Yerli Yapım Kurutma Makinesinde Kurutulan Çeltiğin Kurutma Süresi ve Kurutma Maliyeti

Transkript

1 Yerli Yapım Kurutma Makinesinde Kurutulan Çeltiğin Kurutma Süresi ve Kurutma Maliyeti EĢref IġIK 1, Nazmi ĠZLĠ, Kamil ALĠBAġ, Erol ÖZÇEġMECĠ 2 1 Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Bursa 2 Özsu Tarım, Gönen, Balıkesir dresref@uludag.edu.tr Özet: Bu çalıģmada, yerli yapım kurutma makinesi kullanılarak Baldo ve Osmancık çeģidi çeltiğin kurutma maliyeti ve kurutma süresi belirlenmiģtir. Baldo çeģidi çeltikte 1 kg ürünün kurutma maliyeti; kömürle kurutmada TL, doğalgazla kurutmada TL ve motorinle kururmada TL olmuģtur. Baldo çeģidi çeltikte %1 nem azalmasını karģılayan kuruma süresi kömür, doğalgaz ve motorin için sırasıyla; h, h ve h olarak belirlenmiģtir. Osmancık çeģidi çeltikte kurutma maliyetleri kömürle kurutmada TL, doğalgazla kurutmada 0.02 TL ve motorinle kurutmada 0.03 TL olmuģtur. Osmancık çeģidi çeltikte %1 nem azalması için gerekli süre ise kömürle, doğalgazla ve motorinle kurutmada sırasıyla h, h ve h olarak belirlenmiģtir. Anahtar kelimeler: Kurutma, çeltik, maliyet, kurutma makinası Cost of Dry Rough Rice on Domestic Drying Machinery Abstract: In this study, drying cost and drying time of rough rice type Osmancık and Baldo was determined drying process with domestic drying machinery. Drying cost of 1 kg Baldo rice was with coal drying TL, with natural gas and with diesel oil TL. Drying time of 1% moisture ratio decline coal, natural gas and diesel was determined h, h and h, respectively. Drying cost of Osmancık Type rice was determined with coal drying TL, with natural gas drying 0.02 TL and with diesel drying 0.03 TL. In Osmancık Type rice, time for 1% moisture ratio decline were determined in drying of with coal, natural gas and diesel h, h and h, respectively. Keywords: Drying, rough rice, cost, drying machinery GĠRĠġ Çeltik üretimi yoğun emek isteyen bir üretim yöntemidir. Hasat için en uygun dane neminin %17 ile %23 yb (yaģ baz) arasında, en yüksek hasat nem değerinin ise %30 yb değerlerinde olması sonucu, çeltiğin pirince iģlenmesi ve uzun süre depolanması mümkün olmamaktadır (IĢık ve AlibaĢ, 2000). Bu nedenle dane neminin, pirince iģlenme ve depolanabilmesi için istenen nem değerine düģürülmesi gerekmektedir. Çeltik için iģleme ve depolama nemi yaklaģık %13-15 yb dolaylarındadır. Bu nedenle hasat edilen çeltiğin herhangi bir kurutma yöntemiyle kurutularak iģleme ve depolama nem değerine düģürülmesi gerekmektedir tarım istatistiklerine göre ülkemizde çeltik ekim alanı da, verim 757 kg/da, toplam üretim ton ve birim fiyatı ise 1,13 TL/kg dır(anonim, 2009b). Dünyada besin maddesi olarak yaygın kullanıma sahip olan çeltiğin besin değeri açısından bakıldığında 100 g