aynı yönde hareket ederse bu tip tünellere

“paralel akış tüneli” denir. Başka bir tanımlama ile paralel akış tünelinde sıcak hava

ile kurutulacak ürün, aynı yerden girer. Basit bir paralel akış tüneli Şekil 2.6.’ da

gösterilmiştir (Cemeroğlu, 2004).

24

Şekil 2.6. Bir basit paralel akış tünel kurutucu (Cemeroğlu, 2004)

Sıcak hava ile arabaların hareketi birbirine zıt yönde ise, bu tip tünellere “zıt akış

tüneli” denir. Bu tip tünellerde sıcak ve kuru hava, ilk önce en fazla kurumuş olan

ürünle temas eder. Daha sonra, gittikçe soğuyarak nemi artarken, son defa en ıslak

ürünle temas eder (Cemeroğlu, 2004).

Şekil 2.7. Bir basit zıt akış tünel kurutucu (Cemeroğlu, 2004)

Diğer taraftan bir bölmesi paralel akış, diğer bölmesi zıt akışlı olan iki kademeli veya

çok kademeli tünellerde mevcuttur. Çift aşamalı tünellerin birinci aşaması genellikle

paralel akış tüneli, ikinci aşaması ise ters akış tüneli şeklindedir (Cemeroğlu, 2004).

Şekil 2.8. İki kademeli kurutma tüneli: Birinci kademe paralel, İkinci kademe zıt akış

(Cemeroğlu, 2004)

25

2.3.3. Konveyör tipi kurutucular

“Sürekli bant kurutucular” da denen bu sistemlerin ilkesi, gerçekte tünel

kurutuculardan önemli bir farklılık göstermez. Tünel kurutuculardaki kerevet ve

vagonların yerini sürekli çalışan bir bant almıştır. Paslanmaz çelikten yapılmış elek

şeklindeki bir bantla taşınan ürüne, alttan veya üstten sıcak hava verilmektedir.

Konveyör kurutucular daha çok, bir sezon boyunca aynı ürünü büyük müktarda

kurutmaya elverişli cihazlardır.

Konveyör kurutucular çok aşamalı ve genellikle iki aşamalı bir çalışmaya elverişli

olarak yapılmaktadır. Şekil 2.9.’ da böyle bir konveyör kurutucu görülmektedir

(Cemeroğlu, 2004).

Şekil 2.9. İki aşamalı konveyör kurutucu (Cemeroğlu, 2004)

2.3.4. Akışkan yatak kurutucular

Akışkanlaştırılmış yatakta tanecik yapısındaki maddeler arasından kurutma ortamı

gaz akımı geçirilir. Gaz hızı çok dikkatli ayarlanmalıdır. Toz veya taneli yapıdaki

kurutucular malzeme ile akışkanlaştırma gazı arasında temas çok iyi olduğundan,

kurutma havası ve tanecikler arasında ısı transferi de etkin şekilde gerçekleşir. Bu

mekanizma ile büyük sıcaklık farkları sakıncası olmaksızın malzemelerin

kurutulması mümkündür. Otomatik yükleme ve boşaltmanın mümkün olduğu bu

26

sistemin en önemli avantajı kurutma işlemi kısa sürede tamamlanmasıdır (Güngör ve

Özbalta, 1997).

Şekil 2.10. Akışkan yatak kurutucu (Cemeroğlu, 2004)

2.3.5 Diğer kurutma sistemleri

Meyve ve sebzeler parçacıklar veya taneler halinde genellikle yukarıda verilen

sistemlerle kurutulmaktadırlar. Ancak meyve ve sebzelerden elde edilen, domates

suyu, salça, meyve suyu veya patates püresi gibi sıvı ve yarı sıvı ürünlerin

kurutulmasında başka yöntemlerden yararlanılmaktadır. Bu yöntemlerde,

püskürterek kurutucular, vakumlu kurutucular, puf kurutucular, köpük kurutucular

gibi değişik sistemlerden yararlanılmaktadır (Cemeroğlu, 2004).

2.4. Kurutma Teorileri

Nem içeren katı maddelerin kuruma hızları genel olarak birbirinden açık şekilde

ayrılabilen iki veya bazen 3 bölümden oluşur. Sabit kuruma hız periyodunda katı

yüzeyindeki suyun hava akımına buharlaşmasını gaz film transfer katsayısı kontrol

etmektedir. Buna karşılık azalan hız periyodunda su buharının katı bünyesinden

yüzeye transfer mekanizması daha farklıdır. Gözeneksiz katılar genel olarak düzenli

bir nem dağılım diyagramına sahiptirler (Güneş, 1994)

27

2.4.1. Difüzyon teorisi

Difüzyon yavaş kuruyan materyallerin karakteristik davranışıdır. Katı yüzeyinden

havaya su buharının kütle transferi direnci genellikle ihmal edilir ve bütün kuruma

hızını katıdaki difüzyon kontrol eder. Böylece yüzeydeki nem içeriği denge

değerindedir veya denge değerine çok yakındır. Sıcaklıkla difüzyon katsayısı

arttığından, katıdaki sıcaklığın artmasıyla kuruma hızı artar.

Difüzyon teorisine göre katının iç kısımlarındaki suyun yüzeye hareketi katı içi

difüzyonla gerçekleşir. II. Fick kanununa uyan buhar veya sıvıların transferinde bu

tip difüzyon kontrollü kütle transferinin olduğu varsayılır. II. Fick kanununun tek

yönlü difüzyon için matematiksel ifadesi aşağıdaki gibidir (Devahastin, 2000).

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

=∂∂

2

2

LCD

tC

(2.1)

Burada C, A ve B’ den oluşan karışımdaki bileşenlerden herhangi birinin bileşimidir.

Yassı tabakaların kurutulmasında azalan hız periyodu için aşağıdaki eşitlik elde

edilir.

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +++

π=

−− β−β−β− ...e

251e

91e8

MMMM a25aa

2ec

e (2.2)

Burada;

β=Dt/L2

α=(π/2)2

M, t anındaki nem içeriği

Mc, Kritik nem içeriği

Me, Denge nem içeriği şeklinde tanımlanır.

28

Yukarıdaki eşitlik katının başlangıçta homojen bir nemliliğe sahip olduğu ve

kurumanın her iki yüzeyden geçtiği durumlar için geçerlidir.

Tek bir yüzeyden kuruma gerçekleşmesi durumunda difüzyon yolu iki katı olarak

alınmalı, diğer bir deyimle β’nın paydasına 4 ilave edilmelidir. Çok uzun kuruma

zamanları için eşitlik aşağıdaki şekle indirgenebilir (Güneş, 1994).

β−

π=

−− a

2ec

e e8MMMM (2.3)

Sıvı-difüzyon teorisi özellikle yiyecek kurutulmasında günümüzde de tercih edilerek

kullanılmakta ve bu çalışmalarda difüzyon katsayısı ya sabit ya da sıcaklık ve/veya

nem konsantrasyonunun doğrusal bir fonksiyonu kabul edilmektedir.

2.4.2. Kapilar teorisi

Gözenekli katılarda katı içerisindeki sıvının yüzey hareketi, difüzyonla kütle

transferinden ziyade kapilar hareketle meydana gelir. Kapilar teoriye göre katı madde

değişik büyüklük ve şekillerde gözenek ve kanallara sahiptir. Bu durumda katı

gözeneklerindeki sıvı kanallardan hareket ederek yüzeye ulaşır. Bu tür katılar için

aşağıdaki eşitlik önerilmiştir (Güneş, 1994).

)MM()MM(ln

)tt(h)MM(dPt

e

ec

st

ecSf −

−−−λ

= (2.4)

Burada;

tf, azalan hız periyodundaki kuruma zamanı,

ps, katının yoğunluğunu ifade etmektedir.

29

Şekil 2.11. Gözenekli katılara ait tipik bir nem dağılımı grafiği (Güneş, 1994)

Şekil 2.12. Gözenekli katılara ait tipik bir kuruma eğrisi (Güneş, 1994)

2.4.3. Krischer teorisi

Değişik gözenekli ortamlarda ısı ve kütle transferini analiz eden Krischer, kurutmada

ısı transferinin rolünü açıklayan ilk bilim adamlarındandır ve O’nun çalışmaları

geliştirilen kurutma teorilerinin çoğu için temel oluşturmuştur.

Krischer, nemi yüzeye ulaştıran etkinin difüzyonel etki ile kapiler etkinin toplamı

olduğunu düşünmüş ve buhar fazındaki hareketin difüzyonla, sıvı fazdaki hareketin

30

ise kılcal boru etkisi ile olduğunu ve her iki fazda hareketin tek yönlü olduğunu

kabul etmiş. Henry’nin yazmış olduğu sıcaklık ve nem içeriği arasındaki lineer

bağıntıyı kullanarak sıcaklık ve nem yoğunluğunu zamanın bir fonksiyonu olarak

ifade etmiştir. Ancak, teorinin kurutma zamanını doğru bir biçimde hesaplayabilmesi

için gözenekli cismin iki fiziksel özelliğinin bilinmesi gerekir. Bunlardan birincisi

kapiler geçirgenlik, ikincisi difüzyonal direnç katsayısıdır. Bu iki katsayı genellikle

gözenekli cisimde gözeneklerin yapısına, sıcaklığına ve nem dağılımına bağlıdır.

Modelin kullanılabilmesi için gerekli katsayıların fazlalığı, deneysel yöntemlerle elde

edilebilme mecburiyeti, sıcaklık ve nem yoğunluğunun fonksiyonu olması ve hatta

tüm bunlar sağlansa bile kurutma zamanını hesaplamak için çok karmaşık ve uzun

hesaplama yöntemine ihtiyaç göstermesi Krischer Teorisinin başlıca arzu edilmeyen

tarafıdır.

2.4.4. Philip ve DeVries teorisi

Krischer teorisine benzer bir yolu izleyen Philip ve DeVries, gözenekli ortamda sıvı

ve buhar hareketinde sıcaklık gradyenlerinin etkisini açıklayan bir denklem grubu

türetmiştir.

Bu teori daha sonraları nemlendirme ısısının ve duyulur ısı transferinin katılması ve

sıvı ve buhar fazlarında nem içeriğinin değişimlerinin ayırdedilmesiyle DeVries

tarafından geliştirilmiştir.

Kolay algılanabilir fiziksel temeline rağmen difüzyon denklemlerine benzeyen

denklemlerinin katsayılarının hem dikkatli deneyler sonucu saptanabilmesi hem de

bu yaklaşımla gerçek kurutma koşullarındaki kurutma olayını açıklamanın zorluğu

bu teorinin çok fazla rağbet görmemesinin başlıca nedenleridir.

31

2.5. Kuruma Periyotları

Kuruma işlemi gazlardan, sıvılardan veya katılardan su veya diğer sıvıların

giderilmesidir. Bununla birlikte kuruma teriminin en yaygın kullanım yeri katı

maddelerden ısıl yöntemlerle su veya uçucu diğer maddelerin giderilmesi işlemlerini

tanımlamaktadır (Güngör ve Özbalta, 1997).

Kurutmada esas, kurutulacak malzemenin içindeki suyu önce buhar haline getirip

sonrada bu buharı uzaklaştırmaktır. Suyu sıvı halden buhar haline getirmek için,

buharlaştırma gizli ısısı kadar bir ısı vermek gerekmektedir. Bu ısı, normal

sıcaklıklarda buharlaştırılacak her gram su için yaklaşık 2,5 kj’ dür. Malzemeye bu

ısıyı vermek için klasik ısı transfer yöntemleri ile dielektrik ısıtma metotları

kullanılır. Klasik ısı transfer yöntemleri kondüksiyon, konveksiyon ve radyasyondur.

Bu ısının verilmesi sırasında ısı transfer metotlarından biri veya birkaçı etkili olabilir.

Hava akımı yardımıyla yapılan kurutmada konveksiyonla ısı iletimi daha etkilidir

(Doğantan, 1986).

Şekil 2.13 ' de görüldüğü gibi konveksiyonla ısı aktarımında, sıcaklık dokunun

dışından hücrelere doğru olurken, buharlaşan su hücreden dışa doğrudur. Dielektrik

yolla ısı transferi ise bunun tam tersi olup, ısı içeriden dışa doğrudur. Su buharının

ürünü terk edişi difüzyon, kapillar veya bu iki mekanizma ile olur.

Kuruma amacıyla yeterli ısının bulunduğu bir ortama konan nemli bir maddenin

kuruma sürecinde genel olarak üç dönem vardır. Bunlar ısınma dönemi, sabit kuruma

hızı ve azalan kuruma hızı dönemleridir. Kurumakta olan bir maddenin nemliliğinde

olan değişim Şekil 2.14 'de verilmiştir. Şekillerde AB ile gösterilen ısınma

döneminde, ürünün sıcaklığı kurutma havasının sıcaklığı ile dengeye ulaşıncaya

kadar sürer. Sabit kuruma hızı devresi, şekillerde BC çizgisiyle belirtilmiştir. Burada

ürünün üzeri ince bir su tabakası ile kaplı olduğundan, önce bu su tabakası

buharlaşmaya başlar (Kavak vd., 1999).

32

Şekil 2.13. Ürün hücresinde ısı ve suyun kuruma sırasındaki hareket yönleri

(Kavak vd., 1999).

Başlangıçta çok hızlı olan bu buharlaşma, bir süre sonra yüzeyin hemen üzerinde

oluşan buhar tabakası nedeniyle yavaşlar. Kurumanın devam etmesi için, bu buhar

filminin, Şekil 2.1. de görüldüğü gibi hareketli bir hava akımı ile dağıtılıp taşınması

gerekir. Şekildeki C noktası, ürünün yüzeyindeki serbestçe buharlaşabilen nem sona

erdiği zaman, sabit hızda kuruma sona erer ki bu noktadaki nem "kritik nem" olarak

bilinir (Kavak vd., 1999).

