ısı pompalı kurutma odasında elma kurutulması apple dryıng ın heat ...

Şekil 1. Farklı sıcaklıklardaki elmaların kuru esasa görehazırlanmış su oranı miktarlarının su aktivitesideğerleri (Roman vd, 1982).Kurutulmuş ürünlerin Rehidrasyon yeteneği önemli birkalite kriteridir. Kurutulmuş meyveler sıcak suiçerisinde bekletilir. Belli aralıklarla sudan çıkarılıp, birelek üzerinde suyun süzülmesi beklendikten sonratartılarak sabit ağırlığa ulaşması izlenir. Sabit ağırlığaulaşınca belirlenen süzme ağırlığının başlangıçtaki kuruağırlığa oranı, “rehidrasyon oranını” verir (Ayfer,1991).Rehidrasyon oranı için;SARO = (4)KA %18eşitliği kullanılır.SİSTEM VE DENEYİN YAPILIŞITarafımızdan tasarlanıp imalatı yapılan sistemkompresör, yoğuşturucu (kondenser), buharlaştırıcı(evaporatör), kurutucu filtre (Dryer), kılcal boru, fan,ayarlı damper ve termostattan oluşmaktadır. Deneysistemi ısı pompası sisteminin yoğuşturucusunu enerjikaynağı olarak kullanacak şekilde tasarlanmış ve imaledilmiştir. Kurutma fırını içerisindeki elmaların nemi ısıpompası sisteminin yoğuşturucusundan aldığı ısı ilebuharlaşarak kurutma havasına karışmaktadır.Bu nedenle nemi artan kurutma havasının zamanla nemalma yeteneği azalacağından bu hava diğer ısı pompalıkurutma odasında ya dışarı atılır ya da içerisindeki nemyoğuşturulur. Bu çalışmada bir miktar dış hava sistemhavası ile karıştırılarak kurutma işlemi sırasında bağılnemin artması önlenmiştir. Kurutma havasının dışarıatılması ya da soğuk yüzeyler yardımı ile içerisindekineminin alınması sistem enerji giderlerini artırmakta vekurutma sisteminin verimini düşürmektedir. Çevrehavası bağıl nemi düşük olan bölgelerde, kurutma işlemiile birlikte bağıl nemi yükselen havanın dışarı atılmasıya da içerisindeki nemin soğuk yüzeyde yoğuşturulmasıyerine kontrollü olarak çevre havası ile karıştırılansistem havası, kurutma sırasında bağıl nemin istenendeğerlerde olmasını sağlayacaktır. Tasarımı ve imalatıyapılan kurutma sisteminde, kurutma havası bağıl nemiyoğuşturucu çıkışından ölçülerek ayarlı damperleryardımı ile sisteme alınacak ve sistemden atılacak havamiktarları ayarlanmıştır (Şekil 3.). Yapılan ayarlamada,kurutma havası sıcaklığını düşürmeden, bağıl nemindüşürülmesine dikkat edilmiştir. Bu şekilde kurutmahavası ortalama olarak 40 o C sıcaklıkta ve %20 bağılnemde tutulmuştur. Deneyin yapıldığı gün çevre havasıortalama 16 o C sıcaklıkta ve %25 bağıl nemindedir.Kurutma işlemine başlanmadan damperler ayarlanmışve sabitlenmiştir. Kurutma işleminin devamı ile birlikteelmalardaki nemin azalması ile kurutma havası bağılnemi de azalmıştır. Kurutma odasının bir yüzeyi çiftcamdan yapılarak içerisinin görülebilmesi sağlanmıştır.Dijital tartı üzerine konulan elmaların ağırlık değişimioda içerisindeyken camlı yüzeyden takip edilebilmiştir.Şekil 3’de kurutma sistemi üzerinde rakamlar ilegösterilen hava akışının psikrometrik diyagramı Şekil2’de gösterilmiştir. Kurutma havası, oda ve kanallar ısıkayıpları ile “1” şartına gelmektedir. “1” şartlarındakikurutma havası “2” şartlarındaki dış hava ile karışarak“3” şartında kondensere girmektedir. Kondenserdeısınarak sıcaklığı ∆ T kadar artarak ve “4” şartındakurutma fırınına giren hava, ürünün nemini alırken kurutermometre sıcaklığı da düşmektedir. ∆ x kadar mutlaknemi yükselerek tekrar “1” şartına gelmektedir. “1” şartıkurutma fırınının izolasyonuna bağlı olarakdeğişmektedir. “1-4” eğrisi ısı kayıplarının ihmaledildiği durumda entalpi eğrilerine paralel olacaktır.Fakat uygulamada bu eğri ısı kayıplarıyla ∆ i kadarentalpi eğrisi altında kalmaktadır. “3” noktası sistemealınan dış hava miktarına, “4” noktası da kondenserkapasitesine bağlı olarak değişmektedir.+Bağıl nemENTALPI2(kj/kg)i∆+Firin4Kondenser∆TUfleme∆χŞekil 2. Isı pompalı kurutma sisteminin psikrometrikanalizi31KURU TERMOMETRE SICAKLIGI( C)++(g/kg)MUTLAK NEM11