ında 5 mg sodyum, 120 mg potasyum, 60 mg kalsiyum, 31 mg magnezyum, 1,5 mg demir ve 136 mg fosfor bulunmaktadır (Anonim, 2009a). Çeltiğin kurutulmasında değiģik kurutma yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden amaç, çeltiğin besin değerine etki etmeden en uygun kurutma yönteminin belirlenmesidir. Çeltiğin kurutulmasına iliģkin bazı çalıģmaların özetleri aģağıda verilmiģtir. Chen and Wu (2001) yüksek nem içerikli çeltikler için 35-60ºC arasında değiģen sıcaklıklarda kurutma çalıģmaları yapmıģlardır. ÇalıĢmalarında değiģik ince tabaka kurutma modellerini kullanmıģlardır. Ġki terimli ve iki terimli eksponansiyel kurutma modellerinin çeltik kurutma için en uygun kurutma modelleri olduğu sonucuna varmıģlardır. 316

2 Basunia and Abe (2001) çeltiği hazırlamıģ oldukları doğal güneģ kurutma sisteminde kurutarak ince tabaka kurutma karakteristiklerini ortaya koymuģlardır. Denemelerini C arasında değiģen sıcaklıklarda ve farklı nemlerde gerçekleģtirmiģlerdir. Page ince tabaka kurutma modelinin güneģ ile çeltiğin kurutulmasında uygun sonuçlar verdiği belirtilmiģtir. Iguaz et al. (2003) düģük nem içerikli çeltikler için 5, 12, 25 ve 35ºC sıcaklıklarda ve iki farklı kurutma hızında (0.75 ve 2.5 m/s) kurutma çalıģmaları yapmıģlardır. YapmıĢ oldukları çalıģmanın Page ve Biparametrik eksponansiyel ince tabaka kurutma modellerine uygun olduğu sonucuna varmıģlardır. Abe and Afzal (1997) kızılötesi radyasyon kurutma tekniğiyle ince tabaka olarak çeltiği kurutmuģlardır. ÇalıĢmalarında %25, 35 ve 47 kuru baz neme sahip çeltikler için 0.167, 0.333, ve W/cm2 olmak üzere 4 farklı radyasyon yoğunluğu seviyesi kullanarak, 0.3, 0,5 ve 0.7 m/s hava hızlarında çalıģmalarını gerçekleģtirmiģlerdir. Page modelinin çeltiğin kızılötesi radyonla kurutulmasında en uygun sonuçlar verdiğini belirlemiģlerdir. Karbassi and Mehdizadeh (2008) akıģkan yataklı bir kurutucuda iki farklı çeltik çeģidini kurutmuģlardır. ÇalıĢmalarında kuruttukları çeltikleri ticari kaliteleri(ısıya karģı verimlilikleri ve parlaklık), piģirme kalitesi(aroma ve tad) ve besin kaliteleri yönünden incelemiģlerdir. Denemelerini yaptıkları çeltik çeģitlerinin kurutulmasında, akıģkan yataklı kurutucunun kullanılmasının uygun olduğu sonucuna varmıģlardır. Zare et al. (2006) yığın kurutucuda kurutulan çeltiklerin bilgisayar similasyonunu yapmıģlardır. ÇalıĢmalarında 30 kg çeltik için 45 ve 50ºC sıcaklıklarda 0.16, 0.22 kg/m2 s kurutma havası akıģ hızı değerlerini kullanmıģlardır. Sonlu farklar yöntemini kullanarak gerekli hesaplamaları yapmıģlardır. ÇalıĢmalarının sonucunda farklı kurutma Ģartlarında yığın kurutucu için gerekli hesaplamaları yapabilen bir program ortaya koymuģlardır. Bu çalıģmada, çeltik üreticisi için önemli bir parametre olan kurutma