Şekil 2.14. Karakteristik kuruma eğrileri (Doğantan, 1986)

33

Meyvelerde ve sebzelerde sabit kuruma hızı devresi, genellikle çok kısa sürer.

Şekildeki CDE eğrisi, sabit kuruma devresinden sonra başlayan azalan hızda kuruma

devresini göstermektedir. Bu devrede buharlaşma ürünün içinde başlar. Su yüzeye

difüzyon ile ulaşır. Yüzeye yakın bölümler, hem doğrudan doğruya yüzeye ve hem

de kapillarla nem verdiklerinden, iç katmanlara göre daha çok su kaybederler. Bunun

sonucu olarak ürünün dış yüzeyinde kabuk bağlama, buruşma, çatlama ve yarılmalar

görülür. Birinci azalan hız devresinde, hem yüzeyden serbest buharlaşma ve hem de

iç kısımlardaki buharlaşan suyun hareketi etkili olmaktadır (CD arası). Hava hızı,

sıcaklık ve nem bu bölümde etkili olmaktadır. İkinci bölümde kuruma hızı bütünüyle

içsel nem hareketine bağlı olarak oluşur (DE arası) (Kavak vd., 1999).

Kurutma işlemi su ve kurutulacak madde arasındaki bağlantı kuvvetlerinin çözümü

ile başlar. Bunun içinde belirli bir enerjiye gereksinme vardır. Bu enerji, ısı enerjisi

olarak kurutulacak maddeye sürekli olarak verilmelidir. Bu ısı katının yüzeyinde ve

gözeneklerinde bulunan nemin havaya buharlaşmasını sağlar. Kurutma işlemi bu

anlamda bir ısı ve kütle aktarım işlemidir (Yaşartekin, 1991).

Kurutma sırasında materyal neminde meydana gelen değişimler ve etkili unsurlar,

statik ve kinetik açıdan incelenebilmektedir.

2.5.1. Kurumanın statiği

Statik açıdan kurumanın incelenmesi sırasında, hava ile materyal arasındaki nem

dengesi, zaman dikkate alınmadan irdelenir. Denge, materyalin çevre havasına nem

vermesi (desorpsiyon) veya çevreden nem alması (sorpsiyon) sonucunda oluşur.

Denge oluştuğunda, havada bulunan su buharının kısmi basıncı ile ürünün yüzeyinde

bulunan suyun buhar basıncı birbirine eşittir (Yağcıoğlu, 1999).

2.5.2. Kurumanın kinetiği

Kinetik açıdan kurumanın incelenmesi sırasında, materyal ile çevresindeki hava

arasındaki nem alışverişi, kuruma süresince geçen zaman da dikkate alınarak

34

irdelenir. Herhangi bir materyalin kuruması kinetik açıdan incelenirken, materyalin

nemi ile kuruma süresi, kuruma hızı ile materyal nemi, kuruma hızı ile kuruma süresi

ve materyal sıcaklığı ile nemi arasındaki ilişkiler dikkate alınır. Kuruma süreci içinde

üç karakteristik evreyle karşılaşılmaktadır. Bu evreler, materyalin ısınma evresi (IE),

sabit hızla kuruma evresi (SHE) ve azalan hızla kuruma evresi (AHE) şeklinde

adlandırılabilir (Yağcıoğlu, 1999).

2.5.2.1. İnce tabaka kuruma kuramı (Tek tabaka kuruma kuramı)

İnce tabaka kuruma kuramı, kurutulacak ürünün yalnızca bir tanesinin kalınlığına

sahip olacak şekilde serilmesiyle elde edilen, kuramsal bir ürün tabakasını belirtir.

Kurutma havasının bu tabakanın içinden geçerken sıcaklık ve nem değerlerinde bir

değişikliğin olmadığı kabulünün yapılabilmesini sağlamaktadır. Tarım ürünlerinin

ince tabaka halinde kurutulması sırasında ısı ve kütle iletimi sabit ve azalan kuruma

evreleri için ayrı ayrı incelenir (Hall, 1980).

2.5.2.2. Sabit hızda kuruma evresi

Sabit hızda kuruma evresi, ürünün içerdiği nem kritik nem değerlerinden daha fazla

olduğunda görülebilir. Sabit hızda kuruma evresi süresince; kuruma hızının, kurutma

havasının sıcaklığından, bağıl neminden ve hızından etkilendiği, ürünle ilgili

unsurlardan etkilenmediği, ürün yüzey sıcaklığının, kurutma havasının yaş

termometre sıcaklığına eşit olduğu, ürün yüzeyindeki su buharı basıncının, yüzey

sıcaklığına eşit sıcaklıktaki doymuş buhar basıncına eşit olduğu kabul edilir.

Bu ön kabullerden de anlaşılacağı gibi, sabit kuruma evresinde buharlaşan su

miktarının aynı koşullardaki serbest su yüzeyinden buharlaşan su miktarına eşit

olduğu varsayılmaktadır (Yağcıoğlu, 1999).

35

Şekil 2.15. Özgül nemin fonksiyonu olarak kurutma hızı eğrisi

Bu evre sırasında, ürün yüzeyi ince bir su filmiyle kaplı ve sıvı üzerinden kurutma

havası akışı gerçekleştiği için buharlaştırmalı serinletme işlemi gibi düşünülebilir.

Buharlaşma sıvı yüzeyinden olur ve faz değişimi için gerekli enerji, sıvının

buharlaşma gizli ısısıdır. Yüzeye yakın sıvı moleküllerinin çarpışmaları sonunda

moleküllerin enerjisi yüzey bağlanma enerjisini yenebilmek için gerekli enerjinin

üzerine çıkar ve buharlaşma olur. Buharlaşmayı sürdürebilmek için gerekli enerji

sıvının iç enerjisinden gelir, bu durumda sıvının sıcaklığı azalır. Sıvı yakınında bir

kontrol yüzeyine enerjinin korunumunun uygulanmasıyla birim yüzey alanı için

(Yağcıoğlu, 1999) ''buh

''add

''kon qqq =+ (2.5)

Burada ''buhq , buharlaşma gizli ısısı ile buharlaşan su debisinin çarpımıdır.

Şöyle ki,

fg

.

s''buh h.mq = (2.6)

yazılabilir.

36

Eğer başka yollarla ısıl enerji eklenmesi, ''addq yoksa (2.5) eşitliği taşınımla ısı geçişi

ve sıvıdan buharlaşmayla ısı kaybı arasında bir eşitliğe dönüşür. Bu eşitlik aşağıdaki

gibi yazılabilir.

])T([h.h.A)TT(A.h ,Assat,Amfgsss ∞∞ ρ−ρ=−

(2.7)

Bu eşitlikte;

h= Isı taşınım katsayısı (W/m2K)

T∞ = Kurutma havasının kuru termometre sıcaklığı (K)

Ts = Kurutma havasının yaş termometre sıcaklığı (K)

As = Ürünün yüzey alanı (m2) olarak tanımlanmaktadır.

])T([h

h.h)TT( ,Assat,Am

fgs ∞∞ ρ−ρ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=− (2.8)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

hhm ve mükemmel gaz yasasından buhar yoğunluğu denkleminde yerine yazılırsa,

( ) ( )]TT[

L.C.RhM

)TT( ,A

s

sat,A3/2

ep

fgAs

∞

∞∞

ρ−

ρ⋅=−

(2.9)

Daha kullanışlı bir denklem Ts ve T∞ sıcaklıklarının, Tm’e eşit olduğu varsayımıyla

elde edilebilir.

][

T.L.C.RhM

)TT( ,Asat,Am

3/2ep

fgAs ∞∞ ρ−ρ⋅

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=− (2.10)

2.5.2.2. Azalan hızla kuruma evresi

Azalan hızla kuruma evresi sırasında, kuruma hızının ve süresinin belirlenmesi, sabit

hızla kuruma evresine göre daha karmaşıktır. Yalnızca materyalin yüzeyinden

37

konveksiyonla ısı ve kütle iletimi söz konusu değildir. Bu evrede ürün içindeki ısı ve

kütle difüzyonunun da dikkate alınması gerekmektedir (Donald vd., 1973).

Azalan hızla kuruma evresi sırasındaki kuruma olayını incelemek amacıyla teorik ve

deneysel yöntemlerle elde edilen çeşitli matematiksel modellerden yararlanmak

mümkündür (Donald vd., 1973).

Azalan hızla kuruma evresiyle ilgili teorik ve yarı teorik kuruma modellerinin

geliştirilmesi sırasında, işlemleri biraz daha kolaylaştırmak amacıyla, bazı ön

kabuller yapılır. Bu kabuller aşağıda belirtilen şekilde sıralanabilir;

- Ürün içindeki nem dağılımı tek düzedir,

- Kuruma, madde içindeki nemin su ve buhar fazında difüzyonu sonucu oluşur,

-Difüzyon, nem konsantrasyonu farkı, sıcaklık konsantrasyonu farkı, buhar basınçları

konsantrasyonu farkı gibi etkenlere bağlıdır,

-Kurutma havasının özellikleri (sıcaklık, hız, bağıl nem) kuruma süresince değişmez,

-Ürün ince bir tabaka şeklinde serilir (Donald vd., 1973).

Biyolojik ürünlerin dahil olduğu higroskopik maddelerde genellikle kurutma azalan

bir hızda gerçekleşir. Azalan hızda kuruma devresinde kurutma hızının formüle

edilmesi iki yolla olur.

1. Gözlemsel (Ampirik) Yaklaşım

2. Kuramsal Yaklaşım

Azalan hızda kuruma devresindeki kurutma hızı maddenin büyüklüğüne ve şekline

önemli ölçüde bağlı olduğu için birinci tip yaklaşım çok sınırlı bir sonuç

vereceğinden genellikle tercih edilmez. Ancak kuramsal yaklaşımın iyi bir sonuç

vermediği yerlerde gözlemsel yaklaşım tercih edilmelidir. Kuramsal yaklaşımın

başlıca özelliği kurutulması istenen maddenin iç yapısal özelliklerini doğru olarak

ölçmek ve elde edilen bu değerleri kurutma hızı hesaplamalarında kullanmaktır. Bu

38

gibi kurutma mekanizmalarının yardımıyla azalan hızda kuruma devresinde oluşan

kurutma olayını açıklamak için çeşitli modeller geliştirilmiştir.

Azalan hızla kuruma evresi sırasında materyalin içinde oluşan nem iletimi, Newton’

un soğutma yasasına benzetilerek açıklanmaya çalışılır. Söz konusu yasa, cisim ile

çevre arasındaki sıcaklık farkının çok büyük olmaması şartıyla, sıcaklığı değişmez

kabul edilen bir ortam içine konulan bir cismin sıcaklığındaki değişim miktarının,

cisim ve çevre sıcaklıkları arasındaki farkla orantılı olduğunu belirtmektedir. Bu yasa

matematiksel olarak aşağıdaki eşitliklerle gösterilebilir.

)TT.(kdtdT

e−= (2.11)

Nem içeriği değişmez kabul edilen bir ortam içinde bulunan herhangi bir materyalin

neminde meydana gelen değişim, aşağıdaki gibi elde edilebilir.

)MM.(kdt

dMe−= (2.12)

dt.kMM

dM

e

−=−

(2.13)

Denklem 2.13’ de ki diferansiyel eşitliğin çözümü aşağıdaki şekildedir.

)ktexp(MMMMMR

e0

e −=−−

= (2.14)

(2.12) ve (2.13) numaralı eşitliklerde yer alan “k” kuruma sabiti olarak adlandırılır.

Katının iç gözeneklerinin büyük olması ve bu katının azalan hızda kuruma

devresinde nem aktarımının gözenekler arasından kılcal akım mekanizması

prensiplerine göre oluştuğu kabul edilirse, kurutma hızı çeşitli kılcal akım

modellerine göre hesaplanabilir.

39

Bu model kurutma mekanizmasını difüzyon modeline göre daha iyi bir biçimde

tanımlamasına rağmen matematiksel formülasyonu oldukça karmaşıktır. Dolayısıyla

elde edilen kurutma hızı her madde için değişik olup ayrıca uygulamaları da o

nispette zordur. Örneğin Darcy Kanunu'ndan hareket ederek elde edilmiş model

(Vorst, 1964; Kısakürek, 1980).

g).PP(k.Ak.A

.GdxdP

ALAC

L

LC

AL

f −+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ μ+

μ=

(2.15)

ile Kozeny - Camian eşitliğinden faydalanılarak aşağıdaki denklem elde edilir.

x

x

exc

3c

L ddpsin

ggI

dC.fP.C....g.KG +α

ρ−

μσωρ

= ∫ (2.16)

Peck modelinde katının içinde oluşan kurutma mekanizmasına ilaveten yüzeyde dış

etkenlerden meydana gelen, diğer faktörler de göz önünde tutulmuştur. Kılcal akım

mekanizmasının kurutma hızını kontrol ettiği varsayılmış, yüzeyde Newton soğutma

bağıntısı yardımı ile meydana gelen kurutmaya engel olan etkenlerin, katının içindeki

engellemeye neden olan oran matematiksel olarak bulunmuştur. Sonuçlar değişik

sıcak hava yaş ve kuru termometre sıcaklık farklarını parametre alarak alan

genelleştirilmiş kuruma eğrileri biçiminde verilmiştir. İnce katıların düşük sıcaklıkta

kurutulduğu durumlarda bu model oldukça tatmin edici sonuçlar vermiştir.

Luikov ve arkadaşları, herhangi bir materyalde suyun iletimi ve buharlaşarak

ayrılmasını kontrol eden unsurları dikkate alarak kılcal borulu yapıya sahip,

gözenekli materyaller için teorik bir model geliştirmişlerdir.

40

Bu matematiksel model üç kısmi diferansiyel denklem takımından oluşmaktadır

(Incropera, 2001).