TermostatTKondenser1AyarlıDamperFırın4Fan3AyarlıDamper2Çift camlı yüzeyKurutucu filtreDEvaporatörKılcal boruKompresörŞekil 3. Isı pompalı kurutma sistemi.Dışarıdan sisteme alınan daha düşük sıcaklıktaki venemdeki hava ile fırın havası bağıl neminin istenendeğerlerde tutulabilmesi sağlanmıştır. Daha düşüksıcaklıktaki dış havanın sisteme alınması ile sistemhavasının sıcaklığı düşerken bu düşüş kondenserdetekrar telafi edilebilmektedir. Bağıl nemi ve sıcaklığıdüşük olan dış havanın sisteme alınmasıyla “1”şartlarındaki hava “3” şartlarına gelirken 3 o C’ lik birsıcaklık düşüşü meydana gelmiştir. Bu havanın tekrarkondenserde ısıtılarak “4” şartlarına getirilmesi sonucubağıl nemde ortalama %10’luk bir düşüş olmuştur. Isıpompalı kurutma fırınında, kurutma işleminebaşlanmadan önce Isparta ilinin starking türü elmasınıntam kuru ağırlığı, sıcaklığı 70 o C’ de sabit tutulan birfırında 8 saat süre ile kurutularak bulunmuştur. Birbirinitakip eden iki ölçüm sonunda ağırlığın %1’den azolması durumunda elmalar tam kuru kabul edilmiştir(TS 3688, 2002). Ağırlık ölçümlerinde Avery BerkelMarka 6 kg*0,1/600g*0,01g hassasiyette“CC062DIOABAA6A” model dijital ağırlık ölçerkullanılmıştır. Elmaların tam kuru haldeki su oranı kuruesasa göre Eşitlik 1’den 4.8 g su/g kuru madde (% 488)olarak bulunmuştur. Elmaların tam kuru haldeki suoranı yaş esasa göre Eşitlik 2 kullanılarak 0,83 g su/gyaş ağırlık (%83) olarak bulunmuştur. Açık havadaelmaların kurutulmasında oksitlenme sonucu renkdeğişimi (kararma) meydana gelmektedir. Isı pompalıkurutma odasında kurutma işlemine başlanmadan önceçekirdek yuvaları çıkartılan ve soyulan elmalar 4 mmkalınlığında dilimlenmiştir. Dilimlenen elmaların renkdeğişiminin önlenmesi için limonlu ascorbic asitli suda4-5 dakika bekletilmiş ve kurutma işleminebaşlanmıştır. Isı pompalı kurutma odasında elmalardakisu oranı 3,5 saatte 0,18 g su/g kuru madde değerinedüşürülmüştür (Şekil 4. A). Farklı sıcaklıklardaelmaların su aktivitesi (a w ) değerleri Şekil 1’degörülmektedir. Isı pompalı kurutma fırınında 40 o Csıcaklıkta içerisindeki su oranı 0,18 g su/g kuru ağırlığadüşürülen elmaların su aktivitesi değeri Şekil 1’dekigrafikten 0,65 olarak bulunur. Kurutma sonrasıelmaların bulunabileceği çevre havası sıcaklıkları olan20 o C ve 30 o C’ de su aktivitesi değerleri bu oranınaltında olduğu görülmüştür (Şekil 1). Elmaların kurumaoranı eğrisi Eşitlik 1 kullanılarak oluşturulmuş ve Şekil4 (A)’da gösterilmiştir. Zamana bağlı ağırlık değişimiise Şekil 4 (B)’de görülmektedir.Gıdanın sabit sıcaklıktave bağıl nemi gittikçe azalan atmosferde tutulması ileelde edilen veriler bir grafiğe işlenirse kurutulanmateryalin “desorpsiyon izotermi” saptanmışolunacağından, su oranına bağlı olarak havanın bağılnem değişim grafiği (desorpsiyon eğrisi) Şekil 4 (C)’ degösterilmiştir (Ayfer, 1991). Isı pompası sistemindekurutulan elmaların içerisindeki su oranı azaldıkçaüründen havaya olan nem difüzyonu da azaldığındankurutma havası bağıl nemi elmalardaki su oranına bağlıolarak azalmıştır. Sıcaklık ve nem ölçümlerinde Testofirmasının üretmiş olduğu 625 model 5-95% bağılnemde ± 3 %, 0-50 o C sıcaklıkta ± 0,5 o C hassasiyettedijital göstergeli termohigrometre kullanılmıştır.Kurutma sonrası sıcak suda bekletilen elmaların