maliyeti ve kurutma zamanının, yerli yapım hava sirkülasyonlu kurutma makinesinde belirlenmesine çalıģılmıģtır. Bu amaçla Gönen Baldo ve Gönen Osmancık çeģidi iki ürün ele alınmıģ ve kurutma makinesinde kurutulduktan sonra maliyet ve zaman parametreleri belirlenmiģtir. MATERYAL VE YÖNTEM Materyal Bu çalıģmada kullanılan kurutma makinesı yerli yapım, 33 m3 kapasiteli, silindirik tipte, traktörle çekilerek taģınabilen, kurutulacak ürünü sürekli devirdaim yaptırabilen ve bu sırada ürün içerisine sıcak hava gönderen bir makinedır (ġekil 1). Kurutma makinesı üzerinde 4 adet elektrik motoru vardır. Bunlardan 3 adedi kurutma süresince sürekli çalıģmaktadır. Bunlar devir-daim helezonunu çalıģtıran, hava fanını çalıģtıran ve toz emme aspiratörünü çalıģtıran elektrik motorlarıdır. Bir adedi ise yükleme helezonunu çalıģtırmakta olup sadece yükleme sırasında çalıģmaktadır. Kurutma makinesı yakıt sistemi değiģtirilmek suretiyle doğal gaz, kömür ya da motorinle çalıģabilmektedir. Bu çalıģmada her üç yakıtla çalıģan kurutma makinesi denenmiģtir. Denemelerde kullanılan kurutma makinesinde kullanılan elektrik motorlarına ait etiket değerleri ise Çizelge 2 de verilmiģtir. Kurutma deneylerinde, Gönen Baldo ve Gönen Osmancık çeģidi çeltik kullanılmıģtır. Kullanılan çeltiklerin fiziksel özellikleri Çizelge 1 de verilmiģtir. Denemelerde yakıt olarak ısıl değeri kjkg-1 olan ithal kömür, kjkg-1 olan doğalgaz ve kjkg-1 olan motorin kullanılmıģtır. Yöntem Her üç yakıtla ve her iki çeģit çeltikle yapılan kurutma deneylerinde baģlangıç ve sonuç nem değerleri digital nem ölçerle, ortam nemi ve sıcaklığı, kurutma havası sıcaklığı gibi parametreler kurutma makinesinin üzerinde bulunan ölçüm cihazlarıyla belirlenmiģtir. Doldurma - boģaltma zamanı ve kurutma zamanı değerleri kronometreyle, harcanan yakıt miktarları ise yakıtın özelliğine bağlı olarak kömür için kg, doğalgaz için m 3 ve motorin için litre olarak ölçülmüģtür. Elektrik tüketim değerleri makine üzerinde bulunan elektrik motorları etiket değerleri dikkate alınarak, motorların Ģebekeden çektiği güç değerleri, N t 3. U. I.cos (1) 317

3 eģitliğinden gidilerek belirlenmiģtir. Bu güç değerleri kullanım süresiyle çarpılarak Ģebekeden çekilen elektrik enerjisi değerleri kwh olarak bulunmuģtur. ġekil 1. Denemelerde kullanılan makinenin Ģematik görünüģü Çizelge 1. Baldo ve Osmancık çeģitlerinin bazı fiziksel özellikleri Fiziksel Özellikler Gönen (BALDO) Gönen(OSMANCIK) Nem (%)yaģ baz En x Boy x Kalınlık(mm) 3.819x9.703x x9.175x2.417 Özgül Ağırlık (kg/m3) Yığın Ağırlığı (kg/m3) BoĢluk Oranı(%) Aritmetik Çap(mm) Geometrik Çap(mm) Küresellik KritikHız(m/s) Kırılma direnci(n) Sürtünme katsayısı Çelik Galvanizli saç Alüminyum MDF Cam Elde edilen enerji değerleri birim fiyatla çarpılarak elektrik enerjisi maliyeti hesaplanmıģtır. Hesaplarda elektrik enerjisinin birim fiyatı 0.29 TLkWh -1 alınmıģtır(anonim, 2009c). Ölçülen ve hesaplanan değerler bilgisayara aktarılarak sonuçlar çizelge ve grafiksel olarak sunulmuģtur. 318