PKTKMKt 13

212

211

2 ∇+∇+∇=∂Δ∂

(2.17a)

PKTKMKtT

232

222

212 ∇+∇+∇=

∂∂ (2.17b)

PKTKMKtP

332

322

312 ∇+∇+∇=

∂∂ (2.17c)

Yukarıdaki (2.17,a,b,c) eşitliklerinde yer alan M nemi, T sıcaklığı, P basıncı, t

zamanı ve K ürün ve çevre ile ilgili doğal katsayıları belirtmektedir. Günümüzde, bu

katsayıların tarım ürünleriyle ilgili olanlarının pek azı belirlenebilmiştir. Bu nedenle,

yukarıdaki denklem takımlarını kullanılabilir duruma getirebilmek amacıyla bazı

terimlerden vazgeçilip, sadeleştirme yapılır. Örneğin, toplam basınç farkı nedeniyle

oluşacak nem iletimi, tarım ürünlerinin kurutulması sırasında söz konusu dahi

olamayacak derecede yüksek sıcaklıklarda göz ardı edilemeyecek büyüklüğe

geleceğinden, denklem takımlarındaki basınç terimi ihmal edilir. İkinci bir

sadeleştirme, sıcaklık konsantrasyonu farkından ötürü meydana gelen nem iletiminin

ihmal edilmesiyle yapılabilir. Daha önce de belirtildiği gibi, nem konsantrasyonu

farkına bağlı olarak meydana gelen nem iletimiyle karsılaştırıldığında, sıcaklık

farkına bağlı iletim, dikkate alınmayabilecek ölçülerdedir (Brooker, 1974).

Yukarıda sıralanan sadeleştirmeler sonucunda, azalan hız evresi sırasındaki kuruma

hızı, yalnızca bir kısmi diferansiyel denklemlerle ifade edilebilir.

MKt

M11

2∇=∂∂ (2.18)

(2.18) numaralı eşitlikte “K” katsayısı yerine, difüzyon katsayısı “D” kullanılabilir.

Bu durumda elde edilen denklem Kartezyen ve küresel koordinat sistemlerine göre

yazılırsa sırasıyla,

41

zzMD

yyMD

xxMD

tM

∂

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂+

∂

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂+

∂

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂=

∂∂ (2.19)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

⋅∂∂

⋅=∂∂

rM.D.r

rr1

tM 2

2 (2.20)

ifadeleri elde edilir.

(2.19) numaralı denklem kartezyen koordinat sistemine göre üç boyutlu nem oranının

zamana göre değişimini vermektedir. L kalınlığındaki üründen z ekseni boyunca

meydana gelen nem oranının değişimi şu şekilde yazılabilir.

2

2

zM.D

tM

∂∂

=∂∂ (2.21)

Ürünün yerleştirildiği tepsinin her iki yüzeyi T∞ sıcaklığındaki bir akışkan ile temas

etmesi halinde geçici rejimde ısı geçişinin kütle transferindeki karşılığı gibi

düşünülerek çözüm yapılabilir. Sistemin başlangıç ve sınır şartları yazılırsa,

Başlangıç şartı:

t=0 da M=M0

Sınır şartları:

t>0 da, z=L de,

Mht

M.D m ⋅=∂∂

− (2.22)

(2.22) numaralı denklemin çözümü, birisi z koordinatına bağlı diğeri ise t zamanına

bağlı iki fonksiyonun çarpımı seklinde göz önüne alınabilir. Bu durumda,

M(z,t) = Z(z). T(t) (2.23)

yazılabilir. Değişkenlerine ayırma metodunu kullanarak, eşitliği - 2 gibi bir sabite

eşitlemek mümkündür.

42

Bu durumda,

0Z.dz

ZdzM 2

2

2

2

2

=λ+=∂∂

ve 0.T.D

dtTd

tM 2

2

2

=λ+=∂∂ (2.24)

şeklinde yazılabilir ve denklemin kökleri aşağıdaki gibidir.

Z=C2sin( z/D)+ C3cos( z/D)

T=C1e-D 2t

Yukarıdaki eşitliklerde C1, C2, C3 ve başlangıç ve sınır şartlarına göre bulunarak

aşağıdaki denklem elde edilir.

tDn

n

1n nnn

n 2ne)zcos(

)Lcos()Lsin(L)Lsin(M λ−

∞=

=

λ⋅λλ+λ

λ= ∑ (2.25)

(2.25) numaralı eşitliğin küre ve sonsuz silindirik cisimlerin, herhangi bir “t”

anındaki ortalama nem düzeyleri dikkate alınarak yapılan genel çözümü aşağıda

verilmektedir (Akbulut, 2006).

Bu çözümde, difüzyon katsayısının sabit olduğu, katıyı çevreleyen ortamda kütle

transferine karsı direnç olmadığı ve katı ve çözünen arasında kimyasal bir reaksiyon

olmadığı kabulleri yapılmaktadır.

∑∞=

=

β−=−− n

1no

2nn

e0

e )Fexp(BMMMM (2.26)

Bu eşitlikte,

Bn=6/π2 ve βn=nπ olarak alınırsa

]L

t.Dnexp[n16

MMMM

22

n

0n

222

e0

e π−π

=−− ∑

∞=

=

(2.27)

şeklindedir.

43

Burada,

D, tüm azalan kuruma dönemine ait su buharının havaya difüzyon katsayısı (m2/h)

L, kurutulan ürün kalınlığının yarısı (m)

M kurutulan ürünün denge bağıl nemi (kgsu/ kgkurumadde)

M, ürünün başlangıçtaki nem oranı (kgsu/ kgkurumadde) olarak verilmektedir.

Eşitlik de serinin yalnızca ilk teriminin dikkate alınmasıyla yapılan çözümde hata %

5 i geçmez. Bu hata tarım ürünlerinin kurutulmasıyla ilgili işlemler için kabul

edilebilir olduğundan seri açılımının ilk terimi alınıp ayrıca yerine k

yazılarak yassı düz levhalarda bir boyuttaki durum için aşağıda belirtilen eşitlikler

elde edilir.

)ktexp(6MMMM

2e0

e −π

=−− (2.28)

Eşitlikte yer alan “k” kuruma sabiti olarak adlandırılır. Kuruma sabiti kurutulacak

ürün ve kurutma şartlarına göre deneysel verilerden yararlanılarak belirlenir. Kuruma

eğrilerini açıklamak için bazı araştırmacılar tarafından yarı teorik ve ampirik

modeller geliştirilmiştir. Bu modeller Çizelge 2.1.’de sunulmuştur (Akbulut, 2006).

Çizelge 2.1. Literatürde bulunan kurutma eğrisi modelleri

Model no Model adı Model 1 Newton MR=exp(-kt) 2 Logaritmic MR=a.exp(-kt)+c 3 Henderson ve Pabis MR=a.exp(-kt) 4 Page MR=exp(-ktn) 5 Geliştirilmiş Page MR=exp[-(kt)n] 6 Geliştirilmiş Page MR=exp(-kt)n 7 İki terimli MR=a.exp(-k0t)+bexp(-k1t) 8 Wang ve Singh MR=1+at+bt² 9 Verma ve ark. MR=a.exp(-kt)+(1-a)exp(-gt)

10 Thompson t=a.ln(MR)+b.ln(MR) ² 11 İki terimli exponansiyel MR=a.exp(-kt)+(1-a)exp(-kat) 12 Difüzyon yaklaşımı MR=a.exp(-kt)+(1-a)exp(-kbt)

44

2.5.2.3. Kalın tabaka kuruma kuramı

Kurumakta olan ürünün oluşturduğu tabakanın kalınlığı, bir tane kalınlığını

astığında, ince tabaka formundaki kuruma için geliştirilen eşitlikler yetersiz kalır.

Bunun en önemli nedeni, kurutma havası özelliklerinin, kalın ürün tabakasından

geçerken sürekli olarak değişime uğramasıdır. Kalın tabaka formundaki ürün

yığınının kurumasına ilişkin olarak geliştirilen yöntemler, ürün tabakasının hareketli

ve hareketsiz olmasına göre de farklılık gösterir (Brooker, 1974).

2.6. Kurutmayı Etkileyen Faktörler

Kurutmayı etkileyen faktörleri incelerken, kurutma ortamındaki hava ile ilgili olarak

havanın sıcaklığı, bağıl nemi, havanın hareket hızı ve hareket yönü dikkate

alınmalıdır, malzeme ile ilgili olarak malzemenin nem miktarı (başlangıç ve sonuç

nemleri), malzeme kalınlığı, buharlaşma yüzeyi genişliği, kurutma ve ekipmanı ile

ilgili olarak yapı malzemesinin türü ve özgül ısısı, kurutma cihazının ısı yalıtma

durumu, kapasitesi ve boyutları, kurutma metodu, çevre iklimi şeklinde belirtmek

mümkündür.

2.6.1. Kurutma havasının sıcaklığı

Yaş ve kuru termometre sıcaklıkları arasındaki fark arttıkça kuruma hızı da artar. Bu

doğru orantılı etki, kuruma başlangıcında çok belirginse de, kuruma ilerledikçe yaş

ve kuru termometre sıcaklıkları arasındaki fark arttıkça kuruma hızının aynı oranda

artmadığı görülür (Güner, 1991).

45

Şekil 2.16.Yaş ve kuru termometre sıcaklık farkının kuruma hızına etkisi

(1:3 kg su/kg KM, 2:1.4 kg su/kg KM, 3:0.6 kg su/kg KM)

(Güner, 1991)

Kurutmada hava sıcaklığının yükselmesi ile havanın içerisinde su buharı tutma

özelliği artar, malzemenin içerisindeki sıvının viskozitesi yükselir ve iç kısımlardan

yüzeylere doğru ısı transfer hızı artmaktadır. Böylece yüksek buharlaşma hızı oluşur

ve kurutmanın süresi kısalır. Ancak, kurutma sıcaklığının istenildiği kadar yüksek

sıcaklıklara çıkarılması uygun olmamaktadır. Çünkü her malzemenin çıkabileceği

maksimum bir sıcaklık derecesi vardır. Bu maksimum sıcaklık değerinin üzerine

çıkıldığı takdirde malzemelerde çatlama, renk değişmesi ve büzüşme gibi kurutma

kusurları ve kalite düşmeleri meydana gelmektedir. Malzemenin kurutma

sıcaklığının altında bir sıcaklıkta kurutma yapıldığında ise, kurutulan malzemenin

kalitesi yükselmekte, fakat kurutma süresi gerekenden fazla uzatılmış olmaktadır. Bu

nedenle yapılan kurutma işlemlerinde kurutma süresi ve kurutma kalitesi dikkate

alınarak en uygun sıcaklıkta kurutma yapılmalıdır.

Yüksek sıcaklıkta yapılan kurutma işlemi sistemine verilen enerji miktarını ve

maliyetini yükseltir.

46

2.6.2. Kurutma havasının bağıl nemi

Teknik kurutmada malzemenin cinsi, kalınlığı ve nemine göre kurutmanın çeşitli

kademelerinde kurutma ortamını oluşturan havanın belli nem miktarlarını içermesi

koruyucu bir kurutmanın uygulanabilmesi bakımından önemlidir. Çeşitli kurutma

kademeleri için yetersiz nem ihtiva eden hava içerisinde malzeme yüzeyleri çok hızlı

bir şekilde kuruyarak, kurutmada önemli bir kusur olan dış sertleşme hali ve buna

bağlı olarak diğer kusurlar ortaya çıkmaktadır. Teknik kurutmada bu şekilde

meydana gelecek kusurlara engel olunması ve iç tabakalardan yüzeylere doğru uygun

bir nem farkının oluşması ve devamlı nem akısının sağlanması için kurutmanın her

kademesinde kurutma havasının yeterli miktarda nem içermesi gerekmektedir. Aksi

durum ise yani bir kurutma işleminde kurutma fırını içerisinde kurutucu havanın nem

miktarının fazla olması, kurutma süresinin gereksiz yere uzamasına, bu da kurutmada

enerji tüketiminin artmasına neden olmaktadır ( Biçer, 2009 ).

2.6.3.Kurutma havası hızı

Islak yüzeyden buharlaşma hızı, suya, ısı akışına ve nemli yüzeydeki düzgün tabaka

yoluyla yayılan buhar miktarına bağlıdır. Yüzey üzerinden geçen yüksek akış hızına

sahip hava akımı, bu düzgün tabakan kalınlığını azaltıcı yönde etki eder. Isı

transferinin ve aynı zamanda buharlaşma hızının artmasını sağlar. Hem su yüzeyinin

hem de hava akımının türbülanslı olması buharlaşma miktarını arttırır (UETM,

1997).

Kurutma havası hızının fazla olması durumunda iç kısımlarda meydana gelen hızlı

kurumadan dolayı dış yüzeye doğru olan su akışı bozulmaktadır. Bu nedenle çatlama

ve sertleşmeler görülmektedir. Kurutma havası hızının düşük olması durumunda ise

malzeme yüzeyinde nemi uzaklaştıramamaktadır. Bu nedenle kurutma havası hızının

belli sınırlar arasında tutulması kurutmanın kalitesi bakımından önemlidir.

47

2.6.4. Malzemenin kurutma esnasında istif şekli

Kullanılan kurutma tekniğine uygun olarak kurutma havasının kullanılan malzemeye

tam temas etmesi sağlanacak şekilde istif edilmelidir. Bu şekilde düzgün bir hava

dolaşımı sağlanıp kurutma süresi kısaltılmaktadır.

2.6.5. Malzemenin cinsi ve kalınlığı

Malzeme cinsi ve kalınlığına bağlı olarak kuruma sıcaklığı ve nem değerleri

belirlenmektedir.