zamanabağlı olarak ağırlık değişimi grafiği (Rehidrasyon eğrisi)Şekil 4 (D)’de görülmektedir (Ayfer, 1991). Su oranı0,18 (%18) kadar kurutulan elmalar 10 dakika sıcaksuda bekletilerek, suyu süzülüp tartılmış ve ardı ardınayapılan iki ölçüm sonunda ağırlık değişimi sabit kalanakadar işleme devam edilmiştir. Rehidrasyon oranı ise3,92 olarak bulunmuştur. Elmalar başlangıçtaki yaşağırlığına %80 oranında geri dönmüştür.Kurutulan elmaların kurutma sonrasında yapılanduyusal kontrolünde renk değişiminin görünmediği veikiye katlandıklarında kırılmadığı Şekil 5’degörülmektedir. Ayrıca kurutulmuş dilimlerin ortadanikiye kesildiklerinde merkezlerinde nem görülmemiştir12

Şekil 4 (A): Zamana bağlı olarak elmalardaki su oranının değişim grafiği.(B): Zamana bağlı olarak elmaların ağırlığının ve su oranının değişim grafiği.(C): Elmalardaki su oranının kurutma havası bağıl nemine göre değişim grafiği (Desorpsiyon eğrisi).(D): Kurutma sonrası sıcak suda bekletilen elmaların zamana bağlı olarak ağırlık değişim grafiği(Rehidrasyon eğrisi).önerilmiştir. Önerilen metodun uygulanabilirliğideneysel olarak elma kurutulmasında incelenerekgösterilmiş, böylece çevre havası bağıl nemi düşük olanbölgelerde ısı pompası sisteminden fırın enerji ihtiyacıiçin faydalanılması önerilen metotla mümkünkılınmıştır. Deneysel olarak incelenen sistem özelliklebağıl nemin düşük olduğu aylarda sezonluk olarakmevsim boyunca kullanılabilecektir.Şekil 5. Kurutma sonrası elmaların görünüşü.SONUÇBu çalışma ile Türkiye’de elma kurutulmasında yaşananproblemlere çözüm getirilmeye çalışılmıştır. Elmaüreticilerinin yapmış oldukları tabii şartlarda sergiyöntemi ile kurutmaya ön hazırlık ve son kontrolişlemleri önerilmiştir. Teknik kurutmada kullanılan ısıpompalı kurutma odalarının çevre havası bağıl nemidüşük olan bölgelerde kullanılması ile ilgili bir metotKAYNAKLARAyfer M., Kuru Meyvelerin Türkiye EkonomisindekiYeri ve Geliştirme Çareleri, Kuru ve Kurutulmuş Sebzeve Meyve Endüstrisi Semineri, Milli ProdüktiviteMerkezi Tarım Şubesi, Ankara, 150-158, 1991.Ashrae Temel El Kitabı Bölüm 10, Tarım ÜrünlerininKurutulmasında ve Depolanmasında Göz ÖnüneAlınacak Fizyolojik Etkenler, Tesisat MühendisleriDerneği Teknik Yayınlar, 10.5, 1993.13

Anthony J., Fontana Jr., Water Activity’s Role In FoodSafety And Quality, Presented at the Second NSFInternational Conference on Food Safety, October 11-13, Savannah, GA, USA, 1, 2000.Brady L. P., Drying Fruits, University of ArkansasCooperative Extension Service Fact Sheet, 18, 2001.Ceylan İ. ve Doğan H., Nem Kontrollü KondenzasyonluKereste Kurutma Fırını, II. Ulusal Ege EnerjiSempozyumu ve Sergisi, Dumlupınar Üniversitesi,Kütahya, 155-166, 2004.Cemeroğlu B., Kardeniz F., ve Özkan M., Meyve veSebze İşleme Teknolojisi, Gıda Teknolojisi DerneğiYayınları 28, 544-570, Ankara 2003.Ceylan. İ. ve Doğan. H., Güneş Enerjili ve NemKontrollü Kondenzasyonlu bir Kereste KurutmaFırınının Modellenmesi, Doğu Anadolu BölgesiAraştırmaları Dergisi., Fırat Üniversitesi, Elazığ 148-150, 2004.Evranuz Ö. ve Çataltaş İ., Gıda İşleme Teknolojisi,Anka Ofset, Birinci Baskı, 260-262, 1989.Ghose P. ve Home D., Tübitak Popüler Bilim KitaplarıSerisi, 25, 90-92, 1997.Roman, G. N., Urbicain, J. and Roststein, E., “Kineticsof the Approach to Sorptional Equilibrium by aFoodstuff, Journal Food. Science. 471-485, 1982.Türk Standardı, TS 3688 ISO 7701, Kurutulmuş ElmaÖzellikleri ve Deney Metotları, 8-9 Nisan 2002.Wagner K. M., Mary E. M. and Jonhnson C. E., DryingFoods at Home, Booklet, University of Wisconsin-Modison, 22, 1999.14