4 ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA Gönen Baldo çeģidi çeltiğin kurutulmasına iliģkin değerler Çizelge 3 de verilmiģtir. Çizelge 2. Makinede kullanılan elektrik motorları ve özellikleri Ana Helezonu Tahrik Eden Elektrik Motorunun Özellikleri Gücü (kw) 18.5 Çektiği akım (A) (Üçgen/Yıldız) 38.0/21.9 Gerilimi (V) (Üçgen/Yıldız) 380/660 Frekansı (Hz) 50 Güç Faktörü (Cos φ) 0.83 Devir sayısı (min -1 ) 970 Kurutma süresince Ģebekeden çektiği güç 20.7 Doldurma Helezonu Tahrik Eden Elektrik Motorunun Özellikleri Gücü (kw) 7.5 Çektiği akım (A) (Üçgen/Yıldız) 15.4/8.89 Gerilimi (V) (Üçgen/Yıldız) 380/660 Frekansı (Hz) 50 Güç Faktörü (Cos φ) 0.85 Devir sayısı (min -1 ) 1450 Kurutma süresince Ģebekeden çektiği güç 8.6 Ana Fanı Tahrik Eden Elektrik Motorunun Özellikleri Gücü (kw) 18.5 Çektiği akım (A) (Üçgen/Yıldız) 36.8/21.2 Gerilimi (V) (Üçgen/Yıldız) 380/660 Frekansı (Hz) 50 Güç Faktörü (Cos φ) 0.84 Devir sayısı (min -1 ) 1450 Kurutma süresince Ģebekeden çektiği güç 20.3 Toz Emme Fanını Tahrik Eden Elektrik Motorunun Özellikleri Gücü (kw) 3.0 Çektiği akım (A) (Üçgen/Yıldız) 11.6/6.7 Gerilimi (V) (Üçgen/Yıldız) 220/380 Frekansı (Hz) 50 Güç Faktörü (Cos φ) 0.86 Devir sayısı (min -1 ) 2850 Kurutma süresince Ģebekeden çektiği güç 3.7 Elektrik enerjisi birim fiyatı (TLkWh-1) (Tüm vergiler dahil) 0.29 Çizelge incelendiğinde Gönen Baldo çeģidi çeltikte kömür, doğalgaz ve motorinle yapılan kurutma denemelerinde ortam hava sıcaklığı ve ortam nemi 26 o C, %72 olarak belirlenmiģtir. Ürün ilk nemi ise kömürle kurutmada %28.5 yb, doğalgazla kurutmada %29.8 yb ve motorinle kurutmada %31.5 yb olarak ölçülmüģtür. Baldo çeģidi çeltiğin her üç kurutma yakıtı için kurutmaya giriģ ağırlıkları sırasıyla, kg, kg ve kg olarak belirlenmiģtir. Kurutma denemelerinde kömür için 9 saat 30 dakika kurutma zamanına karģın, üründe % 13 yb lık bir nem azalması gerçekleģmiģ ve ürün % 15.5 yb nem değerinde kg olarak, toplamda 3550 kg lık bir ağırlık azalmasıyla kurutucudan çıkmıģtır. Doğalgazla yapılan denemelerde ürün baģlangıç nemi %29.8 yb, 319

5 Çizelge 3. Gönen Baldo çeģidi çeltiğin kurutma değerleri KURUTMA YERĠ GÖNEN GÖNEN GÖNEN Çeltik Cinsi BALDO BALDO BALDO Kurutmaya GiriĢ Kurutmaya GiriĢ Kurutmadan ÇıkıĢ Ortam Sıcaklığı ( o C) Ortam Nemi(%) %72 %74 %70 Kurutma Sıcaklığı( o C) Ürün BaĢlangıç Nemi(%) KurutulmuĢ Ürünün Nemi(%) Kurutma BaĢlangıç Saati Kurutma BitiĢ Saati Kurutmaya BaĢlangıçta Doldurma Zamanı(min) Kurutma Sonrası BoĢaltma Zamanı(min) Kurutmada Kullanılan