2.6.6. Malzemedeki nem miktarı

Kurutma havası veya kurutulacak malzeme nem miktarları genellikle mutlak

birimlerde (kg nem/ kg kuru madde) ve ya (ağırlıkça kuru maddeye göre yüzde)

cinsinden ifade edilmektedir. Temel olarak nem yüzdesindeki eşit miktarlarda artış,

ağırlıklarda eşit değişiklikler oluşturmaktadır. Malzemenin yaş ağırlığına göre, yüzde

veya mutlak birimlerde nem ifadeleri de pek nadir olarak da olsa görülmektedir

(UETM, 1997).

2.6.7. Buharlaşma yüzeyinin büyüklüğü

Malzemenin parçalara ayrılmasıyla kurutma havasıyla temas eden yüzeyi artacak ve

buharlaşma hızı artacaktır. Kurutma süresi azalacaktır.

2.6.8 Kurutucunun ısı yalıtımı

Genel olarak kurutma fırınları ağaç malzemeden, kagir, beton ve metalden

yapılmaktadır. Metal olarak alüminyum tercih edilmektedir. TS 1501’e göre ağaç,

kagir, beton ve betonarmeden yapılmış kurutma fırınlarında tavanın, duvarların ve

kapıların ortalama ısı aktarma katsayısı 1 kcal/m2h °C, metal kurutma fırınlarında ise

en çok 0.7 kcal/m2h °C olmalıdır (Kantay ve Bozkurt, 1980).

48

Kurutma fırınını içerisindeki sıcaklık ve nemin korunması ve dışarıya ısı geçişinin

engellenmesi için iyi bir yalıtım yapılması gerekmektedir.

2.6.9 Kurutucun kapasitesi

Kurutucu kapasitesi ısı tüketimini etkilemektedir. Küçük ve normal kapasiteli

kurutucuların enerji ihtiyacı büyük kapasiteli (50 m3’ ten büyük) kurutuculara göre

daha fazla olmaktadır (Kantay ve Bozkurt, 1980).

49

3. MATERYAL VE YÖNTEM

3.1. Materyal

Bu çalışmada farklı iki kabin tipi kurutucuda eşit ağırlıklarda nane numunelerinin

kurutulması incelenmiştir. Çalışmada kurutma işleminde kurutucu olarak S.D.Ü.

Makine Mühendisliği Bölümü, Termodinamik A.B.D. laboratuvarında bulunan kabin

(kompartıman) tipi kurutucu ve S.D.Ü. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma

Merkezinde bulunan PC Kontrollü Deneysel Kurutma Cihazı kullanılmıştır.

Her iki tip kurutucu içinde kurutma için kullanılan sıcak havanın akış yönü Şekil 3.6.

ve Şekil 3.7. de gösterilmiştir. Şekillerden de görüldüğü üzere 1. Deney setinde sıcak

hava ızgaranın altından üflenmektedir. 2. Deney setinde ise sıcak hava ızgaranın

üzerinden verilmektedir. Böylece aynı tip farklı kurutucularda aynı miktarda

numuneler her iki deney setinde de kurutulmuş ve elde edilen sonuçlar grafiksel

olarak incelenmiştir. Deneylerde zamana göre kuruma hızı ve rutubetin değişiminin

farklılık gösterdiği görülmüştür.

Yapılan deneyler sonucunda 1.deney setinde yapılan kurutmada, 2. Deney setinde

yapılan kurutmaya göre daha kısa sürede kuruma gerçekleştiği ve kuruma hızında

daha yüksek olduğu görülmüştür.

İki deney setinde de 60°C’ de yapılan kurutmaya ait deney sonuçları, literatürde

verilen ve sıkça kullanılan bağıntılar üzerinde uygulanmıştır ve nane için uygun

model belirlenmiştir. 1. deney setinde kurutmada Page modeli, 2. deney setinde

yapılan kurutmada ise Wang ve Sing modeli en uygun sonuçları vermiştir.

50

Şekil 3.1. Makine Mühendisliği Bölümü kabin (kompartıman) tipi kurutucu ve deney

düzeneği

Makine mühendisliği bölümü kabin tipi kurutucusunda kurutma kabini üzerinde

kompartıman egzoz çıkış ucuna dijital higrometre yerleştirilmiştir. Bu higrometre

kabinin çıkış nem ve sıcaklık değerlerini ölçebilmektedir.

51

Şekil 3.2. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma Merkezi’nde bulunan PC

kontrollü deneysel kurutma cihazı ve deney düzeneği

Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma Merkezi’nde bulunan PC kontrollü

deneysel kurutma cihazında sistem üzerinde bulunan sıcaklık kontrol cihazı ile cihaz

üzerindeki sıcaklık tc sensör ile ölçülerek dijital ekran üzerinde gösterilir.

Nane numuneleri kurutma kabininde iken, hassas terazi net ölçümler yapabilecek

şekilde kabin üzerine yerleştirilmiştir. Terazi üzerine iki ucundan nane

numunelerinin tepsisinin bağlandığı bir çubuk hassas şekilde yerleştirilmiştir.

52

Şekil 3.3. Hassas terazi bağlantısı

Nanelerin tartımında 0,001 duyarlıklı hassas terazi kullanılmıştır. Hava hızını ölçmek

için bir anemometre, ortam nemini ölçmek için bir higrometre (KM 8004 model),

ortam sıcaklığını ölçmek için bir termometre, deney süresini izlemek için de bir

kronometre kullanılmıştır.

Şekil 3.4. Hassas terazi ve anemometre

53

3.2 Metot

Kurutma deneylerinde kullanılan naneler deney yapılan günlerde taze olarak

alınmıştır. Kurutma denemesi için alınan nanelerin yaprakları koparılarak 50 g

deneme için alınmıştır (Her deneme aynı şekilde hazırlanmıştır).

Şekil 3.5. Kurutulmak için hazırlanan naneler

Kurutma deneylerine başlamadan önce deneme için alınan örnek naneler laboratuvar

ortamına alınmış ve ortam sıcaklığına ulaşması için bekletilmiştir.

Ortam koşullarına ulaşan nane örneklerinden 50 g alınmış ve kurutma öncesi nem

içeriği 105 °C de 24 h bekletilerek belirlenmiştir (Özbek ve Dadalı, 2007).

Bu çalışmada kullanılan kabin tipi kurutucular Şekil 3.6. ve Şekil 3.7.’de detaylı

olarak çizilmiştir.

54

A

A

A

A

MOTOR

1

2

3

456

7

Şekil 3.6. Makine mühendisliği bölümü kabin (kompartıman) tipi kurutucunun şematik gösterimi (1- Motor 2- Vantilatör 3- Isıtıcı 4- Kontrol ünitesi 5- Higrometre 6- Hassas Terazi 7-Izgara )

55

1 2 3 4

6

75

8

Şekil 3.7. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma Merkezi’nde bulunan PC kontrollü deneysel kurutma cihazının ve deney düzeneğinin şematik gösterimi (1-Sıcaklık kontrol, 2- Sensör, 3- Kontrol Paneli, 4- PC Kontrol, 5-Fan, 6- Hassas terazi, 7-Izgara, 8-Ekran )

1. deney düzeneğinde kurutma deneyleri, kurutma havası 0.8 ve 1.5 m/s hızında ve 3

farklı sıcaklıkta (40°C, 60°C, 70°C) yapılmıştır. 2.deney düzeneğinde kurutma

deneyleri, kurutma havası 0.8 ve 1.5 m/s hızında 60°C sıcaklıkta yapılmıştır.

Kurutucu, kurutma havasını sağlayan fan ve hava debisi ayar düzeni, elektriksel

ısıtıcılar ve sıcaklık kontrol ünitesinin bulunduğu kurutma havası sıcaklığını sağlayan

düzenekten oluşmaktadır. Kurutma için gerekli fan debisi, elektrik motoru devir

kontrol ünitesi ile fan devir sayısının ayarlanması ile istenilen değerlerde tutulmuştur.

Hava kanalı içerisinde yer alan ısıtıcılar sayesinde hava istenilen kuru termometre

sıcaklığına kadar ısıtılabilmektedir.

56

Deney düzeneğinde ortam şartlarından alınan hava kurutma sisteminin giriş kısmına

yerleştirilen ısıtıcıda ısıtıldıktan sonra fan vasıtası ile sistem içerisine

gönderilmektedir. Sistem içerisine gönderilen sıcak hava malzeme üzerinden

geçirilerek konveksiyonla kurutma işlemi gerçekleştirilmektedir.

Deneyler sonucunda elde edilen veriler çerçevesinde kurutma havasının sıcaklığı ve

akış yönünün kuruma etkinliğine etkileri incelenmiştir.

3.3. Deneylerin Yapılışı

Çizelge 3.1. Deney hızları ve sıcaklıkları

S.D.Ü. Makine Müh. Kabin Tipi Kurutucu

(1.Deney seti) Hız Sıcaklık

Deney-1

0.8 m/s

40°C

Deney-2 60°C

Deney-3 70°C

Deney-4

1.5 m/s

40°C

Deney-5 60°C

Deney-6 70°C

S.D.Ü Yekarum Kabin Tipi Kurutucu

(2.Deney seti) Hız Sıcaklık

Deney-7 0.8 m/s 60°C

Deney-8 1.5 m/s 60°C

Deney No: 1-2-3 (Makine mühendisliği bölümü kabin tipi kurutucu-1.Deney seti)

Sıcaklık Değerleri: 1. Deney:40°C, 2.Deney 60°C, 3. Deney 70°C

Kurutma Havası Hızı: 0.8 m/s

57

Nane yaprakları, higrometre ile ölçülen % 40 ortam neminde ±0.001 gram

hassasiyetle ölçen terazi ile 50.00 gr nane yaprağı (net yaprak ağırlığı) kurutucu içine

konuldu. Hava hızı 0.8 m/s olacak şekilde vantilatör ayarı yapıldı ve hava hızı

anemometre ile ölçülerek kontrol edildi. Kurutucu deneye başlamadan kurutma

sıcaklığına kadar ısıtıldı ve bu sıcaklıkta 10 dakika boş durumda çalıştırıldı.

Kurutucu üzerine yerleştirilen ±0.001 gram hassasiyetle ölçen terazi ile kurutucunun

kapakları açılmadan 10’ar dakikalık periyotlar halinde ölçümler yapıldı ve

kaydedildi.

Deney No: 4-5-6 (Makine mühendisliği bölümü kabin tipi kurutucu-1.Deney seti)

Sıcaklık Değerleri: 4. Deney:40°C, 5.Deney 60°C, 5. Deney 70°C




konuldu. Hava hızı 1.5m/s olacak şekilde vantilatör ayarı yapıldı ve hava hızı

anemometre ile ölçülerek kontrol edildi. Kurutucu deneye başlamadan kurutma

sıcaklığına kadar ısıtıldı ve bu sıcaklıkta 10 dakika boş durumda çalıştırıldı. Hava

hızı 1.5m/s olacak şekilde vantilatör ayarı yapıldı ve hava hızı anemometre ile

ölçülerek kontrol edildi. Kurutucu üzerine yerleştirilen ±0.001 gram hassasiyetle

ölçen terazi ile kurutucunun kapakları açılmadan 10’ar dakikalık periyotlar halinde

ölçümler yapıldı ve kaydedildi.

Deney No: 7 (S.D.Ü. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma Merkezi’nde

bulunan PC kontrollü deneysel kurutma cihazı-2.Deney seti)

Sıcaklık Değeri: 7. Deney: 60 °C




konuldu. Kurutucu deneye başlamadan 60°C’ ye kadar ısıtıldı ve bu sıcaklıkta 10

dakika boş durumda çalıştırıldı. Hava hızı 0.8 m/s olacak şekilde klapelerden hava

58

ayarı yapıldı ve hava hızı anemometre ile ölçülerek kontrol edildi. Kurutucu üzerine

yerleştirilen ±0.001 gram hassasiyetle ölçen terazi ile kurutucunun kapakları

açılmadan 10’ar dakikalık periyotlar halinde ölçümler yapıldı ve kaydedildi.

Deney No: 8 (Yenilenebilir Enerji Kaynakları Araştırma Merkezi’nde bulunan PC

kontrollü deneysel kurutma cihazı-2.Deney seti)

Sıcaklık Değeri: 8. Deney: 60°C




konuldu. Kurutucu deneye başlamadan 60°C’ ye kadar ısıtıldı ve bu sıcaklıkta 10

dakika boş durumda çalıştırıldı. Hava hızı 1.5 m/s olacak şekilde klapelerden hava

ayarı yapıldı ve hava hızı anemometre ile ölçülerek kontrol edildi. Kurutucu üzerine

yerleştirilen ±0.001 gram hassasiyetle ölçen terazi ile kurutucunun kapakları

açılmadan 10’ar dakikalık periyotlar halinde ölçümler yapıldı ve kaydedildi.

3.4. Analiz Metotları

Deneysel çalışmalardan elde edilen ölçüm sonuçları bilgisayara yüklenmiş ve ilgili

hesaplamalar bilgisayar yardımıyla yapılmıştır. Gerekli zaman peryodunda not alınan

değerlerin hepsi tablolar halinde verilmiştir.

Nane yapraklarının kurutulmuş halindeki davranışlarını izlemek için termodinamik

eğrilerini tablodan grafiğe çevrilmesi yapılmıştır. Bilgisayarda eğriler özel grafik

programları yardımıyla yapılmıştır.

Bu eğriler ile kullanılan hava hızının ve sıcaklığın, kuruma hızına ve rutubete etkisi

araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen veriler ve bu verilerle elde

edilen grafikler Araştırma Bulguları ve Tartışma kısmında verilmiştir.

59

Deneysel çalışmalar için çizilen grafikler;

• Nanenin nem içeriğinin zamana göre değişimi

• Nanenin kuruma hızının zamana göre değişimi

• Nanenin kuruma hızının nem içeriğiyle değişimi

• Nanenin nem oranının zamana göre değişimi gösterilmiştir.

3.5. Hesaplama Metodu

3.5.1. Ürün nem içeriğinin belirlenmesi

Ürün başlangıç nem içeriğinin belirlenmesi amacıyla kurutma öncesi ürünlerden

alınan 50 g’lık üç adet örnek 105 ºC’de 24 saat kurutma dolabında bekletilmiştir.

Ürün nemi; başlangıç ve çıkış kütlelerinden gidilerek kuru baza göre aşağıdaki eşitlik

kullanılarak hesaplanmıştır.

KM

KMT

KM

SUKB m

mmmmX −

== (3.1)

KMSU mmm += (3.2)

KMSU mmm −= (3.3)

Bu eşitlikte;

KBX : Kuru baza göre başlangıç nem içeriği (%,gnem/gkuru)

SUm : Üründeki su kütlesi (g),

Tm : Ürünün toplam kütlesi (g)’dır.

KMm : Üründeki toplam kuru madde kütlesi (g)’dır.

60

3.5.2. Kuruma Hızı

( )t,tT mm Δ− , ∆t zaman aralığında numuneden uzaklaşan nem miktarını göstermek

üzere kuruma hızı;

tΔ)m-m(

=V tΔ,tT.h.k (3.4)

.h.kV : Ürünün Kuruma hızı (g/dk)’dır.

3.5.3. Kurutma eğrilerinin matematiksel olarak modellenmesi

Bu çalışmada, lineer olmayan regresyon analiz yöntemi yardımıyla deney

sonuçlarından elde edilen nem oranı- zaman değişimi eğrilerinin modellenmesi

yapılmıştır.

e0

e

MMMM

MR−−

=

(3.5)

Nem oranı eğrileri literatürde bulunan beş farklı nem oranı denklemi ile

karşılaştırılmıştır (Çizelge 3.1). Bunların içerisinde en uygun sonucu veren model

deneysel sonuçları ifade etmek için kullanılmıştır. Regresyon analizleri

STATISTICA programı kullanılarak yapılmıştır. Regresyon katsayısı (R) ürünlerin

kurutma eğrilerini tanımlayan en iyi denklemi seçmek için ana kriter olarak

alınmıştır.

Çizelge 3.2. Kullanılan kurutma eğrisi modelleri

Model no Model adı Model Kaynak

1 Newton MR=exp(-kt) (Mujumdar,1987)

2 Page MR=exp(-ktn) (Diamante and Munro, 1993)

3 Henderson ve Pabis MR=a.exp(-kt) (Zhang and Litchfield, 1991)

4 Wang and Singh MR=1+at+bt2 (Wang and Sing, 1978)

5 Verma et al. MR=a.exp(-kt)+(1-a)exp(-gt) (Verma vd., 1985)

61

Ayrıca tahminin standart hatası (RMSE) ve khi-kare (X2), değerleri kullanılarak en

uygun model saptanmıştır.

( )N

MRMRRMSE

2n

1ideneysel,iteorik,i∑ −

= = (3.6)

( )nN

MRMRX

2n

1iteorik,ideneysel,i

2

−

∑ −= =

(3.7)

Burada teorik,iMR model ile hesaplanan nem oranı değeri, deneysel,iMR deneme

sonuçlarından elde edilen nem oranı değeridir. N deneysel veri sayısı, n kullanılan

modeldeki katsayı sayısı olarak ifade edilmiştir.

Tahminin standart hatası, teorik ve deneysel değerler arasındaki sapmayı

göstermektedir. Bu değerin sıfıra yakın olması arzu edilmektedir. Ayrıca uyumun

iyilik derecesini gösteren khi-kare değerinin azalması ile uyumun arttığı

belirtilmektedir.

62

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA

4.1. Deney Sonuçları ve Grafiksel Gösterimleri

Deney 1: S.D.Ü. M.M.F. Kabin Tipi Kurutucu-1.Deney seti

T = 40°C, V = 0.8 m/s, mtoplam = 50.05 g

Çizelge 4.1.Deney 1, T = 40°C, V = 0.8 m/s Ölçüm

No Zaman t

(dk) Toplam Kütle

Tm (g) Su Kütlesi

SUm (g) Kuruma Hızı Vk.h(g/dak.)

Rutubet KBX (gnem/gkuru)

1 0 50.058 43.549 0.933 6.698 2 10 40.720 34.219 0.426 5.263 3 20 36.460 29.959 0.288 4.608 4 30 33.584 27.083 0.215 4.165 5 40 31.433 24.932 0.191 3.835 6 50 29.527 23.026 0.169 3.541 7 60 27.842 21.341 0.141 3.282 8 70 26.428 19.927 0.120 3.065 9 80 25.230 18.729 0.115 2.880

10 90 24.077 17.576 0.078 2.703 11 100 23.300 16.799 0.174 2.584 12 110 21.560 15.059 0.184 2.316 13 120 19.724 13.223 0.126 2.033 14 130 18.460 11.959 0.088 1.839 15 140 17.581 11.080 0.098 1.704 16 150 16.602 10.101 0.081 1.553 17 160 15.792 9.291 0.077 1.429 18 170 15.027 8.526 0.103 1.311 19 180 13.997 7.496 0.061 1.153 20 190 13.386 6.885 0.060 1.059 21 200 12.785 6.284 0.055 0.966 22 210 12.237 5.736 0.049 0.882 23 220 11.742 5.241 0.049 0.806 24 230 11.251 4.750 0.041 0.730 25 240 10.842 4.341 0.052 0.667 26 250 10.324 3.823 0.036 0.588 27 260 9.964 3.463 0.029 0.532 28 270 9.672 3.171 0.025 0.487 29 280 9.426 2.925 0.016 0.449 30 290 9.263 2.762 0.031 0.424 31 300 8.953 2.452 0.019 0.377 32 310 8.762 2.261 0.022 0.347 33 320 8.541 2.040 0.021 0.313 34 330 8.327 1.826 0.017 0.280 35 340 8.159 1.658 0.024 0.255 36 350 7.918 1.417 0.015 0.217 37 360 7.769 1.268 0.020 0.195 38 370 7.568 1.067 0.016 0.164 39 380 7.411 0.910 0.019 0.139 40 390 7.224 0.723 0.019 0.111 41 400 7.036 0.535 0.014 0.082 42 410 6.896 0.395 0.012 0.060 43 420 6.773 0.272 0.012 0.041 44 430 6.652 0.151 0.015 0.023

63

Deney 1’de kurutucudaki hava hızı 0.8 m/s ve sıcaklık 40°C olacak şekilde

ayarlanarak 10’ar dakikalık periyotlar halinde ölçümler yapılmıştır ve kaydedilmiştir.

Deney setinde sıcak hava ızgara altından üflenmektedir.

Denemeler sonucunda elde edilen kütle değerleri, kuruma hızları ve nem değerleri

Çizelge 4.1. de gösterilmiştir. Kurutma sırasındaki hava sıcaklığının, nem

içerisindeki değişimin gözlenebilmesi için deney sonuçları grafikler halinde Şekil

4.1.’de gösterilmiştir.

64

(a) (b)

(c) (d)

Şekil 4.1. Deney 1; T= 40°C, V =0.8 m/s

(a) Nanenin nem içeriğinin zamana göre değişimi

(b) Nanenin kuruma hızının zamana göre değişimi

(c) Nanenin kuruma hızının nem içeriğiyle değişimi

(d) Nanenin nem oranının zamana göre değişimi

0

1

2

3

4

5

6

7

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480

M (g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman (dak.)

DENEY-1T = 40°C, V = 0.8 m/s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480

Kur

uma

Hızı (

g /d

ak)

Zaman(dak.)

DENEY-1T = 40°C, V = 0.8 m/s

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

M (gsu/gkuru madde)

DENEY-1T = 40°C, V = 0.8 m/s

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman (dak.)

DENEY-1T = 40°C, V = 0.8 m/s

65

Deney 2:S.D.Ü. M.M.F. Kabin Tipi Kurutucu-1.Deney seti T= 60°C, V= 0.8 m/s, mtoplam = 50.02 g


No Zaman t (dk) Toplam Kütle

Tm (g) Su Kütlesi



1 0 50.020 43.510 1.030 6.684 2 10 39.721 33.211 0.874 5.102 3 20 30.982 24.472 0.751 3.759 4 30 23.471 16.961 0.442 2.605 5 40 19.052 12.542 0.466 1.927 6 50 14.395 7.885 0.250 1.211 7 60 11.894 5.384 0.294 0.827 8 70 8.954 2.444 0.149 0.375 9 80 7.460 0.950 0.064 0.146

10 90 6.818 0.308 0.018 0.047 11 100 6.640 0.130 0.013 0.020



Deney setinde sıcak hava ızgara altından üflenmektedir. Denemeler sonucunda elde

edilen kütle değerleri, kuruma hızları ve nem değerleri Çizelge 4.2. de gösterilmiştir.

Kurutma sırasındaki hava sıcaklığının, nem içerisindeki değişimin gözlenebilmesi

için deney sonuçları grafikler halinde Şekil 4.2.’de gösterilmiştir.

66

(a) (b)

(c) (d)






0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman(dak.)

DENEY-2T = 60°C, V = 0.8 m/s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Kur

uma

Hızı (

g /d

ak.)

Zaman(dak.)

DENEY-2T = 60°C, V = 0.8 m/s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

0 1 2 3 4 5 6 7

Kur

uma

Hızı (

g /d

ak.)

M(gsu/gkuru madde)

DENEY-2T = 60°C, V = 0.8 m/s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman(dak.)

DENEY-2T = 60°C, V = 0.8 m/s

67

Deney 3: S.D.Ü. M.M.F. Kabin Tipi Kurutucu-1.Deney seti T=70°C, V=0.8 m/s, mtoplam = 50.00 g



Tm (g) Su Kütlesi



1 0 50 43.49 1.4488 6.691124 2 10 35.512 29.002 1.0737 4.462544 3 20 24.775 18.265 0.7727 2.810952 4 30 17.048 10.538 0.6457 1.622366 5 40 10.591 4.081 0.3182 0.629134 6 50 7.409 0.899 0.0556 0.139671 7 60 6.853 0.343 0.0157 0.054146 8 70 6.696 0.186 0.0186 0.029995







68

(a) (b)

(c) (d)






0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman(dak.)

DENEY-3T = 70°C, V = 0.8 m/s

0,0

0,2

0,3

0,5

0,6

0,8

0,9

1,1

1,2

1,4

1,5

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Kur

uma

Hızı (

g /d

ak.)

Zaman(dak.)

DENEY-3T = 70°C, V = 0.8 m/s

0,0

0,2

0,3

0,5

0,6

0,8

0,9

1,1

1,2

1,4

1,5

0 1 2 3 4 5 6 7

Kur

uma

Hızı (

g /d

ak.)

M(gsu/gkuru madde)

DENEY-3T = 70°C, V = 0.8 m/s

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman(dak.)

DENEY-3T = 70°C, V = 0.8 m/s

69

Deney 4: S.D.Ü. M.M.F. Kabin Tipi Kurutucu-1.Deney seti T= 40°C, V = 1.5m/s, mtoplam = 50.03 g



Tm (g) Su Kütlesi



1 0 50.03 43.52 1.22 6.696 2 10 37.86 31.35 0.69 4.824 3 20 30.97 24.47 0.36 3.765 4 30 27.42 20.91 0.28 3.218 5 40 24.60 18.09 0.24 2.784 6 50 22.18 15.67 0.23 2.412 7 60 19.90 13.39 0.18 2.061 8 70 18.13 11.62 0.16 1.788 9 80 16.53 10.02 0.12 1.542

10 90 15.36 8.85 0.12 1.363 11 100 14.16 7.65 0.11 1.178 12 110 13.09 6.58 0.11 1.014 13 120 12.04 5.53 0.10 0.851 14 130 11.06 4.55 0.07 0.701 15 140 10.34 3.83 0.07 0.591 16 150 9.66 3.15 0.05 0.486 17 160 9.16 2.65 0.06 0.409 18 170 8.58 2.07 0.04 0.320 19 180 8.16 1.65 0.03 0.255 20 190 7.82 1.31 0.03 0.203 21 200 7.55 1.04 0.03 0.161 22 210 7.21 0.70 0.03 0.108 23 220 6.96 0.45 0.02 0.070 24 230 6.75 0.24 0.01 0.039 25 240 6.64 0.13 0.01 0.021







70

(a) (b)

(c) (d)

Şekil 4.4. Deney 4; T= 40°C, V = 1.5 m/s





0

1

2

3

4

5

6

7

0 40 80 120 160 200 240 280

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman(dak.)

DENEY-4

T = 40°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

Zaman(dak.)

DENEY-4T = 40°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

0 1 2 3 4 5 6 7

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

M(gsu/gkuru madde)

DENEY-4T = 40°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman(dak.)

DENEY-4T = 40°C, V = 1.5 m/s

71

Deney 5: S.D.Ü. M.M.F. Kabin Tipi Kurutucu-Alttan Üflemeli T= 60°C, V= 1.5 m/s, mtoplam = 50.03 g



Tm (g) Su Kütlesi



1 0 50.00 43.49 1.55 6.680 2 10 34.49 27.98 1.06 4.298 3 20 23.89 17.38 0.68 2.669 4 30 17.06 10.55 0.44 1.621 5 40 12.67 6.16 0.31 0.946 6 50 9.56 3.05 0.16 0.469 7 60 7.97 1.46 0.09 0.224 8 70 7.05 0.54 0.02 0.083 9 80 6.81 0.30 0.02 0.046

10 90 6.62 0.11 0.01 0.017







72

(a) (b)

(c) (d)






0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman(dak.)

DENEY-5

T = 60°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

Zaman(dak.)

DENEY-5T = 60°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0 1 2 3 4 5 6 7

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

M(gsu/gkuru madde)

DENEY-5T = 60°C, V = 1.5 m/s

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman(dak.)

DENEY-5T = 60°C, V = 1.5 m/s

73

Deney 6: S.D.Ü. M.M.F. Kabin Tipi Kurutucu-1.Deney seti T= 70°C, V= 1.5m/s, mtoplam = 50.01 g



Tm (g) Su Kütlesi



1 0 50.01 43.50 2.21 6.682 2 10 27.94 21.43 1.12 3.292 3 20 16.78 10.27 0.61 1.577 4 30 10.66 4.15 0.28 0.637 5 40 7.83 1.32 0.10 0.203 6 50 6.80 0.29 0.03 0.044




edilen kütle değerleri, kuruma hızları ve nem değerleri Çizelge 4.6. da gösterilmiştir.


için deney sonuçları grafikler halinde Şekil 4.6.’da gösterilmiştir.

74

(a) (b)

(c) (d)






0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman(dak.)

DENEY-6T = 70°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0 10 20 30 40 50

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

Zaman(dak.)

DENEY-6T = 70°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0 1 2 3 4 5 6 7

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

M(gsu/gkuru madde)

DENEY-6T = 70°C, V = 1.5 m/s

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman(dak.)

DENEY-6T = 70°C, V = 1.5 m/s

75

Deney 7: S.D.Ü. YEKARUM Kabin Tipi Kurutucu-2.Deney seti T= 60°C, V= 0.8 m/s, mtoplam = 50.00 g



Tm (g) Su Kütlesi



1 0 50.00 43.49 1.62 6.691 2 10 33.76 27.26 1.29 4.193 3 20 20.78 14.28 0.63 2.197 4 30 14.40 7.90 0.48 1.215 5 40 9.57 3.07 0.20 0.472 6 50 7.53 1.03 0.06 0.159 7 60 6.91 0.41 0.01 0.064 8 70 6.73 0.23 0.00 0.035



Deney setinde sıcak hava ızgara üzerinden üflenmektedir. Denemeler sonucunda elde




76

(a) (b)

(c) (d)

Şekil 4.7. Deney 7; T= 60◦C, V = 0.8 m/s





0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman(dak.)

DENEY-7T = 60°C, V = 0.8 m/s

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 10 20 30 40 50 60 70

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

Zaman(dak.)

DENEY-7T = 60°C, V = 0.8 m/s

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 1 2 3 4 5 6 7

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

M(gsu/gkuru madde)

DENEY-7T = 60°C, V = 0.8 m/s

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50 60 70

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman(dak.)

DENEY-7T = 60°C, V = 0.8 m/s

77

Deney 8: S.D.Ü. YEKARUM Kabin Tipi Kurutucu-2.Deney seti T= 60°C, V= 1.5m/s, mtoplam = 50.00 g



Tm (g) Su Kütlesi



1 0 50.00 43.50 2.20 6.691 2 10 27.98 21.47 1.13 3.303 3 20 16.72 10.22 0.64 1.573 4 30 10.35 3.85 0.30 0.591 5 40 7.39 0.88 0.11 0.136 6 50 6.61 0.11 0.08 0.017



Deney setinde sıcak hava ızgara üzerinden üflenmektedir. Denemeler sonucunda elde

edilen kütle değerleri, kuruma hızları ve nem değerleri Tablo 4.8. de gösterilmiştir.



78

(a) (b)

(c) (d)

Şekil 4.8. Deney 8; T= 60◦C, V = 1.5 m/s





0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0 10 20 30 40 50

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Zaman(dak.)

DENEY-8T = 60°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0 10 20 30 40 50

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

Zaman(dak.)

DENEY-8T = 60°C, V = 1.5 m/s

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0 1 2 3 4 5 6 7

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

M(gsu/gkuru madde)

DENEY-8T = 60°C, V = 1.5 m/s

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50

MR

=M-M

e/M

o-M

e

Zaman(dak.)

DENEY-8T = 60°C, V = 1.5 m/s

4.2. Sabit

Kurutma e

suyu buh

uzaklaşma

yüzeyine

buharlaşm

artması ile

Kurutma

hava hızla

V=0.8’ de

DENEY 1

Kurutma h

ızgara altı

Çizelge 4.

hızı-zaman

Şek

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Hızda Sıca

esnasında y

harlaşma hı

asına yardım

olan ısı

maktadır. B

e kuruma sü

sırasında h

arında ( 0.8

e Sıcaklık D

1-2-3, V=0.8

havası sıcak

ından üflen

.2, Çizelge

n, kuruma h

kil 4.9. V =

0

1

2

3

4

5

6

7

0 40

aklık Değiş

yüksek hava

ızlarının ar

mcı olmak

transfer

öylece, elde

ürelerinde az

hava sıcaklı

ve 1.5 m/s )

Değişimlerin

8 m/s

klıkları 40-6

nmektedir.

4.3’ den alı

hızı–nem iç

=0.8 m/s’de

80 120

79

şimlerinin E

a sıcaklıkla

rtmasını sa

ktadır. Kuru

hızı artara

e edilen son

zalma gözle

ığının kurut

) sıcaklıklar

nin Etkisinin

60-70 ˚C ola

Deney son

ınarak Dene

eriği grafik

nanenin nem

160 200

Zam

9

Etkisinin İn

arı malzeme

ağlayarak n

utma sıcakl

ak, yüzey

nuçlara gör

emlenmekte

tmaya etkis

rdaki değişm

n İncelenme

arak seçilm

nrasında eld

ey 1-2-3 içi

leri aşağıda

m içeriğinin

240 280

man(dak.)

ncelenmesi

eye olan ısı

nemin daha

lıklarının a

nemi da

re kurutma h

edir.

sini incelem

meler incele

esi

miştir. Deney

de edilen v

in nem içeri

a birlikte gö

n zamana gö

320 360 4

i

ı transferi v

a hızlı bir

artışı ile ür

aha yükse

hava sıcakl

mek amacıy

enmiştir.

y setinde sıc

veriler Çize

iği- zaman,

sterilmiştir.

öre değişim

400 440 4

ve yüzey

şekilde

rünün iç

k hızla

ıklarının

yla sabit

cak hava

elge 4.1,

kuruma

.

mi

80

Sabit hava

bir şekilde

40 ˚C sıca

dakikada k

Şek

Kuruma h

olayının a

görülmedi

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

a hızında y

e daha hızlı

aklığında 43

kuruma sağ

kil 4.10. V =

hızının zam

azalan kuru

iği anlaşılm

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0 40

apılan kuru

ı bir azalma

30 dakika, 5

ğlanmıştır.

=0.8 m/s’de

manla ve n

uma hızı ev

maktadır.

80 120

80

utmada sıcak

a görülmekt

50 ˚C sıcak

nanenin ku

nem içeriğ

vresinde ge

160 200

Zam

0

klığının art

te, ayrıca k

lığında 100

uruma hızını

iyle değişi

erçekleştiği

240 280

man(dak.)

tması ile ne

kuruma süre

0 dakika, 70

ın zamana g

iminin graf

, sabit kuru

320 360 4

em içerinde

esi de azalm

0 ˚C sıcaklığ

göre değişim

fiklerinden

uma hızı e

400 440 4

belirgin

maktadır.

ğında 70

mi

kuruma

evresinin

80

Ş

Sabit kuru

zamanlard

artmaktad

Kuruma h

havası bağ

bir kurutm

V=1.5’ de

DENEY 4

Kurutma h

ızgara altı

Çizelge 4.

hızı-zaman

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

Şekil 4.11. V

uma havası

da belirgin

dır.

hızları üzerin

ğıl neminin

ma potansiye

e Sıcaklık D

4-5-6, V=1.5

havası sıcak

ından üflen

.5, Çizelge

n, kuruma h

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0

V =0.8 m/s’

hızında yap

bir şekild

ndeki bu art

n düşmesind

eline ulaşm

Değişimlerin

5 m/s

klıkları 40-6

nmektedir v

4.6’ dan alı

hızı–nem iç

1 2

81

’de nanenin

pılan deneyl

de azalma

tış, sıcaklık

den ve bunu

asından dol

nin Etkisinin

60-70 ˚C ola

ve deney so

ınarak Dene

eriği grafik

3

M(gsu/g

1

n kuruma hız

lerde kurut

görülmekt

k artışının do

un sonucu o

layı meydan

n İncelenme

arak seçilm

onrasında el

ey 4-5-6 içi

leri aşağıda

4 5

gkuru madde

zının nem iç

tma havası s

edir, ayrıca

oğal bir son

olarak da ha

na gelmekte

esi

miştir. Deney

lde edilen v

in nem içeri

a birlikte gö

5 6

e)

çeriğiyle de

sıcaklığı art

a kuruma

nucu olarak

avanın daha

edir.

y setinde sıc

veriler Çize

iği- zaman,

sterilmiştir.

7

eğişimi

ttıkça ilk

hızı da

kurutma

a yüksek

cak hava

elge 4.4,

kuruma

.

8

Sabit hava

bir şekilde

40 ˚C sıca

dakikada k

Şeki

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

Şekil 4.12.

a hızında y

e daha hızlı

aklığında 24

kuruma sağ

il 4.13. V =

0

1

2

3

4

5

6

7

0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

0

V = 1.5 m/

apılan kuru

ı bir azalma

40 dakika,

ğlanmıştır.

= 1.5 m/s’de

40 80

40 8

82

/s’de naneni

utmada sıcak

a görülmekt

50 ˚C sıcak

e nanenin ku

0 120

Zam

80 120

Zam

2

in nem içeri

klığının art

te, ayrıca k

klığında 90

uruma hızın

160

man(dak.)

160

man(dak.)

iğinin zama

tması ile ne

kuruma süre

dakika, 70

nın zamana g

200

200

ana göre değ

em içerinde

esi de azalm

˚C sıcaklığ

göre değişim

240 2

240 2

ğişimi

belirgin

maktadır.

ğında 50

mi

280

280

Şekil

Sabit kuru

zamanlard

da artmakt

4.3. Sabit

Kurutma

sıcaklıkta

Çizelge v

hızının et

gözlemlen

kurutmada

Grafiklerd

gözlemlen

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

l 4.14. V =

uma havası

da belirgin

tadır.

Sıcaklıkta

sırasında

(40-60-70 ˚

ve grafikler

tkisi daha

nmektedir.

a hızın etkis

den kurutm

nmektedir.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

0

1.5 m/s’de n

hızında yap

bir şekilde

a Kurutma

hava hızın

˚C ) 0.8-1.5

rin incelen

fazla olma

Özellikle

si daha belir

ma havası h

1 2

83

nanenin kur

pılan deneyl

neminde a

Havası Hız

nın kurutm

m/s hızları

nmesinde, k

akta, daha

40˚C kuru

rgin olmakt

hızı arttıkça

3

M(gsu/g

3

ruma hızını

lerde kurut

azalma görü

zının Kuru

maya etkisin

ındaki deney

kurumanın

sonraki aş

utma havas

tadır.

a kurutma

4 5

gkuru madde

n nem içeri

tma havası s

ülmektedir,

umaya Etki

ni incelem

yler incelen

başlangıç

amalarda b

sı giriş sı

süresinde

5 6

e)

iğiyle değişi

sıcaklığı art

ayrıca kuru

sinin İncele

mek amacıy

nmiştir.

aşamalarınd

bu etkinin

caklığında

bir azalma

7

imi

ttıkça ilk

uma hızı

enmesi

yla sabit

da hava

azaldığı

yapılan

a olduğu

8

T=40˚C’d

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

de Hava Hız

0

1

2

3

4

5

6

7

0 40

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 40

zının Değişim

80 120

0 80 120

84

minin Etkis

(a)

(b)

160 200

Zam

160 200

Zam

4

sinin İncelen

)

)

240 280

man(dak.)

240 280

man(dak.)

nmesi

320 360 4

320 360

400 440 4

400 440 4

80

480

Şek

T=60˚C’d

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)M

(gsu

/gku

ru m

adde

)

kil 4.15. T=

(a)

(b)

(c)

de Sıcaklık D

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10

=40˚C’de V

) Nanenin n

) Nanenin k

) Nanenin k

Değişimleri

1

20 3

85

(c)

= 0.8-1.5 m

nem içeriğin

kuruma hızın

kuruma hızın

nin Etkisini

(a)

2 3

M(gsu/

30 40

Zam

5

)

m/s hava hız

nin zamana

nın zamana

nın nem içe

in İncelenm

)

4

/gkuru madd

50 60

man(dak.)

zlarında kur

göre değişim

a göre değişi

eriğiyle deği

mesi

5

de)

70 80

ruma eğriler

mi

imi

işimi

6

90 1

ri

7

00

Şek

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)K

urum

a Hızı

(g /

dak.

)

kil 4.16. T=

(a)

(b)

(c)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0 10

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0

=60˚C’de V

) Nanenin n

) Nanenin k

) Nanenin k

0 20

1

86

(b)

(c)

= 0.8-1.5 m

nem içeriğin

kuruma hızın

kuruma hızın

30 40

Zam

2 3

M(gsu/g

6

)

)

m/s hava hız

nin zamana

nın zamana

nın nem içe

50 60

man(dak.)

4

gkuru madde

zlarında kur

göre değişim

a göre değişi

eriğiyle deği

70 80

5

e)

ruma eğriler

mi

imi

işimi

90 1

6

ri

00

7

T=70˚C’d

M(g

su/g

kuru

mad

de)

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

de Sıcaklık D

0

1

2

3

4

5

6

7

0

(gg

)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0

Değişimleri

10 20

10 20

87

nin Etkisini

(a)

(b)

30

Zam

0 30

Zam

7

in İncelenm

)

)

40

man(dak.)

40

man(dak.)

mesi

50 60

50 60

70

0 70

Şek

4.4. Sabi

Kuruman

Farklı iki

hızları 0.

üflenmekt

Deney 2-7

nem içeriğ

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

kil 4.17. T=

(a)

(b)

(c)

it Sıcaklık

nın İncelenm

kabin tipi k

8-1.5 olara

tedir, 2. Den

7 ve Deney

ği grafikleri

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0

=70˚C’de V

) Nanenin n

) Nanenin k

) Nanenin k

kta ve Sab

mesi

kurutucuda

ak seçilmiş

ney setinde

5-8 için ne

i aşağıda bir

1

88

(c)

= 0.8-1.5 m

nem içeriğin

kuruma hızın

kuruma hızın

bit Hızda

kurutma ha

ştir. 1. Den

sıcak hava

em içeriği- z

rlikte göster

2 3

M(gsu/g

8

)

m/s hava hız

nin zamana

nın zamana

nın nem içe

Farklı İk

avası sıcakl

ney setinde

ızgara üzer

zaman, kuru

rilmiştir.

4

gkuru madde

zlarında kur

göre değişim

a göre değişi

eriğiyle deği

ki Kabin

lıkları 60 ˚C

e sıcak ha

rinden üflen

uma hızı-za

5

e)

ruma eğriler

mi

imi

işimi

Tipi Kuru

C ve kurum

ava ızgara

nmektedir.

aman, kurum

6

ri

utucuda

ma havası

altından

ma hızı–

7

V = 0.8 m

Ş

Farklı iki

sıcaklık v

hızlı bir a

7’de 70 da

M(g

su/g

kuru

mad

de)

m/s, T=60˚C

Şekil 4.18. F

kabin tipi

ve sabit hav

azalma görü

akikada, De

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10

’de Farklı İk

Farklı iki ka

gör

i kurutucud

va hızında D

ülmekte, ayr

eney-2’de 10

20 30

89

ki Kabin Ti

abin tipi kur

re değişimi

da yapılan

Deney-7’nin

rıca kuruma

00 dakikada

0 40 5

Zam

9

ipi Kurutucu

rutucuda na

T=60°C, V

kurutma d

n nem içer

a süresi de

a sağlanmış

50 60

man(dak.)

uda Kuruma

anenin nem

V=0.8 m/s

deneyleri in

rinde belirg

azalmaktad

ştır.

70 80

anın İncelen

içeriğinin z

ncelendiğin

gin bir şekil

dır. Kuruma

90 100

nmesi

zamana

de sabit

lde daha

a Deney-

Şekil 4.

Farklı iki

hızının De

daha yava

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)

.19. Farklı i

kabin tipi

eney-7’de d

aş azaldığı v

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

0 10

iki kabin tip

deği

kurutucuda

daha hızlı a

ve daha uzun

0 20 3

90

pi kurutucud

işimi T=60°

a yapılan k

azaldığı gör

n sürede ku

30 40

Zam

0

da nanenin k

°C, V=0.8 m

kurutma den

rülmekte, D

uruma gerçe

50 60

man(dak.)

kuruma hızı

m/s

neyleri ince

Deney-2’de

ekleştiği göz

70 80

ının zamana

elendiğinde

ise kuruma

zlenmektedi

90 100

a göre

kuruma

a hızının

ir.

Şekil 4.2

Ş

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)M

(gsu

/gku

ru m

adde

)

20. Farklı ik

Şekil 4.21. F

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0 10

ki kabin tipideği

Farklı iki kagör

1

0 20

91

i kurutucudaişimi T=60°

abin tipi kurre değişimi

2 3

M(gsu/g

30 40

Zam

1

a nanenin k°C, V=0.8 m

rutucuda naT=60°C, V

4

gkuru madde

50 60

man(dak.)

kuruma hızınm/s

anenin nem V=1.5 m/s

5

e)

70 80

nın nem içe

içeriğinin z

6

90 1

eriğiyle

zamana

7

00

Şekil 4.

Şekil 4.2

Kur

uma

Hızı

(g /

dak.

)K

urum

a Hızı

(g /

dak.

)

.22. Farklı i

23. Farklı ik

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0 10

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

0

iki kabin tipdeği

ki kabin tipideği

0 20

1

92

pi kurutucudişimi T=60°

i kurutucudaişimi T=60°

30 40

Zam

2 3

M(gsu/g

2

da nanenin k°C, V=1.5 m

a nanenin k°C, V=1.5 m

50 60

man(dak.)

4

gkuru madde

kuruma hızım/s

kuruma hızınm/s

70 80

5

e)

ının zamana

nın nem içe

90 1

6

a göre

eriğiyle

00

7

93

4.5.Kuruma Hızı ile Nem İçeriği ilişkisi ve Kuruma Modeli

Tarımsal ürünlerin çeşitliliği düşünülürse ve her ürünün fiziksel özellikleri ile

boyutlarının farklı olduğu göz önüne alınırsa, kurutma işleminde her bir üründeki

kütle değişimini farklı olacağı açıkça görülür. Kurutma işlemindeki bu kütle değişimi

ürünün fiziksel özelliklerine bağlı olarak değişeceği gibi kurutma ortamı ve kurutucu

akışkanın özelliklerine bağlı olarak da değişir. Örneğin, kurutma işleminde üründeki

nem miktarının düşürülmesi amaçlanır.

Kurutma işlemi için birçok deneysel bağıntı geliştirilmiştir. Daha sonra yapılan bütün

kurutma işlemleri için elde edilen nem oranı değişim bu bağıntılara göre

karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma yapılırken regresyon katsayısının (R) yüksek olması,

X2 ve RMSE değerlerinin düşük olması istenir.

Bu çalışmada, nane için elde edilen nem oranı değerleri literatürde verilen bu

bağıntılarla karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları, literatürde verilen ve sıkça kullanılan

model bağıntılar üzerinde uygulanarak nane için uygun model belirlenmiştir.

Çizelge 4.9. Newton model için bağımlı parametreler Newton Model İçin Bağımlı Parametreler MR=exp(-kt)

Kurutma sıcaklığı ve hızı R k RMSE X2

60˚C 0.8 m/s Deney-2

(1.Deney Seti) 0.99446369 0.032884 0.0227976 0.0005717


(2.Deney Seti) 0.99636456 0.056216 0.0188575 0.0004064

94

Çizelge 4.10. Page model için bağımlı parametreler Page Model İçin Bağımlı Parametreler MR=exp(-ktn)

Kurutma sıcaklığı ve hızı R k n RMSE X2


(1.Deney Seti) 0.99888 0.015057 1.215319 0.0155779 0.0002966


(2.Deney Seti) 0.99973 0.027330 1.231896 0.0039071 0.0000204

Çizelge 4.11. Henderson ve Pabis model için bağımlı parametreler Henderson ve Pabis Model İçin Bağımlı Parametreler MR=a.exp(-kt)

Kurutma sıcaklığı ve hızı R k a RMSE X2


(1.Deney Seti) 0.99524 0.033948 1.03675 0.0346777 0.0014698


(2.Deney Seti) 0.99668 0.057280 1.022632 0.0265098 0.0009370

Çizelge 4.12. Wang ve sing model için bağımlı parametreler Wang ve Sing Model İçin Bağımlı Parametreler MR=1+at+bt2

Kurutma sıcaklığı ve hızı R a b RMSE X2


(1.Deney Seti) 0.99890 -0.023159 0.000134 0.0131182 0.0002103


(2.Deney Seti) 0.99459 -0.037334 0.000339 0.0173199 0.0004000

95

Çizelge 4.13. Verma vd. model için bağımlı parametreler Verma vd. Model İçin Bağımlı Parametreler MR=a.exp(-kt)+(1-a)exp(-gt)

Kurutma sıcaklığı ve

hızı R k a g RMSE X2


(1.Deney Seti) 0.99889 0.05270 8.20854 0.05715 0.01577 0.00034


(2.Deney Seti) 0.99970 0.09011 5.79189 0.1021 0.2350306 0.0883830

60°C ve 0.8 m/s’ deki farklı iki kabin tipi kurutucudaki kurutma deneylerinden elde

edilen nem içeriğinin zaman göre değişim değerleri nem oranı değerine

dönüştürülmüştür. Nanenin kuruma karakteristiklerini açıklamak için deneysel olarak

bulunan nem oranı değerlerine literatürde bulunan 5 kurutma modeli her iki kurutucu

değerleri içinde uygulanmıştır ve en uygun model için sonuçlar Regresyon katsayısı

(R), RMSE ve X2 değerleri karşılaştırılarak bulunmuştur. Tahminin standart hatası

(RMSE), teorik ve deneysel değerler arasındaki sapmayı göstermektedir. Ayrıca

uyumu gösteren khi-kare (X2) değerinin azalması uyumun arttığını göstermektedir.

Yapılan istatiksel analiz sonuçlara göre 1. deney seti için Wang ve Sing modelinde

regresyon katsayısı artmış, khi-kare ve RMSE değerleri azalmış, 2. deney seti içinde

Page modeli en uygun sonuçları vermiş ve model daha yüksek bir uyuma sahip

olmuştur.

T=60°C, V=0.8 m/s’de farklı iki kabin tipi kurutucuda elde edilen deneysel ve model

ile hesaplanan teorik nem oranı değerlerinin düz çizgi etrafında dağılımları grafiksel

olarak Şekil 4.24 ve Şekil 4.25 de gösterilmiştir. Buda modellerin bir uyum içinde

deneysel verileri açıklayabildiğini göstermektedir.

Şe

Şe

ekil 4.24. T=

(1

ekil 4.25. T=

(2

=60°C, V=0

.deney seti)

=60°C, V=0

2. deney seti

96

0.8 m/s dene

)

0.8 m/s dene

i)

6

eysel ve teo

eysel ve teo

orik nem ora

orik nem ora

anı değerler

anı değerler

ri

ri

97

5. SONUÇ

Tarımsal ürünlerin çok çeşitli olduğu ve her birinin farklı fiziksel özelliklere ve

boyutlara sahip olduğunu göz önüne aldığımızda, kurutma işlemindeki sonuçların da

farklı olacağı açıkça görülür. Kurutma işlemindeki bu değişim, ürünün fiziksel

özelliklerine bağlı olarak değişeceği gibi kurutma parametrelerindeki değişimlere

bağlı olarak da değişir.

Kurutma işlemlerinde kurutulan ürünlerin kurutma sıcaklıkları ve kurutma hızları

belirlenirken kurutma esnasında ürünün fiziksel özelliklerinin bozulmamasına dikkat

edilmelidir.

Yapılan deneyleri incelediğimizde, nem içeriğinin zamana göre değişimi grafiğinde

sıcaklığın artması ile kuruma süresinin azaldığı gözlemlenmektedir. Ancak nem

miktarının zamana göre değişimini hem 0.8 m/s hem de 1.5 m/s için farklı

sıcaklıklarda (40,60,70 °C) kendi içinde incelersek hızın değişmesiyle birlikte 40 ve

60 °C’ de yapılan deneylerde kuruma süresinde belirgin bir düşme gözlenmiştir

(Şekil 4.9., 4.12.).

Nanenin kuruma hızının zamana göre değişimi grafiği incelendiğinde sıcaklığın

artması ile birlikte ilk kuruma hızı yüksek çıkmaktadır. Her üç sıcaklık içinde

kuruma hızındaki değişim kuruma başlangıcında hızlı bir şekilde olmaktadır.

Sıcaklık arttıkça kuruma hızının süresindeki azalma açıkça görülmektedir. Farklı

hızlar için baktığımızda (0.8 ve 1.5 m/s) ilk kuruma hızının farklı üç sıcaklık da

düşük hızda kuruma hızının yüksek hızdaki kuruma hızına göre daha düşük olduğu

gözlenmiştir. Aynı zamanda yüksek hızda özellikle kuruma süresinin 40 ve 60 °C

sıcaklıklar için düşük hızdaki (0.8m/s) deneye göre daha kısa sürede olduğu da

gözlenmiştir.

Kuruma hızının nem içeriğine göre değişimi grafiklerini incelediğimizde kuruma

olayının kuruma hızının azalmasıyla birlikte gerçekleştiği görülmektedir. Sabit bir

kuruma hızının olmadığını görüyoruz. Ayrıca kuruma hızının nem içeriğine göre

98

değişimi hız ve sıcaklık açısından incelendiğinde artan üfleme hızı ile birlikte

kuruma hızının arttığı aynı zamanda artan sıcaklıklarda kuruma hızının da arttığı

görülmüştür.

Farklı iki kabin tipi kurutucuda sabit hız ve sabit sıcaklıktaki nem miktarının zamana

göre değişimi Şekil 4.18’ de gösterilmiştir. 2. deney setinin 1. deney setine göre

kuruma süresi ve nem miktarındaki azalma açısından daha iyi olduğu

gözlenmektedir.

Şekil 4.19’ da farklı iki kabin tipi kurutucunun kuruma hızları incelendiğinde

başlangıç kurutma hızının 1. deney setinde daha yüksek olduğu ve daha hızlı azaldığı

görülmektedir.

Şekil 4.20’ de farklı iki kabin tipi kurutucuda kuruma hızı ile nem miktarındaki

azalma doğru orantılı olarak gerçekleşmektedir. Sabit bir nem miktarı için 2. Deney

setinin 1. deney setine oranla daha hızlı kuruma sağladığı gözlemlenmektedir.

99

6. KAYNAKLAR Abid, M., Gibert, R., Laguerie, C., 1990. An experimental and theoritical anaysis of

the mechanisms of heat and mass transfer during the drying of corn grains in a fluidized bed. International Chemical Engineering, 30 (4), 632-641.

Akbulut, A., 2006. Elâzığ Yöresinde Yetişen Dutların Yeni Geliştirilen Havalı Kolektörler Yardımıyla Kurutulması Ve Kurutma Parametrelerinin Elde Edilmesi. Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Elâzığ.

Akpınar, E.K., Biçer, Y., 2002. Siklon tipi bir kurutucunun ekonomik analizi. Termodinamik Dergisi, 62-66.

Akpınar, E.K., Biçer, Y., 2003. Siklon tipi bir kurutucuda kabağın kuruma davranışının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 16 (1), 159-169.

Aktaş, M., Ceylan, İ., Doğan, H., 2004. Güneş enerjili kurutma sistemlerinin fındık kurutulmasına uygulanabilirliği.Teknoloji Dergisi, 7 (4), 557-564.

Araki, T., Sagara, Y., Abdullah, K., Tambunan, A.H., 2001. Transport properties of cellular food materials under going freeze-drying. Drying Technology, 19 (2), 297-312.

Ayvaz, H., 1992. Güneş Enerjisiyle Tarımsal Ürünlerin Kurutulmasında Kullanılacak Endüstriyel Kurutucu Tasarımı. Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü, Doktora Tezi, İzmir.

Bennamoun, L., Belhamri, A., 2003. Design and simulation of a solar dryer agriculture products. Journal of Food Engineering, 59, 259-266.

Boudhrıoua, N., Mıchon, C., Cuvelıer, G., Bonazzı, C., 2001. Influence of ripeness and air temperature on changes in banana texture during drying.Journal of Food Engineering, 55, 115-121.

Brooker, D.B., Bakker-Arkema, F.W., Hall, C. W., 1974. Drying cereal grains.The AVI publishing company. Westport, Connecticut.

Carapelle, A., Henrist, M., Rabecki, F., 2001. A Study of Vacuum Freeze Drying of Frozen Wet Papers. Drying Technology, 19 (6), 1113-1124.

Cemeroğlu, B., 2004. Meyve ve Sebze İşleme Teknolojisi. 479s.

Ceylan, İ., Aktaş, M., Doğan, H., 2005. Isı pompalı kurutma odasında elma kurutulması. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 25 (2): 9-14s.

Cui, Z., Xu, S., Sun, D., 2004. Microwave-vacuum drying kinetics of carrot slices. Journal of Food Engineering, 65: 157-164.

Dimattia, D.G., Amyotte, P.R., Hamdullahpur, F., 1996. Fluidized bed drying of large particles.Transactions of the ASAE, 39 (5), 1745-1750.

Devahastin S., 2000. Mujumdar’s Practical Guide to Industrial Drying. Exerges Corporation, Montreal.

Doğantan Z.S., 1986. Kahramanmaraş Biberlerin Kurutmaya Yönelik Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinin Saptanması ile Doğal Koşullarda ve Plastik Örtü Altı

100

Güneş Toplayıcılarıyla Kurutma Üzerine Bir Araştırma. Doktora Tezi, Ç. Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Tarımsal Mekanizasyon Anabilim Dalı, Adana.

Donald B. Brooker, Fred W. Bakker-Arkema, Carl W., 1973. Hall, Drying Cereal Grains, The AVI Publishing Company, INC., Westport, Connecticut.

Doymaz, İ., Pala, M., 2002. Hot-air drying characteristics of red paper. Journal of Food Engineering, 55, 331-335.

Doymaz, İ., 2004a. Drying characteristics and kinetics of okra. Journal of Food Engineering, 62, 150-156.

Doymaz, İ., 2004b. Drying behaviour of green beans. Journal of Food Engineering, 56, 101-107.

Doymaz, İ., 2004c. Drying kinetics of white mulberry. Journal of Food Engineering, 61, 341-346.

Doymaz, İ., 2005. Sun drying of figs: an experimental study. Journal of Food Engineering, 71, 403-407.

Doymaz, İ., 2006. Thin-layer drying behaviour of mint leaves. Journal of Food Engineering, 74, 370-375.

Ekechukwu, O.V., Norton, B., 1997. Review of solar-energy drying systems III:low temperature air-heating solar collectors for crop drying application. EnergyConversion and Management, 40, 657-667.

Ekechukwu, O.V., Norton, B., 1999. Review of solar-energy drying systems II:an overwiev of solar drying technology. Energy Conversion and Management,40, 615-655.

Goyal, R.K., Tiwari, G.N., 1999. Performance of a reverse plate absorbercabinet dryer: a new concept. Energy Conversion and Management, 40, 385-392.

Güner, B., 1991a. Raf tipi güneşli bir meyve kurutucunun matematiksel modellenmesi ve optimizasyonu. Tarımsal Mekanizasyon 13.Ulusal Kongresi, Konya, 451-460.

Güner, M.,1991b. Kurutmanın Bilimsel Temelleri Kurutma Modelleri Ve Güneşli Kurutucular. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Yayın No:1205, Derlemeler:48, Ankara.

Güngör, A.,Özbalta,N., 1997. Endüstriyel Kurutma Sistemleri. III. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi ve Sergisi Bild. Kitabı, II.Cilt, MMO Yayın No:203/2, 737s.

Hall, C. W., P.E., 1980. Drying and storage of agricultural crops. The AVIpublishing company, Westport, Connecticut.

Hollick, J.C., 1999. Commercial scale solar drying. Renewable Energy, 16, 714- 719.

İzli, N., 2007. Mısırın Sıcak Hava Akımıyla Kurutulmasında Kurutma Parametrelerinin Belirlenmesi.Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Bursa.

Jannot, Y., Coulibaly, Y., 1998. The “evaporative capacity” as a performance ındex for a solar-drier air-heater. Solar Energy, 63, 387-391.

101

Johnson, P.N.T., Brennan, J.G. Addo-Yobo, F.Y., 1998. Air-drying characteristics of plantain (Musa AAB).Journal of Food Engineering, 37, 233-242.

Kavak, E., Biçer, Y., Yıldız, C., 1999.Kurutma ve Kurutma Modelleri. Bilim Günleri 5-6-7 Mayıs 1999 Bildiriler Kitabı. Makine Mühendisleri Odası Yayın No:221, Denizli.

Kocabıyık, H., Demirtürk, B., 2008. Nane yapraklarının infrared radyasyonla kurutulması. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 5(3), 239-246.

Koyuncu, T., Pınar, Y., 2001. Kırmızı biber için bir güneşli kurutucu tasarımı. Tarımsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi, Şanlıurfa, 423-430.

Madamba, P.S., 2002. The response surface methodology: an application to optimize dehydration operations of selected agricultural crops.Lebensm.- Wiss- u. Technol., 35, 584-592.

Mengeş, H., Ertekin, C., Hacıseferoğulları, H., Gezer, İ., 2007. malatya ilinde yetiştirilen hacıhaliloğlu çeşidi kayısının kurutma kinetiğinin incelenmesi. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 21(42), 84-88.

Mengeş, H., Ertekin, C., 2007. Vişne kurutmada kurumanın çeşitli modellerle açıklanması. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 21(42), 4-10.

Midilli, A., Küçük, H., 2003. Mathematical modeling of single layer drying of pistachio by using solar energy. Energy Conversion and Management, 44 (7), 1111-1122.

Midilli, A., 2001. Determination of pistachio drying behavior and conditions in a solar drying system. International Journal of Energy Research, 25, 715-725.

Olgun, H., Rzayev, P., 2000. Fındığın üç farklı sistemde güneş enerjisi ile kurutulması. Tr. J. Engin. Environ. Sci., 24, 1-14.

Özbek, B., Dadalı, G., 2007. Thin-layer drying characteristic sand modelling of mint leave sunder going microwave treatment. Journal of FoodEngineering, 83:541-549.

Özkan, İ.A., Işık, E., 2001. Kayısı ve kirazın mikrodalga ışınlarla kurutulmasındaki kurutma parametrelerinin belirlenmesi. I.Sert Çekirdekli Meyveler Sempozyumu Bildirisi, Yalova, 317-327.

Pangavhane, D.R., Sawhney, R.L., Sarsavadia, P.N., 2002. Design, development and performance testing of a new natural convection solar dryer. Energy, 27,579-590.

Pappas, C., Tsami, E., Marinos-Kouris, D., 1999. The effect of process contidions on the drying kinetics and rhydration characteristics of some microwave-vacuum dehydrated. Fruits Drying Technoloigy, 17 (1-2), 157-174.

Perry R. H., Green D. W., 1984.Perry’s Chemical Engineering Handbook. 6 th ed, McGraw-Hill, New York.

Prakash, S., Jha, S.K., Data, N., 2004. Performance evaluation of blanched carrots dried by three different driers. Journal of Food Engineering, 62, 305-313.

102

Saçılık, K., Keskin, R., Eliçin, A.K., 2006. Mathematical modelling of solar tunnel drying of thin layer organic tomato. Journal of Food Engineering, 73 (3), 231-238.

Sadıkoğlu, H., Özdemir, M., 2001. Dondurarak kurutma teknolojisi. Termoklima, 102, 53-61.

Sarsılmaz, C., Yıldız, C., Pehlivan, D., 2000. Drying of apricot in a rotary column cylindrical dryer supported with a solar energy. Renewable Energy, 21, 117-127.

Soponronnarit, S., Pongtornkulpanich, A., Prachayawara-korn, S., 1997. Drying characteristics of corn in fluidized bed dryer. Drying Technology, 15 (5), 1603-1625.

Tarhan, S., Ergünes, G., Özler, S., 2003. Tokat yöresinde düşük sıcaklıkta mısır kurutma için uygun kurutma şartlarının belirlenmesi. Tarımsal Mekanizasyon 21. Ulusal Kongresi, Konya, 18-24.

Tarhan, S., Ergünes, G., Tekelioglu, O., 2005. Tarımsal Ürünler için Güneş Enerjili Kurutucuların Tasarım ve İşletme Esasları.Yeni ve Yenilebilir Enerji Kaynakları/Enerji Yönetimi Sempozyumu, TMMOB Makine Mühendisleri Odası Yayın No: E/2005/371, Kayseri, 51-58.

Tarhan,S., Ergüneş, G., Tekelioğlu, O., 2007. Tarımsal ürünler için güneş enerjili kurutucuların tasarım ve işletme esasları. Tesisat Mühendisliği Dergisi, Sayı:9,

( http://www.mmoistanbul.org/yayin/tesisat/99/2/) Erişim Tarihi: 03.05.2009

Tırıs, M., Tırıs, Ç., Edin, M., 1994. İki ayrı tip güneşli kurutucuda çeşitli meyve ve sebzelerin kuruma eğrilerinin incelenmesi. Isı bilimi ve Tekniği Dergisi, 17,27-32.

Toğrul, İ.T., Pehlivan, D., 2002. Mathematical modelling of solar drying of apricots in thin layers. Journal of Food Engineering, 55, 209-216.

Toğrul, H., Toğrul, İ., İspir, A., 2005a. Mantarların ince tabaka kuruma karakteristiklerinin incelenmesi. III. Tarımsal Ürünleri Kurutma Çalıştayı, Antalya, 15-22.

Toğrul, H., Toğrul, İ., İspir, A., 2005b. İnfrared kurutucuda muzun kuruma kinetiğinin incelenmesi. III. Tarımsal Ürünleri Kurutma Çalıştayı, Antalya, 22-29.

Topuz, A., 2002. Akışkan Yatakta Fındık Kurutma Prosesinde Isı Ve Kütle Geçişinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 1-93s.

Tuncer, K.T., 1990. Kurutmada yeni teknolojiler. Yüksek frekanslı mikrodalgayla sebze kurutma üzerine bir araştırma. 4. Tarımsal Mekanizasyon Ve Enerji Kongresi, Adana, 472-480.

Üçgül, İ., Koyun, T., Akarslan, F., Şenol, R., 2003. Kabin tipi bir konveksiyon kurutucuda kurutma işleminin ekserji analizi. ULIBTK’03 14. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, 425-431.

103

Yaldız, O., 2001.Havuç ve pırasa kurutulmasında kurutma havası özelliklerinin kuruma karakteristiklerine etkisi. Tarımsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi, Şanlıurfa, 412-417.

Vlachos, N.A., Karapantsios, T.D., Balouktsis, A.I., Chassapis, D., 2002. Design and testing of a new solar dryer. Drying Technology, 20 (6), 1243-1271.

Yaşartekin, Y., 1991. Kabinet Tipi, Güneşi Dikey Eksende Belirli Aralıklarla İzleyen, Güneş Enerjili Kurutucunun Tasarımı ve Tarımsal Ürünlerin Kurutulmasında Denenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü, İzmir, 1-2.

Yağcıoğlu, A., Degirmencioğlu, A., Çagatay, F., 1999a. Drying characteristics of laruel leaves under different drying conditions. 7th International Congress on Agricaltural Mechanisation and Energy, Adana, 565-569.

Yağcıoğlu A.,1999b. Tarım Ürünlerinde Kurutma Tekniği. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, İzmir, 536s.

Yılmaz, H.Ö., Güngör, D., Özbalta, N., 1999. Domates için kabin tipi bir güneşli kurutucunun performans analizi. 7. Uluslararası Tarımsal Mekanizasyon ve Enerji Kongresi, Adana, 32-41.

104

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Hülya Ayla Bayhan

Doğum Yeri ve Yılı: Isparta, 1985

Medeni Hali : Bekar

Yabancı Dili : İngilizce

Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl)

Lise : Isparta Anadolu Lisesi

Lisans : Süleyman Demirel Üniversitesi Makine Mühendisliği

Yüksek Lisans: Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Makine Mühendisliği Anabilim Dalı , 2008- …….

Çalıştığı Kurumlar

Meytek Tesisler Teknik Bakım Ist.-Soğ.Sistemleri Ltd. Şti. 2007- 2008

Yaz Bilgi Sistemleri (Göltaş Çimento) 2008- 2008

Vemeks Mühendislik 2008- 2010

Kabey Mühendislik 2010- ……

Documents

T.C. SÜLEYMAN DEM REL ÜN VERS TES FEN BİLİMLERİ …tez.sdu.edu.tr/Tezler/TF01704.pdf1. deney setinde yapılan kurutma deneyi 40-60-70°C sıcaklık ve 0.8-1.5 m/s hava hızlarında