KÖMÜR DOĞALGAZ MOTORĠN Yakıt Harcanan Yakıt Miktarı 260 kg 150 m l Harcanan Yakıtın Fiyatı 400 TLton -1 1,400 TLm -3 2,620 TLl -1 Kullanılan Yakıtın Enerji Değeri (kjkg -1 ) Çizelge 4. Gönen Osmancık çeģidi çeltiğin kurutma değerleri KURUTMA YERĠ GÖNEN GÖNEN GÖNEN Çeltik Cinsi OSMANCIK OSMANCIK OSMANCIK Kurutmaya GiriĢ Kurutmadan ÇıkıĢ Ortam Sıcaklığı ( o C) Ortam Nemi(%) %60 %75 %60 Kurutma Sıcaklığı( o C) Ürün BaĢlangıç Nemi(%) KurutulmuĢ Ürünün Nemi(%) Kurutma BaĢlangıç Saati Kurutma BitiĢ Saati Kurutmaya BaĢlangıçta Doldurma Zamanı(min) Kurutma Sonrası BoĢaltma Zamanı(min) Kurutmada Kullanılan KÖMÜR DOĞALGAZ MOTORĠN Yakıt Harcanan Yakıt Miktarı 400 kg 200 m l Harcanan Yakıtın Birim 400 TLton -1 1,400 TLm -3 2,620 TLl -1 Fiyatı Kullanılan Yakıtın Enerji Değeri (kjkg -1 )

6 BaĢlangıç ağırlığı kg olarak belirlenmiģtir. 9 saat 15 dakika süren kurutma denemesi sonrası üründe 2870 kg ağırlık azalması sonucu % 14.8 yb nem azalması gerçekleģmiģtir ve ürün kurutucudan %15 yb nem değerinde çıkmıģtır. Motorinle yapılan kurutma denemelerinde, %31.5 yb nem değerinde kg ürün kurutmaya alınmıģ ve 10 saat 30 dakika süren kurutma sonucu, ürün % 15.9 yb nem azalmasına karģın, 3570 kg ağırlık azalmasıyla %15.6 yb nem değerinde kg olarak çıkmıģtır. Gönen Osmancık çeģidi çeltiğin kurutulmasına iliģkin değerler ise Çizelge 4 de verilmiģtir. Çizelge incelendiğinde Osmancık çeģidi çeltikte kömür, doğalgaz ve motorinle yapılan kurutma denemelerinde ortam hava sıcaklığı ve nemi sırasıyla 25oC, %60; 19, %75; 32, %60 olarak saptandığı görülmektedir. Ürün nemi ise %28.5 yb, %26 yb ve %32.8 yb olarak ölçülmüģtür. Çeltiğin kurutmaya giriģ ağırlıkları kg, kg ve kg olarak belirlenmiģtir. Kurutma denemelerinde kömür için 11 saat 30 dakika kurutma zamanına karģın, üründe % 13 yb lık bir nem azalması gerçekleģmiģ ve ürün % 15.5 yb nem değerinde kg olarak, toplamda 3000 kg lık bir ağırlık azalmasıyla kurutucudan çıkmıģtır. Doğalgazla yapılan denemelerde ürün baģlangıç nemi %26 yb, baģlangıç ağırlığı kg olarak saptanmıģtır. 10 saat 30 dakika süren kurutma denemesi sonrası üründe 3440 kg ağırlık azalması sonucu % 10.7 yb nem azalması gerçekleģmiģtir ve ürün kurutucudan %15.3 yb nem değerinde çıkmıģtır. Motorinle yapılan kurutma denemelerinde, %32.8 yb nem değerinde kg ürün kurutmaya alınmıģ ve 12 saat 30 dakika süren kurutma sonucu, ürün % 17.6 yb nem azalmasına karģın, 3655 kg ağırlık azalmasıyla %15.2 yb nem değerinde kg olarak çıkmıģtır. Bu değerlerin ıģığında yapılan analizler sonucunda Baldo ve Osmancık çeģitlerine ait bir kilogram ürünün kurutulmasında kurutma maliyetleri ġekil 2 de verilmiģtir. ġekil incelendiğinde, Baldo çeģidi için bir kilogram ürünün elektrik enerjisi tüketim değerleri dahil kömürle kurutulması için TL, doğalgazla TL ve motorinle TL maliyet oluģmaktadır. Bu değerlerden maliyet açısından Baldo çeģidi için en uygun kurutma yönteminin kömürle olan kurutma olduğu söylenebilir. Yine Osmancık çeģidi için bu değerler incelendiğinde, elektrik enerjisi dahil olarak kömürle kurutmada kilogram baģına TL, doğalgazla kurutmada 0.02 TL ve motorinle kurutmada 0.03 TL maliyet oluģmaktadır. Baldo çeģidinde olduğu gibi bir kilogram ürünün kurutulması için oluģacak en düģük maliyet, Osmancık çeģidinde de kömürle kurutmada ortaya çıkmıģtır. Kurutma iģlemlerinde alınacak nem oranına bağlı olarak harcanacak zaman da önemli bir parametre olarak değerlendirilmektedir. ġekil 3 de her bir % nem düģümüne karģılık gelen kurutma süresi değerleri verilmiģtir. ġekil 3 incelendiğinde baldo çeģidi için her bir nem değerine bağlı olarak harcanacak zaman miktarları kömür, doğalgaz ve motorin için sırasıyla; h, h ve h olarak görülmektedir. Aynı değerler Osmancık çeģidi için ise h, h ve h olarak gerçekleģmiģtir. Kömür ekonomik açıdan daha avantajlı görünmesine karģın taģınma, yakma otomasyonu ve yanma atıkları açısından zorlukları bulunmaktadır. Doğal gaz ve motorinde otomasyon daha kolay uygulanabilmektedir. 321

7 %1 nem kaybı için gerekli zaman(h/%nem) Kurutma maliyeti (TL/kg) 2 6. T a r ı m s a l M e k a n i z a s y o n U l u s a l K o n g r e s i, E y l ü l , H a t a y 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 Kömür Doğalgaz Motorin Baldo 0,011 0,015 0,026 Osmancık 0,012 0,02 0,03 Baldo Osmancık ġekil 2. Baldo ve Osmancık çeģitlerinde 1 kg ürünün kurutma maliyeti 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Kömür Doğalgaz Motorin Baldo Osmancık ġekil 3. Baldo ve Osmancık çeģitlerinde %1 nem azalması için gerekli zaman LĠTERATÜR LĠSTESĠ Anonim,2009a. %A7eltik)#D.C3.BCnya_pirin.C3.A7_.C3.BCretimi. Anomim, 2009b

8 Aonim, 2009c. 09_tarifeler.xls. Abe, T., Afzal, M., Thin-Layer Infrared Radiation Drying of Rough Rice. Journal of Agricultural Engineering Research 67: Basunia, M.A., Abe, T., Thin-layer solar drying characteristics of rough rice under natural convection Journal of Food Engineering 47: Chen, C., Wu, P.C., Thin-layer Drying Model for Rough Rice with High Moisture Content. Journal of Agricultural Engineering Research 80 (1): Iguaz, A., San Martin, M.B., Mate, J.I., Fernandez, T., Virseda, P., Modelling effective moisture difusivity of rough rice (Lido cultivar) at low drying temperatures. Journal of Food Engineering 59: Karbassi, A., Mehdizadeh, Z., Drying Rough Rice in a Fluidized Bed Dryer. Journal of Agricultural Science and Technology 10 (3): Zare, D., Minaei, S., Mohamad Zadeh, M., Khoshtaghaza, M.H., Computer simulation of rough rice drying in a batch dryer. Energy Conversion and Management 47: